离子交换器设计介绍材料(内部资料)

1、石油化工有限公司炼油乙烯项目除盐水处理系统计算书设计原则1工艺流程的设计由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成 熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备； 系统初期投资成本低、易于实现自动 化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容 量高等优点。根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求， 所以, 在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出 水要求。为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/Lo2工艺流程总述2.1工

2、艺流程:由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过 管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后， 部分去凝结水换热后进生水罐，生水 经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HC03-含量为20-42.1mg/L,为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去 重碳最后酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐,由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同 时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量, 增加运行时间。工艺如下:（原水箱）f原水泵f多介质过

3、滤器f阳离子交换器f脱塔碳f中间水箱阴离子交换器-混合离子交换器-除盐水箱-除盐水泵-使用点2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性， 选择了五个系列；正常情况下，三个系列 运行，一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括:10台150吨/小时的纤维球过滤器（？2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器（?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器（?3000mm），5套300吨/小时混合 离子交换器（?2800mm ）及其它辅助设备等组成。2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。设计进水水质及出水水质1进水水质1.1除盐水物流特性本项目的原水来自

4、于菱溪水库，其水质（供参考）为:分析项目单位分析结果PH值6.987.58SO42-mg/L1.83.51CL-mg/L2.8714.85NO3-mg/L0.421.28CO32-mg/L0HCO3-mg/L2042.1游离CO2mg/L1.013.02分析项目单位分析结果硅酸根（SiO2计）mg/L12.4814.48Ca2+mg N/L0.060.09Mg2+mg N/L0.090.17总铁mg N/L0.0150.14总硬度mg N/L0.130.25溶解氧mg/L6.3713浑浊度度0.44.0电导率卩 s/cm824总悬浮固体mg/L578总溶解固体mg/L44432经净化水场后的水

5、质指标分析项目单位分析结果PH值7.99SO42-mg/L3.44CL-mg/L3.88NO3-mg/L1.25CO32-mg/L0HCO3-Mmol/L0.342游离CO2mg/L-硅酸根（SiO2计）mg/L0.371/2 Ca2+mmol/L0.2061/2 Mg2+mmol/L0.104总铁mg/L-总硬度Mmol/L0.31溶解氧mg/L-浑浊度度-电导率卩 s/cm-总悬浮固体mg/L-总溶解固体mg/L-1.2出水水质PH(25 C)67硬度jjmol/Lp电导率Ms/cm (25 °)0.2铁q/L铜Mg/LSiO22-Mg/L2处理水量处理水量为：900m3/h设备

6、选型计算一、混床处理水量为：900mZh，考虑系统自用水量10%混床处理能力为990 m/h，采用 多孔强碱I型201 X 7*阴树脂和001 X 7*阳树脂，混合树脂的单位周期制水量取336000mZm ,1. 混床总面积F= Q/U=990/48=18.75 (U 取 48m/h)2. 混床计算台数n=F/0.785d 2=18.75/0.785 X2.82=3台(巾 2800mm3. 实际正常运行流速台再生一台备用，共5台单台混床处理量为930/3 = 330mZhU= Q/F=4X 330/（3.14 X 2.8 2）=53.62m/h4. 树脂高度计算阳树脂体积VC = n /4 X

7、 DX h阳阴树脂体积w=n /4 X DX h阴混床运行周期选取为5天合120小时T=6000（V阳 + V 阴）/Q=6000 n/4 X D2X （h 阳+h 阴）/330=120HC:ha取 1: 2HC= 353mm h= 706mm阳树脂高取360mm阴树脂高取720mm5. 阳树脂再生一次耗用30%盐酸量Bc1=VCbc/30%=2.22 X 75/30%=523.6Kg/次6. 阳树脂再生一次耗用30%盐酸体积VC1=BC1/r c1=524.6/1.149=455.7L/ 次7. 盐酸计量槽的容积VC2=1.2Vc1=1.2 X 455.7=546.8L8. 稀释至5%盐酸溶

