Способ регенерации анионитныхфильТРОВ ХиМОбЕССОлиВАющЕй уСТАНОВКи Советский патент 1981 года по МПК B01J49/00 C02F1/42 C02F1/42 C02F101/10 C02F103/00 C02F103/02 C02F103/16 C02F103/34 

Изобретение относится к способам регенерации ионообменников при очист ке воды и может быть использовано на водоподготовительных установках в хи мической, энергетической, металлургической и других отраслях промышлен ности. известен способ регенерации анионитных фильтров хш эбессоливающих установок, работающих по системе обратной деиониэации,по которому обрабатываемую воду пропускают сначала через анионитный фильтр, загруженный сильноосновным анионитом, а затем через слабокислотный каСтионит. При этом регенерационный раствор щелочи пропускёиот через анионитный , фильтр по прямотоку с удельным расхо дом, в 2-2,В раза превышающим стехио метрический, с тем, чтобы получить необходимую глубину обработки 1. Недостатками известного способа являются низкая степень использовани обменной емкости анионита и большой расход щелочи, что ведёт к удорожанию процесса и образованию агрессивных стоков. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае-. мому результату является способ регенерации анионитных фильтров хим- . обёссоливакхцей установки, содержгш{ей Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры первой ступени и Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры второй ступени, включгиощий пропускание регенерационного щелочного раствора через анйонитный фильтр второй ступени и анионитный фильтр первой ступени соответственно. При этом анионитные фильтры первой ступени загруз ают низкоосновным анионитом, анионитные фкльтра второй ступени - высокоосновным анионитом, а Н-катионитные фильтры - сильнокислотным или полуфункциональным катионитом. По данному способу 4%-ный раствор едкого натра пропускгиот по прямотоку последовательно через анионитные фильтры второй и первой ступени с расходом соответственно 100 и 50 кг/м, после чего отмывсиот фильтры обессоленной водой от продуктов регенерации в направлении регенерационного раствора 23Недостаток данного способа заключается в том, что При этом используется лишь 40-60% полной обменной емкости анионитов, расходуется количество щелочи, в 1,5-2 раза превышгиощее теоретически необходимое, в

результате чего образуется большое количество агрессивных щелочных стО ков, подхзежащих нейтрализации и утилизации, что удорожает процесс.

Целью изобретения является повышение степени использования обменной емкости ионитов, снижение расхода реагентов до стехиометрического, устранение агрессивных стоков и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом регенерации анионитных фильтров химобессоливающей установки, заключающимся в том, что регенерационный щелочной раствор сначала пропускают через анионитный фильтр второй ступени, затем через предвключенный фильтр, расположенный перед Н-катионитным фильтром первой ступени, после чего через анионитный фильтр первой ступени с получением отработанного регенерационного раствора. При этом регенерационный щелочной раствор пропускают в количестве 25-100 кг на 1 м анион та, обеспечивающем степень регенерации для сорбции 30-70% анионитов сильных кислот, а перед пропусканием регенерационного щелонного раствора через анионитные фильтры в вышеуказанной последовательности предварительно пропускают полученный отработанный регенерационный раствор, содержащий щелочь в количестве 3050% от общего количества анионов сильных кислот, сорбируемых за фильт роцикл из обрабатываемой воды.

Отличительным признаком способа является то, что регенерационный щелочной раствор после анионитного фильтра .второй ступени перед подачей на анионитный фильтр первой ступени дополнительно пропускают через предвключенный фильтр, расположенный перед Н-катионитным фильтром первой ступе н-к.

Другое отличие предлагаемого способа заключается в том, что регенерационный щелочной раствор берут в количестве 25-100 кг на 1 м анионита.

Кроме того, перед пропусканием регенерационного щелочного раствора через анионитные фильтры в вышеуказанной последовательности предварительно пропускают полученный отработанный регенерационный раствор, содержащий щелочь в количестве 30-50% от общего количества анионов сильных кислот, сорбируемых за фильтроцикл из обрабатываемой воды.

Технология осуществления предлагаемого способа заключается в следующем.

Отработанный регенеращюнный раствор анионитных фильтров из бака, содержащий щелочь в количестве 30-50% от общего количества анионов сильных кислот, сорбированных за фильтроцикл

из обрабатываемой .воды, пропускают через анионитный фильтр второй ступени, предвключенный анионитный фильтр и анионитный фильтр первой ступени.

После пропускания отработанного раствора пропускают свежий регенерационный раствор щелочи последовательно через фильтр второй ступени, предвключенный фильтр и фильтр первой ступени, загруженный слабооснов,ным анионитЬм,после чего отмывают фильтр обессоленной водой. Количество пропускаемого раствора щелочи берут таким, чтобы степень регенерации предвключенного фильтра могла обеспечить сорбцию в нем 30-70% анионов сильных кислот из обрабатываемого за фильтроцикл количества воды,. -После проскока щелочи отработанный раствор из анионитного фильтра первой ступени собирают в бак в таком количестве, чтобы содержание щелочи в нем составляло 30-50% от общего количества анионов сильных кислот, сорбированных за фильтроцикл из обрабатываемой воды. При этом общее количество свежего щелочного раствора равно стехиометрическому, а избыток щелочи в количестве 30-50% от общего количества анионов сильных кислот в обрабатываемой за фильтроцикл воды, постоянно циркулирует тлежду баком отработанного раствора и анионитными фильтрами.

