: WAS BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ya :
HỘ & TRUONG DAI HQC CAN THO 2
fe P fe OWN KHOA CÔNG NGHỆ \ 6 > tc a ie a E Ie a ie a a a : :
P LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC a)
: THIET KE XUONG PHU TRO: : : THIET KE THIET BỊ CHÍNH : CUM NUGC KHU KHOANG : pe 5 = : ie ie ie
CAN BO HUONG DAN SINH VIEN THUC HIEN
Trang 2tại nhà máy Đạm Phú Mỹ (2 tuần), thời gian còn lại để tính toán và viết bài Do đề tài tương đối mới và ít tài liệu tham khảo nên việc thực hiện đẻ tài đôi lúc gặp nhiều
khó khăn nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô, quý anh chị nhà máy Đạm
Phú Mỹ trực tiếp hướng dẫn, bạn bè giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện mà đề tài đã hoàn thành đúng như lịch dự kiến
Tôi chân thành gởi lời cảm ơn đến thầy Vũ Bá Minh của trường đại học
Bách Khoa Thành phố HCM, trực tiếp giới thiệu, hướng dẫn và chỉnh sữa đề tài
trong suốt thời gian thực hiện
Xin chân thành gới lời cảm ơn đến thầy Trần Nam Nghiệp khoa Công nghệ của trường đại học Cần Thơ, đồng hướng dẫn đề tài trong suốt thời gian thực hiện
Đặc biệt gởi lời cảm ơn đến thầy Vinh ở TT Kiểm Nghiệm Nhiệt đới TP
HCM, đã dành thời gian hướng dẫn trong lúc việc tính toán đề tài gặp khó khăn nhất
Cảm ơn cô Nhị khoa Khoa Học, trường đại hoc Cần Thơ đả tận tình giúp đỡ tính toán xử lý số liệu Cảm ơn thầy Nguyễn Việt Bách khoa Công Nghệ, trường đại
học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ cung cấp tài liệu
Cảm ơn các bạn lớp Công Nghệ Hóa Học K34 đã giúp đỡ, động viên tạo
nhiều điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoản thành tốt đề tài đúng thời hạn
Một lần nữa xin cảm ơn chân thành đến quý thầy cô, bạn bè đã tận tình giúp đỡ Chúc thây cô nhiều sức khỏe, công tác tốt! Chúc các bạn Công Nghệ Hóa K34 hoàn thành tốt luận văn, đạt kết quả tốt trong khóa học này!
Trang 3Thiết kế luôn luôn là đề tài hấp dẫn và cũng là thử thách ban đầu khi muốn
trang bị kiến thức vững vàng bước vào tương lai của sinh viên khối ngành kĩ thuật Thiết kế thiết bị chính của hệ thống nước khử khoáng là một phần nhỏ trong thiết kế dây chuyển công nghiệp nói chung, nhưng nó không thật sự đễ dàng với một sinh viên còn non kém kiến thức chuyên ngành lẫn kiến thức thực tế như tôi Đón nhận đề tài với hào hứng được tìm hiểu thêm nhiều kiến thức mới, củng cố kiến thức chuyên ngành lẫn trao dồi kiến thức thực tế, tôi nhiệt tình tìm hiểu khi có địp tham quan tại nhà máy, cô gắng sưu tầm tài liệu để phục vụ cho việc tính toán, nhưng khả năng có hạn tôi không thể đạt được hết tham vọng của mình là làm sao thuyết minh cặn kẻ những quá trình công nghệ hay giải thích số mới dựa trên một vài thông số được cô định lay từ nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhằm mục đích so sánh với các số liệu hoạt động thực tế tại nhà máy để rút ra kinh nghiệm, sai xót trong quá trình tính
toán, đặt biệt là thấy được sự khác biệt giữa tính toán thiết kế lý thuyết so với thiết
kế thực tiễn
Tài liệu tính toán thiết kế là không thật sự đầy đủ cùng các thông số mà nhà
máy cung cấp chưa thật sự cụ thê và hợp lý, nên việc xử lý số liệu thật sự khó khăn, việc tính toán là quá trình chấp vá nhiều kiến thức hỗn tạp nên việc sai xót trong
quá trình tính tốn là khơng thể tránh khỏi Một thực tế không thể phủ nhận là việc
vận hành nhà máy là một thực tế kiến thức rất khác biệt so với kiến thức học được từ sách vở, cùng với việc nhà máy sử đụng các công nghệ đo lường tiên tiến mà kiến thức sách vở chưa mọi thắc mắc của mình về thiết bị Đề tài dừng lại ở việc tính toán đưa ra các thông thể tính được hoặc rất phức tạp nên rất khó đưa vào khảo sát trong đề tài Vì vậy, có nhiều con số được chọn theo ước lượng, theo kinh nghiệm làm cho sự sai số là không nhỏ dẫn đến sự so sánh giữa các thông số thiết kế và các thông số nhà máy có sự chênh lệch lớn
Rất mong sự đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và các bạn để đề tài thật sự hoàn chỉnh, xin chân thành cảm ơn!
Trang 4Nước khử khoáng là nước đã được xử lý, loại bỏ phân lớn các ion kim loại, phi kim thường có trong nước đạt đên các chỉ tiêu kỹ thuật cho việc sản xuât hơi nước
Nước thô là nước công nghiệp
Nước ngưng công nghệ là nước thu được sau khi ngưng tụ hơi từ các quá trình công nghệ của các xưởng công nghệ
Nước ngưng hơi là nước thu được từ quá trình ngưng tụ trực tiếp hơi nước Nước ngưng tuabin là nước thu được từ các tua bin hoi nước
Tái sinh là quá trình khôi phục khả năng trao đổi ion của hạt nhựa trao đôi ion bằng Axít và bazơ
BV viết tat cha tir bed volume: 1BV = 1m° dung dịch trên 1m” nhựa KXD: không xác định
BTU Viết tắt của từ British thermal unit: đơn vị nhiệt Anh
Trang 50989.) 09217 i 098.0510225 ii DINH NGHIA — THUAT NGU - TU VIET TAT cc cece ccccecceceeeceeeeeeeeeeeees iii
NY, LOL Oa) BO Orr HS HS TH ng KH Ki nh km nh va iv
DANH MỤC HÌNH - - Q Q11 HH kh nhe nh viii DANH MỤC BẢNG Q00 0110111111110 11 1111111111 1v nh re ưên ix CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VÉ NHÀ MÁY - + 1
1 Tổng quan về nhà máy Đạm Phú Mỹ, ccc c2 S2 c*2 1 1.1 Lịch sử nhà máy . .-. -. - << S3 + s2 1 1.2 Nguyên liệu dùng trong nhà máy 2 1.3 Các loại hóa chất dùng trong nhà máy - - - c << + << <<: 2 1.4 Sơ đồ công nghệ của nhà máy - - - << S S211 ssea 3 1.5 Sản phẩm chính của nhà máy - -cc- Sa 4 2 Tổng quan xưởng phụ trợ của nhà máy Đạm Phú Mỹ 4
2.1 Xưởng phụ trợ cung cấp các nguồn phụ trợ - 4 2.2 Các hệ thống trong xưởng phụ trỢ - cc S1 cr 5 2.3 Các tổ hợp tuabin khí - - cc c1 111111 211111111 31111336 5 3 Hệ thống sản xuất nước khử khoáng - - c2 S1 se 5 3.1 Mục đích -ccQQQQQQQQQQQ Qn nn n n n n n n n kh 6 3.2 Mô tả hệ thống -L c0 T 11H S SH SE n SH The 6 3.3 Nguyên lý hoạt động .c cà 7 3.3.1 Thiết bị trao d6i ion 6 ccc ceccecccccccceccececcecceececcaeeeceuceeceas 7
3.3.2 Thiết bị xử lý tinh dùng bình trao đổi hỗn hợp 8
3.3.3 Mô tả dòng công nghỆ cà sẰ 8
3.3.4 Tiến hành tái sinh - na 9 CHƯƠNG II: GIOI THIEU CHUNG VE LY THUYET NGUYEN LIEU VA
Trang 61.2 Một số ứng dụng của nước ccc cv crrg 12 1.2.1 Ứng dụng động lực .-. ccc-ccccccc cà: 12 1.2.2 Ứng dụng truyền dẫn nhiệt .- -. c2 <«: 12 1.2.3 Ứng đụng làm tác nhân lạnh .- - -c<=<-: 12 1.2.4 Ứng dụng làm sạch - .cc-cc c2: 12
1.2.5 Ung dụng làm nguyên liệu .- -< <<: 13 1.2.6 Ứng đụng làm dung môi -. - 2+ + + 52 2 e£s+£s£s£eszscszcee 13 1.3 Các chỉ tiêu chất lượng nước khử khoáng . -¿-¿- 5-52 52 s2 52 13
1.3.1 DO DH oe 13 IV 9 0vì sấu 6o vn 14
<8 0 15
1.3.4 Tác hại của tạp chất + 2s <2 SE 12111151121 1 121 xe 15
1.4 Chất trao đổi ion -:-5cc c2 2E 2E E111 ri 16
