Материал: Подготовка воды для технического водоснабжения промышленных предприятий. Ионообменные методы умягчения воды. Бахметьева Л.К., Бахметьев А.В
V |
GСО 273 t |
0,065(273 15) |
71,0м3 / час |
(33) |
|
2 |
|
|
|||
|
|
|
|||
см |
520 Ру |
520 0,000507 |
|
|
|
|
|
|
|||
где Ру – парциальное давление газа в воде на выходе его из дегазатора, отвечающее равновесному состоянию и определяемое по формуле:
– растворимость углекислоты в воде (г/м3) при данной температуре и
парциальном давлении 1 атм. (1000 гПа), определяется по [14], при 150С г/м3.
Приведем объем парогазовой смеси к нормальным условиям
|
Vсм Ру |
71,0 0,01 |
|
3 |
3 |
||
V0 |
|
|
|
0,67 |
м /ч = 0,011 м /мин , |
||
1 0,00366t |
1 0,00366 15 |
||||||
|
|
|
|
||||
где РД – давление парогазовой смеси (кг/см3) в дегазаторе, соответствующее точ-
ке кипения воды при данной температуре, принимается по [14, рис 31.4].
Для создания вакуума в дегазаторах принимаем к установке два вакуумнасоса (1 рабочий, 1 резервный) типа ВВН-1,5 производительностью 1,55 м3/мин при вакууме 70 %, N 4,5 кВт, n 1450 об/мин [16].
|
Подача воды в Na-катионитовые фильтры I ступени после дегазатора осуще- |
|
ствляется с |
помощью насосов. Потребная производительность насосов |
|
qн |
6,75 м3/ч. |
|
|
К установке принимаем 2 насоса (1 рабочий, 1 резервный) типа 2К – 6б, |
|
qн |
7 м3/ч, H |
22 м вод. ст. (2200гПа), N 2,8 кВт, n 2800 об/мин. |
4.1.18.Расчёт Н-катионитовых фильтров
Вкачестве загрузки фильтров принимаем катионит сульфоуголь с крупно-
стью |
зерне от 0,5 |
до |
1,1 |
мм. |
Паспортная |
объемная емкость сульфоуголя |
|||||
500 г-экв/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рабочая обменная емкость Н-катионита в фильтрах I ступени определяется |
||||||||||
по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Ерабн |
н Еполн |
0,5qуCк |
0,68 500 |
0,5 4 11,4 |
317,2г |
экв / м3 , |
(34) |
||
где |
н |
0,68 при расходе серной кислоты на регенерацию катионита 50 г/г-экв по- |
|||||||||
глощенных катионов [14]; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Cк общее содержание катионов в воде, |
поступающей на Н-катионитовые |
||||||||
фильтры, г-экв/м3, |
Cк Ca2 |
Mg 2 |
Na |
Ж0 |
Na |
0,502 |
10,9 11,402 |
г-экв/м3; |
|||
qу |
4 м3/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
46
Объем катионита в фильтрах равен
|
W |
qн полн ( Ж0 |
CNa ) |
107(0,502 |
10,9) |
3,9м3 , |
(35) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
н |
n Е н |
|
|
|
|
|
|
317,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
раб |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где q н полн |
полезная производительность |
водород-катионитовых |
фильт- |
|||||||||
ров,м3/сут., q н полн |
107 м3/сут.; n |
число регенераций в течение суток, принимаем |
||||||||||
предварительно |
n 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площадь водород-катионитовых фильтров равна |
|
|
||||||||||
|
|
F |
|
Wн |
|
|
3,9 |
1,56м2 , |
|
(36) |
||
|
|
|
Н |
2,5 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где H 2,5м – высота слоя катионита в фильтре.
К установке принимается два рабочих водород-катионитовых фильтра I ступени D=1,0 м (Fф=0,785 м2), выпускаемых Бийским котельным заводом [14, табл.
15.36].
Проверяем скорости фильтрования при нормальном и форсированном режимах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qнполн |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
расч |
|
|
N |
Fср |
T n(tвзр |
tрег tотм ) |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
107 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
107 |
|
|
|
4,7 |
м/ч, |
(37) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
2 |
0,78516 |
1(0,25 |
0,25 |
1,00) |
|
2 |
|
0,785 14,5 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
где Т |
16 ч – число часов работы установки в течение суток; tвзр продолжитель- |
|||||||||||||||||||||||||
ность взрыхления, |
tвзр |
0,25 ч; |
t рег |
продолжительность регенерации, t рег |
0,25ч; |
|||||||||||||||||||||
tотм |
продолжительность отмывки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
tотм |
|
qотм |
|
|
7,85 |
|
|
1,00ч, |
(38) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
отм |
Fср |
10 0,785 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
где qотм |
расход воды на отмывку катионита одного фильтра после его регенера- |
|||||||||||||||||||||||||
ции, |
qотм |
|
qуд Fср H 40,785 2,5 |
7,85м3, |
|
отм |
скорость фильтрования при отмыв- |
|||||||||||||||||||
ке, согласно [14, табл. 15.36] |
отм |
|
10м/ч. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Скорость при форсированном режиме (один фильтр на регенерации) равна |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
107 |
|
|
|
9,4 м/ч. |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
ф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
0,785 14,5 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Фактическая продолжительность работы фильтра до проскока в фильтр ио- |
|||||||||||||||||||||||||
нов натрия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
tNa |
Е рабн |
H |
|
|
|
|
|
0,025 |
d802 ln( Ж0 |
СNa ) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
расч ( Ж0 |
|
СNa ) |
|
|
|
|
Ж0 |
СNa |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
47
317,2 |
2,5 |
0,025 0,8ln11,4 |
14,8÷. |
(39) |
||
|
|
|
|
|
||
4,7 |
11,4 |
|
11,4 |
|||
|
|
|
||||
С точки зрения эксплуатации установки принимаем время работы ее равным целому числу суток, т.е. t=1 сут. (как было принято ранее), из которых полезное время работы будет составлять 14,5 ч, а время регенерации 1,5 ч.