Количество щелочи, пропускаемой через анионитные фильтры, обусловлено необходимостью обеспечения 22,5-кратного расхода щелочного реагента через предвключенный фильтр и фильтр первой ступени для получения необходимого количества обессоленной воды. Кроме того, при сорбции в предвключенных анионитных фильтрах 30-70% анионов сильных кислот из обрабатываемой воды существенно повышаются показатели Н-катионитного фильтра первой ступени, особенно в случае загрузки их сульфоуглем, в котором слабокислотные функционал ьньае группы, хорошо работающие в щелочной среде, составляют около 60% полной обменной емкости.

Таким образом, согласно предлагаемому способу, в процессе регенерации анионитные фильтры переводят в ОН-форму путем фильтрования сначала отработанный раствор предыдущей регенерации, а затем стехиометрическое: количество свежей щелочи. За счёт этого достигают полного использования регенерационного раствора.

При этом щелочной раствор для регенерации анионитных фильтров и для подачи в осветлитель исходной воды может быть получен путем пропускания раствора извести через Na-катйонитны фильтр с регенерацией последнего скоцентрированным отработанным раствором ионитных фильтров и осаждением

сульфата кальция из отработанных растворов катионитных фильтров.

После завершения регенераций и отмывки произбодят обессоливание исход. ной воды путем фильтрования ее последовательно через предвключенный анионитньгй фильтр, Н-катионитный фильтр эугруженный полифункциональным или сильнокислотным катионитом, ОН-анионитный фильтр, загруженный слабоосновным анионитом, Н-катионитный фильтр, загруженный сильнокислотным или полифункциональным катионитом, декарбонизатор и ОН-анионитный фильт загруженный высокоосновным анионитом

При этом, в случае загрузки Н-катионитного фильтра первой ступени сульфоуглем, для обеспечения полного использования его слабокислотной части и предотвращения пептизации 3050% исходной воды пропускают через Н-катионитный фильтр первой ступени помимо предвключенного анионитного фильтра. В этом случае 50-70% исходной умягченной воды пройдет через преДБключенные анионитные фильтры, а 30-50% - помимо этих фильтров, после чего весь объем воды пропускают для дальнейшей обработки. В случае если Н-катионитный фильтр первой ступени состоит из предвключенного и основного фильтра, то предвключенный анионитный фильтр включается между указанными фильтрйли, причем предвключенный Н-катионитный фильтр работает без проскока ионов жестокости.

Устройство осуществления способа представлено на чертеже.

Устройство содержит ОН-анионитныД фильтр 1 второй ступени, загруженный сильноосновным анионитом, предвключенный ОН-анионитный фильтр 2, загруженный высокоосновным анионитом, ОН-анионитный фильтр 3 первой ступени, загруженный слабоосновным анионитом, бак 4 нейтрального отработанного регенерационного раствора, бак 5 щелочного отработанного регенерационного раствора анионитных фильтров, Н-к-атионитный фильтр б первой ступени, загруженный полифункциональным пли сильнокислотным катионитом, Н-катионитный фильтр 7 второй ступени, загруженный сильнокислотным или полифункциональным катионитом, бак 8 отработанного регенерационного раствора Н-катионитных фильтров, декарбонизатор 9 и насос 10 декарбонизованной воды.

Способ осуществляется следующим образом.

Отработанный , а затем свежий регенерационный раствор щелочи пропускают через ОН-анионитный фильтр 1 второй ступени, затем через предвключенный анионитный фильтр 2 и анионитный фильтр 3 первой ступени. Количество свежего регенерационного раствора щелочи берут таким, чтобы предвключенный анионитный фильтр 2 сорбировал в процессе обессоливания 30-70 анионов сильных кислот .из обрабатываемой воды. Нейтральный отработанный регенерационный раствор после анионитного фильтра 3 собирают в бак 4, откуда его затем направляют, в зависимости от конкретных условий, на подпитку теплосети, питание испарителей и т.д. Щелочную часть отработанного регенерационного раствора с содержанием щелочи в количестве 30-50% от общего количества анионов сильных кислот обессоливаемой воды собирают в бак5, чтобы использовать в последующих циклах регенерации. .

Регенерацию Н-катионитньк фильтров 6 и 7 второй и первой ступени осуществляют путем последовательного пропускания через них стехиометри- ческого количества кислоты, а отработанный раствор собирают в бак 8.

После окончания регенерации фильтры отмывают в направлении подачи регенерационного раствора.