I8» rác 8 .a.aa.a sa - 16 1.4.2 Hạt nhựa trao đỗi ion sec SE SE SE SESE 3E rereeererecee 17 1.4.2.1 Khai niém ChUn® 17 1.4.2.2 Hạt nhựa trao đôi 1on dương ««s «<< ssssxssss+ 18 1.4.2.3 Hạt nhựa trao đôi 1on âm .- - -<< << << << <<< +55 18 1.4.2.4 Tính chất vật lý của hạt nhựa trao đôi ion se sec: 19 1.4.2.5 Tính chất hoá học của hạt nhựa trao đôi ion - 19 1.4.2.6 Đặc tính trao đối ion của hạt nhựa trao đổi ion - 20
1.4.2.7 Các nhân tổ ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi ion 23
Trang 71.7 Phục hồi nhựa nhiễm bắn - + ©25+2cSttSEktvErkeerkrrrrkrirrrrrrrke 35
1.7.1 Phục hồi nhựa trao đôi ion ương -.- -ĂẶ cv 35 1.7.2 Phục hồi nhựa trao đôi ion âm . 2-2 +26 Se+E+e+e se szzezecxz 35 1.8 Thiết bị trao G6i ion ceccccccscccsccescsescecsescsescecsescecsccecececcscecsecetstecaeanscsees 35
1.8.1 Nguyên tắc thiết kế .- Lc SH SH nhàn 35 1.8.2 Các loại thiết bị trao đổi ion thông dụng - «+2 ss<ss+ 36
1.8.2.1 Loại tầng nhựa cố định (fñxed bed|) -5- cscssercxd 36 1.8.2.2 Loại tầng động -L HQ TS HS HS ns Hy ven 39 1.8.2.3 Loại tầng sôi - -L- QQQn SH SH HS HH nh cư, 42
1.8.2.4 Loại thùng khuấy - c Ăn Sky 43
CHƯƠNG TIII: TÍNH TỐN THIẾT KẾ 3S + ** + vvcxrerrxrse 45 1 Cơ sở thiẾt kẾ TH» KH H011 11k ke 45
1.1 Các công thức chuyển đổi đơn vị .- -ccc S2 45 1.1.1 Công thức quy đổi từ hàm lượng mgCaCOa sang mgil 45 1.1.2 Công thức chuyên từ hàm lượng ppm sang mgCaCOz/I 45 1.2 Các thông số được chọn đề thiết kế hệ thống ¬ eee eeeeeeeeeeeseeeeeeesees 45 2 Tính toán co HH HH KH HH ni mm Khen 50
2.1 Bình trao đôi cation ‹- c QC nn SH SH SH nh 50 2.1.1 Tính chiều cao của nhựa trong bình -. - <<: 50 2.1.2 Tinh thé tích của nhựa chứa trong bình - 50 2.1.3 Tính khả năng xử ly nước của bình 50 2.1.4 Tính thời gian làm việc của nhựa trong bình 50 2.2 Bình trao đổi anion c C12111 11 12111 1k1 ky 51 2.2.1 Tính chiều cao nhựa trong bình - << << << << <5: 51
2.2.2 Tinh thể tích nhựa chứa trong bình -. - < << <5: 51
Trang 82.3.1 Tính thể tích của hai loại nhựa trong tầng hỗn hợp 53
2.3.2 Tính khả năng xử lý nước của nhựa trao đổi tầng hỗn hợp 53
2.3.3 Tính thời gian làm việc bình trao đồi ion tầng hỗn hợp 53
2.4 Tái sinh . c con HS SH HH ng 55 2.4.1 Tái sinh bình cafion - ca 55 2.4.1.1 Tính lượng axit H;SOa cần sử dụng để tái sinh 55
2.4.1.2 Tính thời gian tái sinh bình cation 55
2.4.1.3 Tính lượng axit cần sử dụng trong thực tế 56
2.4.1.4 Thời gian tái sinh thực tế của bình cation 57 2.4.2 Tái sinh bình anion .- -.-.- << << s3 57
2.4.2.1 Thời gian tái sinh lý thuyết -ccc-cc<<cc S2 57 2.4.2.2 Thời gian tái sinh thực tẾ -.-c cu cà 58 2.4.3 Tái sinh bình trao đôi tầng hỗn hợp cc<-c << s5: 60
2.4.3.1 Tính tái sinh tầng nhựa cation - ‹ << -c << << 5<: 60 2.4.3.2 Tính tái sinh tầng trao đổi anion - - <<: 61
CHUONG IV: KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ - c2 +2 +++++++ss2 63
1 KẾ luận ST TT TH kg 63
;55‹:.1;Ð00 76 ccccccccccceeeccceeccceesecseueseeeseseueseeueseseaeesaeseueesseanas 64
Trang 9Hình 1.1: Sơ đồ khối nhà máy Đạm Phú Mỹ - ⁄ cc <5 << S2 1 Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ, - ‹ << <<: 3
Hình 1.3: Xưởng phụ trợ của nhà máy Đạm Phú Mỹ 4 Hình 1.4: Hệ thống nước khử khoáng của nhà máy Đạm Phú Mỹ 6 Hình 1.5: Nguyên tắc hoạt động của bình trao đổi ion -‹ - 7 Hình 2.1: Sơ đồ nhánh phân loại chất trao đổi ion ‹‹-ccc<<-<<<2 16 Hình 2.2: Hạt nhựa trao đổi ion -c- c c2 n2 c1 2122111111 xxx: 17 Hình 2.3: Sự thay đổi tính chất của nước ra - ccc cà 21 Hình 2.4: Minh họa tính chất nước ra - - c- ch nến 22
Hình 2.5: Các bước trao đổi khuếch tán nêm 24
Hình 2.6: Sơ đỗ nhánh phân loại phương thức vận hành trao đổi ion 28
Hình 2.7: Hướng dòng chảy trong phương pháp tái sinh thuận dòng 29 Hình 2.8: Công nghệ tái sinh chảy ngược tầng cố định << <<: 30
Hình 2.9: Công nghệ tái sinh tầng nỗi - - cccc c2 c2 30
Hình 2.10: Quan hệ giữa tỉ lệ tiêu hóa muối ăn và trình độ tái sinh 32
Hình 2.11: Quan hệ giữa nồng độ chất tái sinh và dung lượng trao đôi của nhựa 33 Hình 2.12: Loại thiết bị tang nhura 66 dinh ccccecceccecceeceuceeecececuceeseuan 37 Hình 2.13: Thiết bị trao đôi ion của nhà máy Đạm Phú Mỹ - 38
Hình 2.14: Mô hình thiết bị loại tầng động -c CS sen 40
Hình 2.15: Loại tầng động Asahi - Lc 2c QC SE S SE S ke 41 Hình 2.16: Loại tầng sôi Cloete — Streat - -. - c2 S222 se 43 Hình 2.17: Thiết bị trao đôi ion loại thùng khuấy -.c - << cs«: 44
Trang 10Bảng 1: Các loại hóa chất dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ, 2
Bang 2: So sánh hai loại hóa chất trong tái sinh nhựa ion đương 31
Bảng 3.1: Thông số chỉ tiêu nước nạp vào bình trao đổi cation 45
Bang 3.2: Thông số chỉ tiêu nước nạp vào bình trao đổi anion - 46
Bảng 3.3: Thông số chỉ tiêu các loại thành phần khác trong nước nạp 46
Bảng 3.4: Tính chất nước đầu vào bình trao đôi tầng hỗn hợp 47
Bảng 3.5: Tính chất nước khử khoáng - c- CC S1 n1 Sài 47 Bảng 3.6: Thông số hạt nhựa của hãng Rohm and Hass dùng trong thiết kế 48
Bảng 3.7: Tái sinh hai bước - cà 55 Bang 3.8: Thong số dùng tái sinh bình anion - - - << << << << <<: 57 Bảng 3.9: So sánh thiết bị trao đổi ion của nhà máy Đạm Phú Mỹ và thiết kế 58 Bang 3.10: Thông số tái sinh tầng nhựa cation - cc cà cà 60 Bang 3.11: Thông số tái sinh tầng nhựa anion cc- << S<cS sa 61
Trang 13CHUONG I: GIOI THIEU CHUNG VE NHA MAY
1 Téng quan về nhà máy Đạm Phú Mỹ
Sự ra đời của nhà máy Dam Phú Mỹ là một bước tiễn quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp của nước ta Việt Nam là nước có truyền thống nông nghiệp, hằng năm ta sử dụng số lượng đạm rất lớn để phục vụ nông nghiệp, sự ra đời của một nhà máy đạm giải quyết gánh nặng rất lớn về việc nhập khẩu đạm của quốc gia, nên sự ra đời của Đạm Phú Mỹ không chỉ là giới hạn ở bước tiễn công nghiệp mà nó còn là tiễn bộ công nghiệp hóa nông nghiệp nước nhà NH oe = cae HOA CHAT] DKTDE GŒC T1Í NGHIỆM Tên ——— ‘ HANH CHINE CONG BVE I nAc sâu NAM (D ®= KHO URE ROI AMÔNIAC XƯỞNG URÊ PHONG DK (3) TRUNG a = : TÁM BÃI ĐẬU XE TẢI XUẤT AM ONEAL KHO ĐÓNG BAO ©) ĐIỂM TẬP TRUNG KHI NHÀ MÁY CÓ SỰ CO KHAN CAP
1 CONG CHINH FHIA DONG 2 LỖI VÀO XE TẢI PHỈA NAM _
3 PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TẠI XƯỞNG AhtNÓMIAC
KHU XỬ LÝ NƯỚC THÁI
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 1.1: Sơ đồ khối nhà máy Đạm Phú Mỹ
LƯU Ý; TÌM LỐI THỐT HIỂM THEO CHIỀU NGƯỢC VỚI
CHIẾU CỦA HƯỚNG GIÓ ĐẾN CÁC ĐIỂM TẬP TRUNG
1.1 Lịch sử nhà máy
Nhà máy Đạm Phú Mỹ tọa lạc tại khu công nghiệp Phú Mỹ I, huyện Tân Thanh, tinh Ba Ria-Viing Tau
Chủ đầu tư: tổng công ty dầu khí Việt Nam
Nhà thầu: Technip Italia và Samsung innering Hàn Quốc
Trang 14Tổng vốn đầu tư: 450 triệu USD
