CC BY
106
УДК 54.064
ИССЛЕДОВАНИЕ СЛАБООСНОВНЫХ АНИОНИТОВ С ВЫБОРОМ ОПТИМАЛЬНЫХ МАРОК ДЛЯ
ПРИМЕНЕНИЯ В СХЕМАХ ОБЕССОЛИВАНИЯ ТЭС ОАО «ГЕНЕРИРУЮЩАЯ КОМПАНИЯ»
Акчурина Д.Р., [email protected]
Данное исследование является актуальным и своевременным, имеющим целью выбор оптимальных марок низкоосновных анионитов для эксплуатации в схемах химводо-очистки энергосистемы в зависимости от схемы водоподготовки и качества исходной воды. Критерием выбора являются технологические показатели анионитов (высокая обменная емкость, низкая склонность к отравлению, минимальный расход реагентов на регенерацию, расход воды на собственные нужды и количество стоков), а также качество фильтрата. Кроме того, в условиях тендерной закупки создается конкуренция на поставку анионитов, возможность торга с поставщиками по их стоимости, что в конечном итоге скажется на себестоимости обессоленной воды. Ключевые слова: низкоосновные аниониты, динамическая обменная емкость, полная статическая обменная емкость, гранулометрический состав, объемная доля рабочей фракции, насыпная масса, степень сорбции и десорбции органических веществ и же-лезоокисных соединений.
Введение
Целью работы является исследование низкоосновных анионитов с выбором оптимальных марок для эксплуатации в схеме химводоочистки Набережночелниской ТЭЦ, создание конкуренции на поставку анионитов. В таком случае при закупке ионообменных материалов появится возможность торга с поставщиками по их стоимости, что в конечном итоге скажется на себестоимости обессоленной воды. Постоянно обновляющийся ассортимент ионитов для водоподготовки дублируется практически всеми за-
65
рубежными фирмами, поэтому анализ результатов их работы в конкретных условиях эксплуатации позволит сделать оптимальный и обоснованный выбор марки ионита.
Актуальность данной работы обусловлена тем, что на первой ступени анионирования происходит удаление большей части органических примесей, содержащихся в обрабатываемой воде. От того, насколько это удаление эффективно, зависит работа заключительной ступени обессоливания - сорбции анионов слабых кислот на высокоосновном анионите. Состояние последнего определяет содержание натрия и величину УЭП обессоленной воды, поскольку высокоосновные аниониты, как правило, весьма подвержены «отравлению» органическими примесями. Следствием этого становится приобретение ими амфотерных свойств, из -за которых они подобно катионитам задерживают на себе ионы натрия при регенерации и десорбируют их в рабочем цикле. Таким образом, правильность подбора марки анионита и режима регенерации на первой ступени анионирования определяет состояние высокоосновных анионитов на второй ступени и качество обессоленной воды.
Технологические характеристики слабоосновных анионитов
Ионообменное обессоливание с использованием дорогостоящих ионообменных смол, таких как катиониты, слабоосновные и высокоосновные аниониты, на сегодняшний день остается основным методом подготовки добавочной воды энергетических котлов в энергосистеме. Наиболее актуальным является подбор оптимальных марок и условий эксплуатации слабоосновных аниони-тов, работающих на первой ступени обессоливания.
В таблице 1 приведены технологические характеристики слабоосновных анионитов, которые включены в реестр ВТИ. Из приведенных данных видно, что по основным технологическим и физико-химическим характеристикам, таким как динамическая
66
обменная емкость и удельный расход воды на отмывку, импортные слабоосновные аниониты в основном аналогичны. Отличаются они по структуре матрицы, насыпной массе и стоимости.
