Способ ионирования воды Советский патент 1990 года по МПК C02F1/42 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/00 C02F103/34 

Изобретение относится к технике обработки воды ионитами в схемах хим- обессоливания и может быть использовано в энергетике, химической, электронной и нефтеперерабатывающей отраслях промьшленности, располагающих водопо дготовительными установками.

Целью изобретения является повышение динамической.обменной емкости ионитов и степени очистки воды, а также обеспечение возможности одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионитов по емкости. :

Исходную воду пропускают последовательно сначала через фильтр I ступени, загрз енный полифункциональным ионитом, затем через двухслойную загрузку фильтра II ступени с сильнодий- социировапным ионитом в качестве нижнего слоя и слабодиссоциированным ионитом в качестве верхнего слоя загрузки, при этом воду пропускают через слой загрузки фильтра I ступени сверху вниз одним потоком, а отношение объемов верхнего и нижнего слоев загрузки в фильтре II ступени составляет 0,05-0,20. Регенерацию фильтров I и II ступени проводят одновременно с использованием свежего регенераци ; онного раствора для нижнего слоя за««

tBOi

ts5

грузки фильтра II ступени и отработан-. ного раствора для верхнего слоя загрузки фильтра I ступени.

Общий отработанный раствор вьшодят через среднюю дренажнуто систему фильтра II ступени. При ионировании воды по схеме Н-катионирования в качестве полифункционального ионита используют сульфоуголь, сильнодиссоцииров анного -| Q сульфокатионита - КУ-2 и слабодиссо- циированнрго карбоксильного катиони- та - КБ-4.

Пример. При химобессоловании воды по схеме Н-катионирования на - 15 двухкорпусную Н-катионитную установку подают воду с катионным составом, мг-экв/л: ,6; ,3; Na 2,8.

Причем I ступень загружена полуфункциональным ионитом (сульфоуглем), 20 а II ступень (нижний слой) - катио- нитом (сильнодиссоциированныг 1 ионитом) КУ-2. Диаметры фильтров составляют 20 мм, высота загрузки сульфо- УГ.ЛЯ в фильтре I ступени 2 м, а КУ-2 25 в фильтре II ступени 2,0 м. Верхнее дренажное устройство фильтра II ступени расположено на верхней границе слоя КУ-2 и засьшано иа 0,3 м защит-. ным слоем слабодиссоциированного ио- о нита - карбоксильным катионитом КБ-4. Соотношение объема верхнего и нижнего слоя.загрузки составляет 0,15.

Исходную воду с указанным катион- ньм составом пропускают последова- тельно через фильтр I и II ступеней сверху вниз. Сульфоуголь в фильтре I ступени работает в режиме поглощения катионитов жесткости, КУ-2 в Na- филътре II ступени - в режиме погло- Q щения Na, а КБ-4 в фильтре II ступени - в режиме поглощения жесткости

и Na

Содержание компонентов в исследуемых растворах определяют по след тощим методикам: (Са, Mg) жесткость - тит- рометрически с применением трилонаБ; Na - методом пламенной фотометрии, кислотность - по расходу 0,01н. и 0,1н. NaOH доведением значения рНана-. дазируемой воды до точки перехода выбранного индикатора, например метилоранжа ,

Регенерацию фильтров I и II ступеней начинают одновременно. Перед ре- генерацией фильтров II ступени дренируют полностью, а фильтр I ступени - до верхнего уровня загрузки. Через фильтр I ступени сверху вниз со скоростью 8 м/ч пропускают отработанный регенерационный раствор предыдущей регенерации следующего катионного состава, мг-экв/л; Na- 170; ( Mg) 50; 95 . В это же время фильтр II ступени заполняют 0,3%-ным раствором . При появлении кислотности в отработанном регенерационном растворе после фильтра I ступени сброс раствора прекращают и направляют его на фильтр II ступени.

Через фильтр II ступени в этот момент начинают пропускать 3%-ный раствор Н-г5.04. Усредненньм состав общего раствора, вьшодимого через среднюю дренажную систему фильтра II ступени, содержит, мг-экв/л: Na 170; (Са + + Mg) 50; . Указанный отработанный реакционноспособный (кислый) раствор собирают и повторно используют для регенерации фильтра I ступени и верхнего слоя фильтра II ступени.