Sử dụng công nghệ: Đan Mạch và Italia Khởi công xây dựng nhà máy: 3/2001 Ngày nhận khí vào nhà máy: 24/12/2003 Ngày ra sản phẩm ammoniac đầu tiên: 4/2004
Ngày ra sản phẩm urê đầu tiên: 4/6/2004
Ngày bàn giao sản xuất cho chủ đầu tư: 21/9/2004 Ngày khánh thành nhà máy: 15/12/2004
1.2 Nguyên liệu dùng trong nhà máy
Khí thiên nhiên: CH¿, C-H¿, C:Hạ, CaHịp
Khí đồng hành mỏ Bạch Hỏ, khí thiên nhiên từ bồn tring Nam Cén Son và
các bề khác thuộc thêm lục địa phía nam
Lượng khí tiêu thụ: 450x10” Nm”/năm
Đặc tính và thành phần khí: nhiệt độ từ 18 đến 36°C, áp suất 40 bar, trọng lượng phân tử 18,68 g/mol, nhiệt trị 42,85 MJ/m” hay 40613,4 BTU/m” Thành phan C,(83.31%), C2(14,56%), C3(1,59%), iC4(0,107%), nC4(0,109%)
1.3 Các loại hóa chất dùng trong nhà máy
Bảng 1: Các loại hóa chất dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ STT Hóa chất Mục đích sử dụng 1 Dung dich MDEA Khu CO, 2 Dung dich antiform Kiểm soát lượng bọt 3 N;(mua bé sung) Trao đổi, bịt kin
4 Oxygen Scavenger Loại bỏ O¿, thụ động hóa kim loại 5 H;SO¿ 98% Tái sinh nhựa, bổ sung dung dịch carbamat 6 NaOH Tái sinh nhựa
Trang 157 MD4100 Ức chế ăn mòn
8 Atiscaling Chống cáu cặn trong nước làm mát 9 Nhựa trao đôi ion Khử khoảng nước
10 Photphat natri Diéu chinh pH Alkalin NA 880 hoa à
1 ¬ triac 1800 vee Kiểm hóa và ức chế ăn mòn
12 Javen Diét khuan trong quá trình xử lý nước thô
và nước sông làm mát
(Bảng 1 được trích từ tài hiệu nhà máy Đạm Phụ Mỹ)
1.4 Sơ đồ công nghệ của nhà máy
Sơ đồ công nghệ của nhà máy Đạm Phú Mỹ được thiết kế như sau:
SO DO 1; SO DO CONG NGHE CUA NHA MAY biện Nước tuäï hoàn Khí CO2 i - \, Séng \_NƯớt
\ any \lãmmát |Xw tr Hơi nước Xưởng | Amôniä ae FT Nướng Uré hat : ; Xưởng lụy Nước thả nh Atôniäc Ure 2200 t/ngay | San phim / / LHotnVớc i bt | / / Nước làrn nhát | | Khi tu miên | Urễ thành phẩm
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ nhà máy Đạm Phú Mỹ
Trang 161.5 Sản phẩm chính của nhà máy
NH;: 1350 tan/ngay (cong nghé Haldor Topsoe - Đan Mạch) UREA: 2200 tân/ngày (công nghệ Snamprogetti - Italia)
ĐIỆN: 21MWH
2 Tổng quát xưởng phụ trợ của nhà máy Đạm Phú Mỹ
Xưởng phụ trợ là một trong ba xưởng công nghệ chính của nhà máy Đạm Phú Mỹ Tại đây, xưởng sản xuất ra các nguồn nguyên liệu cần thiết cung cấp cho hai xưởng amoniac và ure hoạt động ôn định Xưởng phụ trợ có đặc trưng riêng về công nghệ, thiết bị XƯỞNG PHỤ TRỢ PETROVIETHAR PVECCo
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 1.3: xưởng phụ trợ của nhà máy Đạm Phú Mỹ 2.1 Xưởng phụ trợ cung cấp các nguồn phụ trợ
Trang 173 Nước làm mắt 4 Nước chữa cháy 5 Khí nén và khí điều khiển 6 Khí nitơ 7 Khí nhiên liệu 8 Điện và hơi 2.2 Các hệ thống trong xưởng phụ trợ
Hệ thống đuốc đốt và bồn chứa amoniac Hệ thống làm lạnh nước tuần hoàn 3600m”/⁄h
Hệ thống sản xuất nước khử khống cơng suất 150m”/⁄h
Hệ thống sản xuất khí Nạ công suất 190Nm” khí N; và 50 lít khí N; lỏng/h
Hệ thống xử lý nước thải gồm:
Hệ thống xử lý nước nhiễm dầu công suất 20m”/h Hệ thống xử lý nước nhiễm amoniac công suất 5m”/h Hệ thống xử lý nước sinh hoạt công suất 50m”/h
2.3 Các tổ hợp tuabin khí
Máy phát điện (gastubine) công suất 21MW/h
Hệ thống sản xuất hơi nước 40 bar công suất 40 và 1401/h
May phát điện (diezen) dự phòng công suất 650 và 450KW Trạm bơm nước sông làm mát gồm 2 bơm công suất 4100m”/h 3 Hệ thống sản xuất nước khử khoáng
Hệ thống nước khử khoáng là một trong những hệ thống chính của xưởng phụ trợ, nó cung cấp nước chủ yếu phục vụ lò hơi của xưởng và một phần cho việc làm mát
Trang 18.: es TC 1z LH | ed oT a a fees
(Hình được chụp trực tiếp từ nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 1.4: Hệ thơng nước khử khống của nhà máy Đạm Phú Mỹ 3.1 Mục đích
Hệ thông nước khử khống bao gơm những thiệt bị đê xử lý nước thô và nước ngưng công nghệ từ nhà máy đê sản xuât nước khử khoáng dùng cho các mục đích khác nhau trong nhà máy như nước sạch làm mát, nước câp lò hơi
3.2 Mô tả hệ thống
Phân xưởng khử khoáng gồm 3 dây chuyên Mỗi dây chuyền gồm thiết bị trao đổi cation, thiết bị khử khí, thiết bị trao đổi anion, thiết bị trao đổi tầng hỗn hợp
Trang 193.3 Nguyên lý hoạt động 3.3.1 Thiết bị trao đổi ion
Nước khử khoảng là nước đã được loại bỏ hâu như hoàn toàn các chât điện ly của nước nạp đâu vào Nước nạp di qua lớp nhựa trao đôi catlon có chứa nhóm HƑ, tật cả các ion dương trong nước sẽ bị trao đôi với 1on H” Nước ra khỏi bình cation sẽ có tính acid và được đưa lớp nhựa trao đôi anion có chứa nhóm OH, tât cả các 1on âm trong nước sẽ bị trao đôi với ion OH Industrial Water co, ao 7 oo Cation Anion Vessel Vessel R -SOsH D Vessel R= NOH ì Demineralized
H,O, CO; Water
Ca'” [HCO; H_ [HCOz| D THẺ | HCO} H TOH
Mg” SO SOs Vessel H SOs a
Na Cr Cl —- Cr —
NO; Cation NO; NO;
COz Vessel CO; SiO; Veesel
SiO SiO,
Industrial Water Acid Softened Water D Vessel Outlet Water Demineralized Water
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 1.5: Nguyên tắc hoạt động của thiệt bị trao đô! Ion Phuong trinh phan ứng
Binh cation
R-(-SO3H), + Ca(HCQ;), —> R(-SO3),Ca + 2H,CO; R-(-SO3H), + MgSO, —> R(-SO3).Mg + H,SO,
R-SO¿H + NaCl — R-SO¿Na + HCl
Trang 20Bình anion
RŒ€NOH); + H;SO, => RŒN)SO, + 2H;O RE=ENOH + HƠI > R=NCl + HạO R=NOH + H,CO; — RENHCO: + HO RENOH + H,Si0; RENHSIO: + H,O 3.3.2 Thiết bị xử lý tỉnh dùng bình trao đổi hỗn hợp
Công nghệ này đòi hỏi chuyển nhựa trao đổi cation và nhựa trao đổi anion vào cùng một bình trao đôi và trộn lẫn chúng lại với nhau, sau đó cho nước khử khoáng đi qua để sản xuất một loại nước có độ khử khoáng rất cao (độ dẫn điện rất thấp)
Ưu điểm của công nghệ này là có thể đạt được chất lượng nước khử khoáng rất cao, rất ít chất điện ly còn lại trong nước và vận hành khá dễ dàng
Các loại nhựa trao đôi cation dạng H” và trao déi anion dang OH được trộn lẫn với nhau trong một bình kín, sau đó cho một dòng nước đi qua để tạo ra hàng ngàn lần trao đổi ion lần lượt xuất hiện
Quá trình này mang lại kết quả giống như khi cho nước được lần lượt đi qua rất nhiều cặp bình trao đối anion-cation riêng biệt, và có hiệu quả rất lớn để loại bỏ một cách hiệu quả các chất điện ly trong nước
Dé tai sinh tang hỗn hợp (MBP), các hạt nhựa đầu tiên phải được phân loại bằng đường rửa ngược đo tính chất khác biệt về tỷ trọng của chúng
Các hạt nhựa trao đối anion có tỷ trọng khoảng (1,1) sẽ nằm lại ở lớp trên trong khi các hạt nhựa trao đôi cation có tỷ trọng lớn hơn (1,3) sẽ nằm ở lớp đưới Dung dịch NaOH nồng độ khoảng 5% được đưa qua lớp nhựa trao đôi cation và dung dịch acid HạSOx nồng độ khoảng 5% được đưa qua lớp nhựa trao đổi anion
Sau khi tái sinh, mỗi lớp nhựa đều được làm xốp trước khi chúng được trộn lẫn lại
với nhau