8、液的体积乂3=V*bc/5%*r c2=3070.5L/ 次9. 阳树脂再生一次释用除水用量VC4=VC3-Vc1=3070.5-455.7=2614.8L/ 次10.30%盐酸的平均月耗量Bc2=30X 24*Bc1/T=30 X 24 X 523.6/120=3141.7Kg/ 月11.30%盐酸的平均年耗用量Bc3=12*Bc1=37699/年=37.7 吨/ 年12.阴树脂再生一次耗用30%NaO量Ba1= Va*b a/30%=4.43*70/30%=916Kg/次13.阴树脂再生一次耗用30%NaO体积仏=Ba1/r a1=916/1.328=735.9L14. NaOH计量槽的容

9、积Va2= VaiX 1.2=735.9 X 1.2=885L15. 稀释至4%NaO溶液的体积Va3= VaX ba/4%ra2=3.926 X 70/4%*1.043=6587.2L16. 阴树脂再生一次稀释用除盐水量Va4= Va3- V ai=6587.2-735.9=5851.3L17.30%NaO的平均月耗量Ba2=30X 24 X Ba1/T=30 X 24X 916/120=5496Kg/月 18. 30%NaOH勺平均年耗量Ba3=B2X 12= 65952Kg/年=65.95 吨/ 年19. 离子交换器酸废水排放量G=V*E(N-Ni)*10-3=2.154 X 550X

10、(150-36.5) X 10-3=134.5Kg/ 周期20. 离子交换器碱废水排放量G'=V*E(N-Ni)*10 '=4.038 X 250X (250-40) X 10-3=212Kg/周期21. 废碱液中能被废酸液中和的部分的酸量&带=*=147.4Kg/ 周期36.522.剩余碱量G= G2 - G 3=212-147.4=64.6Kg/ 周期23.中和后碱性废水排放量3Q=V+V2+V3+V4 =23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m23.碱性废水浓度A1牛=1l4k0'518g/l24.排放碱性废水PH值PH= 14-lg A=

11、14- Ig 0518=12.11404025.体外管系接口规范进、出水口管径计算Q= u* n/4 X C>=2X 3600X 3.14 X C>/4=330D=242mm取 250mm反洗进水、排水管管径计算0= 10n/4 X 2.8 2=u*n/4 X D2=1.5 X 3600X 3.14/4 XD=121mm取 150mm进碱管管径计算D=85mmQ= 5n/4 X 2.8 2=u* n/4 X D2=1.5 X 3600X 3.14/4 X D2进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250, P N1.0 MPa中间排水管：DN100, P N1.0 MPa

12、反洗进水管：DN150,PN1.0MPa反洗排水管：DN150,PN1.0MPa正洗排水管：DN100,PN1.0MPa进气管：DN65,PN1.0MPa排气管：DN40,PN1.0MPa进碱管：DN100,PN1.0MPa进酸管：DN100,PN1.0MPa取 100mm26.筒体高度计算X (1+50%)/80%=2.05m反洗膨胀率50%直筒高度h=(0.36+0.72)、阴双室双层浮动床阴双室双层浮动床直径取巾3000,采用D301弱碱阳离子交换树脂和 201 X 7强碱阳离子交换树脂，运行周期取120h。1. 弱碱阴树脂量计算Va1=S1 Q T X k1=0.199 330 120

13、 X 1.20=11.138m3 E1850Va1=n /4 X DX h 弱碱=3.14/4*3 2* h 弱碱=11.138m3h 弱酸=1.568m取 1600mmX k2=0.086 330 120 X 1.10=9.372m32. 强碱阴树脂量计算Va2=S2ZE2400Va2=n /4 X DX h 弱碱=3.14/4*3 2* h 弱碱=9.372m3h 弱酸=1.309m取 1300mm3. 阴床再生用碱量G=(Va1*E1+Va2*E2)*q*103=(11.138 X 850+9.372 X 400) X 60X 10-=793Kg30%NaO 一次投加体积G2793V2=

