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，具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/L02工艺流程总述2.1 工艺流程：由净

2、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HCO3-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，最后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歹I，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）一原水泵一多介质过滤器一阳离子交换器一脱

3、塔碳一中间水箱一阴离子交换器一混合离子交换器一除盐水箱一除盐水泵一使用点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于菱溪水库，其水质（供参

4、考）为:分析项目单位分析结果PHO6.987.58SO42-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+mgN/L0.06-0.09Mg2+mgN/L0.09-0.17总铁mgN/L0.0150.14总硬度mgN/L0.130.25溶解氧mg/L6.3713浑浊度度0.44.0电导率as/cm8-24总悬浮固体mg/L5-78总溶解固体mg/L44432经净化水场后的水质指标分析项目单位分析结果

5、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/L0.371/2Ca2+mmol/L0.2061/2Mg2+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as/cm一总悬浮固体mg/L总溶解固体mg/L1.2出水水质PH(25C)67硬度(jmol/L«0电导率s/cm(25C)<0.2铁L唠0铜L<3SiO22-L唠02处理水量处理水量为：900m3/h设备选型计算一、混床处理水量为：900

6、n3/h,考虑系统自用水量10%混床处理能力为990m3/h,采用多孔强碱I型201X7#阴树脂和001X7#阳树脂，混合树脂的单位周期制水量取6000n3/m3,1 .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/0.785d2=18.75/0.785X2.82=3台(62800mm一台再生一台备用，共5台3 .实际正常运行流速单台混床处理量为930/3=330舟hU=Q/F=4X330/（3.14乂2.82）=53.62m/h4 .树脂高度计算阳树脂体积M=H/4XD2Xh阳阴树脂体积仙=11/4*3*八阴混床运行周期选取为5天合120小时T=6

7、000（V阳+V阴）/Q=6000口/4XD2X（h阳+h阴）/330=120H:ha取1:2353mmh=706mm阳树脂高取360mm阴树脂高取720mm5 .阳树脂再生一次耗用30啾酸量区=330%=2.22乂75/30%=523.6Kg/次6 .阳树脂再生一次耗用30啾酸体积Mi=Bi/ci=524.6/1.149=455.7L/次7 .盐酸计量槽的容积VC2=1.2Vci=1.2X455.7=546.8L8 .稀释至5啾酸溶液的体积VC3=VC*bc/5%*rc2=3070.5L/次9 .阳树脂再生一次释用除水用量VC4=VC3-Vci=3070.5-455.7=2614.8L/次1

8、0 .30%tk酸的平均月耗量Bc2=30X24*Bci/T=30X24X523.6/120=3141.7Kg/月11 .30%tfc酸的平均年耗用量Bc3=12*Bci=37699/年=37.7吨/年12 .阴树脂再生一次耗用30%NaOHBa1=Va*ba/30%=4.43*70/30%=916Kg/次13 .阴树脂再生一次耗用30%NaO体积Va1=Ba1/ra1=916/1.328=735.9L14 .NaOHi+量槽的容积京2=VaiX1.2=735.9X1.2=885L15 .稀释至4%NaOH液的体积Va3=VaXba/4%ra2=3.926乂70/4%*1.043=6587.2

9、L16 .阴树脂再生一次稀释用除盐水量Va4=Va3-Va1=6587.2-735.9=5851.3L17 .30%NaO的平均月耗量Ba2=30X24XBa1/T=30乂24X916/120=5496Kg/月18 .30%NaOH勺平均年耗量R3=B2X12=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=2.154X550X(150-36.5)乂10-3=134.5Kg/周期20 .离子交换器碱废水排放量G=V*E(N-Ni)*10-3=4.038乂250X(250-40)乂10-3=212Kg/周期21 .废碱液中能被废酸液中和的部分的