Thiết bị khử khoáng kiểu tầng hỗn hợp rất thường được sử dụng như thiết bị xử lý tỉnh trong hệ thống khử khoáng nhiều tầng trao đối
3.3.3 Mô tả dòng công nghệ
Trang 21NaSO; được thêm vào trong nước thô trước khi trộn lẫn với nước ngưng để loại bỏ lượng clo tự do còn lại trong mạng nước công nghiệp thành phố
Nước ngưng mạng hơi trở về từ phân xưởng Urea và nước ngưng tuabin trở
về từ 10-E4001 và 10-E1022 được nạp trực tiếp vào bình trao đối tầng hỗn hợp
thông qua bồn nước khử ion Deionized Water Tank (30-TK1001), bồn này hoạt động như một bồn đệm cho hệ thống Nước ngưng tuabin trước khi đưa vào bồn được làm nguội xuống 45°C bằng thiết bị trao đối nhiệt 30-E1001
Công đoạn khử ion bao gồm 3 chuyền (2 hoạt động và 1 dự phòng hoặc tái
sinh) Mỗi chuyền có khả năng xử lý là 150m”/h/chuyền và có thể đáp ứng được
nhu cầu về nước khử khống của tồn nhà máy ngay cả trong trường hợp nước ngưng tuabin bị nhiễm bân do nước sông làm mát nên không được đưa hồi lưu trở
về
Công đoạn khử ion được thiết kế để có thể xử lý cả dòng nước thô không trộn hay hỗn hợp nước thô và nhiều đòng nước ngưng khác nhau
Công đoạn xử lý tinh bằng tầng hỗn hợp được thiết kế để xử lý nước sản
pham của công đoạn khử ion và các loại nước ngưng trở về từ hai phân xưởng Urea, Amonia
Ba chuyén thiét bi trao déi tang hén hợp (2 hoạt động và một dự phòng/tái sinh) được thiết kế với công xuất chuẩn là 200m”/h/chuyền
3.3.4 Tiền hành tái sinh
Tự động, khi đến thời điểm cài đặt trước của quá trình hoạt động
Tự động, khi chất lượng nước v1 phạm giá trị chuẩn cho trước (độ dẫn điện
cao)
Khi người vận hành quyết định
Các thiết bị phân tích độ dẫn được cài dat tai dau ra cha 2B3T va MBP dé kiểm tra chất lượng nước sản phẩm
Nước khử ion được đưa tới bồn nước khử ion Deionized Water Tank (30-
TK1001) có dung tích thiết kế/làm việc là 500/450mỶ Bồn này được sử dụng như
bộ đệm giữa công đoạn khử ion va thiết bị xử lý tính
Các bơm nước khử lon Deion1zed Water Pumps (30-P1001 A hoặc B) sẽ
bơm nước khử ion vào thiết bị xử lý tỉnh
Trang 22Nước khử khoáng được đưa đến bồn nước khử khoáng 30-TK1002 có dung
tích thiết kế/làm việc 9000/8000m” Thẻ tích này tương ứng với 24 giờ cung ứng
cho nhu cầu nước khử khoáng của nhà máy
Các bơm nước khử khoáng Demineralized Water Pumps (30-P1002 A hoặc
B) sẽ chuyên nước khử khoáng tới thiết bị khử khí Deaerator (10-PK8004), thiết bị
tập trung nước ngưng mạng hoi Steam Condensate Accumulator (20-V1010) và bình giãn no Expansion Vessel (30-V3001)
Nước rửa, nước dùng tái sinh hệ thống có nhiễm hoá chất sẽ được xử lý tại bé trung hoa Neutralization Pit
Nước không bị nhiễm hoá chất sẽ được đưa trực tiếp đến bê chứa của tháp lam mat ma khéng qua xt ly trong Neutralization Pit
Trong quá trình khởi động hệ thống, nước thai khong nhiém NH; sé được đưa đến Cooling Tower Basin (30-BA3001) sau khi trung hoà
Sự trung hoà được tiễn hành tự động bằng acid H,SO, va NaOH tuỳ theo độ pH của nước cần xử lý Trong khi hoạt động bình thường, nước thải nhiễm amonia sẽ được đưa đến bể cân bằng Equalization Pit (40-BA2001) để loại bỏ ammonia
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CHUNG VẺ
LY THUYET NGUYEN LIEU VA CONG NGHE
1 Lý thuyết cơ sở
1.1 Nước và các thành phần của nước
Phân tử nước H;O do hai nguyên tử Hydro (H) và một nguyên tử Oxy (O) liên kết cộng hoá tri voi nhau dựa trên cặp electron dùng chung Phân tử HạO được biểu diễn ở dạng đơn giản liên kết cộng hoá trị như sau:
H : O : H
hoặc
H = O = H
Các phân tử nước lại liên kết với nhau bằng các lực hoá học như liên kết hydro, liên kêt tĩnh điện tạo thành pha lỏng ở điêu kiện thường như ta đã biêt
Ở điều kiện thường, nước tinh khiết sôi ở 100°C, hoá rắn ở 0°C Nước là chất
Trang 23Nhiệt dung riêng của nước lớn nhất trong các vật chất rắn lỏng Vì vậy khi nhiệt độ của nước tăng hoặc giảm thì lượng nhiệt toả ra hay thu vào cũng lớn nhất Đây là một đặc điểm có nhiều ứng dụng của nước
Nước có tính phân ly yếu tạo thành các ion H” và ion OH Nước là dung môi trung tính (pH = 7) có khả năng hoà tan rất nhiều các hoá chất khác nhau và là thành phần cơ bản của cơ thê sống
Nước trong tự nhiên tôn tại ở cả ba pha, đưới đạng các dung địch với nhiều loại tạp chất khác nhau (các muối kim loại, các hợp chất keo tụ, các hợp chất hữu cơ, các vi sinh vật, tảo ) với hàm lượng không giống nhau và chiếm trên 70% diện tích bề mặt trái đất: pha rắn (băng ở các vùng lạnh, ôn đới), Pha lỏng (biến, ao, hồ, sông suối, mạch ngầm ), pha hơi (bay lơ lửng trong không khí, mây )
Trong công nghiệp nước được sử dụng ở cả dạng thô (không qua xử lý) và cả dạng đã qua xử lý ở các cấp độ khác nhau tuỳ theo mục đích và quá trình công nghệ
Nước sông, biển có thể dùng làm nguồn lạnh trong các thiết bị trao đổi nhiệt Sau khi qua xử lý sơ bộ bằng lắng, lọc, trao đôi ion, chưng cất để thu được nước công nghiệp, nước uống, nước khử khoáng dùng cho lò hơi, nước nguyên chất
Nước nguyên chất được sử đụng làm dung môi, chất chuẩn, đùng trong công nghiệp dược
Nước khử khoáng dùng để sản xuất hơi nước Hơi nước được sử dụng như một nguồn động lực để làm quay các tuabin hơi, chưng theo hơi nước (tripping), làm nguyên liệu cho các phản ứng hoá học
Nước công nghiệp sử dụng làm nguồn nhiệt nóng, lạnh trong các thiết bị trao đôi nhiệt Nước công nghiệp còn làm nguyên liệu cho các quá trình xử lý nước để thu nước khử khoáng, nước nguyên chất
Nước cứng là nước có tạp chất là các muối hoà tan của kim loại Canxi (Ca), Magie (Mg) 6 dang ion Ca”? , Mg”” Ở nồng độ cao, các muối kim loại này hoà tan kém hơn và kết tủa trên bề mặt thiết bị truyền dẫn, thiết bị tồn chứa sẽ gây tắc nghẽn các đường ống, giảm khả năng truyền dẫn nhiệt của thiết bị, làm giảm năng suất và lâu dài sẽ gây hư hỏng thiết bị nghiêm trọng Do vậy vấn đề xử lý nước trong công nghiệp luôn được đặt ra và nghiên cứu từ lâu Ở quy mô công nghiệp, người ta đùng hạt nhựa trao đổi ion đương ROH đê trao đổi loại bỏ các ion đương Ca”*, Mg”? Nước đã khử các ion đương Ca”, Mg”” (hoặc còn, nhưng ở nồng độ rất thấp) được gọi là nước mềm
Trang 24Ngoài ra, trong nước công nghiệp cũng thường co Clo tu do Cl), ion Cl (trong hoá chất khử trùng nước) gây ăn mòn thiết bị kim loại rất mạnh Do vậy người ta cũng phải loại bỏ chúng trong nước Clo tự do Cl; được khử thành 1on âm CT trong nước bằng Na;SO: Trong các dây chuyền công nghiệp, các ion âm được loại bỏ bằng nhựa trao đỗi ion âm R°OH
Nhà máy Đạm Phú Mỹ là một đặc trưng về sử dụng nước ở tất cả các dạng nêu trên
1.2 Một số ứng dụng của nước 1.2.1 Ung dung động lực
Nước được sử dụng như một nguồn động lực từ xa xưa trong lịch sử để làm quay guồng nước vận chuyển nước tưới tiêu cho đồng ruộng
