CZ2015520A3 - Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu - Google Patents
Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015520A3 CZ2015520A3 CZ2015-520A CZ2015520A CZ2015520A3 CZ 2015520 A3 CZ2015520 A3 CZ 2015520A3 CZ 2015520 A CZ2015520 A CZ 2015520A CZ 2015520 A3 CZ2015520 A3 CZ 2015520A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ion exchange
- solution
- ion exchanger
- ion
- regeneration
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 99
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 44
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims description 2
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 61
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 24
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical group Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 3
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012458 free base Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008723 osmotic stress Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000012492 regenerant Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Způsob a zařízení pro předpověď životnosti ionexů dynamickou metodou. Při způsobu předpovědi životnosti ionexu dynamickou metodou se u vzorku zbotnalého ionexu o zrnitosti 0,2 až 2 mm stanoví výchozí stav celkové kapacity ionexu, provede se analýza obrazu výchozího stavu ionexu, kterou se sleduje distribuce velikosti částic ionexu, následně se vzorek zbotnalého ionexu umístí do ionexové kolony a podrobí se minimálně 1 pracovnímu cyklu při 5 až 140 .degree.C, při specifickém zatížení, odpovídajícím regeneraci ionexu v reálném provozu, 1 až 20 m.sup.3.n.roztoku na m.sup.3.n.ionexu za hodinu, skládajícím se z těchto následných pracovních stupňů: alespoň jeden sorpční stupeň s modelovým sorpčním roztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň s promývacím roztokem, kterým je voda, alespoň jeden regenerační stupeň s regeneračním roztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň s promývacím roztokem, kterým je voda. Poté se vzorek ionexu vyjme z kolony a stanoví se konečný stav celkové kapacity ionexu a porovná se s výchozím stavem celkové kapacity ionexu, přičemž úbytek celkové kapacity ionexu nižší než 20 % umožňuje další použití ionexu a úbytek celkové kapacity ionexu větší než 25 % potvrzuje fatální selhání funkce ionexu či nutnost jeho výměny, následně se provede analýza obrazu konečného stavu ionexu a porovnáním s analýzou obrazu výchozího stavu ionexu se identifikuje riziko úniku ionexové hmoty z filtru pro částice menší, než jsou otvory trysek pro odvod roztoků z ionexové kolony v reálném provozu.
Description
Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu předpovídání životnosti ionexů používaných při úpravě roztoků, pro existující technologie nebo k experimentálnímu určení vhodného ionexů pro technologie ve fázi projektu, případně výstavby.
Dosavadní stav techniky
Principem úpravy roztoků na ionexech je výměna iontů mezi ionexem a prostředím. Při průmyslové úpravě roztoků se sleduje kvalita vyrobeného produktu a ekonomická kritéria spotřeby regenerantů pro přípravu ionexů na nový pracovní cyklus. Optimální provoz je potom kompromisem mezi akceptovatelnou kvalitou produktu při vynaložení nezbytných nákladů na provoz.
Dosavadní stav techniky se soustředí na optimalizaci procesu iontové výměny při úpravě roztoků pouze z pohledu kvality výstupního produktu, jako například řešení uvedená v patentech JP2013081906 (A), JPH0466855 (A), JPH10111283 (A), JP2000171448 (A), JPH091138 (A) nebo na optimalizaci samotného procesu regenerace ionexů, jako například řešení uvedená v patentech US2014343176 (AI), MY128388 (A), CA2859172 (AI), JPS5449982 (A), CN103342404 (A). Případně jsou uvedena řešení souhrnná jak pro proces iontové výměny, tak pro regeneraci, která představují patenty JPH01107886 (A), R0121020 (Bl). Při hodnocení vlastností ionexů se zpravidla zjišťuje jejich stav v konkrétní situaci nebo se hodnotí vlastnosti ionexů při minulém pracovním cyklu. Dosavadní způsob vyhodnocování ekonomicky optimálního využívání ionexů a jejich životnosti se provádí pomocí hodnocení výsledků z minulého produktivního období. -2 -
Do dnešní doby nebyla prováděna simulace reálného provozu. Simulace sledující degradaci funkčních skupin ionexu byly zaměřeny pouze na vliv zvýšené teploty, kde byl ionex testován vsádkově. Odebraný vzorek ionexu byl vložen do sorpčního roztoku, který byl uchováván v temperovaném autoklávu. Vyhodnocení degradace ionexu při vysokých teplotách probíhalo na základě porovnání celkové kapacity ionexu před jeho použitím s celkovou kapacitou po teplotním namáhání. Obdobné vsádkové pokusy byly prováděny se vzorkem ionexu, který byl vystaven působení roztoku obsahujícím silné oxidační činidlo, kdy byl sledován pokles celkové kapacity ionexu. Uvedené metody dávají velmi nepřesnou představu, jak se bude ionex chovat v reálném provozu, kde dochází k dynamickému cyklickému namáhání.
