Короткий опис технологічної схеми дільниці знесолення води

На дільниці глибокого знесолення води проводиться очистка декарбонізованої води від розчинених в ній солей методом іонного обміну. Іонний обмін оснований на властивості деяких практично нерозчинних у воді матеріалів вступати в іонний обмін з розчиненими у воді солями, сорбуючи з води, що обробляється одні іони і віддаючи в розчин еквівалентну кількість інших іонів, якими іоніт насичується періодично при регенерації. В якості таких нерозчинних фільтруючих матеріалів використовуються катіоніти і аніоніти (іонообмінні смоли).

Декарбонізована вода із дільниці попередньої очистки води по трубопроводу діаметром 220 мм з об'ємною витратою 60 — 250 м³/год, з температурою 20−30^оС, під тиском від 0,2 МПа до 0,5 МПа (клапан прижатий) надходить в ємність декарбонізованої води поз. 1. Об'ємна витрата контролюється витратоміром FIR — 16, регулюється клапаном Дy — 250 мм [НВ] в залежності від навантаження технологічних ниток дільниці і рівня в ємності декарбонізованої води поз. 1.

Сірчана кислота з масовою часткою моногідрату не менше 92% подається в ємність поз. 17 по трубопроводу діаметром 100 мм по МЦК з відділення АС цеху НАК та АС. Ємність поз. 17 тарована, обладнана буйковим рівнеміром і індукційним витратоміром.

Їдкий натрій з масовою часткою гідроксиду натрію не менше 44% поставляється на склад лугу К.224б залізничними, або автомобільними цистернами, і відкачується паровими насосами ПДГ і ПДВ в ємності поз Е-1, Е-2. В міру потреб луг закачується насосом Н-2 по трубопроводу діаметром 100 мм в ємність поз. 20 в к. 224. Ємність лугу поз. 20 тарована, обладнана буйковим і поплавковим рівнеміром.

Декарбонізована вода з ємності поз. 1 насосами поз. 2/1,2/2; 101/1,101/2 під тиском 0,4−0,5 МПа (4,0−5,0 кгс/см²), з температурою від 20 ^оС та до 35^оС при малому навантаженні дільниці та значній подачі конденсату з АС, об'ємною витратою 85−300 м³/год подається в Н-катіонітові фільтри поз. 5/1,2,3; 104/4,5,6, які завантажені іонообмінною смолою — катіонітом марки КУ-2−8.

Після Н-катіонітових фільтрів Н-катіонована вода надходить в декарбонізатори поз. 6/1,2,3; 105/4,5,6, де із води повітрям, яке подається вентиляторами поз. 8/1,2,3; 107/4,5,6 віддувається вільний діоксид вуглецю. Декарбонізована Н-катіоновона вода збирається у залізобетонних збірниках поз. 7/1,2,3; 106/4,5,6 під декарбонізаторами. Із збірників вода насосами поз. 9,108 подається в аніонітові фільтри поз. 10/1,2,3; 109/4,5,6, які завантажені аніонітом. Після аніонітових фільтрів знесолена вода надходить в ємності знесоленої води поз. 11/1,2. Із ємностей знесолена вода насосами поз. 12/1,2; 110 подається для подальшої її очистки від катіонів і аніонів в фільтри змішаної дії поз. 13/1,2,3,4; 111/5,6.

Глибокознесолена вода після фільтрів змішаної дії надходить в збірники глибокознесоленої води поз. 14/1,2, звідки насосами поз. 15/1,2,3; 120/1,2,3 під тиском 0,4−0,5 МПа (4−5 кгс/см²) з температурою 20−30^оС, витратою до 200 м³/год подається споживачам.