Khi xã hội phát triển, nước dùng để quay các tuabin phát điện trong các nhà máy thuỷ điện Hiện nay nhiều quốc gia vẫn đang tiếp tục xây dựng nhiều nhà máy điện vì những lợi ích lâu dài và lợi ích môi trường
Hiện nay, nước được xử lý khử khoáng để sản xuất hơi nước Hơi nước cũng dùng để quay các tuabin nhưng cho nhiều mục đích khác nhau như làm nguồn động lực dẫn động máy phát điện, máy nén khí hay bơm trong công nghiệp
1.2.2 Ứng dụng truyền dân nhiệt
Do nhiệt dung riêng lớn - lượng nhiệt toả ra/hu vào để làm cho nước giảm/tăng thêm I”C —- nên nước được dùng làm chất truyền dẫn nhiệt trong công nghiệp Đặc biệt, hơi nước có áp suất càng cao thì nhiệt độ càng cao Đây là một trong những tính chất có ứng dụng kinh tế nhất của nước
Người ta dùng hơi nước áp suất cao để làm nguồn nhiệt trong các thiết bị trao đối nhiệt, trong các thiết bị phản ứng Việc khống chế nguồn nhiệt hơi nước rất dễ dàng bằng sự thay đôi áp suất của hơi nước Nếu không sử dụng hơi nước thì không biết khoa học ứng đụng hiện nay còn đang ở giai đoạn nào trong lịch sử 1.2.3 Ứng dụng làm tác nhân lạnh
Ngoài dùng làm tác nhân nóng thì nước còn được dùng làm tác nhân lạnh như dé lẫy nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt
1.2.4 Ứng dụng làm sạch
Trang 251.2.5 Ứng dụng làm nguyên liệu
Nước và hơi nước được dùng làm nguyên liệu trong rât nhiêu các phản ứng
hoá học
Trong công nghiệp đạm, nước dùng làm nguồn cấp Hydro để sản xuất NHạ
làm thành phân chính của đạm (NH;);CO
1.2.6 Ứng dụng làm dung môi
Nước là chất đễ đàng hoà tan nhiều chất khác nhau nên được sử dụng làm dung môi rất tốt trong cơng nghiệp hố chất, công nghiệp được Trong công nghiệp tuyên khoáng, nước sử dụng để dung môi tuyến (thanh lọc) được nhiều loại khoáng chất
1.3 Các chỉ tiêu chất lượng nước khứ khoáng 1.3.1 Độ pH
Độ pH là một chỉ tiêu quan trọng, nó biểu thị tính chất axit hoặc tính kiềm của nước Nước nguyên chất có tính trung hoà, trong nước đó chỉ có khoảng một
phân mười triệu phân tử nước phân ly thành ion H” và OH
Trong nước nguyên chất ở 22°C, nồng độ các ion H” và OH' như sau: [H*] = [OH] = 10” g/l Độ pH định nghĩa (tính bằng) âm logarit cơ số 10 của nồng độ ion H” như sau: pH = -lg[H"] Vậy với nước nguyên chất thì: pH = -lg[H*] = -lg[10” ] = +7
Dựa vào độ pH người ta phân nước ra các loại như sau: Nước có pH < 5,5 là nước có tính chất axit mạnh Nước có pH = 5,5 + 6,5 là nước có tính chất axit yếu Nước có pH = 6,5 + 7,5 là nước trung tính
Nước có pH = 7,5 + 8,5 là nước có tính chất kiềm yếu
Nước có pH > 8,5 là nước có tính chất kiềm mạnh
Trang 26Tuỳ theo độ pH mà các axit lẫn trong nước có các cấp phân ly khác nhau Thí dụ với axit silicxic H;SiO¿ Khi pH < 7 hầu như không phân ly thành ion, khi 7 < pH < 11, chỉ phân ly ở cấp thứ nhất theo phương trình phản ứng: H,Si03 <> H* + HSi03° Khi pH > 11 có phân ly cấp thứ 2: HSiO;~ HỶ +SiO;“ Đối với axit cacbonic, khi pH < 4,3, axit không phân ly Khi pH = 8,3 + 8,4 thì phân ly toàn bộ theo cấp thứ nhất: HCO; c> H+ HCO; Khi pH > 12 thì phân ly hoàn toàn theo cấp thứ 2: HCO; < H* + CO;”
Tuỳ theo cấp phân ly của axit trong nước có pH khác nhau có thê giúp ta
khảo sát quá trình hình thành cáu cặn trong lò hơi, vì các ion đương có thể liên kết
với các ion kim loại hình thành các chất có độ hoà tan khác nhau Ví dụ, trong nước có pH = 8,3 + 8,4, có chứa nhiều ion HCO; thì khó đóng cáu cặn trong thiết bị do khi đó sẽ tạo ra Ca(HCOs);, Mg(HCO;); dễ hoà tan Ngược lại khi pH > 12 thì lại
tạo thành CaCOa, MgCO; khó hoà tan bám trên bề mặt thiết bị
1.3.2 Độ cứng của nước
Độ cứng của nước biểu thị nồng độ các ion Ca”? và Mg”” có trong nước và
cũng là khả năng bám cáu cặn trên bê mặt thiệt bi truyén nhiệt, thường đo băng độ
Trang 27Độ cứng còn chia thành độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu Độ cứng tạm thời là độ cứng của nước gồm cả Ca(HCO;); và Mg(HCO;); Độ cứng tạm thời có
thể khử được bằng nhiệt độ Độ cứng vĩnh cửu không khử được bằng nhiệt độ
Tổng độ cứng tạm thời và độ cứng vĩnh cửu gọi là độ cứng toàn phần
1.3.3 Độ kiểm
Độ kiềm biểu thị tổng hàm lượng HCO;, CO;”, OH và gốc muối của các
axit yếu khác Tuỳ theo thành phần, có thể chia ra thành độ kiềm bicacbonat (có gốc HCO; ), cacbonat (c6 sốc CO;°), hydrat (có gốc OH), photphat (có sốc PO¿?), silicat (có gốc SiO:”) Độ kiềm có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của hơi và tuôi thọ các thiết bị, bề mặt truyền nhiệt
1.3.4 Tác hại của tạp chất
Các tạp chất khí như O;, CO›, H;S trong nước, hơi nước sẽ tạo thành các axit, gốc axit gây ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá các bề mặt kim loại Thường phải khử bớt các chất khí bằng cách gia nhiệt theo nguyên lý, nhiệt độ càng cao thì khả năng hoà tan các khí càng giảm do vậy khi gia nhiệt nước trong bộ khử khí thì các chất khí tách ra khỏi nước và được thải ra ngoài
Các tạp chất rắn thì có thể tách ra thành cáu cặn bám vào các bề mặt truyền nhiệt như các bộ hâm nóng nước, ống sinh hơi, bộ quá nhiệt gây giảm hiệu suất
trao đôi nhiệt và quá nhiệt cục bộ trong thiết bị, giảm tuổi thọ của thiết bị rất nhanh
chóng
Sở dĩ các tạp chất tách ra được, một mặt vì nhiệt độ tăng cao thì độ hoà tan của một số muối trong nước giảm xuống, mặt khác khi vận hành, nước dùng để sản xuất hơi liên tục bay hơi, làm cho nồng độ tạp chất tăng dần (do tích luỹ), khi nồng độ tạp chất vượt quá nồng độ bão hoà thì tách ra, tạo thành cáu cặn trên bề mặt thiết bị Ngoài ra do tác dụng nhiệt, nhiều tạp chất bị biến đổi tạo thành chất khó hoà tan, đóng cáu lên bề mặt thiết bị
Người ta cũng phân ra hai loại cáu cặn: Cáu cặn sơ cấp và cáu cặn thứ cấp Cáu cặn sơ cấp la cau can sinh ra lập tức bảm ngay vào bề mặt thiết bị Cáu
cặn này khó xử lý loại bỏ khỏi bề mặt thiết bị
Cáu cặn thứ cấp là cáu cặn đo tích tụ lại rồi mới bám lên bề mặt thiết bị Cáu cặn thứ cấp dễ xử lý hơn cầu cặn sơ cấp
Cáu cặn cũng thường mang điện tích và gây ăn mòn điện hoá cục bộ tạo thành các vết lõm, hỗ sâu, những kẽ nứt trên đường ống, thiết bị
Trang 281.4 Chất trao đỗi ion 1.4.1 Phan loai Dựa vào nguồn gốc và tính chất có thể phân loại các chất trao đổi ion như Sau: Thién nhién — hai luc sa Chat vô CƠ Nhân tạo — Zêolit tổng hợp Chat
trao đôi ion 7 Chat cacbon — than sunfonic k
Tinh axit manh — goc — SO3H / Dang Chất hữu caHonit og , < Tinh axit yêu — gdc - COOH Dang I {- N (CH2)3}OH Tinh kiém manh L Dạng II {- N (CH;);}OH
Nhựa tông hợp < anionit C,H,OH
Tinh kiém yéu: (NH3)OH, (= NH2)OH
Hoặc (= NH)OH
Dạng khử - vật hữu
\ Dang khac
Dạng oxi hóa — khử
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phú Mỹ)
Hình 2.1: Sơ đô nhánh phân loại chât trao đôi ion