При стехиометрическом расходе кислоты на регенерацию катионитов и ее полной утилизации емкость сульфоугля составляет 920 мг-экв/л, карбоксильного катионита КБ-4 1380 мг-экв/л и катионита КУ-2 1400 мг-экв/л. -Содержание Na 3 очш енной воде составляет 40 мкг-экв/л.

Одновременно по известной технологии проводят сравнительные испытания двухкорпусного Н-фильтра с той же высотой загрузки катионитов и рекомендуемым для II ступени соотношением верхней и нижней частей слоя КУ-2, равным 1:0,5, т.е. 1,32:0,66 (м).

По известному способу обменная емкость сульфоугля составляет в среднем 500 мг-экв/л, а катионита КУ-2 430 мг-экв/Лг содержание же Na в фильтре составляет 850 мкг-экв/л.

Кроме того, обменная вмкостъ КУ-2 равная 1200 мг-экв/л, приведенная в известном способе,, при двухпоточной регенерации стехиометрическим расходом и расположении среднего дренажа на высоте 0,66 м на фильтрах с двухметровой загрузкой достигнута быть не может. В сравнении с известньЕ-i предлагаемый способ позволяет на стандартных фильтрах с .двухметровой загрузкой увеличить обменную емкость ионитов и в десятки раз повысить степень очистки воды,

.в табл.1 представлены результаты по изменению показателей качества во5.15

ды и обменной емкости ионитов в зависимости от соотношения объемов за- - грузки в фильтре II ступени КБ-4: :КУ-2. Предлагаемое сочетание объе- мов слабокислотного и сильнокислотного катионитов в фильтре II ступени обусловлено необходимостью одновре-е. менного вывода на регенерацию обоих фильтров (I и II ступеней) для ха-. : рактерных составов природных вод при стандартных высотах загрузки. Это достигается за счет достижения одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионитов по емкости.

При соотношении объемов загрузки КБ-4:КУ-2 0,05 доля слабокислотного катионита КБ-4, работающего по ионам жесткости, уменьшается, а доля сильнокислотного катионита КУ-2, работаю- щего по ионам Na, увеличивается. В связи с этим к моменту истощения КБ-4 сульфоуголь еще не набирает полную обменную емкость по жесткости, а КУ-2.возможную высокую обменную ем- кость по Na . Однако они должны быть выведены на регенерацию в связи с истощением КБ-4 по ионам жёсткости, поступлением их на КУ-2, вытеснением ими из загрузки последнего ионов Na и ухудшением качества фильтрата.

При соотношении объемов загрузки КБ-4:КУ-2 0,25 доля слабокислогного катионита КБ-4, работающего по жесткости, увеличивается, а доля-сильно- кислотного катионита КУ-2, работающего по ионам Na, уменьшается. В связи с этим к моменту истощения КУ-2 по ионам Na сульфоуголь еще не набирает полную обменную емкость, а КБ-4 - возможную высокую обменную емкость по ионам жесткости. Однако они должны быть выведены на регенерацию в связи с истощением КУ-2 по ионам нат- рия, ухудшением качества фильтрата.

Исследована также эффективность способа регенерации без одновременной подачи свежего и отработанного реге- |нерационного раствора и с использованием для верхнего слоя загрузки силь- нокислотного катионита. Полученные результаты представлены в табл.2.

Как видно из приведенных в табл.I и 2 данных, одновременность подачи свежего и отработанного регенерацион- :ного раствора кислоты обеспечивает значительно более высокие технологические показатели способа. При неодновременной подаче регенератов не

26

обеспечивается зажатие слоя КУ-2, что приводит к снижению его емкости и ухудшению качества фильтрата. Кроме того, в этом случае при любых условиях не обеспечивается стехиометричес- кий расход кислоты на восстановление обменной емкости катионитов, в связиf с избыточным содержанием кислоты в отработанном растворе и невозможностью ее утилизации.

Возможность достижения стехиометг рического расхода кислоты исключается и при замене верхнего слоя загрузки фильтра II ступени сильнокислотным катионитом. В этом случае значительно снижается емкость всех трех рассматриваемых -слоев катионитов и увеличивается остаточное содержание ионов натрия в фильтрате.

Таким образом, в предлагаемом способе ионирования воды I и II ступени ионирования находятся в новой функциональной взаимосвязи, позволяющей эффективно использовать верхний слой в фильтре II ступени для 5шеличения степени отработки ионита в I ступени, что приводит к достижению практически равновесной отработки полуфункционального ионита сульфоугля, загруженного в I ступень, при выполнении требований к качеству фильтрата по натрию.