Doposud nebyla řešena problematika řízení životnosti ionexových hmot předpovědí životnosti ionexu způsobem, který by předpověděl s dostatečným předstihem rychlost úbytku celkové kapacity ionexu, konec životnosti ionexů při poklesu kapacity pod akceptovatelnou mez, rychlost rozpadu ionexových zrn vlivem osmotického namáhání ionexu v průběhu střídání sorpčního stupně a regeneračního stupně při pracovním cyklu, změny velikosti zrn, nárůst tlakové ztráty na vrstvě ionexu a podobně. V současné době také neexistuje možnost při nákupu ionexů srovnat ionexy, které by byly vhodné pro konkrétní technologii a s ohledem na jejich chování po určitém počtu provedených pracovních cyklů, než je porovnání výchozích celkových kapacit ionexů. Dochází pak k velkým ekonomickým ztrátám při nevhodně zvoleném ionexu.
Podstata vynálezu Výše popsané nedostatky řeší způsob experimentální předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provedení způsobu. Při způsobu předpovědi životnosti ionexu dynamickou metodou se odebraný vzorek ionexu převede do výchozí formy dle datového listu a odměří. Silně bazický anex se odměří v chloridové formě, slabě bazický anex ve formě volné báze a silně kyselý katex v sodné formě. - 3 - U vzorku zbotnalého ionexu o zrnitosti 0,2 až 2 mm se stanoví výchozí stav celkové kapacity onexu, provede se analýza obrazu výchozího stavu ionexu, kterou se sleduje distribuce velikosti íástic ionexu, následně se vzorek zbotnalého ionexu umístí do ionexové kolony a podrobí se ninimálně 1 pracovnímu cyklu při 5 až 14(5|fC, při specifickém zatížení, odpovídajícím regeneraci Λ onexu v reálném provozu, 1 až 20 m3 roztoku na m3 ionexu za hodinu. Počet pracovních cyklů odpovídá počtu sorpčních stupňů, promývacích stupňů a regeneračních stupňů v provozu :a sledované časové období pro předpověď životnosti ionexu. Je třeba dodržet shodné Dodmínky, které odpovídají podmínkám reálného pracovního cyklu. Takovými podmínkami sou, kromě specifického zatížení ionexu při regeneraci, koncentrace regenerantu, případně více "egenerantů, druh promývacího roztoku, pracovní teplota, pracovní tlak. Pracovní cyklus se skládá z těchto následných pracovních stupňů: alespoň jeden sorpční stupeň s modelovým ;orpčním roztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň 5 promývacím roztokem, kterým je voda, alespoň jeden regenerační stupeň s regeneračním 'oztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň 5 promývacím roztokem, kterým je voda. Poté se vzorek ionexu vyjme z kolony a stanoví se konečný stav celkové kapacity ionexu a porovná se s výchozím stavem celkové kapacity ionexu, přičemž úbytek celkové kapacity ionexu nižší než 20 % umožňuje další použití ionexu a úbytek celkové kapacity ionexu větší než 25 % potvrzuje fatální selhání funkce ionexu či nutnost jeho výměny, následně se provede analýza obrazu konečného stavu ionexu a porovnáním s analýzou obrazu výchozího stavu ionexu se identifikuje riziko úniku ionexové hmoty z filtru pro částice menší, než jsou otvory trysek pro odvod roztoků z ionexové kolony v reálném provozu. Výhodně je promývacím roztokem voda vybraná ze skupiny: demineralizovaná voda, deionizovaná voda, destilovaná voda, pitná voda, procesní voda, čiřená voda.
Ve výhodném provedení způsobu se u vzorku zbotnalého ionexu dále stanoví výchozí a konečný stav tlakové ztráty na vrstvě ionexu a/nebo mechanické pevnosti ionexu a porovnají se.
