3.7 Хозяйство для регенерации анионитовых фильтров (содовое хозяйство).

1. Площадь склада соды

а - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь для проходов на складе (1,15-1,20);

р_c - содержание Na₂СО₃ в соде (95%);

q_c - насыпной вес соды (1,5 т/м³);

Т - продолжительность хранения соды (15-30 суток);

c - допустимая высота слоя соды (в мешках или в бочках) на складе (2-2,5 м).

2. Баки для приготовления рабочего раствора соды.

Принимаем 2 железобетонных бака емкостью по 1,0 м³, высотой 2,0 м. Размеры баков в плане решаются при компоновке.

Перемешивание раствора соды предусматривается производить сжатым воздухом, получаемым от воздуходувок.

Расход воздуха q_в=f_в•J_в•0,6=2•8•0,06 = 0,96 м³/мин.

J_в - интенсивность подачи воздуха - 8-10 л/сек м ,

f_в - площадь бака, м .

Для подбора воздуходувок учитываем расход воздуха для пере­мешивания рабочего раствора соли в баках солевого хозяйства. Расход воздуха в солевом хозяйстве будет равен

q_вс=f_бсI•J_в•0,06+f_бсII• J_в•0,06=5,3•5•0,06•1,7•5•0,06 = 2,1 м³/мин;

f_бсI, f_бсII- площадь бака рабочего раствора соли для Na-катионитовых фильтров I и II ступени; I_в = 5,0 л/сек м .

Общий расход воздуха составит 2,1 + 2,1 = 4,2 м³/мин. К установ­ке принимаем две воздуходувки (1 рабочая, 1 резервная) типа ВВН-3;q_в= 3,0 м³/мин; Н = 8 м вод. ст.; N = 4,5 квт; n = 1450 об/мин.

Насосы для подачи раствора соды на регенерацию.

Расход раствора соды q_с = 25,2 м³/ч. Принимаем насосы типа КШ 6/27

(1 рабочий, 1 резервный), q_н = 36 м³/ч; Н = 18,0 м вод. ст.; N= 14 квт, n = 1450 об/мин.

Баки для сбора отмывочной воды.

Принимаем 2 бака емкостью по 10 м³, высотой 2,0 м. Размеры баков в плане решаются при компоновке. Для подачи воды на взрых­ление фильтров принимаем два насоса типа КНЗ 6/27 (I рабочий, I резервный), q_н= 32,8 м³/ч;

Н = 13 м вод. ст.; N= 14 квт; n= 1450 об/мин.

3.8 Расчет вакуумных дегазаторов.

Согласно требованиям технологии необходимо удаление раство­ренных газов: кислорода и уг­лекислоты - из воды для IV потока.

При Н-катионировании и смешении Н- и Na-катионированной воды, а также при обессоливании (в случае регенерации фильтров содой) образуется дополнительное к исходному в воде количество свободной углекислоты.

Для удаления из воды указанных газов проектируем две груп­пы вакуумных дегазаторов: одну в составе установки для парал­лельного Н-Na-катионирования другую - в составе установки для обессоливания воды.

Вакуумные дегазаторы установки для обессоливания воды.

На вакуумные дегазаторы поступает вода, прошедшая последовательно Н-катионитовые и анионитовые фильтры.

Исходные данные для расчета

1) Расчетные (полезные) расходы воды - 60 м³/сут;

средний часовой - 2,9 м³/ч.

2) Предельная (остаточная) концентрация кислорода в обессо­ленной воде ( ) не более I г/м³. Предельная концентрация сво­бодной углекислоты ( ) не более 5 г/м³.

3) Содержание растворенного кислорода (0₂) в исходной воде

( ) = 10,2 г/м3.