В процессе обессоливания умягченную воду пропускают через предвключенный ОН-анионитный фильтр 2. При этом, в случае загрузки Н-катионитного фильтра 6 сульфоуглем, через фильтр 2 пропускают умягченную воду в количестве 50-70% от общего расхода, а остальные 30-50% подают в линию после анионитного фильтра 2. В случае загрузки фильтра 6 сильнокислотным катионитом весь поток умягченной воды пропускают через фильтр 2. После фильтра 2 обрабатываемую воду пропускают последовательно через Н-катионитный фильтр 6, ОН-анионитный фильтр 3, Н-катионитный фильтр 7, декарбонизатор 9 и насосом 10 через ОН-анионитный фильтр 1, после чего обессоленную воду направляют к потребителю.

Пример . Регенерируют аниониные фильтры химобессоливающей установки после заве1М11ения процесса обессоливания умягченной воды, в которой сумма анионов сильны: кислот равна 5 мг-экв/л, щёлочность - , 1,2 мг-экв/л, а сумма катионов натри 6,2 мг -экв/л.

При этом рабочая обменная емкость АВ-17 в предвключенном ОН-анионитном фильтре составляет 600 г-экв/м, а АН-31 в ОН-анионитном фильтре первой ступени - 1200 г-экв./м. Объемы загрузки этих фильтров равны соответственно 2 м и 1 м, ОН-анионитный фильтр второй ступени предназначен для улавливания анионов кремниевой кислоты и загружен анионитом АВ-17.

Объем обессоленной воды за фильтроцикл составляет 480 м , а содержание анионов сильных кислот в обрабатываемой воде равно 2400 г-экв. От предыдущей регенерации в баке

имеют отработанный регенерационный раствор с содержанием щелочи 50% от суммы agHOHOB сильных кислот, т.е. 1200 г-экв.

В процессе регенергщии по предпа гаемому способу отработанный раствор из бака пропускают последовательно через фильтры второй ступени, предвключенный и фильтр первой ступени. В результате восстанавливают 50% обменной емкости анионитов, преимущественно, низкоосновного, который способен хорошо сорбировать гидроксильные ионы из раствора, содержащего также нейтральные соли. При этом улучшается вытеснение из ОН-анионитного фильтра второй ступеии анионов кремниевой кислоты. Далее, свежий регенерационный раствор NaOH в количестве 2400 F-экв. пропускают через выиеуказанные фильтхх:, в результате чего полностью восстанавливают обменную емкость анионитных фильтров. Нейтральную часть отработанного раствора направляют в бак. Избыток щелочи в количестве 1200 г-экв. с отработанным регенерационньм раствором собирают в бак дпя последующей регенерации.

Кратность расхода щелочи по предлагаемому способу для предвключенного фильтра и фильтра первой ступени составляет соответственно 3 и 2, что обеспечивает высокую степень- регейерации. Расход свежего регенерационного раствора для обоих фильтров равен стехиометрическому.

При регенерации по известному способу обменные емкости анионитов получают в 1,3-1,5 раза меньшими, а удельный расход свежего регенерационного раствора щелочи составляет 1,52 г-экв/г-экв., при этом на кгивдый 1 г-экв. удсшяек&ос из воды анионов сильных кислот получают 0,5-1 г-экв. щелочи, в стоках.

Таким образом, предлагаеккдй способ позволяет по сравнению с известным повысить в 1,3-1,5 раза используемую обменную емкость анионитов, снизить в 1,5-2 раза расход щелочи и кислоты на регенерацию ионитных фильров, а также исключить .нгц1ичие агрессивных стоков.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа дпя установки химобессоливания производительностью

500. MV составит по ориентировочным подсчетам 130-150 тыс. руб. в год.

Формула изобретения

1.Способ регенерации анионитных фильтров химобессоливающей установки, содержащей Н-катионитный и ОН-анионитный фильт1Ш первой ступени и Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры второй ступени, включающий пропускание регенерационного щелочного раствора

o через анионитный фильтр второй ступени и анионитный фильтр первой ступени соответственно с получением отработанного регенерационного раствора анионитных фильтров, отличаюSщийся тем, что, с целью повышения степени использования обменной емкости ионитов, снижения расхода реагентов до стехиометрического, устранения агрессивных стоков и удешевлеония процесса,регенерационный щелочной раствор после анионитного фильтра второй ступени перед подачей на анионитный фильтр первой ступени дополнительно пропускают через предвключенный фильтр, расположенный перед Н-ка5тионитным фильтром первой ступени,в количестве, обеспечивающем степень регенерации для сорбции 30-70% анионов сильных кислот.

2.Способ по п. 1, отличаю0щийся тем, что регенерационный щелочной раствор берут в количестве 25-100 кг на 1 м анионита.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что перед про5пусканием регенерационного щелочного раствора через анионитные фильтры в вышеуказанной последовательности предва ительно пропускают полученный отработанный регенерационный

0 раствор, содержащий щелочь в количестве 30-50% от общего количества анионов сильных кислот, сорбируемых за фильтроцикл из обрабатываемой воды.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Павлов В.В. Опреснение воды. М., Просвещение, 1972, с. 141, 144-145.

2. Водоподготовка, водный режим

0 и химконтроль на паросиловых установкгис. Сборник статей,вып. 6, М., Энергия, 1978, с. 109-113 (прототип ).