התאמת חומצת מלח לריענון מחליף יונים קטיוני

תקציר העבודה:

צריכת המים המטופלים של מפעל הממוקם במפרץ חיפה עומדת על כ-85 מ"ק בשעה (למעלה מ- 650,000 מ"ק בשנה בהנחת 330 ימי עבודה בשנה). צריכה זו מסופקת ע"י מתקן העושה שימוש בטכנולוגיית מחליפי היונים.

בשטח המתקן שלושה קווי ייצור. כל קו ייצור מכיל קונפיגורציה מסוימת וקבועה של מחליפי יונים (שאינה ניתנת לפירוט מטעמי סודיות מסחרית). מחזור קו קולונות מורכב משני שלבים עיקריים:
א. שלב העבודה (או הייצור) - הפקת מים נטולי מלחים עד לשלב בו השרף הפולימרי בקולונה מגיע בסמוך לנקודת הרוויה.
ב. רענון (רגנרציה) - מיועד להחזרת הקולונה לכשירות. שלב זה כולל שלושה שלבי משנה:
I. הזרמת רגנרט (חומצה או בסיס) בכיוון נגדי לכיוון העבודה - במטרה לפנות את יוני המלחים מהקבוצות הפונקציונאליות על פני הרזין ולהשיב במקומם יונים בעלי אינטרקצייה חלשה יחסית.
II. שטיפה איטית במים מטופלים בכיוון נגדי לשלב העבודה -מטרתה לשחרר מוצקים מרחפים וכיסי אוויר שנלכדו בין גרגרי הרזין בשלב העבודה ולמיין מחדש את חלקיקי הרזין על פי גודלם האפקטיבי (חלקיקים גדולים ישקעו בתחתית, חלקיקים קטנים יתמקמו בראש העמודה).
III. שטיפה מהירה במי גלם בכיוון זהה לכיוון העבודה במטרה לנקות את הקולונה מיוני המלחים או מזיהומי הרגנרט.

ריענון המחליף הקטיוני מבוצע כיום באמצעות חומצת מלח שאופייה משתנה (פריקלאס/מלחי זרחן) וריכוזיה התחלתיים נעים בין 20% ל-32%. חומצה זו נרכשת כיום מגורם חיצוני ונמהלת לריכוז 5% לפני הזנתה למחליף הקטיוני. הועלתה הצעה לעשות שימוש בחומצות-לוואי הנוצרות בעת תהליכי הייצור, על מנת להוזיל את עלויות ייצור המים המטופלים.

מפרט המים המטופלים, אשר בו נדרש לעמוד קבלן המשנה המפעיל את מתקן המים, קובע קריטריונים נוקשים בכל הנוגע לאיכות המים היוצאים מן המתקן. לפיכך, קיימת חשיבות רבה לרמת הניקיון של הרגנרט ויש צורך לבחון הלכה למעשה האם ריענון המחליף הקטיוני באמצעות חומצות הלוואי הוא רעיון בר ביצוע. על מנת לאמוד את הסיכויים והסיכונים הכרוכים בשימוש באחת מן החומצות, עלה הצורך להריץ פיילוט בשטח מתקן המים, אשר את תיכנונו, הקמתו, הרצתו וניתוחו ליווה כותב שורות אלה.

תוכן עניינים
תקציר
1. מבוא
2. סקר ספרות: כרומטוגרפיה מחליפת יונים
2.1 כללי [5],[4]
2.2 סיווג הרזין [1]
2.3 מאפייני הרזין[1]
2.4 שיווי משקל יוני [4]
2.5 נקודת הפריצה [2]
2.6 רגנרצייה[2]
2.7 תיכנון מערכת מחליפי יונים[1]
3. מטרות ויעדים
3.1 מטרה
3.2 יעדים
4. חומרים ושיטות
5. מהלך העבודה
5.1 תיאור המערכת
5.2 תוכנית בדיקות
5.3 משך הקמה והפעלת פיילוט
6. ניתוח התוצאות
6.1 ניתוח הרכב החומצות
6.2 ריכוזי ניטרטים בשלב הרגנרצייה
6.3 ריכוזי TOC בשלב הרגנרצייה
6.4 ריכוזי TSS בשלב הרגנרצייה
6.5 איתור נקודות הפריצה בקולונות
6.6 איכות המים המטופלים בדגימה המורכבת
7. מסקנות
8. מקורות ספרות
נספחים

קטע מהעבודה:

מקורות:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
מורכבת
 
 
 
 
 
 
COL.
זרם
מקור החומצה
אופן הדיגום
conc.
ניטראטים
TOC
TSS
 
 
 
 
%
ppm
ppm
ppm
1
HCl inlet
 
מורכבת
 
 
 
 
HCl outlet
 
מורכבת
 
 
 