Zařízení pro provedení způsobu předpovědi životnosti ionexu dynamickou metodou umožňuje provedení automatického opakování jednotek, desítek, nebo i tisíců pracovních cyklů na ionexu. Simulace je provozována při specifickém zatížení odpovídajícím reálnému provozu ionexu při jeho regeneraci. V sorpčním stupni jsou použity modelové sorpční roztoky, které - 4 - vedou k rychlému nasycení ionexu, pro silně kyselý katex a slabě bazický anex se používá obvykle roztok kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 0,5 až 2 mol-Γ1, pro silně bazický anex se používá roztok chloridu sodného o koncentraci 0,5 až 2 mol-l'1.
Zařízení pro provádění způsobu sestává ze vstupního stupně, který se skládá alespoň ze 3 pracovních stupňů, kde alespoň jeden sorpční stupeň, obsahující zásobník pro sorpční roztok, je připojen spojovacím potrubím přes vstup k dávkovači jednotce, promývací stupeň, obsahující zásobník promývacího roztoku, je připojen spojovacím potrubím přes vstup k dávkovači jednotce, alespoň jeden regenerační stupeň, obsahující zásobník regeneračního roztoku, je připojen spojovacím potrubím přes vstup k dávkovači jednotce a výstupní stupeň, obsahující alespoň jeden zásobník pro jímání výstupních eluátů, je připojen k výstupu dávkovači jednotky přes dávkovači čerpadlo a ionexovou kolonu, přičemž dávkovači jednotka je obousměrně připojena k samostatné řídící jednotce.
Samostatná řídící jednotka se výhodně skládá z řídícího procesoru, časovače, klávesnice pro zadávání vstupních dat a displeje pro sledování průběhu vstupních a výstupních dat. Čerpadlo je výhodně vybráno ze skupiny: peristaltické čerpadlo, membránové čerpadlo, pístové čerpadlo nebo peristaltické čerpadlo s přítlakem.
Ve výhodném provedení jsou regenerační stupně dva a obsahují v zásobnících dva různé regenerační roztoky pro dvoustupňovou regeneraci. Výstupní stupeň je ve výhodném provedení tvořen soustavou zásobníků pro oddělené jímání výstupních eluátů z ionexové kolony. Řídící jednotka je výhodně vybavena softwarem pro zadávání vstupních parametrů, kterými je počet pracovních cyklů, počet pracovních stupňů, posloupnost jednotlivých pracovních stupňů a délka trvání jednotlivých pracovních stupňů.
Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu umožňuje řízení pracovní disponibility ionexů a ekonomickou optimalizaci určením změny - 5 - ylastností ionexů, které nastanou v reálném provozu, až ve stanoveném časovém období, pro které se předpověď životnosti ionexů provádí. Při znalosti vývoje budoucích vlastností ionexových hmot je možné, aby provozovatel průmyslové aplikace včas reagoval na tuto skutečnost a eliminoval riziko ekonomické ztráty a s předstihem plánoval kroky vedoucí k optimalizaci provozu. Přehled obrázků na výkresech
Na obrázku 1 je znázorněno blokové schéma zařízení pro provedení předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou tak, jak je konkrétně realizováno v příkladu 1. Přerušované čáry značí datové komunikace a plné čáry značí tok kapaliny.
Na obrázku 2 je znázorněno nárokované blokové schéma zařízení pro provedení předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou. Přerušované čáry značí datové komunikace a plné čáry značí tok kapaliny.
Na obrázku 3 je znázorněno blokové schéma zařízení pro výhodné provedení předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou s členěním řídící jednotky. Přerušované čáry značí datové komunikace a plné čáry značí tok kapaliny.
Na obrázku 4 je nakresleno schéma vývojového diagramu ovládacího software. Příklady provedení vynálezu Příklad 1 Příkladem uskutečnění vynálezu je provedení předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou vzorku zbotnalého slabě bazického anexu z průmyslové demineralizační stanice po dvouletém provozu. Cílem je predikovat úbytek celkové kapacity anexu po roce a po dvou letech provozu s ohledem na stav referenční, uvedený v datovém listě výrobce ionexů a s ohledem na stav stávající. Dalším cílem je předpovědět rozpad ionexových zrn vlivem .-6- osmotického namáhání v průběhu střídání jednotlivých stupňů pracovního cyklu. Především pak kvantifikovat jaké množství zrn, nebo jejich částí, může z filtru uniknout průchodem štěrbinou 300 pm, která je v tryskách použitých v tryskovém dně ionexového filtru. Během jednoho roku reálného provozu bylo uskutečněno 153 pracovních cyklů se slabě bazickým anexem s dobou regenerace 30 minut. Objem zbotnalého ionexu v průmyslovém filtru byl 1,8 m3.