Предлагаемый способ может быть реализован так же и при проведении процесса анионирования воды с использованием в качестве ионитов анионорб- менной загрузки.

Формула изобретения

1. Способ ионирования воды в схемах химобессоливания, включающий последовательное пропускание исходной воды сначала через фильтр I ступени, загруженный полуфункциональным иони- том, затем через фильтр II ступени с сильнодиссоциированным ионитом в качестве загрузки, регенерацию этой загрузки Свежеприготовленным регенера- ционным раствором, а фильтра I ступени - отработанным регенерационным par створом, отличающийся тем что, с целью повышения динамической обменной емкости ионитов и степени очистки воды, исходную воду пропускают через фильтр I ступени сверху вниз одним потоком, фильтр II ступени доНолнительЬо содержит верхний защитный 0ЛОЙ загрузки из слабодиссоциирован- Ного ионита, и регенерацию фильтров I и II степени проводят одновременно, При этом в качестве регенерационного раствора верхнего слоя загрузки фильт- lia II ступени используют отработанный егенерационный раствор. ; 2. Способ по п.1, о т л и ч ,а ю - IJ5 и и с я тем, что, с целью обеспе- 4ения возможности одновременной глубо- |сой отработки всех типов загрузки ио

нитов по емкости, отношению объемов слабодиссоциированного и сильнодиссоциированного слоев загрузки в фильтре II- ступени составляет 0,05-0,20, 3. Способ ПОПП.1 и2, отличающийся тем, что в случае ионирования воды по схеме Н-катиони- рования в качестве полуфункционального ионита используют сульфоуголь, сильнодиссоциированного сульфокатио- нита КУ-2, слабодиссоционированного карбоксильного катионита - КБ-4.

Изобретение относится к обработке воды ионированием в схемах химобессоливания и позволяет повысить динамическую обменную емкость ионитов и степень очистки воды. Способ осуществляют путем последовательного пропускания исходной воды сначала через фильтр 1 ступени, загруженный полифункциональным ионитом (сульфоуглем), затем через двухслойную загрузку фильтра П ступени с сильнодиссоциированным ионитом (КУ-2) в качестве нижнего слоя загрузки и слабодиссоциированным ионитом (КБ-4) в качестве верхнего слоя загрузки, при этом воду пропускают через слой загрузки фильтра 1 ступени сверху вниз одним потоком. Регенерацию фильтров I и II ступени проводят одновременно с использованием свежеприготовленного регенерационного раствора для нижнего слоя загрузки фильтра II ступени и отработанного регенерационного раствора для верхнего слоя загрузки и фильтра I ступени. Предлагаемый способ обеспечивает возможность одновременной глубокой отработки всех типов загрузки ионита по емкости при соотношении объемов КБ-4 : КУ-2, равном 0,05-0,20. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Показатели

.Ё {1 2 Ц §1

Данные показателей при соотношении объемов верхнего (КБ-4) и нижнего (КУ-2) слоев загрузки в фильтре II ступени (КБ-4 : ) по способу

Предлагаемый

0,03

0,05 I 0,15 1 0,20 J 0,3

1200

Обменная емкость, г-экв/м :

сульфоуголь 630 850 900 870 750 500

слабокислотный

катионит КБ-4 1450 1450 1370

сильнокислотный

катионит КУ-2 1000 1300 1400

Средняя обменная емкость общего объема загрузки, г-зкв/м 859 1100 1165 1144 1068

Остаточное содержание Na в фильтрате, мг/л 0,65 0,4 0,35 0,4 0,5 0,92

1260 970

1400 1400

Данные показателей при регенерации с использованием в качестве верхнего слоя загрузки фильтра II степени катионита

Емкость, мг-экв/л:

КУ-21400

КБ-41370

Известный

0,03

1260 970

1200

1400 1400

Таблица 2

1 1 20.1 50 (верхний

слой)

9501000 (нижний

слой)

Данные показателей при регене.рации с использованием в,качестве верхнего слоя загрузки фильтра II степени катионита

КБ-4 (одновременная)

Сульфоугля

Средняя обменная емкость общего объема загрузки, мг-экв/л ,

Остаточное количество в фильтрате, мг/л

Примечание. Соотношение КБ-4

587012

10 Продолжение табл.2

КУ-2 (одновременная)

500

708

0,60 КУ-2 .