РД 34.37.526-94 Методические указания по применению ионитов на водоподготовительных установках тепловых электростанций

УТВЕРЖДЕНЫ Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России" 30.09.1994 г.

Настоящие Методические указания устанавливают основные требования по применению ионитов отечественного и зарубежного производства на установках ионообменного умягчения и обессоливания воды и должны быть использованы в инструкциях и режимных картах технологических операций при их эксплуатации.

Положения настоящего документа подлежат применению расположенными на территории Российской Федерации предприятиями и объединениями предприятий, в том числе союзами, ассоциациями, концернами, акционерными обществами, межотраслевыми, региональными и другими объединениями, имеющими в своем составе (структуре) тепловые электростанции и котельные, независимо от форм собственности и подчинения.

С вводом в действие настоящих Методических указаний утрачивают силу РД 34.10.414-88 "Нормы удельных расходов серной кислоты и гидроокиси натрия для регенерации ионитных фильтров обессоливающих установок тепловых электростанций", РД 34.10.415-88 "Методические указания по расчету потребности в серной кислоте и гидроокиси натрия для регенерации ионитных фильтров обессоливающих установок тепловых электростанций", РД 34.10.403-89 "Нормы расхода ионитов и фильтрующих материалов на досыпку и замену при эксплуатации водоподготовительных установок тепловых электростанций", РД 34.10.404-87 "Нормы удельного расхода поваренной соли для регенерации натрий-катионитных фильтров водоподготовительных установок", РД 34.10.405-87 "Методические указания по применению норм удельного расхода поваренной соли для регенерации натрий-катионитных фильтров водоподготовительных установок", циркуляр Ц-04-88 (т) "О технологических показателях импортных ионитов".

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Номенклатура ионитов отечественного и зарубежного производства, применяемых на ионообменных установках для обработки воды, представлена в приложении 1.

Требования к качеству ионитов серийного производства для водоподготовки, а также условия их поставки и хранения установлены в межгосударственных стандартах:

ГОСТ 20298. Смолы ионообменные. Катиониты. Технические условия;

ГОСТ 20301. Смолы ионообменные. Аниониты. Технические условия.

1.2. Нормы показателей качества ионитов серийного и опытно-промышленного производства, применяемые для водоподготовки, должны быть предварительно согласованы с ВТИ. Нормы представлены в приложении 2.

Технологические и физико-химические характеристики отечественных ионитов и зарубежных аналогов приведены в таблицах 1- 4.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРБОКСИЛЬНЫХ КАТИОНИТОВ*

Массовая доля влаги, %

Насыпная масса, т/м 3

Динамическая обменная емкость, г-экв/м 3

Удельный расход воды на отмывку, м 3 /м 3

Амберлит IRC -76

Примечания . Товарная форма карбоксильных катионитов - водородная.

* Карбоксильные катиониты вследствие физико-химической природы слабодиссоциирующих функциональных групп предназначены для применения в водород-катионитных фильтрах с "голодной" регенерацией в схемах подготовки воды теплосети (с целью снижения карбонатной жесткости обрабатываемой воды; для исходных вод с концентрацией анионов сильных кислот менее половины общей щелочности) и в схемах обессоливания воды с использованием ступенчато-противоточной и двухслойной технологии катионирования (в сочетании с сильнокислотным катионитом; для исходных вод с процентным содержанием общей щелочности в анионном составе воды не менее 40).

** Динамическая обменная емкость определялась на воде московского водопровода (жесткость - 3,8 мг-экв/дм 3 ; щелочность - 3,4 мг-экв/дм 3 ) при стехиометрическом удельном расходе серной кислоты на регенерацию.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛЬНОКИСЛОТНЫХ КАТИОНИТОВ

Массовая доля влаги, %

Насыпная масса, т/м 3

Динамическая обменная емкость, г-экв/м 3

Удельный расход воды на отмывку, м 3 /м 3

Амберлит IR -120

Примечание . Товарная форма отечественных катионитов - водородно-натриевая, зарубежных катионитов - натриевая.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЛАБООСНОВНЫХ АНИОНИТОВ

Насыпная масса, т/м 3

Массовая доля влаги, %

Динамическая обменная емкость**г-экв/м 3

Расход воды на отмывку, м 3 /м 3

Стойкость к отрицательному воздействию природных органических веществ*

Амберлит IRA -945

Амберлит IRA -67

Примечания . Товарная форма слабоосновных анионитов при поставке - гидроксильная (кроме анионита АН-31 и анионитов типа Леватит МР-64, АР-49).