10、酸量G=*=134.540=147.4Kg/周期N136.522 .剩余碱量G=G2'-G3=212-147.4=64.6Kg/周期23 .中和后碱性废水排放量_3Q=V+V+M+V4=23.08+3.16+3.16+92.32=121.7m24 .碱性废水浓度A1=G±=-64j6_=0.518g/|Q124.725 .排放碱性废水PH值Pk14-lgA1=14-lg1518=12.11404026 .体外管系接口规范进、出水口管径计算Q=u*n/4X1=2X3600X3.14XD2/4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算Q=10H/4X2.82=u*

11、n/4XC2=1.5X3600X3.14/4XD2D=121mm取150mm进碱管管径计算Q=5H/4X2.82=u*n/4XD2=1.5X3600X3.14/4XD2D=85mm取100mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250,PN1.0MPa中间排水管：DN100,PN1.0MPa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,PN1.0MPa27 .筒体高度计算反洗膨胀率50%

12、直筒高度h=(0.36+0.72)X(1+50%)/80%=2.05m、阴双室双层浮动床阴双室双层浮动床直径取力3000,采用D301弱碱阳离子交换树脂和201X7强碱阳离子交换树脂，运行周期取120h。、，S1QT10.1993301203V>1=xk1=-x1.20=11.138mE18505=11/4XD2Xh弱碱=3.14/4*32*h弱碱=11.138m3h弱酸=1.568m取1600mm2 .强碱阴树脂量计算Va2=S2QTXk2=0.086330120x1.10=9.372m3E24005=n/4XC2Xh弱碱=3.14/4*32*h弱碱=9.372m3h弱酸=1.309m

13、取1300mm3 .阴床再生用碱量G=(Va1*E1+M2*E2)*q*10-3-3=(11.138X850+9.372X400)X60X10=793Kg30%NaOH次投加体积V2=G2793=1.99m31000*C2*r2100030%1.3284%NaOH次投加体积V2=G27931000*C2*r210004%1.0434.每周期碱排放量计算=19.25m3G=V*E(N-Ni)*10-3=(10.125X850+8.52X400)X(65-40)X10-3=300.4Kg5 .碱性废水排放体积Q1=V2+V3+V4=17.5+38.86+37.28=93.6m36 .体外管系接口规

14、范Q=u*n/4XC2=2X3600X3.14X1/4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算Q=10n/4X32=u*H/4XD2=1.5X3600X3.14/4XD2D=129mm取150mm进碱管管径计算Q=5n/4X32=u*n/4XD2=1.5X3600X3.14/4XD2D=91mm取100mm进水管:DN250,PN1.0MPa出水管: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

15、气管：DN40,PN1.0Mpa上部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa7.筒体高度计算反洗膨胀率50%直筒高度h=(1.3+1.6)X(1+50%)/90%=4.83m三、阳双室双层浮动床001X7阳双室双层浮动床直径取力3000,采用D113-IH弱酸离子交换树脂和强酸阳离子交换树脂，运行周期取120ho1 .弱酸阳树脂量计算“(Hza)QT/(0.340.15)3301203V；1=-义K1=-义1.15=4.81mE11800M1=H/4XD2Xh弱酸=3.1

16、4/4X32Xh弱酸=4.81m3h弱酸=0.68m取700mm2 .强酸阳树脂量计算W=S2X匕=(。310.19)330120x1.20=5.71m3E11000M2=H/4XD2Xh强酸=3.14/4*32*h弱酸=5.71m3H强酸=0.81m取850mm3 .阳床再生用酸量(HCl)G1=(M1*E1+W*E2)*q*10=(4.81X1800+5.71X1000)X50X10-3=718.4Kg30%HCL次投加体积V2=G2718.41000*C2*r2100030%1.1494%NaOH次投加体积=2.09m3V2=G2718.41000*C2*r210004%1.0234.离