Zkoumaný vzorek zbotnalého ionexu měl mít v době uvedení do provozu celkovou kapacitu podle datového listu výrobce 1,3 moljf chemických ekvivalentů/litr ionexu, 95 % ionexových zrn o velikosti 490 až 590 pm; maximálně 5% zrn větších než 850 pm a maximálně 0,5 % zrn menších než 300 pm. Před zahájením provedení předpovědi životnosti ionexu byl u zbotnalého vzorku ionexu stanoven výchozí stav celkové kapacity ionexu, taktéž byla stanovena analýza obrazu výchozího stavu ionexu, kde byla zjištěna distribuce velikosti ionexových zrn jednotlivých frakcí.
Poté byl známý objem zbotnalého ionexu vložen do ionexové kolony 5. Pro jednotlivé vstupní pracovní stupně LI až 13 byly zásobníky naplněny příslušnými roztoky. Modelovým sorpčním roztokem v sorpčním stupni LI byl roztok 1 mol Γ1 kyseliny chlorovodíkové. Regeneračním roztokem v regeneračním stupni 13 byl 2,3% roztok hydroxidu sodného v dávce 65 g 100% NaOH na litr ionexu po dobu 30 minut. Promývacím roztokem v promývacím stupni L2 byla demineralizovaná voda. Na dávkovacím čerpadle 4, kterým bylo peristaltické čerpadlo, byl nastaven průtok odpovídající regeneračnímu stupni. V první části předpovědi životnosti ionexu byl na samostatné řídící jednotce 3 nastaven počet pracovních cyklů odpovídajících 1 roku provozu, kterých bylo 153. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3 je znázorněno v tabulce 1.
Tab. 1. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3
- 7 - Následně byl ionex podroben 153 pracovním cyklům. Po ukončení 153 pracovních cyklů byl ionex z kolony vyjmut. Poté byl stanoven konečný stav celkové kapacity ionexu po 153 pracovních cyklech a provedena analýza obrazu konečného stavu ionexu. Poté byl do ionexové kolony 5 experimentálního zařízení vložen nový vzorek zbotnalého ionexu. V samostatné řídící jednotce 3 byl nastaven počet pracovních cyklů odpovídající 2 rokům provozu, kterých bylo 306. Ostatní podmínky byly zachovány jako v předchozí první části. Po ukončení 306 pracovních cyklů byl ionex z ionexové kolony 5 vyjmut a opět byl stanoven konečný stav celkové kapacity ionexu a provedena analýza obrazu konečného stavu ionexu. Výchozí stav celkové kapacity ionexu byl porovnán s konečným stavem celkové kapacity ionexu po jednom roce simulovaného provozu a po dvou letech simulovaného provozu. Zjištěné celkové kapacity ionexu znázorňuje následující tabulka 2.
Tab. 2. Celkové kapacity sledovaného vzorku slabě bazického anexu
Ze zjištěných výsledků je zřejmé, že při odběru vzorku ionexu z průmyslového filtru byl výchozí stav celkové kapacity ionexu o 3,8 % nižší, než uvádí datový list výrobce. Po roce simulovaného provozu se stav celkové kapacity ionexu snížil o 4,6 % proti hodnotě z datového listu. Po dvou letech simulovaného provozu byl stav celkové kapacity ionexu nižší o 20,8 %.
Dosažené výsledky predikují, že nejméně ještě jeden rok bude slabě bazický anex plnit funkční i ekonomická kritéria, ale v druhém roce provozu klesne jeho celková kapacita o 20 % a jeho další využívání již nebude plnit optimální ekonomický parametr, to znamená zvýšení nákladů na regeneraci dané hmoty o 20,8 %, než provozovatel průmyslové demineralizační stanice kalkuloval z datového listu.