14、1.99m31000*C2* r2 1000 30% 1.328 4%NaO一次投加体积G2793V2=19.25m31000*C2* r2 1000 4% 1.0434.每周期碱排放量计算Q= 5n/4 X 32=u* n/4 X E2=1.5 X 3600X 3.14/4 X出水管:DN250, P N1.0 Mpa33G=V*E(N-Ni)*10 - =(10.125 X 850+8.52 X 400) X (65-40) X 10- =300.4Kg 5.碱性废水排放体积Q 1= V2+V3+V4 =17.5+38.86+37.28=93.6m 3 6.体外管系接口规范Q= u* n

15、/4 X D2=2X 3600X 3.14 X D74=330D=242mm取 250mm反洗进水、排水管管径计算0= 10n/4 X 32=u* n /4 X D2=1.5 X 3600X 3.14/4 X D2D=129mm取 150mm进碱管管径计算D=91mm取 100mm进水管:DN250,PN1.0MPa再生液进水管：DN100,PN1.0Mpa再生液出水管：DN100,PN1.0Mpa排水管：DN200,PN1.0Mpa正洗进水管：DN100,PN1.0Mpa正洗出水管：DN150,PN1.0Mpa排气管：DN40,PN1.0Mpa上部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa下部进

16、树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa下部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa反洗膨胀率50%直筒高度h=(1.3+1.6)X (1+50%)/90%=4.83m7.筒体高度计算三、阳双室双层浮动床阳双室双层浮动床直径取巾3000,采用D113-m弱酸离子交换树脂和001 X 7强酸阳离子交换树脂，运行周期取120h。1.弱酸阳树脂量计算Vc1=(Hz a)QT X kJO.34 Og 330 120 X 1.15=4.81m3E11800223VC1=n /4 X D X h 弱酸=3.14/4 X 3 X h 弱酸=4.81mh 弱酸=0.68m取

17、 700mm 2.强酸阳树脂量计算E11000VC2=n /4 X DX h 强酸=3.14/4*3 2* h 弱酸=5.71m3Vc2=S2Z X k1=(0.31。.佝 330 120 X 1.20=5.71m3H强酸=0.81m取 850mm 3.阳床再生用酸量(HCI)G1=(VC1*E1+VC2*E2)*q*10 -3=(4.81 X 1800+5.71 X 1000) X 50X 10-3=718.4Kg30%HC一次投加体积G2718.4V2=2.09m31000*C2* r2 1000 30% 1.1494%NaO 一次投加体积G2718.4V2=17.56m31000*C2*

18、 r2 1000 4% 1.0234.离子交换器酸废水排放量'33G =V*E(N-Ni)*10 - =(4.93 X 1800+5.61 X 1000) X (50-36.5) X 10=195Kg/周期5.酸性废水排放体积3Q 2=V +V2+U+V4 =11.8+17.7+42.39+19.12=91.1m6. 剩余碱量19540G= 300-=300-213.7=86.3Kg/ 周期36.57. 中和后碱性废水排放量3Q=G+Q=93.6+91.1=184.7m8.碱性废水浓度A=G=863=0.467g/lQ 184.79.排放碱性废水PH值PH= 14-lg A=14-lg

19、 0467 =12.07404010.体外管系接口规范Q= u* n /4 X D2=2X 3600X 3.14 X D74=330D=242mm取 250mm反洗进水、排水管管径计算D=129mm取 150mm进碱管管径计算Q= 5n/4 X 32=u* n/4 X D2=1.5 X 3600X 3.14/4 X dDD=91mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250, P N1.0 Mpa再生液进水管：DN100,PN1.0Mpa再生液出水管：DN100,PN1.0Mpa排出管：DN200,PN1.0Mpa正洗进水管：DN100,PN1.0Mpa正洗出水管：DN150,PN

20、1.0Mpa排气管：DN40,PN1.0Mpa上部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa下部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa下部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa11.筒体高度计算取 100mm反洗膨胀率50%直筒高度h=(0.7+0.85)X (1+50%)/90%=2.60m四、纤维球过滤器型 号:WQJ-2800过滤器直径:2800mm过滤器高度:4106mm过滤面积:6.154m处理能力:165m3/h速:30m/h进水压力:< 0.6 Mpa过滤器阻力损失:< 0.10 Mpa反洗压力:反洗强度:36 m< 0.2