* Условная оценка стойкости к отрицательному воздействию природных органических веществ, содержащихся в природных водах, по пятибалльной системе: 2 - наихудшая оценка; 5 - наилучшая оценка (на основании результатов сравнительного исследования ВТИ).

** Динамическая обменная емкость определена по раствору соляной кислоты.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИЛЬНООСНОВНЫХ АНИОНИТОВ

Насыпная масса, т/м 3

Массовая доля влаги, %

Динамическая обменная емкость. г-экв/м 3

Расход воды на отмывку, м 3 /м 3

Сильноосновные аниониты (тип 1)

Амберлит IRA -400

Сильноосновные аниониты (тип 2)

Акриловые аниониты смешанной основности

Амберлит IRA -458

Амберлит IRA -478

Примечания . Товарная форма анионитов - хлоридная.

Для всех анионитов указана динамическая обменная емкость по раствору хлористого натрия; для сильноосновных анионитов типа 2 и акриловых анионитов с пометкой* указана динамическая емкость по раствору соляной кислоты.

Эти данные могут быть использованы для контроля качества ионитов при поставке, при обнаружении отклонений в процессе эксплуатации, а также при оценке необходимости замены ионитов.

Сертификационные испытания и экспертиза качества ионитов на всех этапах использования могут быть проведены в ВТИ.

2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К УСЛОВИЯМ ЭКСПЛУАТАЦИИ ИОНИТОВ

2.1. Эксплуатационные потери ионитов, определяющие срок их службы, обусловленные их физико-химической природой и условиями эксплуатации, регламентируются нормами расхода на досыпку и замену, приведенными в приложении 3.

2.2. Требования к качеству воды, поступающей на водоподготовительную установку с использованием ионитов

2.2.1 Ограничение температуры обрабатываемой воды

Максимально допустимая температура обрабатываемой воды, °С

Сильноосновные (тип 1)*

Сильноосновные (тип 2)*

* Аниониты с полимерной матрицей на основе стирола.

Указанные значения температуры, при которых начинается активный процесс деградации функциональных групп ионитов, приняты по данным зарубежных фирм и отечественных исследований при условии отсутствия отрицательного воздействия других факторов.

2.2.2. Ограничение качества воды, поступающей на ионообменную установку, по составу и концентрации примесей, отравляющих иониты.

Наименование примеси и источник поступления

допустимой концентрации примесей, мг/дм 3

Взвешенные вещества (исходная вода)

Механически задерживаются ионитом, блокируют поверхность и обменные группы ионита. Увеличивают сопротивление слоя

Железо и его соединения (исходная вода; коагуляция солями железа, продукты коррозии)

Осаждение окислов и гидратов железа в слое, блокирование обменных групп

Алюминий и его соединения (коагуляция солями алюминия)

Осаждение гидратов алюминия, неполное связывание алюминия анионитом, возможно загрязнение и анионита. Ограничение производительности. Затруднение очистки ионитов

Хлор, кислород, др. окислители (при использовании на стадии предварительной очистки воды)

Окисление и разрушение матрицы ионита, особенно гелевой структуры в присутствии железа и его соединений, катализирующих процесс

0,1 для катионитов;0,05 для анионитов

Нефтепродукты (возвратные турбинные конденсаты)

Залипание поверхности ионита, что блокирует обменные центры и препятствует эффективной промывке и разделению ионитов

Органические вещества: гумусовые, лигнин-сульфонаты, железо-гуминовые комплексы и др. (исходная вода)

Внедрение в матрицу, блокирование обменных групп. Появление амфотер-ных свойств, снижение обменной емкости. увеличение расхода воды на отмывку, ухудшение качества фильтрата и т.д., в особенности для анионитов гелевой структуры

5,0 мг О/дм 3 при обессоливании воды и сорбции анионов всех кислот анионитом типа АВ-17 (или его аналогом) 7,0 мг О/дм 3 при обессоливании воды и сорбции анионов слабых кислот анионитом типа АВ-17

2.3. Требования к режимам проведения технологических операций

2.3.1. Для эффективного взрыхления ионитов необходимо обеспечение свободного пространства в фильтре, достаточного для расширения слоя катионитов на 50-75%, слоя анионитов - на 80-100%. При этом иониты макропористой структуры требуют большей высоты расширения слоя в сравнении с ионитами гелевой структуры. В связи с этим начальная скорость потока взрыхляющей воды не должна превышать 5-7 м/ч.

