1.1 Первая ступень н – катионирования (н1).

В этом фильтре удаляются катионы , в количествемг-экв/кг, гдеобщая остаточная жесткость после предочистки:

.

Удаление катионов протекает по реакциям:

CaCl₂ + 2HR  CaR₂ + 2HCl; MgSO₄­­+2HRMgR₂+H₂SO₄; Ca(HCO₃)₂+2HRCaR₂+2CO₂↑+2H2O; Mg(HCO₃)₂+2HRMgR₂+2H₂CO₃+2CO₂↑+2H₂O;

CaSiO₃­­+2HRCaR₂+H₂SiO₃;

Na₂SO₄+2HR2NaR+H₂SO₄.

1.2 Первая ступень анионирования а1(слабоосновное анионирование).

В этом фильтре удаляются анионы сильных кислот в количестве:

.

H₂SO₄+2ROHR₂SO₄+2H₂O;

HCl+ROHRCl+H₂O.

1.3 Декарбонизатор.

Остаточная концентрация СО₂после декарбонизатора принимается в пределах 3-10 мг/кг. ПринимаемCO₂^ост=6 мг/кг=6/44=0,136 мг-экв/кг.

2.1 Вторая ступень н-катионирования (н2).

В фильтре Н₂удаляются катионыCaиMgв количестве:

.

Примем

2.2 Вторая ступень анионирования а2 (сильноосновное анионирование):

При 2-х ступенчатом обессоливании на фильтре А₂в основном удаляютсяпосле декарбонизатора в количестве:

=

H₂CO₃+2ROHR₂CO₃+2H₂O;

H₂SiO₃+2ROHR₂SiO₄+2H₂O.

Качество обессоленной воды после А₂:

–солесодержание - не более 0,2мг/кг,

–кремнесодержание – не более 0,04 мг/кг.

3.Фильтр смешанного действия

В схеме трехступенчатого обессоливания глубоко удаляет из воды катионы и анионы.

Качество воды после ФСД:

–солесодержание - не более 0,1 мг/кг

–кремнесодержание – не более 0,03 мг/кг.

4. Поток 2 поступает на Na-фильтры, загруженные универсальным катионитом

КУ-2,на которых происходит удаление катионов Ca и Mg в количестве:

∑Na= Ж₀^ост=2,2 мг-экв/кг.

Ca(HCO₃)₂+2NaRCaR₂+ 2NaHCO₃;

Mg(HCO₃)₂+2NaRMgR₂+ 2NaHCO₃;

CaCl₂+2NaRCaR₂+ 2NaCl;

MgSO₄+2NaRMgR₂+ Na₂SO₄.

Для регенерации Н-фильтров на ВПУ используют 1,5% раствор H₂SO₄,OH-фильтров – 4% растворNaOH, ФСД регенерируется и кислотой и щёлочью.

Для регенерации Na-фильтров проводится 10% растворомNaCl.

Регенерация H-фильтров: CaR₂+H₂SO₄2HR+ Ca SO₄;

MgR₂+ H₂SO₄2HR+ MgSO₄;

2NaR+ H₂SO₄2HR+ Na₂SO₄;

OH-фильтров : RCl + NaOHROH + NaCl;

R₂SO₄+ 2NaOH2ROH+ Na₂SO4;

R₂SiO₃+ 2NaOH2ROH+ Na₂SO4;

Na-фильтров : CaR₂ + 2NaCl2NaR + CaCl;

MgR₂+ 2NaCl2NaR+ MgCl.

1.4.Расчет схемы обессолевания впу. 1.4.1. Расчет ионообменной части впу.

При проектировании ВПУ необходимо учитывать :

• Расчёт схемы ВПУ начинают с последнего, по ходу обработки воды фильтра. Это необходимо для возможностей учёта расхода воды на собственные нужды (приготовление регенерационных растворов, отмывка ионитов от продуктов регенерации).

• При проектировании необходимо выбирать минимальное количество оборудования максимальной производительности.

Н – катионитовые фильтры Н₁, Н₂, загружают ионитом КУ-2. Регенерацию производят 1-1,5% раствором H₂SO₄ . Для удаления анионов в схеме установлены фильтры: А₁ загруженные низкоосновным анионитом АН-31, А2 и ФСД загруженные АВ – 17-8. Регенерация производиться 4% раствором NaOH.

Расчет группы фсд.