17、子交换器酸废水排放量=17.56m3G=V*E(N-Ni)*103=(4.93X1800+5.61X1000)X(50-36.5)X10-3=195Kg/周期5 .酸性废水排放体积_3Q2=V+V+M+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=Q+Q=93.6+91.1=184.7m8 .碱性废水浓度AFG±=863=0.467g/lQ184.79 .排放碱性废水PH值PH=14-lg2=14-lg067=12.07404010 .体外管系接口规范

18、Q=u*n/4X1=2X3600X3.14XD2/4=330D=242mm取250mm反洗进水、排水管管径计算0=10H/4X32=u*H/4XD2=1.5X3600X3.14/4XD2D=129mm取150mm进碱管管径计算D=91mm取100mm进水管：DN250,PN1.0MPa出水管：DN250,PN1.0Mpa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,PN1.0Mpa排气管：DN40,PN1.0Mpa上部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜

19、部进树脂口：DN100,PN1.0Mpa上部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa卜部排树脂口：DN100,PN1.0Mpa11.筒体高度计算反洗膨胀率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：6.154m2处理能力：165m3/h滤速：30m/h0=5n/4X32=u*n/4XE2=1.5X360OX3.14/4XD2进水压力：<0.6Mpa<0.10Mpa过滤器阻力损失:反洗压力：<0.2Mpa反洗强度：36m3/m2.h反洗水泵流量：221m3

20、,h扬程：32m功率：30Kw反洗器阻力损失：反洗历时：20-30min气洗强度：150m滤后水质：SS粒径：滤料：电机功率：22KW桨叶直径：数量：10反洗水泵流量计算反洗强度为36n3/m3hO36X3.14X1.42=221n3/h反洗水泵扬程：<0.15Mpa3/m2.h<10mg/L<0.2mm纤维球30mm小900mm台35m体外管系接口规范进、出水口管径计算D=185mm取200mm0=u*n/4XD2=2X3600X3.14XD2/4=165反洗进水、排水管管径计算O=u*n/4XD2=1.5X3600X3.14/4XD2=36X3.14/4X3.22D=16

21、9mm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,PN1.0MPa(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f=Q=330q50=6.6m22 .脱气塔的直径D=1.130=1.13<6.6=1.13X2.45=2.77m取脱气塔直径2.8m3 .脱气塔填料表面积F=qKcg=Q(C1C2)=330(0.3420.08)=0110001000八C1C2-30.3420.08-3-3C=*10=*10=0.18

22、5X10C12.44lg一C20.3422.44lg0.080.860.3380.860.331.02RRePr1.026.3710RePrK=ddPr=0.36X10-2=0.36X10-2Pi1.791048=10.16.37108一2_210x/gd10v600.01525.Re=x=-=x-=5.5X100.36u0.362.79104F=010.790.185102=1684rn4 .脱气塔填料高度V=F回S236=7.14H=V=E3.14/42.82=1.46m取1500mm5 .鼓风机选择计算L=1.1*g*Q*K*Ki*K22735=1.1X20X330X1X乙彳;X1.6=

23、11968m/h6 .风机的风压P=1.2*(A*H+h)*K*K1'=1.2X(294X1.8+392)X1X27352738.配套风机数量：型号：风量：风压：电源电压:电机功率:转速：生产厂家:7.中间水箱=1125Pa7 .体外管系接口规范进、出水口管径计算Q=u*n/4XD2=2X3600X3.14XD2/4=330D=242mm进口取250mm出口取300mm5台CQ20-JQ=9612-14418m3/hH=1.96KPa380VP=15kW2900r/min湖北鼓风机有限公司方形型式:数量容积:100m外形尺寸:L4500mmXB4500mMH5000mm六、树脂清洗罐阳

24、树脂清洗罐设备规范及数量:设备直径（外径、壁厚）:?3000mm1台3024mm、12mm.上、下封头厚度14mm。设计压力:0.6MPa试验压力:0.75MPa工作温度:最低：5c最高：60C设备高度(D树脂层高1600mm。(2)膨胀高度1600mm。(3)器体高度（不包括支腿）5550mm(4)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）:3024mm、12mm.上、下封头厚度14mm。设计压力:0.6MPa试验压力:0.75MPa工作温度:最低：5c最高：60C设备高度（1）树脂层高1000mm。(2)膨胀高度1000mm。(3)