Таблица 1. Технологические характеристики cлабоосновных анионитов
Марка Динами- Удель- Результаты тести- Гранулометри- Осмоти- Насып
аниони- ческая ный рования на отрав- ческий состав ческая ная
та обменная расход ляемость ОВ стабиль- масса,
воды ность,
емкость, на Сте- крат- Кодн d эфф % г/дм3
г-э/м3 отмывку, м3/м3 пень снижения ДОЕ, % ность увеличения расхода воды на отмывку
Поликонденсационный, гелевая структура (блочный тип гранул)
АН-31 1280-1550 6-7 5-6 1,0-1,1 - - 85-90 700750
Акриловый сополимер гелевая структура
Амбер- 1240-1360 10-14,5 9-12 1-1,1 1,53 1,5 100 700
лайт
^ 67
Амбер- 1000 10 0,0 1,0 1,7 0,55 100 700
лайт
^ 70
Пьюро- 1450 10 19 3,3* 1,69 0,45 100 690-
лайт А 725
830
Пьюро- 1690 12,7 19,5 2,7 1,76 0,43 100 710
лайт А
830 W
Пьюро- 1260-1290 6-13 8-10 1-1,8 1,6 0,56- 99,8-100 645-
лайт А 0,6 675
845
Пьюро- 1270-1290 14-15 8 1,0 1,22 0,55 99,8-100 -
лайт А
847
Релит 2460-2900 9-10 15-16 1,1-1,2 1,8 0,44 99,8-100 780
MG-1
ZGA 1100 16 11 1,6 1,36 0,51 100 660-
412 740
Акриловый сополимер макропористая структура
67
Тулсион А-10х- 1720-1800 18-26 13-31 2,1-3,5 1,421,9 0,380,45 99,8-100 690720
мр
Росси-нон 25 2220-2580 5-7 11-14 1,5-1,8 1,4-1,5 0,40,46 99,8-100 720
Релит МG-1р 2470 9 0 1,1 1,6 0,43 100 720
Гранион AWA-1 (D-311) 1100 16 9 1,9 1,29 0,52 100 700750
Полистирольный сополимер макропористая структура
Амбер-лайт IRA 96 (93) 920-1000 5-10 13-14 1,9-2,7 1,3-1,6 0,480,5 99,3-99,8 670
Леватит МР 62 1065 8 11 1,4 1,63 0,48 99,6 670
Леватит МР 64 930-1000 5-8 5-11 1,25-1,4 1,421,58 0,480,55 99,4-100 680
Леватит Моноплюс МР 64 950-1040 6-7 13-14 1,0-1,3 1,1 0,5 99,8 660
Дауэкс Мара-тон W^^ 1090-1170 6-8 10-11 1,6-1,8 1,1 0,5 99,6-100 640
Пьюро-лайт А 100 1040 8 8 1,6 1,36 0,51 100 645675
Релит А 329 1010 9 8 1,5 1,38 0,45 99,6 615
Тулсион А-2х-мр 1050-1100 3-6 7 1,5 1,421,85 0,380,41 99,6-100 640670
Гранион AWr -1 (D-301) 970-1130 7=9 0 1,2 1,361,52 0,55 97,6-98,8 650720
ZGA 451 860 9 20 1,3 1,4 0,78 100 650720
АМП-2 660-700 7 0 1,3-1,4 1,3-1,4 0,5 99-100 -
АНС 940-960 7 22-23 6,6-7,6 1,431,57 0,420,48 76-96 -
Для первой ступени анионирования ХВО ТЭС используются, как правило, импортные фильтрующие материалы. Это связано с
68
тем, что отечественные слабоосновные аниониты до недавнего времени были представлены, практически одной маркой - аниони-том АН-31. Он относится к ионитам поликонденсационного типа, в связи с чем имеет низкую механическую прочность, неустойчив к «отравлению» органическими примесями, содержащимися в обрабатываемой воде, и находится в эксплуатации не более 3 лет.
Анализ работы низкоосновных анионитов на первой ступени обессоливания ВПУ ТЭС
При эксплуатации ионообменных установок актуальной задачей является создание оптимальных расходов реагентов, обеспечивающих, с одной стороны, высокое качество обессоленной воды, с другой - минимальное количество стоков. Количество щелочи на регенерацию определяется суммой анионов минеральных кислот, поглощенных смолой в рабочем цикле.