Analýza obrazu výchozího stavu ionexu byla porovnána s analýzou obrazu konečného stavu ionexu po jednom roce simulovaného provozu a po dvou letech simulovaného provozu. Zjištěné velikostí částic ionexu stanovené analýzou obrazu znázorňuje tabulka 3.
Tab. 3. Analýza obrazu sledovaného vzorku slabě bazického anexu
Ze zjištěných výsledků analýzy obrazu výchozího stavu ionexu vyplývá, že při odběru vzorku měl zbotnalý ionex z průmyslového filtru 94,5 % ionexových zrn velikosti 490 až 590 pm a 0,0 % zrn velikosti menší než 300 pm. Po roce simulovaného provozu byla 3,0 % zrn menší než 300 pm. Po dvou letech simulovaného provozu bylo 3,1 % zrn menší než 300 pm. Tato množství mohou uniknout skrz štěrbiny v tryskách z ionexového filtru v jednotlivých letech provozu. Je tudíž na provozovateli, při ekonomickém zhodnocení uvedeného výsledku, zda bude úbytek ionexové hmoty v průmyslovém filtru ještě doplňovat, nebo již provede výměnu celého ionexového filtru. Příklad 2
Dalším příkladem uskutečnění vynálezu je provedení předpovědi životnosti ionexu dynamickou metodou vzorku silně kyselého katexu z demineralizační stanice s dvoustupňovou regenerací. Cílem je zjistit úbytek celkové kapacity katexu po provedení 123 pracovních cyklů s ohledem na stav referenční, uvedený v datovém listě výrobce ionexu a s ohledem na stav stávající. Během jednoho roku reálného provozu bylo uskutečněno 123 pracovních cyklů se silně kyselým katexem s dobou dvoustupňové regenerace 70 minut při teplotě 3C^C. Objem zbotnalého ionexu v průmyslovém filtru byl 2,3 m3.
Zkoumaný vzorek zbotnalého ionexu měl mít v době uvedení do provozu celkovou kapacitu podle datového listu výrobce 1,8 mol^, chemických ekvivalentů/litr ionexu. Nejprve byl
- 9 - u zbotnalého vzorku ionexu stanoven výchozí stav celkové kapacity ionexu a provedena analýza obrazu výchozího stavu ionexu. Poté byl známý objem zbotnalého ionexu vložen do opláštěné ionexové kolony 5 temperované na 30 °C. Pro jednotlivé vstupní pracovní stupně 1.1 až L4 byly zásobníky naplněny příslušnými roztoky.
Modelovým sorpčním roztokem v sorpčním stupni LI byl roztok 1 mol-Γ1 chloridu sodného. Regeneračním roztokem byl roztok kyseliny sírové v dávce 60 g 100% H2S04 na litr katexu, kde v regeneračním stupni L3 byl použit roztok 1% kyseliny sírové po dobu 40 minut a následně v regeneračním stupni L4 byl použit roztok 2% kyseliny sírové po dobu 30 minut. Promývacím roztokem v promývacím stupni L2 byla demineralizovaná voda. Na dávkovacím čerpadle 4, kterým bylo peristaltické čerpadlo, byl nastaven průtok odpovídající regeneračnímu stupni. V samostatné řídící jednotce 3 byl nastaven počet pracovních cyklů odpovídajících 1 roku provozu, kterých bylo 123. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3 je znázorněno v tabulce 4.
Tab. 4. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3
Následně byl zahájen experiment, ionex byl podroben 123 pracovním cyklům, odpovídajícím 1 roku provozu. Po ukončení 123 pracovních cyklů byl ionex z kolony vyjmut. Poté byl stanoven konečný stav celkové kapacity ionexu a provedena analýza obrazu konečného stavu ionexu po 123 pracovních cyklech. Výchozí stav celkové kapacity ionexu byl porovnán s konečným stavem celkové kapacity ionexu po provedených 123 pracovních cyklech. Zjištěné celkové kapacity ionexu znázorňuje tabulka 5. - 10 -
Tab. 5. Celkové kapacity sledovaného vzorku silně kyselého katexu
Dosažené výsledky predikují, že po provedení 123 pracovních cyklů bude konečný stav celkové kapacity silně kyselého katexu snížen o 2,8 % oproti výchozímu stavu celkové kapacity ionexu, a tudíž bude možno katex provozovat za stávajících podmínek i nadále. Příklad 3 Příkladem uskutečnění vynálezu je provedení předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou 3 vzorků silně kyselých katexů s ohledem na jejich chování po určitém počtu provedených pracovních cyklů. Cílem je predikovat úbytek celkových kapacit katexů po roce provozu s ohledem na stav referenční, uvedený v datových listech výrobců ionexů a s ohledem na stav stávající doporučit, který z testovaných vzorků katexů je pro danou aplikaci nejvhodnější. Během jednoho roku reálného provozu je plánováno provést 150 pracovních cyklů se silně kyselým katexem s dobou regenerace 25 minut. Objem zbotnalého ionexu v průmyslovém filtru je 2,1 m3. Před zahájením provedení předpovědi životnosti ionexu byl u vzorku zbotnalého katexu A stanoven výchozí stav celkové kapacity ionexu a provedena analýza obrazu výchozího stavu ionexu. Poté byl známý objem vzorku A vložen do ionexové kolony 5;. Pro jednotlivé vstupní pracovní stupně LI až L3 byly zásobníky naplněny příslušnými roztoky.