Thời kỳ đầu, phát hiện và ứng dụng kỹ thuật trao đổi ion, người ta mới chỉ có loại chất trao đỗi ion vô cơ thiên nhiên, như “hải lục sa” (Zeolit), vì loại chất trao đôi này không thể dùng trong môi trường axit, vả lại dung lượng trao đôi ion của nó tương đối thấp, cho nên đã thay thế bằng chất trao đổi ion nhân tạo, đặc biệt là chế tạo thành công nhựa trao đổi ion, làm cho chủng loại nhựa trao đổi ion không ngừng tăng thêm và được ứng dụng ngày càng rộng rãi
Trong các chất trao đổi ion được phân loại như ở trên thì ta có thể xếp thành hai loại cơ bản:
Trang 29Nhựa trao đôi amion chỉ giữ lại các 1on âm trong nước
Ngoài ra, các loại nhựa có tác dụng trao đôi đặc biệt chỉ giữ lại chọn lọc một vai ion
1.4.2 Hạt nhựa trao đổi ion 1.4.2.1 Khái niệm chung
Nhựa trao đối ion được điều chế bằng các phản ứng polyme hay copolyme hoá dưới dạng các hạt hình cầu có đường kính khoảng 0,5 mm để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc trong quá trình xử lý nước
(Hình được trích te dia chi www.oxychemicals.com.vn)
Hình 2.2: Hạt nhựa trao đôi 1on
Hat nhựa trao đổi ion là hợp chất hữu cơ cao phân tử gồm hai phan: Phan một là khung hữu cơ cao phân tử có cầu trúc không gian và phần hai là gốc ion trao đối Gốc ion trao đôi lại do 2 thành phần nhỏ hơn cấu thành, một phần gắn chặt vào khung hữu cơ cao phân tử tạo thành một ion cô định (âm hoặc dương) và một phần là ion linh hoạt, hoạt động có điện tích ngược dấu (dương hoặc âm) Phần ion linh hoạt chính là phần có thê trao đổi ion
Trang 30Để cho ngắn gọn một cách gần đúng, ta có thể coi hạt nhựa trao đổi ion có hai thành phân là ion trao đổi (H” hoặc OH) gắn trên thành phần gốc polyme (R- hoặc R'-) Hạt nhựa trao đôi ion có phần ion linh hoạt là ion H” gọi là hạt nhựa trao đổi ion dương hay Cationit (Cation Resin) Hạt nhựa trao đỗi ion có ion linh hoạt là 1on âm OH' gọi là hạt nhựa trao đổi ion âm hay Anionit (Anion Resin)
1.4.2.2 Hạt nhựa trao đôi ion dương
Hạt nhựa trao đổi ion dương dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ là hợp chất hữu cơ tổng hợp có tên thuong mai Rohm & Haas — Amberlite 120 Na véi thành phần chủ yếu là gốc Hydrocacbon (viét rút gọn là gốc R- ) liên kết yếu với ion H” Hạt nhựa trao đối ion dương thường được ký hiệu trong cơng thức hố học 14 RH
hoặc R-H
Trong dung dịch có pH cao, liên kết yếu của ion H” trong hạt nhựa sẽ bị phân ly tạo thành các ion H” và gốc R- mang điện tích âm Trong nước có các ion dương Ca”', Mg”” .sẽ tạo liên kết mới với gốc R- mang điện tích âm Như vậy các hạt nhựa đã “giữ” các ion đương Ca”", Mg”T .là thành phần cơ bản làm cứng nước
Để tăng diện tích tiếp xúc giữa hạt nhựa hữu cơ với nước người ta tổng hợp hạt nhựa trao đôi ion với kích thước nhỏ phù hợp mà vẫn đảm bảo hiệu suất, công suất thích hợp
1.4.2.3 Hạt nhựa trao đôi ion âm
Hạt nhựa trao đôi ion âm dùng trong nhà máy Đạm Phú Mỹ là hợp chất hữu cơ tông hợp có tên thương mai Rohm & Haas — Amberlite 910 Cl với thành phần chủ yếu là sốc Hydrocacbon (viết rút gọn là sốc R°-) liên kết yêu với ion OH Hat nhựa trao đổi ion âm thường được ký hiệu trong cơng thức hố học là: ROH hoặc R’-OH
Trong dung dịch có pH thấp, liên kết yếu của ion H trong hạt nhựa sẽ bị phân ly tạo thành các ion OH' và gốc R°- mang điện tích đương
Trong nước có các ion CI, SO¿“, SO;”, HCO;, HSiO;, CO;” sẽ tạo liên
kết mới với gốc R- mang điện tích đương
Như vậy, các hạt nhựa da “git” cdc ion CI, SO,”, SO3”, HCO;, HSiO;,
CO;” là thành phần tạp chất cơ bản trong nước
Trong thực tế, các ion HCO;, CO:7 tổn tại trong nước với nồng độ rất thấp Trong dung dich, cac ion HCO;, CO;”” thường phân ly như sau:
Trang 31CO,” + 2H* — HO + CO; †
Khí CO; được đây ra khỏi nước bằng thiết bị khử khí trước khi đưa vào thiết
bị trao đối ion âm để giảm tiêu hao năng lực trao đổi của ion âm
Đây cũng là lý do người ta thiết kế hệ thống thiết bị khử khoáng nước như sau: thiết bị trao đổi ion dương, thiết bị khử khí, cuối cùng là thiết bị trao đối ion âm
1.4.2.4 Tính chất vật lý của hạt nhựa trao đôi ion
Hình dạng bên ngoài: Hạt nhựa trao đôi ion trong công nghiệp có dạng cầu (trên 90%) đường kính khoảng 0.5mm, không màu
Hệ sô ngậm nước: Hệ sô ngậm nước phản ánh hệ sô khe hở mao quản của nhựa Hệ sô ngậm nước càng lớn thì hệ sô liên kêt trong hạt nhựa càng nhỏ Trong quá trình sử dụng, nêu hệ sô này thay đôi thì nói lên hạt nhựa có thê bị hư hỏng
Hệ số trương nở: Nhựa trao đổi ion ngâm trong nước sẽ trương nở Độ trương nở có liên quan đến độ bên liên kết giữa khung hữu cơ và các nhóm hoạt động, dung lượng trao đôi, nồng độ chất điện giải, đặc tính trao đôi ion Hạt nhựa có
hệ số trương nở lớn thường dễ nứt vỡ, hư hỏng
Tính chịu mài mòn: Tính chịu mài mòn phản ánh cường độ cơ giới của hạt nhựa Trong quá trình sử dụng, các hạt nhựa va chạm vào nhau gây bào mòn, nứt vỡ Đây là chỉ tiêu quan trọng của hạt nhựa
Tính hoà tan: Khung cao phân tử dần bị lão hố, hồ tan trong nước dưới dạng keo Do vậy tính hồ tan phản ánh ti thọ của hạt nhựa
Tính chịu nhiệt: Hạt nhựa trao đổi ion dương có thể làm việc trong môi trường nước đến 100C Hạt nhựa trao đổi ion âm có thể chịu được nhiệt độ đến
80°C
Tính dẫn điện: Hạt nhựa trao đổi ion khô không dẫn điện
1.4.2.5 Tính chất hoá học của hạt nhựa trao đôi ion
Tính axít - kiềm: Hạt nhựa trong nước phân ly yếu làm cho nước có tính axít hoặc tính kiềm
Tính ổn định hoá học: Tính ổn định hoá học phản ánh khả năng ơxy hố và
q trình lão hoá phần khung cao phân tử Các hạt nhựa khác nhau thì có tính ổn định hoá học khác nhau
Trang 32Tính phản ứng thuận nghịch: Phản ứng trao đổi ion có tính chất thuận nghịch, đây là tính chất hoá học rất quan trọng để tái sinh hạt nhựa trao đổi ion
Tính chât chọn lọc: Nhựa trao đôi 1on có ái lực khác nhau với các 1on khác nhau, do vậy nó có “ưu tiên thứ tự” cho các 1on trao đôi
Dung lượng trao đổi ion: Dung lượng trao đổi ion phản ánh khả năng trao đôi được khối lượng ion là bao nhiêu Đây là chỉ tiêu quan trọng hàng đầu của hạt
nhựa
Dung lượng trao đổi hoàn toàn (hay dung lượng trao đổi lý thuyết — trao đôi trong điều kiện thí nghiệm) là khả năng trao đổi hoàn toàn phân ion linh hoạt của hạt nhựa
Dung lượng trao đổi làm việc là dung lượng trao đổi thực tế trong quá trình làm việc, chịu ảnh hưởng của điều kiện làm việc thực tế Các điều kiện thực tế như hàm lượng các muối hoà tan trong nước, thành phần các muối đó, chiều dày của lớp nhựa, vận tốc nước vận hành, nhiệt độ nước, phương thức tái sinh, chủng loại hoá chất tái sinh, độ thuần của hoá chất tái sinh, nồng độ dung dịch tái sinh, vận tốc, nhiệt độ tái sinh đều có ảnh hưởng trục tiếp đến dung lượng trao đôi làm việc của hạt nhựa
