Перепуск слабой смолы (Overrunning)
Что такое перепуск?
Перепуск — это концепция, применяемая когда две смолы работают последовательно, обычно слабая и сильная смола. Перепуск заключается в том, что первая смола работает за пределами своей нормальной рабочей ёмкости, при этом значительная часть ионной нагрузки «проскакивает» на вторую смолу.
Когда это полезно?
Перепуск полезен:
- Для максимального использования ёмкости слабой смолы
- Для балансировки объёмов смол в паре слабая/сильная смола
- При сквозной регенерации, т.е. когда регенерант сначала проходит через сильную смолу, обеспечивая ей максимум свежего регенеранта для получения чистейшего фильтрата
Практический пример
Рассмотрим концепцию перепуска на примере пары слабого и сильного анионитов. Предположим, вода после декатионирования и дегазации имеет следующий анионный состав:
| Cl- | 3,00 мг-экв/л |
| SO42- | 2,00 мг-экв/л |
| CO2 | 0,25 мг-экв/л |
| SiO2 | 0,25 мг-экв/л |
Декатионированная вода содержит в 10 раз больше сильных кислот (5 мг-экв/л), чем слабых кислот (0,5 мг-экв/л). Это очень распространённый случай.
Предположим, что используется комбинация слабого (WBA) и сильного (SBA) анионитов со следующими типичными рабочими ёмкостями:
| WBA | 1,0 экв/л |
| SBA | 0,5 экв/л |
Расчёт без перепуска
Требуется обработать 100 м³/ч воды с длительностью рабочего цикла 10 часов, т.е. производительность 1000 м³. Используется двухсекционная колонна Amberpack Reverse или Upcore.
Общая ионная нагрузка за цикл:
| Сильные кислоты (Cl + SO4): | 1000 × 5,0 = 5000 экв |
| Слабые кислоты (CO2 + SiO2): | 1000 × 0,5 = 500 экв |
Учитывая, что слабые аниониты обменивают сильные кислоты, а сильные аниониты обменивают слабые (а также сильные) кислоты, потребуется:
| Для сильных кислот: | 5000/1,0 = 5000 л WBA |
| Для слабых кислот: | 500/0,5 = только 1000 л SBA |
Проблема
Объёмы смол сильно различаются, и колонна будет выглядеть несбалансированной. Удельный расход воды для SBA составит 100/1 = 100 об/ч, что выше рекомендуемого (обычно ≤40-50 об/ч). Это решение неприемлемо.
Расчёт с перепуском 30%
Решение: сделать WBA смолу намеренно меньше, например, всего 3500 л. Тогда ионная нагрузка составит 3500 экв вместо 5000 экв, а SBA смоле придётся обработать 500 экв слабых кислот плюс оставшиеся 1500 экв сильных кислот, т.е. всего 2000 экв.
Потребуется:
| Смола | Объём | Расход |
|---|---|---|
| WBA | 3500/1,0 = 3,5 м³ | 100/3,5 = 28,6 об/ч |
| SBA | 2000/0,5 = 4,0 м³ | 100/4,0 = 25,0 об/ч |
Оба значения находятся в рекомендуемом диапазоне удельного расхода, и объёмы смол теперь хорошо сбалансированы.
Результат
Передав 1500 экв из 5000 экв сильных кислот (т.е. 30%) на SBA смолу, мы выполнили перепуск WBA смолы на 30%.
Дополнительные преимущества
При перепуске достигаются три дополнительных преимущества:
- Перепуская WBA смолу, вы используете больше начальной ёмкости 1,0 экв/л, приближаясь к полной ёмкости смолы.
- Увеличив объём SBA смолы, вы уменьшили нагрузку кремнезёмом с 0,25 экв/л до 250/4 = 0,0625 экв/л. Одно из правил предотвращения загрязнения кремнезёмом — ограничить нагрузку до менее 0,2 экв/л.
- Уменьшив отношение кремнезёма к общим анионам на входе в SBA, вы увеличили её рабочую ёмкость.
Регенерация
Регенерация всегда проводится сквозным методом (thoroughfare), т.е. регенерант сначала проходит через сильную смолу, затем через слабую. Степень перепуска не влияет на общие условия регенерации или количество регенеранта.
Пары WAC/SAC
Та же логика применима к катионитам, но этот случай менее распространён, если только м-щёлочность воды не превышает ~60% анионов, а жёсткость — более 65% катионов. Часто получается меньший объём WAC смолы.
Связанные страницы:
- Регенерация — методы и режимы регенерации
- Принципы проектирования — основы расчёта установок
- Типы смол — классификация ионообменных смол