Стендовые испытания осмотической стабильности и механической прочности в условиях, приближенных к эксплуатационным, являются эффективным методом оценки качества, физической стойкости и эксплуатационных характеристик ионообменных смол, предназначенных для применения в установках при высоких скоростях фильтрования, с многократной регенерацией, с гидроперегрузкой и т.п.
ОСМОС – стенд расширенных испытаний ионообменных смол при циклической регенерации. Основными рабочими элементами стенда (рисунок) являются экспериментальные колонки, заполненные пробой катионита (анионита). Колонки оснащены верхними и нижними распределительными коллекторами и трубной обвязкой с электромагнитными клапанами и регулирующими дросселями на линиях сброса из колонок. Для измерения гидравлического сопротивления фильтрующего слоя предусмотрена линия подачи отмывочной воды в верхние коллекторы колонок.
Система приготовления рабочих растворов кислоты и щелочи предусмотрена в помещении бокса и состоит из двух баков–монжусов с ручными мешалками. Баки-монжусы соединены подающими трубопроводами с расходными ёмкостями кислоты и щелочи, которые заполняются рабочей средой с использованием системы вакуумирования. Последняя включает в себя вакуумный насос и форвакуумный баллон, соединённые между собой трубопроводами с запорной арматурой.
Подача рабочих растворов в экспериментальные колонки осуществляется с помощью четырех насосов-дозаторов. Отмывочная вода в экспериментальные колонки подается из бака обессоленной воды с помощью одновинтового насоса.
Система АСУТП стенда имеет двухуровневую структуру, связь между нижними и верхними уровнями осуществляется по сети ETHERNET. Система обеспечивает опрос 15 измерительных каналов и управление 19 единицами арматуры и агрегатов стенда.
Получен аттестат Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, удостоверяющий пригодность стенда для испытаний ионообменных смол на механическую прочность и осмотическую стабильность в установленных технической документацией параметрах испытаний.
В рамках выполнения работ по созданию методик стендовых испытаний ионообменных смол, используемых для загрузки фильтров конденсатоочистки АЭС, проведены:
- Стендовые испытания сильноосновных анионитов гелевого типа марки Monoplus M 500 KR производства фирмы «Lanxess», марки Monosphere A 550 LC производства фирмы «Dow Europe» и макропористого типа марки AmberJet 9000(OH) производства фирмы «Rohm and Haas», марки Monoplus MP 500 KR производства фирмы «Lanxess», с количеством циклов испытаний 20, 40 и 60, в результате которых установлены режим и условия проведения стендовых испытаний для данных типов сильноосновных анионитов, определены совместные показатели осмотической стабильности и механической прочности (ОСМ) для данных образцов анионитов (табл. 1, 2).
- Стендовые испытания сильнокислотных катионитов гелевого типа марки Lewatit Monoplus S 100 KR производства фирмы «Lanxess», марки Dowex Monosphere 545 C производства фирмы «Dow Europe» и макропористого типа марки Lewatit Monoplus SP 112H производства фирмы «Lanxess», марки Ambersep 252H производства фирмы «Rohm and Haas», с количеством циклов испытаний 20, 40 и 60 (табл. 3, 4).
В результате выполненных работ:
- отработаны режимы проведения стендовых испытаний сильноосновных анионитов и сильнокислотных катионитов гелевой и макропористой структуры;
- разработаны методики совместного определения осмотической стабильности и механической прочности сильноосновных анионитов и сильнокислотных катионитов гелевой и макропористой структуры, метод расчета количества целых и разрушенных гранул ионитов после проведения испытаний.
Возможности стенда ОСМОС и направления работ
- Проведение сравнительных испытаний ионообменных смол для установок АЭС и ТЭС с целью определения совместного показателя осмотической стабильности и механической прочности в динамических условиях, приближенных к реальным условиям их эксплуатации.
- Оценка динамики изменения показателей физической стойкости ионообменных смол на стадиях опытно-промышленного и промышленного освоения.
- Проведение входного и эксплуатационного контроля ионообменных смол для установок АЭС и ТЭС.
- Выполнение работ по сертификации ионообменных материалов, поступающих на предприятия отрасли.
Таблица 1. Показатели ОСМ сильноосновных анионитов гелевого типа после 20, 40,60 циклов испытаний
Количество циклов испытаний |
ОСМ сильноосновного анионита гелевого типа Monoplus M 500 KR, % |
ОСМ сильноосновного анионита гелевого типа Monosphere A 550 LC, % |
20 |
98,4 |
96,0 |
40 |
97,5 |
89,2 |
60 |
95,7 |
86,2 |
Таблица 2. Показатели ОСМ сильноосновных анионитов макропористого типа после 20, 40,60 циклов испытаний
Количество циклов испытаний |
ОСМ сильноосновного анионита макропористого типа Lewatit monoplus MP 500 KR, % |
ОСМ сильноосновного анионита макропористого типа Amberjet 9000 OH, % |
20 |
98,6 |
99,6 |
40 |
98,6 |
99,8 |
60 |
98,9 |
99,9 |
Таблица 3. Показатели ОСМ сильнокислотных катионитов гелевого типа после 20, 40,60 циклов испытаний
Количество циклов испытаний |
ОСМ сильнокислотного катионита гелевого типа Lewatit Monoplus S 100 KR (H), % |
ОСМ сильнокислотного катионита гелевого типа Dowex Monosphere 545 (H), % |
20 |
99,8 |
99,9 |
40 |
98,6 |
99,8 |
60 |
97,0 |
99,9 |
Таблица 4. Показатели ОСМ сильнокислотных катионитов макропористого типа после 20, 40,60 циклов испытаний
Количество циклов испытаний |
ОСМ сильнокислотного катионита макропористого типа Lewatit SP 112 (H), % |
ОСМ сильнокислотного катионита макропористого типа Amberserp 252 (H), % |
20 |
99,9 |
97,1 |
40 |
99,9 |
95,9 |
60 |
99,9 |
96,5 |
Температура рабочей среды — 23 ± 5 °С
Рабочая среда - обессоленная вода:
5–10% раствор H2SO4
5–10% раствор NaOHВнутренний диаметр рабочей колонки — 15 мм
Высота рабочей части экспериментальной колонки — 600 мм
Количество циклов — 20–60
1, 2 – колонки для катионита и анионита; 3, 4 – верхние и нижние распределительные коллекторы; 5 – трубные обвязки с электромагнитными клапанами; 6 – баки-монжусы для приготовления растворов кислоты и щелочи; 7 – расходные баки растворов кислоты и щелочи; 8 – насос вакуумный; 9 – форвакуумный баллон; 10 – насосы-дозаторы подачи растворов кислоты и щелочи; 11 – бак обессоленной воды; 12 – насос одновинтовой подачи обессоленной воды; 13 – расходомерный участок с фильтром; 14 – сборный бак; 15 – бак промежуточного сброса (гидрозатвор).