1.4.2.6 Đặc tính trao đổi ion của hạt nhựa trao đổi ion Nhựa trao đổi ion [H”] axít mạnh
Các nhóm R-H của nhựa trao đôi ion dương (Cationit) mạnh đều có khả năng trao đôi tương đối mạnh với mọi nhóm cation có trong nước, có thể khử được độ cứng có trong nước đồng thời làm giảm độ kiềm của nước Nước ra khỏi cột trao đổi ion đương sẽ có tính axit
Thay đổi tính chất của nước ra
Trang 33Na Độ cứng A Độ axit mạnh Độ axít Vv D6 kiém Vv
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phu Mỹ)
Hình 2.3: Sự thay đôi tính chât của nước ra
Khi nước đi qua lớp nhựa, các ion đương trong nước bị nhựa giữ lại và đồng
thời nhựa giải phóng H”
Theo tính chọn lọc của hạt nhựa, trước khi hạt nhựa bị bão hoà ion Na”, các ion H” được giải phóng ra sẽ trung hoà các ion âm (OH, HCOx, CO¿” ) làm giảm độ kiềm của nước (pH giảm xuống)
Do các phản ứng trao đổi không xảy ra tức thời, nên nồng độ ion Na” sẽ bắt đầu xuất hiện (điểm a) và tăng dần lên (do hạt nhựa chọn lọc kém véi Na’) , tương ứng độ axit giảm mạnh (pH lại bắt đầu tăng lên) Khi nông độ Na” tương đương với lượng axit mạnh, nước ra có độ pH trung tính (điểm b) Khi nước ra có nồng độ lon Na" lớn hơn nữa thì nước ra sẽ có tính kiềm (pH > 7) vì H” sinh ra không đủ để trung hoà độ kiêm của nước Độ kiềm của nước ra tăng cho tới khi bằng với độ kiềm của nước vào thì nghĩa là hạt nhựa không còn giải phóng H” nữa Toàn bộ hạt nhựa đã chuyển sang dạng Rạ-Ca, R;-Mg, R-Na
Khi nước ra bắt đầu xuất hiện các ion Mg”” và sau đó là Ca”” (điểm d trên biêu đô), nông độ Na” giảm dân đên khi nước ra hồn tồn giơng nước vào thì hạt nhựa hêt khả năng trao đôi ion
Trang 34Như vậy: Điêm a là điệm cuôi của quả trình khử muôi hiệu quả
Điêm d là điêm cuôi của quá trình trao đôi ion khử độ cứng của hạt nhựa Nước cứng Thiết bị phản ng ô*đ trao i ion Ht nha đã F trao đôi ion „ Fạt nhựa trao
Hạt nhựa đói ion 1 phân
trao đồi ion &
ae Cs Magnesium ions
++ yr Caicumions
ot Sodium tons
Nước mêm
(Hình được trích từ địa chỉ: www.oxychemicals.com.vn)
Hình 2.4: minh họa tính châầt nước ra Trao đôi ion kiêm mạnh (anionit mạnh)
Thứ tự chọn lọc của nhựa anionit R-OH đối với các anion trong nước là
SO,” > NO; > Cl > HCO; > HSiO;
Khả năng trao đổi HSiO; của anionit là kém nhất, vì vậy trong nước ra
thường có một lượng nhỏ ion HSiO:' và tính kiềm yếu
Nâng cao khả năng khử Silic (Sĩ)
Trang 35xuất hiện của ion HSiO+ là báo hiệu sự kết thúc quá trình trao déi anion Hay là lớp nhựa đã hết khả năng trao đổi Nhưng vì lý do kinh tế mà người ta chấp nhận nước ra có nông độ ion HSiO;' nhất định và sau đó sẽ được tiếp tục xử lý đề giảm di tác hại của lon HS1O; trong nước
Để nâng cao hiệu quả khử HS1Oz;, yêu cầu phải có nhựa anionit mạnh, chất lượng nước vào có pH thấp và nâng cao hiệu quả quá trình tái sinh hạt nhựa
Yêu cầu chât lượng nước vào
Khi nước vào có độ pH thấp (tính axit cao), các hợp chất Silic sẽ tồn tại ở dang ion HSiO; do phan tmg trao đổi sau:
R-OH + HSi0O; — RHSi03 + OH
Do đó khi nước có độ pH thấp thì cân bằng phản ứng có lợi nghiêng về phía hấp thụ
HSiO;3
Ngoài ra giảm thấp các nồng độ của các ion khác trong nước cũng làm thuận lợi cho quá trình khử Silic Do tính chọn lọc của anionit nên thực tế chỉ có nồng độ cua ion HCO; 1a anh huong trực tiếp (xét ở khía cạnh nồng độ các 1on) đến hiệu
quả khử Silic nên người ta thường khử ion HCO; trước băng thiết bị đuôi khí CO;
(Degasifier) đặt trước thiết bị khử Anion Yêu cầu đối với điều kiện tái sinh
$ Các chất đùng để tái sinh phải là kiềm mạnh
$ Phái dùng dư hoá chất một lượng nhất định nhưng phái khống chế nồng độ dịch tái sinh
$ Nâng cao nhiệt độ tái sinh và tăng thời gian tiếp xúc $ Nâng cao độ thuần của chất tái sinh
1.4.2.7 Các nhân tô ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi ion
Cân bằng trao đôi ion đạt được trong một số điều kiện cụ thẻ Trong thực 6, người ta mong muốn thiết bị trao đôi ion có thê vận hành dưới lưu tốc nước cao cho nên thời gian phản ứng là có hạn, không thê không xét đến tốc độ trao đổi ion đạt đến trạng thái cân bằng Vì vậy, nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ trao đôi ion có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng
Quá trình trao đôi ion là quá trình trao đỗi giữa các ion trong nước và gốc có thể trao đối trong các nhựa trao đối ion Gốc có thể trao đôi của nhựa phân bố không theo qui tắc trong mỗi hạt, nó không chỉ ở bề mặt của hạt nhựa, mà số lớn nằm bên trong hạt nhựa Cho nên quá trình trao đôi ion tương đối phức tạp, vì nó
Trang 36không đơn thuân chỉ là vần đê trao đôi vị trí giữa các 1on, còn có quá trinh ion trong nước khuêch tán vào bên trong hạt
Tốc độ của bản thân phản ứng hóa học trao đổi ion phụ thuộc vào phản ứng giữa các ion, nói chung rất nhanh Cho nên thông thường nói tốc độ trao đổi ion không phải chỉ phản ứng hóa học này, còn nói tới tốc độ thay đổi của nồng độ ion trong dung dịch nước (tức là quá trình động lực học của nó)
Nói chung, quá trình trao đổi ion có thể phân ra 5 bước Dưới đây là ví dụ: Nhựa cationit tính axit mạnh dạng HR tiến hành trao đổi Na+ trong nước
1 Trước tiên, Na+ trong nước khuếch tán trong nước đến màng nước tiếp giáp ở bề mặt nhựa, dần đần khuếch tán qua mảng này, như (1)
lon có thể trao đối trong chất trao đổi
~~ ~~
Hat chat ~““ N
trao đổi Màng nước tiệp giáp hạt nhựa (Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phu Mỹ)
Hình 2.5: Các bước trao đôi khuêch tán
2 Na” đi vào các lỗ liên kêt bên trong hạt nhựa, tiên hành khuêch tán như
(2)
3 Na” với gôc trao đôi bên trong nhựa tiêp xúc, rôi với H” có khả năng trao đôi trên gôc trao đôi, như (3)
4 HỈ bị trao đôi tách ra, khuếch tán ở bề mặt nhựa giữa các lỗ mắt liên kết bên trong nhựa, như (4)
5 HỈ bị trao đổi tách ra, khuếch tán thông qua màng nước tiếp giáp bê mặt hạt nhựa đi vào trong dung dịch nước, như (5)
Trang 37Bước thứ (1) và bước thứ (5) ion khuếch tán trong đung địch nước(chủ yếu là khuếch tán trong màng nước) có tính trao đổi chất giống nhau, bằng đương lượng, có thể xem cùng một loại: khuếch tán màng
Cũng lý luận như vậy, bước thứ (2) và (4) cũng có thể coi cùng một loại khuếch tán trong lỗ lưới liên kết ở bên trong hạt nhựa: khuếch tán bên trong hạt hoặc khuếch tán nội
Vấn đề các điều kiện vận hành có ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi tuy đã có nhiều công trình nghiên cứu, nhưng còn chưa hoàn toàn rõ ràng Dưới đây nêu lên một số nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi ion
Nhóm trao đổi của nhựa
Ta đã biết, tốc độ phản ứng hóa học giữa các ion rất nhanh, nó không phải là giai đoạn quyết định ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi ion Cho nên, nói chung gốc trao đôi của nhựa khác nhau không ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi Ví dụ: nhựa