21、 Mpa3/m2. h反洗水泵流量:221m3/. h扬程:32m功率:30KWQ= =u* n /4 X D2=1.5 X 3600X 3.14/4 X D2=36X 3.14/4 X 3.22< 0.15 Mpa20-30min反洗器阻力损失: 反洗历时:气洗强度:150 m3/m2' h滤后水质:SS< 10mg/L粒径:< 0.2mm滤料:纤维球 30mm电机功率:22KW桨叶直径:（I）900mm10反洗强度为36m/m 3h数量:反洗水泵流量计算35m0= 36X 3.14 X 1.42=221nT/h反洗水泵扬程:体外管系接口规范进、出水口管径计算Q=

22、u* n /4 X D2=2X 3600X 3.14 X Df/4=165D=185mm取 200mm反洗进水、排水管管径计算D=169mm取 200mm(1)过滤进水、反洗出水管:DN200, PN1.0MPa(2)过滤出水、反洗进水管:DN200, P N1.0 MPa(3)排气管:DN40,PN1.0MPa(4)溢流管:DN15,PN1.0MPa五、脱气塔中间水箱和脱气塔为一体化布置，脱气塔置于中间水箱上。1.脱气塔的横截面积气=詈=6亦2.脱气塔的直径D=1.13/r=1.13 766=1.13 X2.45=2.77m取脱气塔直径2.8m3.脱气塔填料表面积F=-K cG=Q(C1 C

23、 2) =330(0.342 0.08) =0 1 1000 .1000C1 C-30.3420.08 *“-3 C A r3C=*10 =*10 =0.185 X 10C10.3422.44 lg2.44 lgC20.08.C r-, 0.86 c 0.338_0.86 0.33厶1.02 P Re Pr _1.02 6.37 10 Re PrK=2 u2 1 79 10 4Pr=0.36 X 10-2 =0.36 X 10-2 =10.16.37 10 8P1Re=10-0.36g d =102u 0.36600.01525=5.5 X 1052.79 10 40.1F=0.79 0.18

24、5 104.脱气塔填料高度亍=1684吊V= 1 = 24=7-147.14EQriTnh1.46”取 1500mm5. 鼓风机选择计算L= 1.1*g*Q*K*Ki*K22735=1.1 X 20X 330X 1 X 273 5 X 1.6273=11968m/h6. 风机的风压P= 1.2* (A*H + h) *K* K,'=1.2 X (294 X 1.8+392) X 1 X 273 5273=1125Pa7. 体外管系接口规范进、出水口管径计算Q= u* n /4 X D2=2X 3600X 3.14 X D74=330D=242mm进口取250mm 出口取300mm8.配

25、套风机数量：5台型号：CQ20-J风量：Q=9612-14418m3/h风压：H=1.96K Pa电源电压：380 V电机功率：P=15kW转速：2900r/mi n生产厂家：湖北鼓风机有限公司7.中间水箱型式：方形数量：5台容积:100m外形尺寸:L4500mmX B4500mm H5000mm六、树脂清洗罐阳树脂清洗罐设备规范及数量:?3000mm1 台设备直径（外径、壁厚）3024 mm、12mm.上、下圭寸头厚度14mm。设计压力:0.6 MPa试验压力:0.75 MPa工作温度:最低：5C 最高：60r设备高度树脂层高1600 mm。膨胀高度1600mm。器体高度（不包括支腿）555

26、0 mm。总高度6200mm（包括支腿）。阴树脂清洗罐设备规范及数量:?3000mm1 台设备直径（外径、壁厚）:3024 mm、12mm.上、下封头厚度 14mm。设计压力:0.6 MPa试验压力:0.75 MPa工作温度:最低：5 °C 最高：60 r设备高度（1）树脂层高1000 mm。(2)膨胀高度1000mm。(3)器体高度(不包括支腿)4730 mm。(4)总高度5380mm(包括支腿)。七、其它1.原水箱型式:圆形数量:容积:500m直径: 8000mm咼度:H=10700mm2.脱盐水箱型式:圆形数量:容积:500m直径:(1)10000mm咼度:H=6400mm3.

