Ионообменные установки (стр. 7 из 8)

Использование технологии водоподготовки LIFTBETT по сравнению со SCHWEBEBETT позволяет отказаться от жестких требований к качеству предочистки воды, однако необходимы существенно большие капитальные затраты на ее реализацию. Кроме того, значение коэффициента полезного использования объема фильтра значительно ниже, а конструкция и эксплуатация — сложнее.

Технология RINSEBETT предназначена (по мнению разработчиков) для реализации в фильтрах диаметром до 2 м [15]. Кроме среднего распределительного устройства эти фильтры оснащаются еще и перфорированной пластиной, которая размещается над ним, но при этом находится под слоем ионообменной смолы толщиной 0,25...0,30 м. Перфорированная пластина вместе с размещенным выше слоем ионообменной смолы призвана обеспечивать неподвижность слоя в течение рабочего цикла, когда обрабатываемая вода подается в фильтр снизу вверх. Регенерация проводится в обратном направлении.

Несмотря на то что эта технология обеспечивает возможность взрыхлять слой ионообменной смолы непосредственно в фильтре (преодолевается тем самым один из недостатков, присущих SCHWEBEBETT ), она не получила широкого распространения из-за сложности как конструктивной, так и эксплуатационной. Кроме того, RINSEBETT уступает технологии SCHWEBEBETT по значению коэффициента использования полезного объема фильтра.

Специалистами компании Rohm & Haas также была предпринята попытка усовершенствовать технологию SCHWEBEBETT , результатом чего явилась технология водоподготовки AMBERPACK [16]. Конструкции фильтров, предназначенных для ее реализации, практически ничем не отличаются от таковых для SCHWEBEBETT (хотя в 90-е годы прошлого века Rohm & Haas заявила о возможности отказа от плавающего инерта, если для загрузки применять монодисперсные ионообменные смолы), но в состав установки промышленной водоподготовки обязательно включается дополнительная емкость для выносной отмывки ионита от взвесей. В оригинальной запатентованной технологии предполагалось, что в процессе работы из верхней части фильтра ионообменная смола будет отбираться в емкость для отмывки, а отмытая смола — возвращаться в нижнюю часть рабочего фильтра. На практике же специалисты Rohm & Haas рекомендуют осуществлять выносную промывку слоя ионообменной смолы по мере необходимости, т.е. при возрастании гидравлического сопротивления фильтра (в точном соответствии с регламентом, разработанным для технологии SCHWEBEBETT ).

Необходимо отметить, что агрессивный маркетинг компании Rohm & Haas для продвижения технологии водоподготовки (а, по сути, торговой марки) AMBERPACK приносит свои плоды. Так, в публикациях последних лет даже маститые отечественные авторы [17], описывая современные противоточные технологии водоподготовки, упоминают AMBERPACK и UPCORE , но при этом незаслуженно обходят молчанием SCHWEBEBETT , являющуюся подлинным прототипом всех современных технологий противоточной регенерации с «зажатым» слоем ионообменной смолы.

Во второй части настоящей статьи, которая будет опубликована в № 11 за 2006 г ., проанализированы технологии противоточной регенерации, получившие развитие в течение последней четверти века, определены области и конкретные задачи, для которых возможно однозначно выбрать оптимальную технологию, сформулированы требования, позволяющие достичь максимальной эффективности при использовании противоточной регенерации ионообменной смолы, и обозначены принципы построения современных технологических схем водоподготовки для умягчения и деминерализации воды в энергетике и промышленности.

8.2. Ионообменная смола "Ультраион А"

МОНОДИСПЕРСНЫЙ СИЛЬНООСНОВНОЙ АНИОНИТ ГЕЛЕВОЙ СТРУКТУРЫ ТИПА 1 (с четвертичными аминогруппами) СО СТИРОЛ-ДИВИНИЛБЕНЗОЛЬНОЙ МАТРИЦЕЙ ДЛЯ ОБЕССОЛИВАНИЯ.

(Ионообменная смола в Cl -формеможет применяться в качестве органопоглотителя)

Характеристики ионообменной смолы:

[19]

Заключение

На базе анализа свойств ионообменных смол с однородным (монодисперсным) гранулометрическим составом и аспектов их применения в технологиях водоподготовки сделан вывод о существенных выгодах использования таких ионообменных смол.

Около 15 лет назад компания DOW CHEMICAL первой среди компаний, выпускающих ионообменные смолы, предложила своим потребителям новое поколение ионитов - ионообменные смолы с однородным гранулометрическим составом зерен (с монодисперсным распределением зерен ионообменной смолы по размерам), полученным по о собой технологии производства, а не методами тривиального рассева.