Кроме минеральных солей в обрабатываемой воде присутствуют и органические вещества, часть из которых в виде анионов взаимодействует с ионообменными группами анионита, а часть -непосредственно с его матрицей. Поскольку не существует практической возможности проведения анализа воды с четким определением состава данной «органики», невозможно рассчитать расход щелочи, необходимый для ее вытеснения при регенерации. Поэтому на регенерацию задается некоторый избыток щелочи, предназначенный для удаления органических веществ. В противном случае, неполная десорбция «органики» при регенерации будет сопровождаться ее постепенным накапливанием на смоле, приводящая к прогрессирующему снижению рабочих показателей и в конечном итоге - к отравлению анионита.
Для оценки негативного воздействия «органики» на аниони-ты применяются следующие показатели: индекс загрязнения обрабатываемой воды органическими веществами (Иов) и нагрузка по
69
ОВ на анионит за рабочий цикл.
Фактическая нагрузка по органическим веществам на анионит определяется по формуле:
ОВ =И • —
факт ОВфакт ЮОО^5
где - И0Вфакт = индекс загрязнения обрабатываемой воды; Сов -концентрация органических веществ в воде, поступающей на анионит, мгО2/дм3 (перманганатная окисляемость); - концентрация анионов минеральных кислот, мг-экв/дм3; ДОЕ - величина рабочей обменной емкости по анионам минеральных кислот (эксплуатационные данные), мг-экв/дм3.
Конкретные выводы о соотношении допустимой нагрузки по «органики» и ее фактическом значении можно сделать при анализе эксплуатационных данных, а также при проведении наблюдений с контролем качества воды на входе и выходе анионитовых блоков и снятии «фотографии» регенераций с целью:
- установить баланс углекислоты для уточнения значения суммы анионов минеральных кислот в обрабатываемой воде при подсчете ДОЕ;
- оценить степень сорбции «органики» в рабочем цикле и степень их десорбции в процессе регенерации и отмывки;
- при необходимости скорректировать расход щелочи на регенерацию;
- сравнить данные по эффективности сорбции и десорбции «органики» для анионитов разных марок.
Если и говорить об «отравлении» анионитов из-за постепенного накопления на них примесей, присутствующих в обрабатываемой воде, то не менее «опасными» являются соединения железа. Если бы соединения железа присутствовали в виде катионов, то их сорбция на Н-катионитовых фильтрах I ступени сопровождалась
70
десорбцией при кислотных регенерациях. Но поскольку при значении рН более 10 железо может переходить в анионную форму, оно «транзитом» проходит через Н-катионитные фильтры и сорбируется на анионите. Очевидно, что щелочные регенерации не могут способствовать десорбции железа с анионитов. Поэтому для предотвращения «отравления» анионитов ионами железа следует максимально снижать его содержание в обрабатываемой воде.
Экспериментальная часть
Для испытания, кроме традиционно-применяемых на первой ступени анионирования слабоосновных анионитов Амберлайт IRA-96, Dowex Marathon WBA, Гранион D-301, были взяты анио-ниты следующих марок:
- Polyion BD 301, Polyion BD 301 S, Polyion BD 301 FC, представленные ООО «Акватеп»;
- Tulsion A2 XMP SM, представленный компанией «Термакс Лимитед»;
- Cybber ALX 220 и Cybber ALX 260, представленные фирмой Cybber;
- Lewatit MonoPlus MP62 и Lewatit MonoPlus MP68, представленные ООО «Ланксесс»;
- Resinex ТМТРХ-4510, представленный фирмой «RESINEX™»;
- Индион 850, представленный фирмой «ION EXCHANGE»;
- Гранион D -311, представленный ООО «РТК «Росаква»;
- Амберлайт IRA-67, Амберлайт IRA-96 Rf, представленный фирмой ROHM AND HAAS.