2.3.2. Условия регенерации катионитов

Концентрация, г/дм 3

Скорость пропуска, м/ч

15-30-60** или 15-30**

* Для применения соляной кислоты требуется использование фильтров с внутренними распредустройствами. изготовленными из специальных коррозионностойких материалов.

** 15-30-60 или 15-30 поэтапное нарастание концентрации регенерационного раствора в пропорции 40. 30. 30% или 50. 50% от общего количества соответственно.

2.3.3. Расход реагентов катионитов на регенерацию сильнокислотных

Расход реагента, кг/м 3 ионита

Для подготовки добавочной

при сорбции катионов на одной ступени катионирования

Для очистки турбинного конденсата

2.3.4. Расход серной (соляной) кислоты на регенерацию карбоксильных катионитов определяют из расчета близкого к стехиометрическому (1,05-1,20) г-экв на г-экв.

2.3.5. Условия регенерации слабоосновных анионитов, используемых на первой ступени анионирования обессоливающих установок.

Концентрация, г/дм 3

Скорость пропуска, м/ч

Вофатит АД-41 (АД-42)

Амберлит IRA -67

Примечание . Норма расхода щелочи на регенерацию анионита в расчете на г-экв поглощенных ионов позволяет оперативно корректировать абсолютный ее расход и избежать типичных ситуаций, когда "свежий" анионит часто эксплуатируют в более "голодном" режиме регенерации, а при проявлении последствий "отравления" (снижения обменной емкости и увеличения расхода воды на отмывку) поддержание неизменным абсолютного расхода щелочи приводит к неоправданному повышению удельного се расхода.

2.3.6. Условия регенерации сильноосновных анионитов.

Расход гидроокиси натрия на регенерацию (концентрация регенерационного раствора 30-40 г/дм 3 скорость его пропуска 4-5 м/ч):

- при обессоливании воды и поглощении анионов всех кислот:

при прямоточной регенерации - 80-120 кг/м 3

при противоточной регенерации - 30-50 кг/м 3

- при обессоливании воды и поглощении анионов слабых кислот:

на второй ступени анионирования - 80-120 кг/м 3

на третьей ступени анионирования - 100-120 кг/м 3

при очистке турбинного конденсата - 150-250 кг/м 3

2.3.7. В зависимости от качества исходной воды, требований к качеству обработанной воды, типа регенерации и реагента, схемы обработки воды расходы реагентов на регенерацию ионитов уточняют в процессе пусконаладочных работ.

2.3.8. Для расчета потребности в реагентах могут быть использованы данные приложений 4 и 5.

2.4. Восстановление обменных свойств ионитов

Наиболее универсальным и эффективным средством очистки ионитов от загрязнений в процессе эксплуатации является метод их обработки щелочным раствором хлористого натрия (очистка от органических веществ, кремнекислоты, биологических загрязнений). При этом в сочетании с кислотной обработкой (серной или ингибированной соляной кислотой) создаются условия для очистки ионитов от катионов жесткости и железа. Эффективность такой обработки должна быть проверена сначала в лабораторных условиях. Типовая методика восстановления обменной емкости ионитов приведена в приложении 6.

2.5. Особенности эксплуатации зарубежных ионитов

2.5.1. Импортные сильнокислотные катиониты, аналоги катионита КУ-2, поставляются в натриевой форме. Поэтому при использовании их в водород-катионитных фильтрах обессоливающих установок для более полного перевода катионита из натриевой формы в водородную первую регенерацию проводят с расходом серной кислоты 150-200 кг/м 3 . В случае затруднений при переводе катионита в водородную форму рекомендуется предварительное истощение катионита на осветленной воде до проскока катионов жесткости и затем регенерация серной кислотой.