В настоящее время DOW выпускает монодисперсные ионообменные смолы трех основных классов; DOWEX MARATHON , DOWEX MONOSPHERE и DOWEX JPCORE MONOSPHERE .

Специальная технология синтеза монодисперсных ионообменных смол, разработанная DOW , позволяет:

-получить зерна с любым средним медианным размером в диапазоне от 300 до 1000 мкм;

-лимитировать максимальное отклонение диаметра зерна ионообменной смолы от среднего медианного размера для 95 % общего числа зерен в любой выборке пределами от -30 до +30 мкм;

-исключить присутствие разрушенных и треснувших зерен в синтезированной ионообменной смоле;

-обеспечить близкие к абсолютно возможным гомогенность структуры и изомерность свойств зерна ионообменной смолы;

-значительно повысить механическую прочность зерен, определяемую тестами на раздавливание и истирание;

-существенно улучшить осмотическую стабильность зерен ионообменной смолы;

-повысить химическую стойкость (устойчивость ионообменной смолы к окислению);

-повысить устойчивость ионообменной смолы к отравлению органикой и другими веществами.

Однако объективное заключение о происхождении ионообменной смолы, обладающей однородным гранулометрическим составом, может быть получено только на основе комплексного анализа ее структуры и свойств.

Следствием монодислерсного гранулометрического состава является более низкое значение гидравлического сопротивления слоя монодисперсной ионообменной смолы по сравнению со стандартной полидисперсной, характеризуемой тем же значением эффективного диаметра зерна. Кроме того, средний эффективный диаметр зерна для стандартных ионообменных смол полидисперсного гранулометрического состава лежит в пределах 700 - 800 мкм, в то время как DOW выпускает подавляющее большинство монодисперсных ионитов с диаметром зерна в диапазоне 500 - 650 мкм. Благодаря этому существенно увеличивается площадь поверхности межфазного контакта при осуществлении ионообмена, а также значительно улучшается его кинетика, обусловленная резким возрастанием скорости процессов диффузии, которая находится в обратнопропорциональной зависимости от диаметра зерна. Сочетание указанных факторов обуславливает существенные преимущества монодисперсных ионообменных смол в условиях, когда требуется проводить обработку высокоскоростных потоков или потоков с широким диапазоном измененирасходных характеристик.

Применение монодисперсных ионообменных смол в обессоливающих воду установках в зависимости от конкретных условий позволяет снизить удельный расход реагентов на регенерацию на 10-20 % без снижения качестве обработанной воды или сокращения фильтроцикла.

Очень важным представляется то обстоятельство, что монодисперсные ионообменные смолы проявляют более высокую устойчивость к отравлению органикой и другими потенциально вредными соединениями, содержащимися в обрабатываемой воде. Объяснением служат приводившиеся выше доводы об увеличении удельной площади поверхности ионообменной смолы в единице объёмной загрузки и, как следствие, о снижении удельного количества сорбируемых загрязнений в единице поверхности смолы, равно как и фактор более полной и быстрой регенерируемости более мелких зерен.

Несмотря на изложенное, некоторые отечественные специалисты склонны считать, что преимущества монодисперсных ионообменных смол становятся существенными только в условиях высокоинтенсивных технологий водоподготовки (к которым относят процессы противоточной регенерации, конденсатоочистку, применение ФСД и др.) и практически никак не проявляются в стандартных прямоточных (параллельноточных) схемах установок водоподготовки, предназначенных для обессоливания или умягчения воды. Чтобы убедиться в обратном достаточно обратиться к отечественным нормативам ежегодной досыпки катионитов и сильноосновных анионитов (исключим из рассмотрения этот показатель для слабоосновных анионитов, чтобы не делать картину совсем трагичной). В зависимости от конкретных условий эксплуатации этот показатель колеблется в среднем в пределах 7-10%. Для стандартных полидисперсных ионообменных смол срок эксплуатации не превышает 10 лет. Таким образом, в обычных условиях за десятилетний период, принимая во внимание объем досыпки и процесс естественного старения ионообменной смолы, требуется, как минимум, произвести полную замену всего объема первоначальной загрузки. В соответствии с данными эксплуатации монодисперсных ионообменных смол производства DOW на западных установках водоподготовки, в течение 8-12 лет не производилось никаких досыпок вообще! Другими словами, благодаря комплексу механических, осмотических и химических характеристик срок службы этих ионитов оказывается не менее чем в 2 раза выше, чем срок службы их стандартных аналогов!