Изучение и сравнительный анализ технологических и физико-химические характеристик, рекомендаций производителей по условиям и области применения указанных анионитов позволяет сделать вывод, что все они могут быть допущены к применению в
71
качестве фильтрующей загрузки анионитовых фильтров первой ступени в схемах обессоливания воды.
Входной контроль качества анионитов. Первоначально было проведено испытание анионитов на их соответствие требованиям аналитического сертификата и СТО ВТИ по следующим показателям:
- динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества, удельный расход воды на отмывку после регенерации в соответствии ГОСТ 20255.2-89 «Иониты. Методы определения динамической обменной емкости»;
- полная статическая обменная емкость, удельный расход воды на отмывку после регенерации в соответствии ГОСТ 20255.1 -89 «Иониты. Методы определения статической обменной емкости»;
- гранулометрический состав, объемная доля рабочей фракции, коэффициент однородности, эффективный размер зерен, соответствии ГОСТ 10900-84 «Иониты. Методы определения гранулометрического состава»;
- насыпная масса, в соответствии ГОСТ 10898.2-84 «Иониты. Методы определения насыпной массы».
Все исследуемые аниониты соответствуют требованиям аналитического сертификата и СТО ВТИ. Необходимо обратить внимание на то, что аналитическими сертификатами на слабоосновные аниониты не регламентируется значение показателя - динамическая обменная емкость, а установлено нормативное значение только по полной статической обменной емкости. Тогда как при эксплуатации процесс ионного обмена на ионообменных смолах происходит в динамических условиях и поэтому значение динамической обменной емкости с заданным расходом регенерирующего вещества является важнейшим технико-экономическим показателем.
Сравнительный анализ основных физико-химических характеристик исследуемых анионитов показал, что все исследуемые слабоосновные аниониты аналогичны по механической прочности
72
(их осмотическая стабильность выше 99,5%), состоят в основном из целых зерен правильной сферической формы и однородны по гранулометрическому составу (массовая доля зерен рабочей фракции составляет 98,8-100%). При этом они отличаются по динамической ной емкости, удельному расходу воды на отмывку после регенерации и размеру зерен рабочей фракции (см. таблицу 2).
Таблица 2. Результаты входного контроля качества низкооосновных анионитов
Структура Марка ионита ДОЕ, г-э/м3 Уд. расход воды, м3/м3 Плотность, г/мл Насыпная масса, кг/м3 Размер зерен рабочей фракции, мм Массовая доля зерен рабочей фракции, %
макропористый полистирольный сополимер Гранион Д 301 1340 3,4 1,04 670 0,315-1,25 98,9
Эстоех Мага-Лопт №БА 1232 4,0 1,04 640 0,575+0,05 99,8
Амберлайт ША-96 1051 5,5 1,04 670 0,3-1,18 99,9
Амберлайт ША-96 И 1125 2,6 1,04 670 0,3-1,2 99,9
Ро1уюп БЭ 301 1110 2,3 1,04 680 0,315-1,25 100
Ро1уюп БЭ 3018 1170 4,3 1,04 680 0,4-0,9 99,8
Ро1уюп БЭ 301 БС 1055 6,2 1,04 680 0,45-1,25 99,8
СуЬЬег АЬХ 220 1090 6,0 1,05 690 0,6-1,2 99,1
Lewatit Мопо+МР 68 1093 7,0 1,04 660 0,54+0,05 99,5
Шоп 850 1357 3,35 1,04 660 0,3-1,2 99,5
ТиЫоп А2 ХМР 8М 1204 2,6 1,05 660 0,4-1,2 98,5
МА* Гранион Д 311 1232 14,5 1,12 660 0,315-1,25 99,5
СуЬЬег ALX 260 1120 17,7 1,05 690 0,45-1,2 98,8
Гелевая ResiпexTMТРМ 4510 1298 20,3 1,06 700 0,42-1,25 98,0
Амберлайт ША-67 1400 10,2 1,05 700 0,3-1,18 99,5
Примечание: «МА»*- макропористая структура, акриловый сополимер.