Водень — катіонування — І ступінь очищення води

Сутність методу водень-катіонування заключається в фільтруванні декарбонізованої води в водень-катіонітових фільтрах через катіоніт КУ-2−8, відрегенерований кислотою. В процесі фільтрування через шар катіоніту розчинені у воді катіони Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ обмінюються на водень. При цьому протікають наступні реакції в іонній формі:

• 2RH + Ca2 R 2Ca + 2H+
• 2RH + Mg²⁺ R ₂Mg + 2H⁺

RH + K⁺ (Na⁺) RK (Na) + H⁺

де R — аніонна частина катіоніту — органічний радикал.

Як видно з приведених реакцій в процесі Н — катіонування вода пом’якшується — катіони твердості Ca²⁺ i Mg²⁺ обмінюються на водень, а іони солей постійної твердості утворюють еквівалентну кількість мінеральних кислот.

Обмін катіонів на Н-катіонітових фільтрах при використанні катіоніту марки КУ-2−8 проходить відповідно ряду поглинання.

Fe³⁺ > Al³⁺ > Fe²⁺> Ca²⁺>Mg²⁺>NH₄⁺>K⁺>Na⁺

При використанні інших марок іонообмінних смол з іншими властивостями можуть утворюватись ряди поглинання, що відрізняється від наведеного вище.

При зниженні рН нижче 7.0, бікарбонатний іон, який утворює так звану бікарбонатну твердість, руйнується. Частина катіонів водню взаємодіє з присутніми у декарбонізованій воді бікарбонатами, утворюючи вугільну кислоту і воду.

2H⁺ + 2HCO₂ > 2CO₂ + 2H₂O.

Вільна вугільна кислота віддувається повітрям у декарбонізаторі. Поверхня насадки, тобто поверхня зіткнення рідкої і газоподібної фаз, повинна забезпечувати десорбцію вільної вуглекислоти в кількості, що відповідає продуктивності устаткування і кількості вільної вуглекислоти, яка знаходиться в Н-катіонованій воді. Залишковий процент вільної вуглекислоти при роботі декарбонізатора повинен становити не більше 20% від початкового та не перевищувати 5 мг/л.

ОН — аніонування — І ступінь очищення води

При фільтруванні води через шар аніоніту відрегенерованого лугом в аніонітових фільтрах проходить заміна аніонів кислот, утворених після Н — катіонування, на аніони гідроксиду ОН ^- аніоніту за реакціями:

2ROH + 2H⁺ + SO₄^2->R₂ SO₄ + H₂ O.

ROH + H⁺ + Cl^- > RCl + H₂O.

ROH + H⁺ + HSiO₃^- > RHSiO₃ + H₂O.

де: R — катіонна частина аніоніту, органічний радикал.

Обмінна ємність аніонітів менша, ніж у катіонітів і не являється постійною. За термін експлуатації вона значно зменшується.

Регенерація іонітів

Під час процесу знесолення іоніти виснажуються, тобто, відбувається зниження їх обмінної ємності. Для відновлення обмінної ємності іоніти регенеруються, оновлюються. Регенерація Н-катіонітового і ОН-аніонітового фільтрів складається з таких операцій:

• — розпушення,
• — регенерація,
• — витіснення (відмивання по лінії регенерації),
• — промивка.

Розпушення Н — катіонітового фільтра проводиться декарбонізованою водою, або водою з ємності відмивних вод ОН-аніонітових фільтрів і ФЗД. Регенерація катіоніту проводиться пропуском через нього розчину сірчаної кислоти з масовою часткою моногідрату 2 — 4%. Для приготування розчину сірчаної кислоти використовують декарбонізовану воду, або воду з ємності відмивних вод ОН-аніонітових фільтрів і ФЗД. При регенерації катіони Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺ витісняються катіонами Н⁺.

R Ca2+ + 2H+ + SO42- = CaSO4 + 2RH+

R Mg²⁺ + 2H⁺ + SO₄^2- = MgSO₄ + 2RH⁺

2RNa⁺ + 2H⁺ + SO₄^2- = Na₂SO₄ + 2RH⁺

Недопустиме зниження швидкості пропуску розчину сірчаної кислоти і відмивання Н-катіонітового фільтра, а також розрив між цими операціями для фільтра через можливе виникнення сульфатизації катіоніту.