25、器体高度(不包括支腿)4730mm(4)总高度5380mm(包括支腿)。七、其它1.原水箱型式：圆形数量：2台容积：500m3直径：8000mm高度：H=10700mm2.脱盐水箱型式：圆形数量：2台容积：500m3直径：小10000mm高度：H=6400mm3.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台(2)容积：50m3(3)尺寸和壁厚尺寸：3024X7805mm直筒壁厚：12mm封头厚度：14mm(4)体外管系接口规范进水管：DN50,PN1.0MPa进液管：DN150,PN1.0MPa出液管：DN80,PN1.0MPa备用管：DN50,PN1.0MPa排

26、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：3024X7805mm直筒壁厚：12mm。封头厚度：14mm。(4)体外管系接口规范进水管：DN50,PN1.0MPa进液管：DN150,PN1.0MPa出液管：DN80,PN1.0MPa备用管：DN50,PN1.0MPa排污管：DN50,PN1.0MPa排气管：人孔：计量装置酸计量箱(1)数量:(2)容积：(3)尺寸尺寸：壁厚：(4)体外管系接口规范进水管：进液管：排污管：排气管：出液管：碱计量箱(1)数量:(2)容积：(3)尺寸直径

27、：壁厚：DN80,PN1.0MPa数量：2，规格：50014.0m8 mmDN32DN50,PN1.0MPaDN32DN25DN32,PN1.0MPa14.0m9 mm台31612X2340mm,PN1.0MPa,PN1.0MPa,PN1.0MPa台31612X2340mm(4)体外管系接口规范进水管：进液管：排污管：排气管：出液管：酸雾吸收器(1)数量:(2)设计压力：(3)设计温度：(4)直径：(5)壳体材料/厚度:(6)设备高度：(7)填料名称/高度：(8)填料直径：喷射器阳床喷射器(1)流量：(2)再生液出口压力:(3)材质：(4)数量：阴床喷射器(1)流量：40m3/h0.2MPaP

28、TFE1台40m3/h(2)再生液出口压力:0.2MPaDN32,PN1.0MPaDN50,PN1.0MPaDN32,PN1.0MPaDN25,PN1.0MPaDN32,PN1.0MPa1台<0.1MPa50C500mmQ235A/6mm1100mm塑料多面空心球/500mm50mm(3)材质：(4)数量：混床酸喷射器(1)流量：(2)再生液出口压力:(3)材质：(4)数量：混床碱喷射器(1)流量：(2)再生液出口压力:(3)材质：(4)数量：卸酸泵(1)数量:(2)流量：(3)压力：(4)功率：(5)材质：虹吸酸罐(1)数量:(2)容积：(3)尺寸Q235A1台35m3/h0.2MPa

29、PTFE1台35m3/h0.2MPaQ235A1台1台15m3/h0.15Mpa1.5KWHDPE1台10.0m32000X3200mm4.中和水池数量：2台容积：250m3/350m3外形尺寸：12000X8000X4000mm5.原水泵12000X8000X2800mm型式：离心泵数量：4台规格：Q=330m3/h,P=0.4Mpa,材质：泵壳：铸铁叶轮：碳钢电机功率：75kW电机转速：1450r/min电源：380V,50Hz制商及厂地：6.中间水泵上泵集团型号：离心泵数量：10台规格：Q=330m3/h,P=0.50MPa材料(1)泵壳：CS(2)叶轮：304电机(1)功率：75kW型式:方形(3)厂家：制造商及产地：7 .脱盐水提升泵型号：数量：规格：材料(1)泵壳：(2)叶轮：电机(1)功率：(2)厂家：制造商及产地:8 .再生水泵(1)型式：(2)数量：(3)规格：(4)材质：(5)电机