Расчет водород – катионитовых фильтров второй ступени

Водород – катионитовые фильтры второй ступени работают в режиме «до проскока» натрия и полностью удаляются из воды катионы натрия, поступившие после H - катионитовых фильтров первой ступени.

4.1 Показатели качества воды, обрабатываемой на H - катионитовых фильтрах второй ступени должна обеспечить заданную производительность обессоливающей установки 180 м³/ч и собственные нужды анионитных фильтров в количестве 89,502 м³/ч и составляет:

Q_н(II) = 180 + 89,502 = 269,502 м³/ч.

4.2 При данной производительности второй ступени ионирования на стадии проектирования оценивается требуемая площадь фильтрования

F = Q_н/V = 269,502/50 = 5,39 м²,

V-скорость фильтрования Н–катионитовых фильтров второй ступени в схеме обессоливания, составляющая, исходя из опыта эксплуатации, до 50 м/ч.

Из существующих стандартных фильтров выбираем фильтр с площадью фильтрования f = 7,1 м².

 

4.3 Необходимое количество фильтров «а», находящихся в работе в данной ступени ионирования, определяется выражением:

а = F/f = 5,39/7,1 = 0,759.

Принимаем к установке во второй ступени ионирования 2 фильтра, у которых

Диаметр – D = 3000 мм,

Площадь фильтрования – f = 7,1 м²,

Высота слоя загрузки – Н_слоя = 1,5 м.

Один из установленных фильтров – резервный.

Так как К₃ = ΣА_ск = 2,365, значит в качестве фильтрующего материала выбираем сульфоуголь СК-1.

4.4 Рабочая обменная способность катионита при Н–катионировании определяется из уравнения:

Е_р^н = 0,75 180-0,5 20 (0+0,075)=134,25 г– экв/л.

Расход серной кислоты на регенерацию фильтров первой ступени составляет до (55 – 70) г/г – экв, а фильтров второй ступени до (70 – 100) г/г – экв. Принимаем расход серной кислоты на регенерацию водород – катионитовых фильтров второй ступени равным 70 г/г – экв, при этом коэффициент эффективности a = 0,75 [1, Таблица 2.30].

4.5 В формуле рабочей обменной способности q_отм – удельный расход воды на отмывку катионита, принимается равным 10 м³/м³; Ж_о – общая жесткость воды, поступающей на фильтры второй ступени, предполагается, что катионов кальция и магния не будет в воде; С_Na – концентрация натрия в обрабатываемой воде, составляет 0,075 г–экв/ м³.

4.6 После определения обменной рабочей емкости рассчитывается количество катионов, удаляемых на Н-катионитовых фильтрах второй ступени:

А_к = 24 (SК - Na_ост) Q_н = 24 (0,075 - 0) 269,502 = 485,1 г - экв/ сут.

Где SК – содержание катионов, поступающих на Н – катионитовые фильтры, г - экв/ м³, Na_ост – остаточное содержание натрия в обессоленной воде, г - экв/ м³.

4.7 При этом число регенераций водород – катионитовых фильтров

n = A_к/(f H_слоя Е_р^н a) = 485,1/(7,1 1,5 134,25 1) =0,339 1 раза в сутки.

4.8 Определяется расход 100% серной кислоты на одну регенерацию

Q_к = q_к f Н_слоя Е_р^н /1000 = 70 7,1 1,5 134,25/1000 = 100,083 кг,

где q_к – удельный расход серной кислоты, принятый равным 70 г/г – экв.

4.9 При этом расход технической 92% серной кислоты определяется по формуле

Q_к.т. = Q_к n a 100/(c 1000) =100,083 1 1 100/(92 1000) = 0,109 т/сут,

где С – содержание H₂SO₄ в технической серной кислоте (не менее 92%).

4.10 Расход технической серной кислоты в месяц составит

Q_к.мес = 0,109 · 30 = 3,27 т/мес.

4.11 Расход воды на одну регенерацию фильтра составит:

а) расход воды на взрыхляющую промывку фильтра

Q_взр = i f 60 t_взр/1000 = 4 7,1 60 30/1000 = 51,12 м³,

где i – интенсивность взрыхляющей промывки, которая принимается равной 4 л/(с м²) при t = 20⁰C и d = 1мм;

t_взр- продолжительность взрыхляющею промывки, 30 мин.

б) расход воды на приготовление регенерационного раствора, определяется по формуле

где b – концентрация регенерационного раствора, которая при загрузке сульфоуглем принимается равной 1,5…2% [1, табл. 2.3],

где ρ_р.р –плотность регенерационного раствора, имеющего данную концентрацию, принимается согласно данным (Приложения 3);

в) расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации

Q_отм = q_отм f H_слоя = 10 7,1 1,5 = 106,5 м³.

Q_н = Q_взр + Q_р.р. + Q_отм = 49,14 + 4,945 + 106,5 = 160,585 м³.

 

4.12 Суточный расход воды на регенерацию всех фильтров составит

Q_н(сут) = Q_н n а = 160,585 1 1 =160,585 м³.

 

4.13 Среднечасовой расход на собственные нужды

Q_{с.н.(час)} = 160,585/24 = 6,691 м³/ч.