Обработка воды методами ионного обмена. Nа-катионирование

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Обработка воды методами ионного обмена основана на пропуске исходной или частично обработанной воды через фильтрующий слой ионообменного материала, практически нерастворимого в воде, но способного взаимодействовать с содержащимися в обрабатываемой воде ионами. Материалы, обладающие свойством обменивать катионы, называются катионитами, а материалы, обладающие свойством обменивать анионы – анионитами. На водоподготовительных установках энергетических объектов применяются катиониты: сульфоуголь (наиболее дешевый), катионит КУ-2 (термостойкий), реже – катионит КУ-1. Чтобы получить нужную ионную форму ионита, проводят регенерацию.

Катиониты при регенерации их растворами NаCl, Н₂SО₄, NH₄Cl образуют соответственно натриевую, водородную или аммонийную формы, которые условно можно обозначить: NаR, HR, NH₄R. При пропуске обрабатываемой воды, содержащей катионы Са²⁺, Мg²⁺ через отрегенерированный катионит, протекают реакции обмена ионов Са²⁺, Мg²⁺ на ионы Nа⁺, H⁺, NH₄⁺, содержащихся в катионите; этот процесс называется катионированием.

Nа-катионирование основано на пропуске воды через Nа-форму катионита, для чего предварительно катионит регенерируется поваренной солью (NaCl). При Nа-катионировонии воды протекают следующие реакции:

2NаR+Са(НСО₃)₂Û СаR₂+2NаНСО₃

2NаR+Мg(НСО₃)₂Û MgR₂+2NаНСО₃

2NаR+CаCl₂Û СаR₂+2NaCl

2NаR+CаSO₄Û СаR₂+2Na₂SO₄

2NаR+MgCl₂Û MgR₂+2NaCl

2NаR+MgSO₄Û MgR₂+2Na₂SO₄

где NаR, СаR₂, MgR₂ – солевые формы катионита.

Как видно из приведенных реакций. Из обрабатываемой воды удаляются катионы Са²⁺ и Mg²⁺, а в обрабатываемую воду поступают ионы Nа⁺, анионный состав воды при этом не меняется.

Одноступенчатым Nа-катионированием можно получить воду с остаточной жесткостью до 0, 1 мг-экв/л, однако для получения боее глубокоумягченной воды (с остаточной жесткостью 0, 01-0, 02 мг-экв/л) требуется существенно увеличить удельный расход соли на регенерацию фильтра, причем необходим тщательный контроль за «проскоком» жесткости. В схеме двухступенчатого Nа-катионирования все эти недостатки устраняются и надежно обеспечивается остаточная жесткость фильтра менее 0, 01 мг-экв/л.

Число ступеней катионирования определяется требованиями к обработанной воде. Так, для паровых экранированных котлов, где требуется глубокое умягчение воды, целесообразно применение схемы двухступенчатого Nа-катионирования. Для горячего водоснабжения, если требуется частичное умягчение воды, достаточно одной ступени катионирования.

2.5 Выбор и расчет системы водоподготовки

Студент при выборе схемы водоподготовки исходит из качества исходной воды реки или водохранилища, расположенных в районе расположения котельной ([1], приложение 8, с.201-205), и рекомендаций ([1], параграф 1.14, с. 59-60; пар.1.13, с. 57, схема 4). При этом доля возврата конденсата определяется по формуле:

где - процент возврата технологического конденсата.

Определяются три показателя водно-химического режима:

1. Продувка котла.

2. Допустимое содержание углекислоты в паре.

3. Нормируемая относительная щелочность котловой воды (предусмотреть при необходимости нитратирование обрабатываемой воды ([1], пар.1.16.3, с. 67)).

Расчеты делаются с целью определить, можно ли применить самую экологически чистую водоподготовку – Na-катионирование.

Продувка котла

Величина продувки для теплогенераторов с давлением £ 1, 4 МПа не должна быть более 10%:

где , мг/л, - солесодержание химически обработанной воды; принимается равным , мг/л, - сухому остатку исходной воды, - общая доля возврата конденсата, 5 мг/л – солесодержание котловой воды; принимается равным 2000-3000мг/л.

Если р в расчете оказывается, что величина продувки менее 2%, то для дальнейших расчетов принимают р=2%

Нормируемая относительная щелочность котловой воды (предусмотреть при необходимости нитратирование обрабатываемой воды ([1], пар. 1.16.3, с.67)

По правилам Госгортехнадзора при наличии клепаных соединений относительная щелочность не должна превосходить 20%, при наличии вальцовых соединений – 50%, а при сварных соединениях не нормируется.

При Na-катионировании относительная щелочность котловой воды равна относительной щелочности питательной воды и определяется по формуле:

, %,

где 40 – эквивалент NaOH, , мг-экв/л, - общая щелочность питательной воды:

где , мг-экв/л, - общая щелочность химически очищенной воды (при Na-катионировании равна щелочности исходной воды), =0, 05 мг-экв/л, - общая щелочность конденсата, , мг/л, - сухой остаток питательной воды:

Допустимое содержание углекислоты в паре

Содержание углекислоты в паре допускается при центральном потреблении пара до 100 мг/л а при разветвленной сети потребителей пара – не выше 20 мг/кг. При использовании деаэраторов с барботажом концентрацию углекислоты в паре определяют по формуле

, мг/кг

где 22 – эквивалент углекислоты, - доля разложения Na₂CO₃ в котле (зависит от давления); при давлении 1, 4 МПа доля есть 0, 7.

Для котлов с преобладанием отопительной нагрузки, т.е. большой долей возвращаемого конденсата, наиболее часто подходит схема обработки воды по методу натрий-катионирования ([1], пар.1.5.1, с.22-26). Если вычисляемые выше показатели удовлетворяют требованиям, то Na-катионирование следует принять в качестве рабочего процесса химической обработки воды. Для паровых котлов требуется глубокое умягчение воды до остаточной жесткости 0, 01-0, 03 мг-экв/л, что достигается при двухступенчатом натрий-катионировании.

Производительность водоподготовки, м³(т)/час:

где , т/час - паропроизодительность котла; - количество котлов в котельной; , % - продувка котла; , доли - общая доля возвращаемого конденсата.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