73
Из данных таблицы 2 видно, что:
- акриловые сополимеры макропористой структуры Cybber ALX 260, Гранион Д311 и гелевой структуры Resinex ТМТРМ 4510 и Амберлайт IRA-67 имеют самые высокие удельные расходы воды на отмывку после регенерации, соответственно 17,7-14,5 и 20,3-10,2 м3/м3 ионита;
- оптимальное сочетание высокой обменной емкости с низким расходом воды на отмывку после регенерации показали низкоосновные аниониты макропористой структуры марок марок Гранион Д301, Dowex Marathon WBA, Polyion BD 301 (301S), Tul-sion A2 XMP SM, Амберлайт IRA-96Rf, Indion 850.
Следующие аниониты аналогичной структуры марок Polyion BD 301 FC , Lewatit Mono Plus MP 68 и Cybber ALX 220 сочетают высокую обменную емкость с более высоким расходом воды на отмывку после регенерации (более 6 м3/м3 ионита). А анионит марки Амберлайт IRA-96, наоборот, имеют низкий удельный расход воды на отмывку, но меньшую обменную емкость, примерно 1000г-экв/м3. Однако, в процессе эксплуатации на аниониты, в зависимости от схемы подготовки воды и качества исходной воды, такие негативные показатели, как содержание соединений железа и окисляемости перед фильтрами, могут влиять по-разному. И только диагностика качества анионита в конкретных условиях каждой ТЭС позволяет оценить стабильность их технологических характеристик и определить срок службы. Поэтому далее были продолжены испытания низкоосновных анионитов в условиях Набережночелнинской ТЭЦ.
По результатам входного контроля качества рассмотренных анионитов для дальнейших испытаний в эксплуатационных условиях были отобраны аниониты следующих марок: Dowex Marathon WBA, Амберлайт IRA-96Rf, Гранион Д-301, Polyion BD 301, Cybber ALX 220, Lewatit Mono+MP 68, Tulsion A2 XMP SM, Indion 850. Кроме того, к испытаниям в эксплуатационных условиях бы-
74
ли допущены низкоосновные аниониты гелевой структуры ResinexТМТРМ 4510 и акрилового сополимера макропористой структуры Cybber ALX 260, которые в настоящее время предлагаются на рынке ионитов.
Испытание в эксплуатационных условиях. Для сравнительной оценки работы анионитов с целью определения качества фильтрата, обменной емкости по анионам сильных кислот и железо -органическим соединениям далее были проведены лабораторные испытания анионитов в производственных условиях химического цеха Набережночелнинской ТЭЦ. На данной стадии было важно изучить не только как восстанавливаются рабочие характеристики данных смол при регенерации и оптимальный расход щелочи на регенерацию, но и условия «отравления» слабоосновных анионитов.
Пробы анионитов загружались в лабораторные колонки, регенерировались из расчета 70-50 кг/м3 с линейной скоростью 3,8 м/час и срабатывались на Н-катионированной воде обессоливающей установки Набережночелнинской ТЭЦ. Срабатывание фильтров колонок проводилось со скоростью 18 м/час до проскока хлоридов в фильтрате более 3 мг/дм3.
В конце каждого фильтроцикла подсчитывались значения рабочих обменных емкостей по анионам сильных кислот, удельный расход щелочи в граммах на грамм-эквивалент поглощенных за фильтроцикл анионов и степени сорбции-десорбции железоокис-ных соединений и органических веществ. Для расчета степени сорбции-десорбции железоокисных и органических соединений при проведении регенерации и последующей водной отмывке собирался отработанный регенерационный раствор и отмывочная вода, в которых выполнялось определение содержания железа и «органики» по перманганатной окисляемости и подсчитывалось количество вытесненных (десорбированных) железоокисных соединений и органических веществ. Разность между количеством адсорбированных за фильтроцикл и десорбированных при регене-
75
рации и последующей водной отмывке железо-органических соединений является степенью десорбции, которая характеризует склонность анионитов к отравлению.