Так как установка работает, не круглосуточно (Т=16 ч) то в соответствии [8] резервные фильтры не предусматриваются.
4.1.19. Определение расхода серной кислоты для регенерации Н-катионитовых фильтров
Расход 100%-й серной кислоты для регенерации одного Н-катионитового фильтра, составит
|
|
|
Pк |
Fф H Qк Ерабн |
0,785 2,5 317,2 50 |
31,12кг, |
(40) |
|||||||||
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
1000 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где Qк |
50 г/г-экв – удельный расход кислоты. |
|
|
|||||||||||||
Тогда объем технической серной кислоты равен |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Pк |
100 |
|
31,12 100 |
|
|
3 |
|
|
|
||||
|
WТК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,025 м , или 25 л (объем мерника), |
||||
|
1000 |
pк к |
1000 75 1,675 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
где pк |
содержание |
H2SO4 |
|
в технической |
серной кислоте pк = 75 |
% [14]; |
||||||||||
к1,675т/м3 – удельный вес серной кислоты 75%-й концентрации.
Согласно [14, табл. 15.36] регенерацию Н-катионитовых фильтров производят 1%-м раствором H2SO4. Количество 1%-го раствора H2SO4 для регенерации одного фильтра равно
W |
Pк 100 |
|
31,12 100 |
31,12м3 |
(41) |
|
|
|
|
|
|||
К |
1000 b |
1000 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где b концентрация раствора серной кислоты.
Продолжительность подачи раствора серной кислоты в фильтр при регенерации равна t рег 15мин = 0,25 ч [8]. Тогда скорость фильтрования раствора H2SO4
через катионит составит
Wк |
|
3,112 |
|
15,86м3 / ч. |
(42) |
|
Fф t рег |
0,785 0,25 |
|||||
|
|
|||||
По [14, табл. 15.36] скорость должна быть не менее 10 м/ч.
Суточный расход 100%-й кислоты для всех фильтров определяется по фор-
муле
48
pH |
P N n |
31,12 2 1 |
0,0622т. |
(43) |
||
|
|
|
|
|||
1000 |
1000 |
|
||||
|
|
|
|
|||
Запас технической серной кислоты на 30 дней [8] равен (объем вытеснителя)
W |
|
pH T 100 |
0,0622 30 100 |
1,49м3 , |
||
Д |
|
|
|
|
||
Pк к |
75 1,675 |
|
||||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||
где Т число дней, на которое предусматривается запас кислоты.
4.1.20. Определение расходов воды на собственные нужды Н-катионитовых фильтров
Определение расходов воды на взрыхление
Расход воды на взрыхление катионита одного фильтра
|
W |
F |
t |
взр |
60 4 0.785 15 60 |
|
|||
q |
взр |
ф |
|
|
|
|
|
2.82м3 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
взр |
|
1000 |
1000 |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||
где W |
|
интенсивность взрыхления катионита, W 4 л/с м2. |
||
взр |
|
|
|
|
|
Часовой расход воды равен |
|
||
|
|
q0 взр |
W |
F 4 0.785 3.14 л/с = 11,3 м3/ч. |
|
|
|
взр |
ф |
(44)
(45)
Необходимое среднесуточное количество воды для взрыхления катионита в фильтрах равно
qвзр |
q0 взр N n |
2,82 2 1 |
5,64 м3/сут. |
Определение расходов воды на отмывку катионита |
|||
Ранее (см. пп. 4.1.19) был определен расход воды на отмывку катионита од- |
|||
ного фильтра после его регенерации, qотм |
7,85 м3. |
|
|
Среднесуточное количество воды для отмывки катионита в фильтрах равно |
|||
Qотм |
qотм n N |
7,85 1 2 |
15.70 м3/сут. |
|
49 |
|
|
Первая половина общего расхода воды при отмывке отводится на нейтрализацию в специальные баки (10,66 м3/сут.), вторая часть направляется в баки отмывной воды для дальнейшего использования на взрыхление катионита (5,64 м3/сут.). Отмывка производится неумягчённой водой.
Определение расхода воды для приготовления 1%-го раствора
Расход воды для приготовления 1%-го раствора серной кислоты для регенерации одного фильтра определяется по формуле
|
|
|
Pê 100 |
|
|
31,12 100 |
|
3 |
||
qê |
Wê |
|
|
|
3,112 |
|
|
3,0 |
м . |
|
1000 ðê |
ê |
1000 75 1,675 |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||
Часовой расход воды составит
|
qк |
3,00 |
|
3 |
||
q |
|
|
|
12,00 |
м /ч. |
|
t рег |
0,25 |
|||||
|
|
|
||||
Суточный расход воды равен
Qк q 
N 
n 3,00 
2 
1 6,00 м3/сут.
Для приготовления 1%-го раствора H2SO4 используется неумягченная вода.
4.1.21. Расчёт кислотного хозяйства
Подбор оборудования для регенерации фильтров
Для хранения кислоты принимаем 2 вытеснителя (1 рабочий, 1 резервный) крепкой серной кислоты объемом 1,5 м3 [15].
Из вытеснителей кислота поступает в мерники. Принимаем изготовляемый промышленностью бак-мерник диаметром 450 мм, высотой 845 мм, объемом 90 л.
Подача кислоты из мерника на регенерацию Н-катионитовых фильтров производится с помощью эжектора.
50