Способ регенерации анионитныхфильтров химобессоливающей установки

 

Сфюз Сеаетсаих

Социалистических е еспублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ТЕЛЬСТВУ

<п>814443

* у

r (61) Дополнительное к аат. саид-ву и (22) Заявлено 1805.79 (21) 2768803/23-26 (я)м. к .з с присоединением заявки HP

В 01 3 49/00

С 02 F 1/42

Государственный комнтет

СССР но дмам нзобретеннй н открытнй (23). Приоритет

Опубликовано 230381. Бюллетень Й9 11 (53) УДК 628.543 (088. 8) Дата опубликования описания 250381 (72) Автор изобретения

Г.К. Фейэиев (71) Заявитель

Азербайджанский инженерно-строительный институт (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ AHHOHHTHblX ФИЛЬТРОВ

ХИМОБЕССОЛИВАЩЕЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится к способам регенерации ионообменников прн очистке воды и может быть использовано на. водоподготовительных установках в химической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности

Известен способ регенерации анконитных фильтров химобессоливающих установок, работающих по системе обратной деиониэации, по которому обрабатываемую воду пропускают сначала через анионитный.фильтр, загруженный сильноосновным анионитом, а затем через слабокислотный катионит.

При атом регенерационный раствор щелочи пропускают через анионитный фильтр по прямотоку с удельным расходом, в 2-2,5 раза превьхаающим стехиометрический, с тем, чтобы получить необходимую глубину обработки (11.

Недостатками известного способа являются низкая степень использования обменной емкости анионита и большой расход щелочи, что ведет к удорожанию процесса и образованию агрессивных стоков.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ регенерации анионитных фильтров химобессоливающей установки, содержащей

Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры первой ступени и Н-катионитный и

ОН-анионитный фильтры второй ступени, включающий пропускание регенерационного щелочного раствора через анионит-"; ный фильтр второй ступени и анионитный фильтр первой ступени соответст.венно. При этом анионитные фильтры первой ступени загружают низкоосновным анионитом, анионитные фильтры второй ступени — высокоосновным анионитом, а Н-катноннтные фильтры— сильнокислотным или полуфункциональным катионитом. По данному способу

4%-ный раствор едкого натра пропускают по прямотоку последовательно через анионитные фильтры второй и

2О первой ступени с расходом соответственно 100 и 50 кг/м5, после чего отмывают фильтры обессоленной водой от продуктов регенерации в направлении регенерационного раствора (23.

Недостаток данного способа заключается в том, что при этом используется лишь 40-60% полной обменной емкости анионитов, расходуется количество щелочи, в 1,5-2 раза превызы шающее теоретически необходимое, в

814443 результате чего образуется большое количество агрессивных щелочных стоков, подл:ежащих нейтрализации и утилизации, что удорожает процесс.

Целью изобретения является повышение степени использования обменной емкости ионитов, снижение расхода реагентов до стехиометрического, устционного раствора. При этом регенера- ционный щелочной раствор пропускают. в количестве 25-100 кг на 1 м анионита, обеспечивающем степень регенерации для сорбции 30-70Ъ анионитов 25 сильных кислот, а перед пропусканием регенерационного щелоиного раствора через анионитные фильтры в вышеуказанной последовательности предварительно пропускают полученный отработанный регенерационный раствор, содержащий щелочь в количестве 3050Ъ от общего количества анионов

ЗО сильных кислот, сорбируемых эа фильт роцикл из обрабатываемой воды.

Отличительным признаком способа является то, что регенерационный щелочной раствор после анионитного фильтра второй ступени перед подачей

35 на анионитный фильтр первой ступени дополнительно пропускают через пред- 40 включенный фильтр, расположенный перед Н-катионитным фильтром первой ступенк.

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 30-50Ъ от общего количества анионов сильных кислот, сорбируемых эа фильтроцикл иэ обрабатываемой воды.

Технология осуществления предлагаемого способа заключается в следующем. 60

Отработанный регенерационный раствор анионитных фильтров из бака, содержащий щелочь в количестве 30-50Ъ от общего количества анионов сильных кислот, сорбированных за фильтроцикл 5 ранение агрессивных стоков и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается

10 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-катчонитным фильтром первой ступени, после чего через анионитный фильтр первой ступени с получением отработанного регенера- 20 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 слабоосновным анионитом,после чего отмывают фильтры обессоленной водой. Количество про- . пускаемого раствора щелочи берут таким, чтобы степень регенерации предвключенного фильтра могла обеспечить сорбцию в нем 30-70Ъ 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 30-50Ъ от общего количества анионов сильных кислот, сорбированных за фильтроцикл иэ обрабатываемой воды. При этом общее количество свежего щелочного раствора равно стехиометрическому, а избыток щелочи в количестве 30-50Ъ от общего количества анионов сильных кислот в обрабатываемой эа фильтроцикл воды, постоянно циркулирует между 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 30-70Ъ анионов сильных кислот из обрабатываемой воды существенно повышаются показатели Н-катионитного фильтра первой ступени, особенно в случае загрузки их сульфоуглем, в котором слабокислотные функциональные группы, хорошо работающие в щелочной среде, составляют около

60Ъ 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 счет 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-катйонитный фильтр с регенерацией последнего сконцентрированным отработанным раствором ионитных фильтров и осаждением

814443 сульфата кальция из отработанных растворов катионитных фильтров.

После завершения регенерации и отмывки произэодят обессоливание исход. ной воды путем фильтрования ее последовательно через предвключенный анионитный фильтр, Н-катионитный фильтр, эугруженный полифункциональным или сильнокислотным катионитом, ОН-анионитный фильтр, загруженный слабоосновным анионитом, Н-катионитный 10 фильтр, загруженный сильнокислотным или полифункциональным катионитом, декарбонизатор и ОН-анионитный фильтр, загруженный высокоосновным анионитом.

