Способ подготовки воды для подпитки теплосети Советский патент 1991 года по МПК C02F1/42 

05 Ю

Изобретение относится к ионообменной подготовке воды для подпитки тепловых сетей и позволяет повысить степень использования обменной емкости Na-катионитового фильтра и сократить расход воды на собственные нужды. Способ включает подкисление исходной воды, последующее параллельное пропускание части подкисленной воды до содержания концентрации ионов жесткости в основной массе фильтрата 0,1 мг-экв/л, а другой части воды через буферный фильтр. При этом после обработки Na-катионитового фильтра по ионам жесткости буферный фильтр отключают, а отработанный Na-катиони- товый фильтр используют в качестве буферного фильтра. После достижения на фильтре перепада давления 0,1 МПа его подают на взрыхление и регенерацию. При нарушении режима работы при подкислении воды взрыхление Na-катионитового фильтра после его использования в качестве буферного осуществляют огмывочной водой от предыдущей регенерации в присутствии 20- 50% исходной воды. 1 з.п.ф-лы. S8

Изобретение относится к области очистки воды для промыгшенных нужд и может быть использовано для подготовки воды для подпитки теплосети в теплоэнергетике, химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения - повышение степени использования обменной емкости катионита и уменьшение расхода воды на взрыхление, а также предотвращение снижения обменной емкости катионита при перекислении воды.

Технология осуществления способа включается в следующем.

В исходную воду добавляют кислоту, снижают карбонатную жесткость до 0,5- 1,0 мг-экв/л и параллельными потоками направляют на Na-катионнтовый и буферный фильтры. Часть подкисленной воды пропускают через буферный фильтр для предотвращения попадания кислого фильтрата в подпиточную воду. При наличии в подпиточной воде избытка ионов водорода, образующихся

О1

оэ

при диссоциации кислоты, в буферном фильтре происходит обмен их на ионы жесткости. При нормальном качестве подкисленной воды щелочность ее составляет 0,5-0,1 мг-кв/л, вода проходит буферный фильтр транзитом и жесткость ее не изменяется. Так как ионный обмен в буферном фильтре происходит только во время нарушения режима подкисления, фильтроцикл его определяется по условиям слеживае- мости фильтрующего материала до перепада на фильтре 0,1 МПа. Процесс регенерации буферного фильтра заключается в восстановлении обменной емкости катионита по ионам жесткости. Регенерируют буферный фильтр исходно водой. Другую часть подкисленной вод пропускают через рабочий Na-катиони- товый фильтр. Воду пропускают через Na-катионитовый фильтр в несколько стадий. Сначала воду пропускают со скоростью 20-25 м/ч до достижения концентрации ионов жесткости в основной массе фильтрата до 0,1 мг- экв/л. На этой стадии Na-катионитовы фильтр работает в режиме Na-катиони- рования,- После отработки Na-катио- нитного фильтра по ионам жесткости при достижении их концентрации в фильтрате 0,1 мг-экв/л. буферный фильтр отключают, включают резервный рабочий фильтр, а отработанный Na-катионитовый фильтр используют в качестве буферного. На этой стадии фильтр сначала работает в режиме смешанного Na-катионирования и буферного фильтрования. По мере истощения катионита по ионам жесткости увеличивается степень работы Na-ка- тионитового фильтра в буферном режиме, при этом ионы жесткости, задержанные катионитом, выполняют роль регенеранта буферного фильтра, что исключает потребность в регенерации буферного фильтра. При достижении жесткости фильтрата, равной жесткости исходной воды, совмещенный режим работы Na-катионитового фильтра заканчивается. Скорость фильтрования увеличивают до скорости буферного фильтрования, которая определяется максимальной пропускной способностью фильтра. Осуществление этой стадии способствует тому, что в ионном обмене участвуют все функциональные группы катионита, что значительно повышает обменную ем

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кость катионита. При работе Na-катионитового фильтра в буферном режиме жесткость фильтрата равна жесткости исходной воды. Продолжительность этой стадии определяется по условиям слеживаемости фильтрующего материала до перепада давления на фильтре 0,1 МПа. После смешения фильтратов Na-катионитового фильтра, работающего в буферном режиме, и резервного Na-катионитового фильтра воду направляют на подпитку теплосети.Соотношение между потоками определяют по требуемой жесткости подпиточной воды, которая зависит от качества исходной воды и температуры нагрева сетевой воды. Отработанный Na-катионитовый фильтр содержит задержанные катионитом ионы водорода, которые поглощаются при нарушении режима подкисления, и ионы жесткости. Поглощенные ионы водорода с большим трудом вытесняются ионами натрия при регенерации раствором поваренной соли вследствие того, что активность ионов водорода в 17 раз больше активности ионов натрия, поэтому часть ионов Na-катионита остается занята ионами водорода, что приводит к снижению емкости катионита. Такое снижение емкости катионита при пере- кислении исходной воды в предлагаемом способе исключают путем взрыхления катионита отмьгаочной водой от предыдущей регенерации, в которую добавляют 20-50% исходной воды. При этом одновременно с взрыхлением и за время взрыхления происходит замещение ионов водорода на ионы жесткости взрыхляющей воды. При достаточном избытке ионов кальция процесс этот протекает легко, так как активность ионов водорода в 4 раза больше активности ионов кальция. Добавка исходной воды выбрана из условия обеспечения жесткости взрыхляющей воды достаточной для замещения ионов водорода на ионы кальция при любых нарушениях режима подкисления, вплоть до аварийного при рН равном 5, ниже которого срабатывают блокировки по отключению подкисления. При добавке воды менее 20% концентрация ионов кальция не достаточна для замещения ионов водорода. Добавка исходной воды более 50% приведен к увеличенным расходам воды на собственные / нужды. После взрыхления фильтр ре