Modelovým sorpčním roztokem v sorpčním stupni LI byl roztok 1 mol-Γ1 chloridu sodného. Regeneračním roztokem v regeneračním stupni L3 byl roztok 6% kyseliny chlorovodíkové v dávce 100 g 100% HCI na litr katexu po dobu 25 minut. Promývacím roztokem v promývacím stupni 1.2, byla demineralizovaná voda. Na dávkovacím čerpadle 4, kterým bylo peristaltické čerpadlo, byl nastaven průtok odpovídající regeneračnímu stupni. V samostatné řídící jednotce - 11 - 3 byl nastaven počet pracovních cyklů odpovídajících 1 roku provozu, kterých bylo 150. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3 je znázorněno v tabulce 6.
Tab. 6. Nastavení průběhu pracovního cyklu v samostatné řídící jednotce 3
Následně byl vzorek katexu A podroben 150 pracovním cyklům. Po ukončení 150 pracovních cyklů byl vzorek katexu A z kolony vyjmut. Poté byl stanoven konečný stav celkové kapacity a provedena analýza obrazu konečného stavu vzorku katexu A po 150 pracovních cyklech. Výchozí stav celkové kapacity vzorku katexu A byl porovnán s konečným stavem celkové kapacity vzorku katexu A po jednom roce simulovaného provozu.
Po ukončení předpovědi životnosti vzorku katexu A dynamickou metodou byly za shodných podmínek provedeny experimenty se vzorkem katexu B a C. Zjištěné výsledky celkových kapacit sledovaných vzorků katexů znázorňuje tabulka 7.
Tab. 7. Celkové kapacity sledovaných vzorků silně kyselých katexů
Z provedených experimentů vyplývá, že vhodným katexem, pro daný provoz z hlediska úbytku celkové kapacity po ročním provozu, je katex C. - 12-
Průmvslová využitelnost
Způsob a zařízení pro předpověď životnosti ionexů dynamickou metodou se využije všude tam, kde se používají cyklicky regenerovatelné ionexy, zejména ve výrobě superčistých vod, které se používají jako pracovní médium v energetice, teplosměnné médium v teplárenství, případně v elektrotechnice jako oplachové médium pro elektronické součástky. Dále se využije například pro odstraňování nežádoucí kontaminace z vod povrchových, podzemních nebo odpadních, u ionexů pro získávání určitého prvku nebo typu sloučeniny, případně k získání skupiny prvků nebo skupiny sloučenin z roztoků.
