混床计算(参考)

1、5.3.16混合离子交换器交换器为碳钢焊接结构的立式柱形容器,本体内部衬胶,衬胶厚度为5mm内层3mm,外层2mm,交叉粘贴,并经?15000V电火花检验无漏电.本体外部管系为焊接钢管衬耐酸橡胶一层,厚度：3mm0衬胶采用半硬质胶,胶层延至外部法兰结合面,采用硫化罐整体硫化.交换器本体设置窥视镜,人孔,树脂装、卸口；本体管系设置进、出水口、反洗水进、排口、再生液及置换水进、排口,排气口、排水口、现场监测压力表及取样的塑料仪表环、取样集水斗等.设备窥视镜3个,分别设置在阴阳树脂分界面、静止树脂层顶面、反洗展开树脂层顶面各1个；窥视镜采用透明材料,厚度能承受容器的设计压力和试验时的试验压力；窥视镜

2、的内外表与容器的内外表平齐.每台交换器直筒上部一个垂直吊盖人孔,下封头一个人孔,并配备人孔盖、垫圈、螺栓、螺母、起吊杆等全套部件,垂直吊盖人孔盖的内外表与容器的内表面平齐.为检修和部件更换方便,所有内部管路采用法兰与本体连接,内部部件的材质采用碳钢衬胶,紧固件材质采用316L不锈钢.设备顶部设置316不锈钢十字筛管式进、排水布、集水装置；上部设置母支管式316不锈钢进碱筛管支管内衬316不锈钢孔管,下部设置母支管式316L不锈钢排再生液筛管支管内衬316L不锈钢孔管；底部进、排水装置为孔板加水帽,孔板材质为钢板双面衬胶,孔板由井字增强肋和支撑管支承,水帽材质为ABS,单个水帽通水量1m3/h.

3、内部布水均匀,无偏流现象,并有足够的强度,内部部件的固定及加固,能承受水流的冲击.所有的容器内外部装置、管件、部件等发货前在容器内外安装固定好,外接法兰口配一只同型号反法兰,并封闭外露法兰口,预防遗漏损坏.业主要求设置3台混床2用1备,单台混床进水流量QHJ'=162m3/h,2台混床并联运行供出水量311m3/h,采用体内再生,运行流速通常4060m/h,设计运行流速取v'=42m/h.单台混床工作截面积：F'=162/42=3.857m混床工作直径：D'=1.1284X3.8570.5=2.216m,整圆后取D=2.2m,工作积：F=3.8m2.实际运行流速

4、：vz=162/3.8=42.6m/h.单台混床进水流量Qhj=162m3/h时运行流速：树脂装填量：选用001MB和201MB混床专用树脂；阳树脂层高Hri=500mm,钠型湿视密度T1=820Kg/m3,真密度丫1'=1290Kg/m3,盐酸再生,工作交换容量EH1=500mmol/L;阴树脂层高Hr2=1600mm,氯型湿视密度丫2=700Kg/m3,真密度丫2'=1100Kg/m3,氢氧化钠再生,工作交换容量EH2=250mmol/L.单台混床树脂装填情况见下表:树脂型号层局(mm)体积(m3)重量(kg)阳树脂(Vri)001MB50011.91560阴树脂(Vr2)

5、201MB16006.024260制水周期(1)原水为淡化海水淡化海水反渗透出水中离子含量:阳离子mg/Lmmol/L阴离子mg/Lmmol/L1NH4+0.030.00171_HCO33.030.04972K+0.530.01362NO30.780.01263Na+2.10.09133Cl-1.770.04994Mg2+0.050.00424F_0.010.0005-2+2-5Ca0.040.00205SO40.070.00156CO21.480.06737硼1.94ECi2.750.113EA17.140.182其浓水反渗透出水中离子含量:阳离子mg/Lmmol/L阴离子mg/Lmmol/

6、L1NH40.110.006111_HCO38.420.1382K1.760.04512NO32.490.0403Na7.570.3293Cl-7.410.2094Mg0.170.01424F_0.050.002635Ca0.060.0035SO42-0.240.0056硼4.230.007CO23.880.18EC29.670.412A226.720.575反渗透出水pH值呈酸性(5.51),有一定量的H+离子存在,出水溶解盐类中阴离子比阳离子多是正常的(这也是阴树脂装填量比常规配比2：1多的原因)；考虑地表水中有溶硅存在(水质化验中未显示)及水质波动变化等因素,取反渗透出水中总阳离子量EC

7、=(ECiXQi+EC2XQ2)/Q=(0.113X135+0.4X27)/162=0.161mmol/L总阴离子量EA=(EA1XQ1+12A2XQ2)/Q=(0.182乂135+0.575乂27)/162=0.248mmol/L,单台混床阴树脂工作周期：T=VR2Eh2/EAQhj'=6.02X250/(0.248X162)=37.5h单台混床阳树脂工作周期：T'=Vr1Eh1/ECQhj'=1.9X500/(0.161X162)=36.4h以阳树脂工作交换终点为混床失效的工作周期,约36h0树脂层运行压降运行流速v=42.6m/h,20c时运动粘度W=1.01mm