генерируют раствором поваренной соли и снова используют в качестве Na-катионитового фильтра.

Пример. Исходную воду с ионным составом, мг-экв/л: ,9; Kg 0,8; Na 0,5, НС05 ,6; СГ 0,4, подкисляют серной кислотой в количестве 2,2 мг-экв/л до остаточной щелочности 1,0 мг-экв/л, декарбони- зируют, после чего 37% потока пропускают через буферное фильтры и 63% потока пропускают через Na-катиони- товые фильтры. Фильтры первой ступени диаметром 3,4 л загружают катиони том КУ-2, высота загрузки 1,9 м. Удельный расход соли на регенерацию катионита в Na-катионитовом фильтре 120 г/г-экв. Скорость фильтрования через буферный фильтр 30 . Производительность буферного фильтра 270 .

Скорость фильтрования через Na- катионитовый фильтр 25 м/ч. Производительность его 225 мъ/ч.

Сначала воду пропускают через Na катионитовый фильтр до содержания жесткости в фильтрате 1,5 мг-экв/л, что соответствует жесткости в основной массе фильтрата 0,1 мг-экв/л. Продолжительность этой стадии составляет 16,8 ч. Затем буферный фильтр, с которого за это время получили 4536 мэ воды с жесткостью 3,7 мг-экв/л, отключают, а на рабочем Na-катионитовом фильтре увели- чают скорость фильтрования до 30 м/ч На этой стадии воду пропускают до жесткости в фильтрате 3,7 мг-экв/л. Продолжительность стадии 2,6 ч. На этой стадии к 3780 м умягченной воды с жесткостью 0,1 мг-экв/л от первой стадии дополнительно получают 702 м3 умягченной воды со средней жесткостью 1,3 мг-экв/л. Обменная емкость катионита составляет 960 г- экв/м . Затем жесткость фильтрата повышается и становится равной исходной: фильтр работает в чистом буферном режиме без предварительной специальной регенерации. Продолжительность этой стадии работы фильтра до перепада давления 0,1 МПа составляет 12,6 ч. При этом получено еще 3402 м воды с жесткостью 3,7 мг-экв/л.

Суммарное количество воды, полученное за время работы буферного и Na-катионитового фильтра, составляет

10

292536

12420 мэсо средней жесткостью 2,47 мг-экв/л.

Для перевода Na-катионитового фильтра из буферного режима в режим Na-катионирования перед регенерацией его взрыхляют отмывочной водой от предыдущей регенерации. После взрыхления фильтр регенерируют раствором поваренной соли. Экономия воды на собственные нужды от взрыхления буферного фильтра составляет 15,2 м3.

При нарушении работы установки npji перекислении воды до рН 5 (для предотвращения снижения обменной емкости катионита) взрыхление Na-катионитового фильтра после его использования в качестве буферного осуществляют отмывочной водой от предыдущей регенерации в присутствии, например, 35% исходной воды, т.е. 11 м3. При этом обменная емкость сохраняется равной 960 мг-экв/м; что дает возможность в последующих циклах сохранить прежнюю производительность установки и жесткость воды, равную 2,47 мг-экв/л. При использовании на взрыхление исходной воды в количестве менее 20 или более 50% приводит к снижению емкости катионита соответственно по 760 и 800 г-экв/мЭ. Экономия воды на собственные нужды от буферного фильтра в этом случае состав

ляет 3,2

М

По сравнению с известным предлагаемый способ позволяет повысить обменную емкость катионита с 800 до 960 г-экв/мэ , уменьшить расход во4Q ды на собственные

нужды ло 15,2 ми, тем самым, увеличить производительность работы установки.

Формула изобретения

45

0

уменьшения расхода воды на взрыхление, после отработки Na-катионито- вого фильтра буферный фильтр отключают, а отработанный Na-катионито- вый фильтр используют в качестве буферного фильтра и после достижения на нем перепада давления 0,1 МПа осуществляют его взрыхление и регенерацию.

2. Способ по п. 1, о т л и ч a rant и и с я тем, что, с целью предотвращения снижения обменной емкости катионита при перекислении воды, взрыхление Na-катионитового фильтра после :его использования в качестве буферного осуществляют отмывочной водой от предыдущей регенерации в присутствии 20-50% исходной воды.