Витіснення після регенерації і промивка Н-катіонітового фільтра проводяться декарбонізованою водою або сумішшю відмивних вод з ОН — фільтрів і знесоленої води з ФЗД.

Розпушення аніонітового фільтра проводиться Н-катіонованою водою. Аніоніт регенерують розчином їдкого натрію з масовою часткою гідроксиду натрію 2−4%. Для приготування розчину їдкого натрію використовують знесолену воду. Під час регенерації проходить заміщення аніонів кислот на аніон гідроксиду ОН^-.

R₂ SO₄^2- + 2Na⁺ + 2OH = 2ROH^- + Na₂ SO₄

RCl + Na⁺ + OH^- = ROH + NaCl.

RHSiO + Na⁺ + OH^- = RO + NaHSiO₃

Витіснення розчину їдкого натрію проводиться знесоленою водою. Промивання фільтра здійснюється Н-катіонованою водою.

Глибоке знесолення води на фільтрах змішаної дії ФЗД та їх регенерація

Знесолена вода після аніонітових фільтрів надходить у фільтри змішаної дії для повної очистки від катіонів і аніонів і отримання глибоко знесоленої води. Регенерація (відновлення) фільтра ФЗД складається з таких операцій:

• — розпушення,
• — ділення іонітів,
• — регенерація аніоніту розчином їдкого натрію з масовою часткою моногідрату 2 — 4%,
• — витіснення регенераційного розчину їдкого натрію,
• — регенерація катіоніту розчином сірчаної кислоти з масовою часткою моногідрату 2 — 4%,
• — витіснення регенераційного розчину сірчаної кислоти,
• — відмивання іоніту на середню дренажну систему, спускання водяної подушки,
• — перемішування іонітів,
• — заповнення фільтра водою,
• — відмивання іоніту на нижню дренажну систему.

Розпушення проводиться з метою усунення ущільнення фільтруючого матеріалу.

Ділення іонітів проводиться з метою розділення катіоніту і аніоніту для їх подальшої регенерації. Лінія розділення іонітів проходить по площині середнього дренажу. Катіоніт знаходиться в нижній частині фільтра, а аніоніт зверху над катіонітом. Для приготування регенераційних розчинів використовується знесолена вода. Відпрацьовані регенераційні розчини кислоти та лугу відводяться з фільтра через середній дренаж. Розпушення і промивка фільтра проводиться знесоленою водою.

Спускання водяної подушки проводиться з метою зниження рівня води в фільтрі до певного рівня для того, щоб можна було потім провести перемішування іонітів. Спускання водяної подушки проводиться через сифон.

Перемішування іонітів проводиться технологічним повітрям при рівні води вище суміші іонітів. Після перемішування фільтр наповнюється водою, промивається через нижню дренажну систему.

Після відмивання фільтр включається в роботу, або виводиться в резерв.

Опис схеми отримання і складування реагентів Склад лугу NaOH (К224б) призначений для прийому залізничних та автомобільних цистерн з 42−46% розчином лугу (їдкого натру) NaOH, зберігання лугу і видачі його в кількостях необхідних для проведення регенерацій в К224.

Залізничні цистерни подаються по залізничній колії і виставляються біля площадки зливу цистерн, яка знизу обладнана гідроізольованим лотком. Відкачування лугу із цистерн проводиться за допомогою парових насосів (ПДГ або ПДВ) в ємності поз Е-1, Е-2.

В зв’язку з високою температурою кристалізації лугу +4^°С всі трубопроводи лугу, які прокладаються поза приміщеннями ізолюються і обігріваються за допомогою парових супутників. В ємностях поз. Е-1, Е-2 змонтовані системи внутрішнього обігріву парою по два контури в кожній ємності.