27、酸碱再生系统2套，混床一套，阳、阴床一套贮存罐装置酸贮存罐(1)数量:(2)容积:50m尺寸: 3024X 7805mm(3)尺寸和壁厚直筒壁厚:12 mm14 mm封头厚度:(4)体外管系接口规范进水管：DN50,PN1.0MPa进液管：DN150, P N1.0 MPa出液管：DN80, P N1.0 MPa备用管：DN50, P N1.0 MPa排污管：DN50,PN1.0MPa排气管：DN80,PN1.0MPa人孔：数量:2,规格500碱液贮存罐(1)数量：2台(2)容积：50m3(3)直径和壁厚直径： 3024X 7805mm直筒壁厚：12 mm。封头厚度：14 mm。(4)体外管系

28、接口规范进水管：DN50,PN1.0MPa进液管：DN150, P N1.0 MPa出液管：DN80, P N1.0 MPa备用管：DN50, P N1.0 MPa排污管：DN50,PN1.0MPa排气管:DN80,PN1.0MPa(4)体外管系接口规范人孔:数量：2，规格：500计量装置酸计量箱(1)数量:(2)容积:4.0m(3)尺寸尺寸: 1612X 2340mm壁厚:8 mm(4)体外管系接口规范进水管:DN32P N1.0 MPa进液管:DN50, P N1.0 MPa排污管:DN32P N1.0 MPa排气管:DN25P N1.0 MPa出液管:DN32, P N1.0 MPa碱计

29、量箱(1)数量:(2)容积:4.0m(3)尺寸直径: 1612X 2340mm壁厚:8 mm进水管：DN32，PN1.0MPa进液管：DN50, P N1.0 MPa排污管：DN32，PN1.0MPa排气管：DN25，PN1.0MPa出液管：DN32，PN1.0MPa酸雾吸收器数量:设计压力:< 0.1M Pa设计温度:50直径:500mm壳体材料/厚度:Q235A/6mm设备高度:1100mm(7)填料名称/高度:塑料多面空心球/500mm(8)填料直径:50mm喷射器阳床喷射器流量:40m3/h再生液出口压力:0.2 MPa材质:P TFE数量:阴床喷射器(2)再生液出口压力:0.2

30、 MPa(1)流量:40m3/h(3)材质:Q235A(4)数量:混床酸喷射器(1)流量:35m3/h(2)再生液出口压力:0.2 MPa(3)材质:P TFE(4)数量:混床碱喷射器(1)流量:35m3/h(2)再生液出口压力:0.2 MPa卸酸泵虹吸酸罐材质:数量:数量:流量:压力:功率:材质:数量:容积:10.0m尺寸Q235A15m3/h0.15 Mpa1.5KWHDPE 2000X 3200mm4.中和水池型式:方形功率:75 kW数量：容积:250m3/350m3外形尺寸:12000X 8000X 4000mm12000X 8000X 2800mm5.原水泵型式:离心泵数量:规格:

31、Q= 330 m3/h,P= 0.4 Mpa,材质:叶轮：碳钢电机功率:75 kW电机转速:1450r/min电源:380V, 50Hz制商及产地:上泵集团6.中间水泵型号:离心泵数量:10台规格:Q=330m3/h, P=0.50MPa材料泵壳:CS叶轮:304电机（3）厂家：原装制造商及产地：上泵集团7.脱盐水提升泵型号：离心泵数量：4台规格：Q=330m3/h, P=0.50MPa材料（1）泵壳：CS叶轮：304电机（1）功率：75 kW厂家：原装制造商及产地：上泵集团8.再生水泵（1）型式：离心泵（2）数量：3台（3）规格：Q= 20m3/h，P=0.30 Mpa（4）材质：泵壳：铸铁叶轮：3（5）电机功率：3.0 kW（6）电机转速：2950r/mi n（7）电源：380V， 50Hz（8）制商及产地：上泵集团纤维球过滤器消耗一览表反洗强度36rm/36m3h反洗水量110m3搅拌机功率22KW反洗时间20-30min反洗水泵功率30Kw公用工程消耗一览表序号名称数量单台功率(KW备注1原水泵3+175三用