Vztahové značky 1 vstupní stupeň 1.1 sorpční stupeň se zásobníkem pro sorpční roztok 1.2 promývací stupeň se zásobníkem pro promývací roztok 1.3 regenerační stupeň se zásobníkem pro regenerační roztok 1.5 sorpční nebo regenerační stupeň se zásobníkem pro sorpční nebo regenerační roztok 2 dávkovači jednotka 2.1 vstup sorpčního roztoku k dávkovači jednotce 2.2 vstup promývacího roztoku k dávkovači jednotce 2.3 vstup regeneračního roztoku k dávkovači jednotce 2.5 vstup sorpčního nebo regeneračního roztoku k dávkovači jednotce 2.0 výstup z dávkovači jednotky 3 samostatná řídící jednotka 3.1 řídící procesor 3.2 časovač 3.3 klávesnice pro zadávání vstupních dat 3.4 displej pro sledování průběhu vstupních a výstupních dat 4 dávkovači čerpadlo 5 ionexová kolona 6 výstupní stupeň
Claims (9)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou, vyznačující se t í m, že u vzorku zbotnalého ionexu o zrnitosti 0,2 až 2 mm se stanoví výchozí stav celkové kapacity ionexu, provede se analýza obrazu výchozího stavu ionexu, kterou se sleduje distribuce velikosti částic ionexu, následně se vzorek zbotnalého ionexu umístí do ionexové kolony a podrobí se minimálně 1 pracovnímu cyklu při 5 až 14(^°C, při specifickém zatížení, 3 ^ 3 odpovídajícím regeneraci ionexu v reálnem provozu, 1 až 20 m roztoku na m ionexu za hodinu, skládajícím se z těchto následných pracovních stupňů: alespoň jeden sorpční stupeň s modelovým sorpčním roztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň s promývacím roztokem, kterým je voda, alespoň jeden regenerační stupeň s regeneračním roztokem, to je roztokem kyseliny, zásady, soli nebo jejich směsí, promývací stupeň s promývacím roztokem, kterým je voda, a poté se vzorek ionexu vyjme z kolony a stanoví se konečný stav celkové kapacity ionexu a porovná se s výchozím stavem celkové kapacity ionexu, přičemž úbytek celkové kapacity ionexu nižší než 20 % umožňuje další použití ionexu a úbytek celkové kapacity ionexu větší než 25 % potvrzuje fatální selhání funkce ionexu či nutnost jeho výměny, následně se provede analýza obrazu konečného stavu ionexu a porovnáním s analýzou obrazu výchozího stavu ionexu se identifikuje riziko úniku ionexové hmoty z filtru pro částice menší než jsou otvory trysek pro odvod roztoků z ionexové kolony v reálném provozu.
- 2. Způsob podle nároku 1, vy z n a č u j í c í se t í m, že promývacím roztokem je voda, která je vybraná ze skupiny: demineralizovaná voda, deionizovaná voda, destilovaná voda, pitná voda, procesní voda, čiřená voda.
- 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, v y z n a č u j í c í se t í m, že u vzorku zbotnalého ionexu se dále stanoví výchozí a konečný stav tlakové ztráty na vrstvě ionexu a/nebo mechanické pevnosti ionexu a porovnají se.
- 4. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tí m, že sestává ze vstupního stupně (1), který se skládá alespoň ze 3 pracovních stupňů (1.1), (1.2), (1.3) až (l.S), kde alespoň jeden sorpční stupeň (1.1), obsahující zásobník pro sorpční roztok, je připojen spojovacím potrubím přes vstup (2.1) k dávkovači jednotce (2), promývací stupeň (1.2), obsahující zásobník promývacího roztoku, je připojen spojovacím potrubím přes vstup (2.2) k dávkovači jednotce (2), alespoň jeden regenerační stupeň (1.3), obsahující zásobník regeneračního roztoku, je připojen spojovacím potrubím přes vstup (2.3) k dávkovači jednotce (2) a výstupní stupeň (6), obsahující alespoň jeden zásobník pro jímání výstupních eluátů, je připojen k výstupu (2.0) dávkovači jednotky (2) přes dávkovači čerpadlo (4) a ionexovou kolonu (5), přičemž dávkovači jednotka (2) je obousměrně připojena k samostatné řídící jednotce (3).
- 5. Zařízení podle nároku 4, v y z n a č u j í c í se t í m, že samostatná řídící jednotka (3) se skládá z řídícího procesoru (3.1), časovače (3.2), klávesnice (3.3) pro zadávání vstupních dat a displeje (3.4) pro sledování průběhu vstupních a výstupních dat.
- 6. Zařízení podle nároku 4 nebo 5, vy z n a č u j í c í se t í m, že čerpadlo (4) je vybráno ze skupiny: peristaltické čerpadlo, membránové čerpadlo, pístové čerpadlo nebo peristaltické čerpadlo s přítlakem.
- 7. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 4 až 6, v y z n a č u j í c í se t í m, že dva regenerační stupně, regenerační stupeň (1.3) a regenerační stupeň (1.4), obsahují v zásobnících dva různé regenerační roztoky pro dvoustupňovou regeneraci.