Необходимая площадь фильтрования:

;

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

; Диаметр каждого фильтра:

; Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИСДР-2,0-0,6 (рабочее давление – 0,6 МПа, диаметр фильтра – 2000 мм, высота фильтрующей загрузки – 1950 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования – 160 м³/ч). Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

; Продолжительность каждого фильтроцикла для (m-1) фильтров:

где Т_И – полезная продолжительность фильтроцикла, ч; h – высота слоя ионита; f_ст – сечение фильтра, м²; Q – производительность рассчитываемых фильтров, м³/ч; Количество регенераций в сутки:

, где t – продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, ч; T- полезная продолжительность фильтроцикла; Объем ионит­ного материала, загруженного в фильтры во влажном состоянии: КУ-2 : _вл=f_стh1/3=3,141,951/3=2,041 м³; АВ-17-8: _вл=f_стh2/3=3,141,952/3=4,082 м³;

_вл=f_стhm=3,141,955=31,4 м³; Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров: КУ-2 : ,

АВ-17-8:

g_сн=0,3+0,7=1 где Р_и – удельный расход воды на собственные нужды ионитных фильтров, м³/м³ ионита (табл.11[1]). Расход H₂SO₄ на регенерацию фильтра: КУ-2 : G¹⁰⁰_Р=b_вл=702,041=142,87 кг, где b – расход 100 % реагента на 1 м³ ионита (табл.10[1]). , где С – содержание активнодействующего вещества в техническом про­дукте, % (C_H2SO4^­­=75%). Суточный расход химических реагентов на регенерацию ионитных фильт­ров: G¹⁰⁰_Рсут= G¹⁰⁰_Рmn=190,550,057=54,29 кг;

Расход NaOH на регенерацию фильтра:

АВ-17-8 : G¹⁰⁰_Р=b_вл=1004,082=408,2 кг, , где С – содержание активнодействующего вещества в техническом про­дукте, % (C_NaOH^­­=42%). Суточный расход химических реагентов на регенерацию ионитных фильт­ров: G¹⁰⁰_Рсут= G¹⁰⁰_Рmn=971,950,057=276,99 кг;

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров: Q_бр=Q+g_сн=584+1=585 м³/ч;

Расчет группы анионитных фильтров II ступени А₂. Необходимая площадь фильтрования:

;

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

; Диаметр каждого фильтра:

; Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа II-3,0-0,6 (рабочее давление – 0,6 МПа, диаметр фильтра – 3000 мм, высота фильтрующей загрузки – 1500 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования – 350 м³/ч). Площадь фильтра с учетом изменения диаметра: ; Продолжительность каждого фильтроцикла для (m-1) фильтров: Количество регенераций в сутки:; Объем ионит­ного материала, загруженного в фильтры во влажном состоянии (АВ-17-8)._вл=f_стh=7,0651,5=10,6 м³; _вл=f_стhm=7,0651,54=42,39 м³; Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров: ;РасходNaOH на регенерацию фильтра: G¹⁰⁰_Р=b_вл=12010,6=1272 кг, , где С – содержание активнодействующего вещества в техническом про­дукте, % (C^NaOH­­=42%). Суточный расход химических реагентов на регенерацию ионитных фильт­ров: G¹⁰⁰_Рсут= G¹⁰⁰_Рmn=3028,640,42=5088 кг;

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров: Q_бр=Q+g_сн=585+10,63=595,63 м³/ч;

Расчет группы катионитных фильтров II ступени Н₂. Необходимая площадь фильтрования:

;

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

; Диаметр каждого фильтра:

; Из таблицы 7[1] выбираем ближайший больший стандартный фильтр типа ФИПа II-2,6-0,6 (рабочее давление – 0,6 МПа, диаметр фильтра – 2600 мм, высота фильтрующей загрузки – 1500 мм, расход воды при расчетной скорости фильтрования – 250 м³/ч). Площадь фильтра с учетом изменения диаметра:

; Продолжительность каждого фильтроцикла для (m-1) фильтров:

, где Т_И – полезная продолжительность фильтроцикла, ч; U – суммарное содержание катионов или анионов в воде, поступаю щей на фильтры, г-экв/м³; h – высота слоя ионита; f_ст – сечение фильтра, м²; Q – производительность рассчитываемых фильтров, м³/ч;

Количество регенераций в сутки:

, где t – продолжительность операций связанных с регенерацией фильтров, ч; T- полезная продолжительность фильтроцикла;

Объем ионит­ного материала, загруженного в фильтры во влажном состоянии (КУ-2). _вл=f_стh=5,311,5=7,965 м³; _вл=f_стhm=5,311,54=31,86 м³; Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров: ,РасходH₂SO₄ на регенерацию фильтра: G¹⁰⁰_Р=b_вл=207,965=159,3 кг, , где С – содержание активнодействующего вещества в техническом про­дукте, % (С^H2SO4­­=75%). Суточный расход химических реагентов на регенерацию ионитных фильт­ров: G¹⁰⁰_Рсут= G¹⁰⁰_Рmn=212,440,7=594,72 кг;

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу ионитных фильтров: Q_бр=Q+g_сн=595,63+12,08=607,71 м³/ч;