При этом, в случае загрузки Н-кЬтионитного фильтра первой ступени 1» сульфоуглем, для обеспечения полного использования его слабокислотной части и предотвращения пептизации 3050% исходной воды пропускают через

Н-катионитный фильтр первой ступени 20 помимо предвключенного анионитного фильтра. В этом случае 50-70% исходной умягченной воды пройдет через предвключенные анионитные фильтры, а 30-50% — помимо этих фильтров, йос- 25 ле чего весь объем воды пропускают для дальнейшей обработки. В случае если Н-катионитный фильтр первой ступени состоит иэ предвключенного и основного фильтра, то предвключенный З® анионитный фильтр включается между указанными фильтра ми, причем предвключенный Н-катионитный фильтр работает беэ проскока ионов жесткости.

Устройство осуществления способа представлено на чертеже.

Устройство содержит ОН-анионитный фильтр 1 второй ступени, загруженный сильноосновным анионитом, предвключенный ОН-анионитный фильтр 2, загруженный высокоосновным анионитом, . 40

ОН-анионитный фильтр 3 первой ступени, загруженный слабоосновным анионитом, бак 4 нейтрального отработанного регенерационного раствора, бак 5 щелочного отработанного- регенерацион- 45 ного раствора анионитных фильтров, Н-катионитный 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 H-катионитных фильтров, декарбо низатор 9 н насос 10 декарбонизованной воды.

Способ осуществляется следующим образом.

Отработанный, а затем свежий регенерационный раствор щелочи пропускают через ОН-анионитный фильтр 1 60 второй ступени, затем через предвклю- ченный анионитный фильтр 2.и анионитный фильтр 3 первой ступени. Количество свежего регенерационного раст- вора щелочи берут таким, чтобы пред- 65 включенный 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 бак.5, чтобы использовать в последующих циклах регенерации.

Регенерацию Н-катионитных фильтров б 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-катионитно-. го фильтра 6 сульфоуглем, через фильтр 2 пропускают умягченную воду в количестве 50-703 от общего расхода, а остальные 30-50% подают в линию после анионитного фильтра 2. В случае загрузки фильтра б сильнокислотным катионитом весь поток умягченной воды пропускают через фильтр

2. После фильтра 2 обрабатываемую воду пропускают последовательно через H-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 анионитные фильтры химобессоливающей установки после завершения процесса обессоливания умягченной воды, в которой сумма анионов сильных кислот равна

5 мг-экв/л, щелочность—

1,2 мг-экв/л, а сумма катионов натрия

6,2 мг -экв/л.

При этом рабочая обменная емкость

AB-17 в предвключенном ОН-анионитном фильтре составляет 600 г-экв/м, а

AH-31 в OH-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 r-зкв.

От предыдущей регенерации в баке

814443 имеют отработанный регенерационный раствор с содержанием щелочи 50% от суммы аиионов сильных кислот, т.е.

1200 r-экв.

В процессе регенерации по предлагаемому способу отработанный раствор из бака пропускают последовательно через фильтры второй ступени, предвключенный и фильтр первой ступени.

В результате восстанавливают 50% обменной емкости анионитов, преимущест- © венно, низкоосновного, который способен хорошо сорбировать гидроксильные ионы из раствора, содержащего также нейтральные соли. При этом .улучшается вытеснение из ОН-анионитного фильтра второй ступени анионов кремниевой кислоты. Далее, свежий регенерациЬнный раствор йаОН в количестве 2400 r-экв. пропускают через вышеуказанные фильтры, в результате чего полностью восстанавливают об-,Ю менную емкость анионитных фильтров.

Нейтральную часть отработанного раствора направляют в бак.. Избыток щелочи в количестве 1200 г-экв. с отработанным регенерационным раствором со- д бирают в бак для последующей регенерации.

Кратность расхода щелочи по предлагаемому способу для предвключенного фильтра и Фильтра первой ступени З© 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 аиионитов 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 каждый 46

1 г-экв.: удаляевеас из воды анионов сильных кислот получают 0,5-1 г-экв. щелочи в стоках.

Таким образом, предлагаемы способ.позволяет по сравнению с иэвест- 4у ным повысить в 1,3-1,5 раза используемую обменную емкость анионитов, снизить. в 1,5-2 раза расход щелочи и кислоты на регенерацию ионитных фильтров, а также исключить .наличие агрес- ур сивных стоков.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа для установки химобессоливания производительностью

500, м5/ч 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 фильтры первой ступени и Н-катионитный и ОН-анионитный фильтры второй ступени, включающий пропускание регенерационного щелочного раствора через анионитный фильтр второй ступени и анионитный фильтр первой ступени соответственно с получением отработанного регенерационного раствора анионитных фильтров,, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыаения степени использования обменной емкости ионитов, снижения расхода реагентов до стехиометрнческого, устранения агрессивных стоков и удешевления процесса,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 ступени,. в количестве, обеспечивающем степень регенерации для сорбции 30-70% анионов сильных кислот.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что регенерационный щелочной раствор берут в количестве 25-100 кг на 1 м анионита.

3. Способ по пп. 1 и 2, о. т л и— ч а ю шийся тем, что 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, сорбируевеис за фильтроцикл.из обрабатываемой воды е

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Павлов В.В. Опреснение воды.

И., "Просвещение", 1972, с. 141, 144-145.

2. Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках. Сборник статей,вып. 6, М;, "Энергия", 1978, с. 109-113 (прототип).

814443

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 877/9

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Савенкова

Редактор В. Данко Техред И.Федорнак ХорректорВ. Синицкая