Данные по динамической обменной емкости, удельному расходу воды на отмывку после регенерации, удельному расходу щелочи на грамм-эквивалент поглощенного аниона, величине сорбции и десорбции железоокисных соединений и органических веществ при различных заданных расходах щелочи на регенерацию представлены в таблице 3.
Таблица 3. Технологические показатели работы слабоосновных анионитов в условиях обессоливающей установки Набережночелнинской ТЭЦ
Контролируемый показатель Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathoh WWA Амберлайт IRA - 96 Ро1уюп БЭ 301 Lewatit Мопо плюс МР 68 ТиЫоп А2 ХМР 8М ГпШоп 850 СуЬЬег ALX 220 СуЬЬег ALX 260 Яе8тех ТМТМРХ 4510
Заданный расход щелочи на регенерацию 70 кг/м3
ДОЕ,г-экв/дм3 1327 1290 1100 1159 1153 1257 1248 1055 1100 1178
Уд. расход воды, м3/м3 4,2 4,2 4,4 5,0 5,0 4,2 4,1 7,0 17,9 20,7
Уд. расход щелочи, г/г-э 52,7 54,3 63,6 60,4 60,7 55,7 56,0 66,3 63,6 59,4
Заданный расход щелочи на регенерацию 60 кг/м3
ДОЕ, г-экв/дм3 1282 1204 1080 1050 1123 1215 1225 1008 1025 1090
Уд. расход воды, м3/м3 4,0 4,0 4,2 4,5 4,1 4,0 4,0 6,8 17,7 19,6
Уд. расход щелочи, г/г-э 46,8 49,8 55,5 57,1 53,2 49,4 49,0 59,5 58,5 55,0
Заданный расход щелочи на регенерацию 50 кг/м3
ДОЕ, г-экв/дм3 1200 1176 1076 1045 1122 1145 1224 1000 1015 1045
Уд. расход воды, м3/м3 3,0 3,0 3,5 3,5 3,0 3,0 3,0 6,3 17.5 19,5
Уд. расход щелочи, г/г-э 42,3 42,5 45,5 47,8 44,6 43,7 40,8 50,0 49,3 47,8
76
Из приведенных данных видно, что наилучшие технологические показатели (высокую динамическую обменную емкость, низкий расход воды на отмывку после регенерации и фактический удельный расход щелочи на регенерацию) показали в серии опытов с заданным расходом щелочи на регенерацию 70, 60 и 50 кг/м3, наилучшие технологические показатели показали Гранион Д-301, Dowex Maratón WBA, Tulsion A2XMP SM и Indion 850. Аниониты марок Cybber ALX 260 ResinexTMTMPX 4510 независимо от расхода щелочи на регенерацию показали высокий расход воды на отмывку после их регенерации. Данный факт позволяет прогнозировать и дальнейшее снижение технико-экономических показателей работы ВПУ за счет повышенного расхода воды на собственные нужды.
Изучение процессов сорбции и десорбции органических
веществ
В таблице 4 приведены данные по количеству «органики» сорбированной анионитом за фильтроцикл, десорбированной при регенерации и водной отмывке, а также разность между ними, которая показывает количество необратимо сорбированной анионитом «органики».