8、2/s,树脂平均粒径d0=0.6mm,树脂层总高Hr=2.1m,运行水温20c时树脂层阻力：Ah=0.5WvHr/d02=0.5X1.01x42.6x2.1/0.62=125.5kPa弋0.13MPa(2)再生工艺计算混床出水电导率0.2s/cm时停止运行,离线再生.再生前先将失效树脂进行水力分层,然后采用盐酸、烧碱液同时(或分别)流经阳、阴树脂层的体内同步(或分步)再生方法；再生时碱液从已分层的阴树脂顶面处的进碱装置进入,由设置在阴、阳树脂分层界面处的中排装置排出(上进中排),酸液双从下封头进入,由中排装置排出(下进中排).再生水平：盐酸比耗按4倍工作交换容量计,Rs=75Kg/m3R1(1

9、00%HCl);氢氧化钠比耗按7倍工作交换容量计,Rj=70Kg/m3R2(100%NaOH).盐酸(HCl)阳树脂再生用工业盐酸,盐酸纯度Cs=31%,密度Ts=1.154,一次再生耗用31%工业盐酸重量：Gs=RsVri/Cs=75X1.9/0.31=459.7弋460Kg一次再生耗用31%工业盐酸容积：3Vs=Gs/ys=460/1.154=398.6L弋0.4m3再生时稀盐酸浓度Csi=3%,密度ys2=1.013一次再生3%稀盐酸容积:_一一.3Vsi=RsVr1/(Csiysi)=75X1.9/(0.03X1.013)=4306.4L4.31m再生流速vs=2m/h,再生进稀酸液时

10、间:Ts=Vs1/vsF=4.31/(2X3.8)=0.567h=34min再生时稀释盐酸用除盐水容积：Ws=Vs1-Vs=4.31-0.4=3.91m3再生时稀释用配液水流量：Qws=Ws/Ts=3.91/0.567弋6.9m3/h再生时抽吸31%盐酸液流量：Qs=Vs/Ts=0.4/0.567=0.705m3/h700L/h烧碱NaOH阴树脂再生用工业液体或固体烧碱固体烧碱用除盐水混床出水溶解成30%浓度后使用,液体烧碱纯度Cj=30%,密度TJ=1.328,一次再生耗用工业烧碱液重量:30%液态烧碱:Gj=RjVR2/Cj=70X6.02/0.3=1405Kg一次再生耗用工业液体烧碱液容

11、积：3Vj=Gj/丫j=1405/1.328=1058L1.06m3再生时稀烧碱液浓度Cji=4%,4%烧碱液比重yj1=1.043一次再生稀碱液容积:VJ1=RjVR2/(Cj1YJ1)=70X6.02/(0.04X1.043)=10100.67L=10.1m3再生流速vj=2m/h,再生进稀碱液时间:Tj=Vji/vjF=10.1/(2X3.8)=1.329h弋80min稀释浓烧碱液用除盐水容积：Wj=Vj1-Vj=10.1-1.06=9.04m3再生时稀释用配液水流量：Qwj=Wj/Tj=9.04/1.33=6.8m3/h再生时抽吸浓碱液流量：Qj=Vj/TJ=1.06/1.33=0.8

12、0m3/h=800L/h顶碱酸、碱再生液容量不平衡,再生时应在进酸再生液前或酸再生液进完后,用与进碱再生液相同流量的除盐水代替酸再生液通过阳树脂层(下进中排),预防阳树脂受碱液污染.顶碱耗用除盐水量：3Wdj=vjF(TjTs)=2X3.8X(1.330.567)=5.798825.8m再生耗用除盐水总量：3Wzs=Ws+Wj+Wdj=3.91+9.04+5.8=18.75m置换置换用除盐水,置换水流量和途径与再生液相同,以进、排水电导率接近为终点.由于再生碱液粘度比酸液粘度大,阴树脂清洗难度比阳树脂大；阴树脂体积比阳树脂多,要清洗的残留碱液比酸液多,故阴树脂置换耗水量比阳树脂置换耗水量大；另外,为预防阴树脂置换排水中残留碱液对阳树脂的污染,需在阴树脂的置换清洗过程中始终保持清洗水通过阳树脂层；因此置换耗时按阴树脂置换所需时间计算.混床阴树脂置换清洗耗水量通常为阴树脂体积的46倍,取n=5,阴树脂置换耗水量：3Wzh2=5VR2=5X6.02=30.1弋30m阴树脂置换进水时间：TZH2=Wzh2/vJF=30/(2X3.8)=3.947h240min阳树脂置换用水流速,时间与阴树脂相同,混床置换清洗耗用除盐水总量：3Wzh=2Wzh2=2X30=60m3压缩空气耗量再生、置换结束后,正洗前