2.5.2. Импортные слабоосновные аниониты, предназначенные для применения в анионитных фильтрах первой ступени, поставляют в набухшем состоянии с влажностью 50-60%. В отличие от отечественного аналога анионита АН-31, выпускаемого в сухом состоянии и требующего предварительного замачивания (в растворе гидроокиси натрия с концентрацией 200 г/дм 3 - по рекомендации завода-изготовителя) импортные аниониты следует загружать в фильтры, заполненные Н-катионированной или частично-обессоленной водой.

2.5.3. При дефиците в слабоосновных анионитах на первой ступени анионирования могут быть использованы сильноосновные аниониты второго типа (например, Варион АД). Характерной их особенностью в сравнении с сильноосновными анионитами первого типа (АВ-17) является более высокая обменная емкость по анионам сильных кислот наряду со способностью сорбировать анионы слабых кислот. При эксплуатации анионитов данного типа в режиме первой ступени (отключение фильтра на регенерацию при проскоке аниона хлора в фильтрат) следует иметь в виду неравномерность анионной нагрузки по анионам слабых кислот на последующую вторую ступень анионирования. Причиной этого является сорбция анионов кремниевой и угольной кислот анионитом "средней" основности в начале рабочего цикла и последующее их вытеснение в фильтрат анионами сильных кислот, в результате чего к моменту появленияния в нем аниона хлора концентрация первых может превосходить исходную. Применение сильноосновных анионитов второго типа более целесообразно в схемах обессоливания воды, где сорбция анионов всех кислот осуществляется на одной ступени анионирования: "упрощенные" схемы на действующих и схемы с применением технологии противоточного анионирования на перспективных обессоливающих установках.

2.5.4. При необходимости использования ионитов зарубежного производства на отечественных водоподготовительных установках по возможности не следует допускать смешения ионитов разных марок в одном фильтре.

2.5.5. При отсутствии отечественного производства фракционированных ионитов, предназначенных для применения в фильтрах смешанного действия обессоливающих установок добавочной воды и турбинного конденсата, подбор сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита для шихты ФСД следует предварительно осуществлять в лабораторных условиях. Методика представлена в приложении 7.

2.6. Консервация ионитов при длительных остановах обессоливающих установок

Консервацию ионитов на обессоливающих установках при длительных их остановах осуществляют последовательным проведением следующих операций:

- тщательная промывка и регенерация ионитов;

- перевод в солевую форму, которая является наиболее устойчивой для хранения;

- отмывка от избытка хлоридов;

- дренирование воды из фильтров и закрытие арматуры.

Методика проведения операций представлена в приложении 8 .

3. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИОНИТОВ

3.1. Отбор проб

3.1.1. При загрузке ионита отбирают среднюю пробу, состоящую из равных отборов от каждой фасовочной единицы ионита. Из средней пробы после тщательного перемешивания отделяют контрольную пробу объемом 1 дм 3 и помещают в стеклянную посуду с притертой пробкой, предотвращающей высыхание с указанием наименования ионита, даты загрузки, номера фильтра.

Проба может выполнять функцию арбитражной при обнаружении отклонений в качестве ионита, а также эталонной при определении степени ухудшения качества ионита с увеличением длительности эксплуатации и при оценке необходимости замены ионита.

Проба хранится на протяжении всего срока службы ионита.

3.1.2 Пробу ионита, находящегося в эксплуатации, объемом 1 дм 3 , отбирают из фильтра на высоте 400-500 мм от верхней границы слоя, после проведения взрыхления. Пробу хранят в стеклянной посуде с притертой пробкой с указанием наименования ионита, даты отбора, номера фильтра.

3.2. Контроль качества ионитов

Подготовку ионитов к испытаниям ведут в соответствии с ГОСТ 10896. Нормативные документы на методы контроля качества ионитов приведены в приложении 2.

Основными показателями, определяющими потребительские свойства ионитов для водоподготовки, являются гранулометрический состав, динамическая обменная емкость при заданном расходе реагента на регенерацию, осмотическая стабильность (см. приложение 2).