Таблица 4. Степень десорбции органических веществ слабоосновными анионитов в условиях химцеха Набережночелнинской ТЭЦ
Контролируемый показатель Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathoh WWA Амберлайт IRA - 96 Rf Polyion BD 301 Lewatit Mono плюс MP 68 Tulsion A2 XMP SM Indion 850 Cybber ALX 220 Cybber ALX 260 Resinex ТМТМРХ 4510
Заданный расход щелочи на регене рацию 70 кг/м3,
Степень десорбции, % 96,5 96 93,4 88,6 95,0 94,5 97,4 80,3 40,6 87,7
77
Заданный расход щелочи на регене рацию 60 кг/м3,
Степень десорбции, % 94,0 93,6 91,0 84,2 93,6 92,5 95,3 78,4 39,0 82,4
Заданный расход щелочи на регене рацию 50 кг/м3,
Степень десорбции, % 93,5 91,3 90,6 76,3 91,8 91,5 94,2 71,3 23,6 81,2
Подведение баланса по процессам сорбции и десорбции «органики» показало, что максимальной степенью десорбции обладают аниониты марок Indion 850, DOWEX Marathon WBA, Levatit Mono+ МР 68, Гранион Д-301, Tulsion A2XMP SM, Амберлайт IRA-96Rf.
Изучение процессов сорбции и десорбции железо-окисных
соединений
Параллельно с подведением баланса по сорбции и десорбции «органики» подводился баланс по сорбции и десорбции железо-окисных соединений. Данные по степени десорбции железоокис-ных соединений приведены в таблице 5.
Таблица 5. Степень десорбции железоокисных соединений лабоосновными анионитов в условиях химцеха Набережночелнинской ТЭЦ
Марка слабоосновного анионита
Контролируемый $ & Л О л RA - 96 Rf 10 с 2 л с S m Сц S 0 2 2 0 6 2 о ^t-
показатель Ч и о к и rt & 1- сЗ s- <а 3» X и о а s» « rt 4 & и ю 5 < Q Ш с о "о Сц с о rt » ОО J чо X 2 A с о m "з И Indion 850 X bJ A ■О ■О О X bJ A ■О ■О О Resinex ТМТМ
Заданный расход щелочи на регенерацию 70 кг/м 3
Степень десорбции, % 24,6 24,2 20,5 19,9 23,8 23,3 24,5 17,6 7,0 22,7
Заданный расход щелочи на регенерацию 60 кг/м 3
Степень десорбции, % 24,2 24,0 20,2 19,0 23,6 23,2 24,3 17,5 7,0 22,1
Заданный расход щелочи на регенерацию 50 кг/м 3
Степень десорбции, % 24,0 24,0 20,0 18,9 23,4 23,0 24,1 17,1 7,0 22,0
78
Подведение баланса по процессам сорбции и десорбции же-лезоокисных соединений показало, что максимальной степенью десорбции обладают также аниониты марок тех же марок, что и по степени десорбции «органики».
Гранулометрический состав. С целью определения механической прочности исследуемых анионитов после завершения их испытания был произведен визуальный осмотр зерен на наличие трещин и разрушений и выполнено определение гранулометрического состава. Результаты испытаний показали, что гранулометрический состав анионитов и содержание в них зерен рабочей фракции после проведения испытания практически не изменились. При визуальном осмотре наличие разрушенных зерен в пробах после проведения серии опытов не установлено, пробы анионитов также состоят их целых зерен.
Расчет технико-экономических показателей анионитов при выборе оптимальных марок в условиях эксплуатации ХВО Набережночелнинской ТЭЦ. На основе полученных данных с целью определения оптимальных марок низкоосновных анионитов для эксплуатации в условиях ХВО Набережночелнинской ТЭЦ был произведен расчет эксплуатационных затрат для анионитов марок Гранион Д-301, DOWEX Marathon WBA, Levatit Monoplus MP 68,Tulsion A2XMP SM, Indion 850, давших при проведении лабораторных испытаний в условиях Набережночелнин-ской ТЭЦ лучшие показатели по динамической обменной емкости, удельному расходу воды на отмывку после регенерации и «отрав-ляемости» железо-органическими соединениями (см. таблицы 69). При расчете использовались следующие показатели:
• диаметр анионитовых фильтров I ступени - 3,4 м;
• площадь фильтрования - 9,0 м3;
• высота загрузки - 1,5 м;
• объем загрузки - 13,5 м3.