cationit dạng sunfonic không kể là nó ở trạng thái HR hoặc NaR hoặc thái khác, đối
với tôc độ trao đôi giữa các 1on đều rât nhanh, sự khác biệt nay cũng rât nhỏ Quan hệ giữa hình thái của gôc trao đôi va toc độ trao đôi
Thời gian cần thiết Tỉ trọng biểu kiến Phản ứng , ` dat dén 90% can bang (g/ml) RSO3H + KOH 2 phút 0.435 RSO3Na + CaCl, 2 phút 0.500 RCOOH + KOH 7 ngày 0.400 RCOONa + CaCl, 2 phút 0.300
Nhưng đối với chất trao đôi ion có thể hình thành chất điện giải yếu tình trạng sẽ khác, tốc độ trao đôi dạng HR và dạng muối giống như vậy sẽ khác biệt rất lớn Tốc độ phản ứng trao đôi của nhựa trao đổi có nhóm cacboxyl dang HR trong bảng đặc biệt chậm, vì đường kính của mắt lỗ trong hạt của nó tương đối nhỏ, quan hệ tốc độ khuếch tán nội của ion, tiến hành trong mắt lỗ rat cham Dé giai thich điểm này, có thể đo ti trọng biểu kiến của nó rất xa tỉ trọng biểu kiến của nhựa trao đôi có nhóm cacboxyl ở dạng muối
Trang 38Nồng độ dung dịch
Sự chênh lệch nồng độ là động lực quá trình khuyếch tán
Khi nồng độ 1on linh động trong nước > 0,003 mol/l, tốc độ khuyếch tán màng của ion rất lớn, sự khuyếch tán trong hạt nhựa trở thành tốc độ khuyếch tán chung của quá trình trao đổi ion Quá trình này xảy ra khi tái sinh hạt nhựa
Khi nồng độ ion linh động trong nước < 0,003 mol/l, téc độ khuyếch tán màng nhỏ Khi đó tốc độ khuyếch tán này trở thành tốc độ khuyếch tán chung của quá trình trao đối ion Quá trình sản xuất nước khử khống thuộc dạng này
Nơng độ ion trong dung dịch cũng ảnh hướng đến độ trương của hạt nhựa và tốc độ khuyếch tán mao quản
Lưu tốc dung dịch
Nói chung, lưu tốc dung dịch không ảnh hưởng đến tốc độ khuyếch tán màng cua ion
Nhiệt độ dung dịch
Nhiệt độ cao thì tốc độ khuyếch tán màng và mao quản cao Thông thường, nhiệt độ dung dịch giữ khoảng 20 + 40 ”C Nhiệt độ không được cao quá giới hạn cho phép của hạt nhựa, không thấp quá làm giảm tốc độ khuyếch tán của ion
Độ liên kêt của khung nhựa trao đôi ion
Độ liên kết của hạt nhựa lớn thì đường kính mao quản thường nhỏ, làm giảm tốc độ trao đổi ion
Đường kính hạt nhựa
Đường kính hạt nhựa càng nhỏ thì tổng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hạt nhựa và dung dịch càng cao, chiều dài Ống mao quản giảm, do đó tăng độ trao đôi 1on mạnh
Nhưng đường kính hạt nhựa không thể quá nhỏ vì sẽ làm tăng trở lực của tầng nhựa và khi vận hành thì dễ bị rửa trôi, hạt nhựa thốt ra ngồi
Kích thước mao quản
Nhựa có mao quản kích thước lớn thường dùng để xử lý nước có nhiều khoáng hữu cơ Thường là hạt nhựa được tông hợp bằng phương pháp trùng hợp
Trang 39Nói chung nhựa có mao quản lớn thì tôc độ khuyêch tán mao quản cao, tăng toc độ trao đôi 1on
Bản chât của ion
Ban chat của 1on đôi với tôc độ khuêch tán nội có ảnh hưởng tương đôi lớn Bán kính 1on hyđrat càng lớn, khuêch tán nội càng chậm, sô điện tích của lon càng nhiêu, khuêch tán nội càng chậm
Căn cứ vào kết quả thực nghiệm, cứ tăng thêm vào cation một điện tích, tốc độ khuếch tán của nó sẽ giảm chậm khoảng 1/10 với lúc ban đầu Hiện tượng các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi của anionit hoàn toàn giống cationit Đối với nhựa anionit, vẫn đề khuếch tán màng hiện này mới nghiên cứu được rất ít Nhưng đo được trong dung dịch rất loãng, đối với nhựa tính kiềm mạnh, khuếch tán màng là chủ yếu, trong dung dịch đặc khuyếch tán bên trong hạt (khuyếch tán nội) là chủ yếu
Độ liên kết của nhựa và điện tích của ion đối với ảnh hưởng tốc độ khuếch tán bên trong hạt nhựa của anion so với ảnh hưởng của cation nhỏ hơn nhiều; nếu anion tăng thêm mỗi điện tích, đến với mức độ ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán nội của nó, chỉ bằng 1/2 hoặc 1/3 của cation Khi độ liên kết của nhựa từ 5% tăng thêm đến 15%, tốc độ khuếch tán nội của cation hóa trị 1 giảm thấp khoảng 1/10 so với ban đầu; còn tốc độ khuếch tán nội của anion hóa trị 1 chỉ giảm thấp 1/2 Nhựa dạng lỗ lớn, tốc độ khuếch tán nội của nó so với nhựa thông thường nhanh hơn nhiều
Nước sau khi qua keo tụ và lọc xử lý, tuy có thê khử đi vật huyền phù và vật chất keo trong nó, nhưng độ cứng chưa thay đổi, độ kiềm vẫn còn tương đối cao, tức là độ cứng dư lại trong nước đã qua hóa mềm xử lý trước so với yêu cầu về độ cứng của nước bổ sung cho lò hơi còn cao gấp nhiều lần Cho nên nước này không thể dùng làm nước cấp bổ sung cho lò hơi, phải tiếp tục bước xử lý hóa mềm mới dùng được Hiện nay, phương pháp dùng rộng rãi nhất để xử lý hóa mềm nước là trao đôi ion Lò hơi thấp áp có thể đùng xử lý trao đôi ion natri (NaR) Lồ hơi trung áp và cao áp có thể dùng xử lý trao đổi ion NaR hai cấp; có khi ngoài phần hóa mềm ra, còn cần giảm thấp độ kiềm của nước (ở đây gọi là khử kiềm), có thể dùng phương pháp xử lý nước trao đôi ion HR, NaR Các phương pháp trao đồi ion đó, sẽ được giới thiệu trong phần này
Ngoài ra, tùy thuộc vào sự phát triển của kỹ thuật trao đối ion, hiện nay có lò hơi cao áp và trung áp, thậm chí có cả một số lò hơi thấp áp đã dùng phương pháp hóa sạch nước triệt để, tức là phương pháp khử muối hóa học trao đổi anion và cation
Trang 40Theo sự bố trí lắp đặt trao đôi ion khác nhau, phương thức vận hành trao đôi ion có thé phan ra may loại như sau: 4 r Trạng thái tĩnh Tháp đơn Trao đổi ion Z Kiểu tháp cố định 4 Tháp lớp song song Trạng thái động < ` Tháp hôn hợp Tháp di động `_ Kiểu tháp liên tục Tháp lưu động
(Hình được trích từ tài liệu nhà máy Đạm Phu Mỹ)
Hình 2.6: Sơ đồ nhánh phân loại phương thức vận hành trao đôi 1on Phương thức trao đôi trạng thái tĩnh là cho chất trao đổi ion và nước tiếp xúc trong một thời gian (có khi tiến hành khuấy) tiến hành trao đổi ion, sau đó đem nước và chất trao đôi ion phân ly ra Cho nên, phương thức vận hành của nó phải có thời gian ngừng Nên phương thức loại này không có giá trị thực dụng trong công nghiệp, chỉ thích hợp sử đụng để nghiên cứu tính năng của chất trao đối ion trong phòng thực nghiệm
Trao đổi ion trong trạng thái động là chỉ nước tiến hành trao đổi ion đưới trạng thái lưu động, đây là phương pháp thường dùng trong công nghiệp
1.5 Tái sinh hạt nhựa trao đối ion
Phản ứng trao đôi ion là phản ứng thuận nghịch Khi khử ion trong nước, các
ion bị nhựa hấp thụ Ngược lại, khi tái sinh, các ion này bị dung dịch tái sinh lay di
khỏi hạt nhựa Vì thế khi vận hành hệ thống, hạt nhựa sẽ suy giảm khả năng trao đôi ion đến mức cho bắt đầu cho ra nước đạt tiêu chuẩn giới hạn Khi đó ta phải tái sinh để phục hồi khả năng trao đổi ion cho hạt nhựa Đây là bước quan trọng trong công nghệ xử lý nước bằng phương pháp trao đôi ion sử dụng hạt nhựa