- 8. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 4 až 7, vyznačující se tím, že výstupní stupeň (6) je tvořen soustavou zásobníků pro oddělené jímání výstupních eluátů z ionexové kolony (5).
- 9. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 4 až 8, v y z n a č u j í c í se t í m, že řídící jednotka (3) je vybavena softwarem pro zadávání vstupních parametrů, kterými je počet pracovních cyklů, počet pracovních stupňů, posloupnost jednotlivých pracovních stupňů a délka trvání jednotlivých pracovních stupňů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-520A CZ2015520A3 (cs) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-520A CZ2015520A3 (cs) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306415B6 CZ306415B6 (cs) | 2017-01-11 |
| CZ2015520A3 true CZ2015520A3 (cs) | 2017-01-11 |
Family
ID=57793863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-520A CZ2015520A3 (cs) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015520A3 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4756833A (en) * | 1986-08-19 | 1988-07-12 | Schlossel Richard H | Metal-containing waste water treatment and metal recovery process |
| DE3937201A1 (de) * | 1989-11-08 | 1991-05-16 | Siemens Ag | Verfahren zum waschen von ionentauscherharzen in ihrer transportverpackung und vorrichtung zu seiner durchfuehrung |
| JP5375850B2 (ja) * | 2011-02-10 | 2013-12-25 | 三浦工業株式会社 | イオン交換装置 |
| JP2013081906A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | イオン交換処理水製造装置およびイオン交換処理水製造方法 |
| CZ28729U1 (cs) * | 2015-07-27 | 2015-10-19 | Vysoká škola chemicko-technologická v Praze | Zařízení pro předpověď životnosti ionexů dynamickou metodou |
-
2015
- 2015-07-27 CZ CZ2015-520A patent/CZ2015520A3/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306415B6 (cs) | 2017-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6525044B1 (ja) | 監視システム、学習装置、学習方法、監視装置及び監視方法 | |
| CN108037463B (zh) | 一种锂离子电池寿命预测方法 | |
| JP2012532462A5 (ja) | プラズマチャンバ検証用のエッチング速度均一性を予測する方法、装置、及び、プログラム記憶媒体 | |
| Tambe et al. | A superimposition based approach for maintenance and quality plan optimization with production schedule, availability, repair time and detection time constraints for a single machine | |
| RU2014130015A (ru) | Способ мониторинга работы системы обработки жидкого пищевого продукта | |
| US11371385B2 (en) | Machine foam cleaning system with integrated sensing | |
| CN110245460A (zh) | 一种基于多阶段oica的间歇过程故障监测方法 | |
| CZ2015520A3 (cs) | Způsob předpovědi životnosti ionexů dynamickou metodou a zařízení k provádění způsobu | |
| CZ28729U1 (cs) | Zařízení pro předpověď životnosti ionexů dynamickou metodou | |
| WO2020180397A1 (en) | System and method for regenerating and restoring kinetic properties of resin | |
| CN107024514A (zh) | 一种多通道智能型阳离子交换系统 | |
| CN115048743A (zh) | 一种基于数字孪生的液冷冷板模型构建方法 | |
| CN111566260A (zh) | 电镀浴添加剂的去除 | |
| KR20120025105A (ko) | 여과기의 수두손실 시험장치 및 방법 | |
| JP7080617B2 (ja) | イオン交換装置、イオン交換樹脂の交換時期予測方法、及びイオン交換樹脂の交換時期予測装置 | |
| CN108733407A (zh) | 一种基于屏蔽数据的开源软件可靠性评估方法 | |
| CN104076795B (zh) | 工艺塔运行效率的实时评价方法、装置和工艺塔 | |
| CN110092507A (zh) | 一种工业废水处理的方法及装置 | |
| CN116561966A (zh) | 一种电力设备使用寿命的预测方法、装置、记录媒体及系统 | |
| CN104511451B (zh) | 一种核主泵制造过程中所用耗材的清洁度的控制方法及其检测方法 | |
| TWI639907B (zh) | 工具機具殘餘使用壽命預測系統及其方法 | |
| JP7327450B2 (ja) | イオン交換装置の運転方法 | |
| CN103488826A (zh) | 基于经验加速模型的退化量分布参数建模外推方法 | |
| CN105069305A (zh) | 挂壁式空调系统可靠性评估方法 | |
| CN103021895A (zh) | 监测刻蚀工艺的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20230727 |