79
Таблица 6. Динамическая обменная емкость низкоосновных анионитов, г-э/м3
Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathon WBA Lewatit Мопоплюс MP 68 Tulsion A2 XMP SM Indion 850
1200 1176 1122 1145 1224
Сумма анионов сильных кислот 5,0 мг-экв/дм3 (максимальные фактические данные 2012-2013 гг.).
Таблица 7. Пропускная способность фильтра, м3
Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathon WBA Lewatit Monoплюс MP 68 Tulsion A2 XMP SM Indion 850
3240 3175 3030 3091 3304
Средняя скорость фильтрования 15 м/час или 135 м 3/час.
Таблица 8. Время работы фильтра, часов
Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathon WBA Lewatit Monoплюс MP 68 Tulsion A2 XMP SM Indion 850
24 23,5 22,44 22,9 24,45
Таблица 9. Количество регенераций в сутки одному фильтру
Марка слабоосновного анионита
Гранион Д 301 Dowex Marathon WBA Lewatit Monoплюс MP 68 Tulsion A2 XMP SM Indion 850
0,912 0,93 0,968 0,952 0,897
Примечание: Для расчета затрат принято: стоимость щелочи - 13 тыс.руб./тн, стоимость Н-катионированной воды - 35 руб/тн
Затраты щелочи на регенерацию и воды на отмывку фильтра за сутки, тыс. рублей:
80
Выводы и рекомендации
1. По результатам входного контроля качества все исследуемые слабоосновные аниониты соответствуют требованиям аналитического сертификата и стандарта СТО ВТИ. Сравнительный анализ основных физико-химических характеристик исследуемых анионитов показал, что все они аналогичны по механической прочности, состоят в основном из целых зерен правильной сферической формы и однородны по гранулометрическому составу. При этом они отличаются по динамической обменной емкости, удельному расходу воды на отмывку после регенерации.
2. Испытания низкоосновных анионитов в производственных условиях позволили сделать следующий вывод: оптимальными для ХВО Набережночелнинской ТЭЦ являются аниониты следующих марок: Гранион Д-301, Indion 850, Levatit MonoPlus MP 68, Tulsion A2XMP SM, DOWEX Marathon WBA, которые дали наилучшие показатели по динамической обменной емкости, удельному расходу воды на отмывку после регенерации, стойкости к отравлению железо-органическими соединениями и, как следствие, лучшие технико-экономические показатели.
3. Затраты на эксплуатацию слабоосновных анионитов марок: Гранион Д-301, Indion 850, Levatit MonoPlus MP 68, Tulsion A2XMP SM, DOWEX Marathon WBA с учетом их динамической обменной емкости и расхода воды на отмывку после регенерации практически находятся на одном уровне.
4. Основным критерием при выборе слабоосновных аниони-тов марок Гранион Д-301, Indion 850, Levatit MonoPlus MP 68, Tulsion A2XMP SM, DOWEX Marathon WBA для эксплуатации в схеме подготовки обессоленной воды для Набережночелнинской ТЭЦ должна являться их стоимость.
81
Akchurina D.R.
STUDY OF A WEAKLY BASIC ANION EXCHANGERS BY SELECTING THE BEST MARKS FOR A DESALTING TPP OF "GENERATION COMPANY"
This study is relevant and timely, having to select the optimum grades nizkokoosnovnyh anions-nits for use in chemical water treatment schemes grid depending on the scheme of water treatment and quality of initial water. The criterion for selection are the technological characteristics of anion exchangers (high exchange capacity, low tendency to poisoning, mini mal reagent consumption for regeneration, water flow for proper-WIDE needs and the amount of waste), as well as the quality of the filtrate. In addition, the conditions of the tender procurement, creates competition in the hocks-ku anion exchangers, the ability to bargain with suppliers of their cost, which ultimately affect the cost of desalinated water. Keywords: low-basic anion exchangers, dynamic exchange capacity, total static exchange capacity, particle size distribution, the volume fraction of Labour group, bulk density, the degree of sorption and desorption of organic substances and iron oxide compounds.
82