 
2
HCl inlet
 
מורכבת
 
 
 
 
HCl outlet
 
מורכבת
 
 
 
 
3
HCl inlet
 
מורכבת
 
 
 
 
HCl outlet
 
מורכבת
 
 
 
 
נספח מס' 8 : תחזית צריכת חומצת P-100
במידה וחברת "" תבחר לעשות שימוש בחומצת המלח P-100 לצורך ריענון המחליף הקטיוני החזק, על חכ"ב יהיה להיערך, להעברת הנפח הנדרש מן החומצה במתקן P.
התחזית בנויה על ההנחות הבאות:
ריענון המחליף הקטיוני החזק בלבד (קרי: החומצה אינה משמשת לריענון המלטש)
צריכת מים בהיקף של 85 מ"ק/שעה מים מטופלים ממתקן המים.
צריכה חודשית של 32,000 Ton HCl As 100% (על פי נתוני חודשים אוגוסט וספטמבר 2003). לפיכך, צריכה שנתית של Ton HCl As 100% 380.
זמן הרגנרציה או זמן המגע בין החומצה לרזין לא ישתנו.
נתונים נוספים:
מנת חומצה ממלחי זרחן במתקן: 1.2 מ"ק (55 ס"מ גובה במיכל מנה)
ריכוז החומצה: 30%
צפיפות : Kg/l 1.16
אומדן מנה נדרשת עבור P-100 :
1200 * 1.16 * 0.3 = 417.6 Kg HCl As 100%
417.6 / (0.18 * 1.09) = 2130 lit P-100
גובה נדרש במיכל מנה:
2.13 / (1.2 /0.55) = 0.98 m
צריכת P-100 משקלית שנתית:
[380 Ton HCl As100%] / 0.18 [Ton HCl As100% /Ton Solution] = 2110 Ton Solution/year
צריכה נפחית שנתית:
2110 / 1.09 = 2645 m3 Solution / year
באספקט התכנוני, מומלץ להכפיל ערכים אלה בפקטור ביטחון מסוים (1.3 - 1.5), ע"פ שיקול דעת דרג מקבלי ההחלטות במפעל.
78

+
Internal phase
H2O
RSO3-
Na+
H+
Cl-
H2O
Na+
H+
Cl-
External Phase
Nernst Film
יחסים סטוכיומטריים:
Internal: [Na+]i + [H+]i = [RSO3-]i+ [Cl-]i
External: [Na+] + [H+] = [Cl-]
מקרא:
i = internal
[ ] = conc. As eq/l
Silica
Conductivity
Conductivity depression
End of rinse
Silica break
הזרימה במרבית המקרים הינה מראש הקולונה לתחתיתו. במחליף קטיוני חזק, יוני סידן, מגנזיום ונתרן בזרם הנכנס מחליפים יוני מימן, כך שבתחתית הקולונה ריכוז יוני המלחים הללו קטן, בעוד ריכוז יוני המימן גדל משמעותית. עם התקדמות התהליך, הרזין בראש הקולונה הופך לרווי (כלומר: מגיע לש"מ עם האלואנט). ככל שהתהליך
מתקדם, אזור ההחלפה מתקדם לכיוון האזור המרוענן, בפרופיל תנועה ומהירות קבוע. כאשר אזור ההחלפה מגיע לתחתית הקולונה, תתרחש פריצה של יוני המלחים באפלואנט.
קצב הפריצה תלוי באופי אזור ההחלפה בהגיעו לתחתית הקולונה. אזור החלפה צר (A) יביא לפריצה חדה בעוד אזור החלפה רחב יותר (B) משמעותו פריצה איטית יותר.
איור 3:
FREE BOARD
Outlet
Regeneration zone
Exhausted zone
Exchange zone
Exhausted zone
Exchange zone
%
6
6
תמונה 1: לפיד I.C.P אופייני

תגים:

אניוני · דרגת · הסלקטיביות · הפריצה · חומצת · יוני · מחליף · מטריקס · מלח · משקל · נקודת · פונקציונלית · צילוב · קבוע · קבוצה · קולונה · קטיונים · קינטיקה · רגנרציה · רזין · שיווי

אפשרויות משלוח:

ניתן לקבל ולהזמין עבודה זו באופן מיידי במאגר העבודות של יובנק. כל עבודה אקדמית בנושא "התאמת חומצת מלח לריענון מחליף יונים קטיוני", סמינריון אודות "התאמת חומצת מלח לריענון מחליף יונים קטיוני" או עבודת מחקר בנושא ניתנת להזמנה ולהורדה אוטומטית לאחר ביצוע התשלום.

אפשרויות תשלום:

ניתן לשלם עבור כל העבודות האקדמיות, סמינריונים, ועבודות המחקר בעזרת כרטיסי ויזה ומאסטרקרד 24 שעות ביממה.