Содержание свободной углекислоты:

а) в воде после коагуляции (СО₂)_исх =26,2 г/м3,

б) в воде после Н-катионитовых фильтров определяем по фор­муле (С0₂)^Н= (С0₂)_исх + 44 Щ мг/л,

где Щ - щелочность исходной воды, мг-экв/л, равная карбонатной жесткости исходной воды (щелочность воды после коагуля­ции Щ = 2,73 мг-экв/л),

(С0₂)^Н = 26,2 +44•2,73 = 146,32 мг/л,

в) дополнительное количество углекислоты, образующейся в обессоленной воде при фильтровании через анионитовые фильтры в случае их регенерации кальцинированной содой.

В процессе удаления из воды ионов сильных кислот в анионитовых фильтрах происходят следующие основные реакции:

[Ан]₂CO₃ + 2НCl 2 [Ан]Cl + CO₂+ H₂O,

[Ан]₂CO₃ + H₂SO₄ [Ан] SO₄ + CO₂+ H₂O.

По приведенным формулам дополнительное количество СО₂ будет равно (при содержании анионов в исходной воде):

- 62,44 мг/л; Сl^- - 28,34 мг/л,

(CO₂)_доп= мг/л,

г) Концентрация углекислоты в воде, поступающей в

С0₂ = (С0₂)^н + (С0²)_доп = 146,32 + 46,2 = 193 г/м³.

4) Расчетную температуру воды принимаем t= 5° С.

5) В качестве насадки в дегазаторах принимаем кольца Рашига размером 25X25X3 мм.

Расчетные данные

1. Необходимая площадь поперечного сечения дегазатора

F_д= м²

q_н - плотность орошения, м³/м • ч.

Принимаем два дегазатора диаметром 2,0 м (I рабочий, I ре­зервный) .

2. Площадь поверхности насадки, при которой обеспечивается заданная степень удаления из воды,

а) кислорода

б) углекислоты

где , - количество кислорода, углекислоты, кг/ч, подлежащее удалению из воды. Определяется по формулам

=

=

, средняя движущая сила процесса десорбции, кг/м³, определяемая по формулам

=

=

- коэффициент десорбции, м/ч (величина скорости вытеснения из жидкости поглощенных ею газов и ларообразных продуктов). ,

По данным расчета, при одновременном удалении кислорода и углекислоты площадь поверхности насадки, необходимая для удале­ния CO₂, значительно больше, чем для удаления O₂.

3. Объем колец Рашига

W_к=

f - поверхность колец Рашига размером 25*25X3 мм в м²/м³.

4. Высота загрузки колец при диаметре дегазатора 2,0 м

H_к=

4. Объем парогазовой смеси, удаляемой из дегазатора (для выбора вакуумных устройств)

V_см=

где p_у - парциальное давление газа в воде на выходе его из дегазатора, отвечающее равновесному состоянию и определяемое по формуле

p_у =

- растворимость углекислоты в воде, г/м³, при данной температуре и парциальном давлении I ат.

Так как производительность вакуум-насосов относится в ката­логах к t = 0° и давлению I ат (к нормальным условиям) , то приводим объем парогазовой смеси к нормальным условиям по фор­муле

V_o=

p_д - давление парогазовой смеси, кг/ см² , в дегазаторе, соот­ветствующее точке кипения воды при данной температуре.

Обессоленная вода из дегазатора поступает в приемный бак, емкость которого определяется в зависимости от графика водопотребления.

Трубопроводы и оборудование для транспортирования обессолен­ной воды требуют кислотостойкой защиты, так как вода способна вызывать коррозию.

Производительность насосов принимаем по максимальному часо­вому расходу обессоленной воды, равному 3,0• 1,2 = 10 м³/ч.

Потребный напор в водоводе на выходе из обессоливающей ус­тановки составит

H_Н = H_IV + 2 = 35 + 2 = 37 м вод. ст.

Принимаем 2 насоса (1 рабочий, 1 резервный) типа 7Кх-9;

Н_н = 15 м3/ч; Н = 37 м вод. ст.; N = 28 квт; n = 1460 об/мин.