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Lapplication & les avantages dun adoucisseur deau équipé de la résine cationique Purolite® SSTC60 Technologie enveloppe mince (Shallow Shell) Présenté

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Présentation au sujet: "Lapplication & les avantages dun adoucisseur deau équipé de la résine cationique Purolite® SSTC60 Technologie enveloppe mince (Shallow Shell) Présenté"— Transcription de la présentation:

1 Lapplication & les avantages dun adoucisseur deau équipé de la résine cationique Purolite® SSTC60 Technologie enveloppe mince (Shallow Shell) Présenté au Salon 36 heures des pros de leau du Québec, le 21 mars 2014 Par Don Downey, Directeur des ventes pour le Canada, Purolite Canada

2 Pourquoi adoucir leau? Réduction de la dureté pour: 1.Prévenir l'entartrage par le CaSO 4. 2.Réduire les résidus de savons 3.Prévenir les taches par le Fe

3 Bicarbonate de calcium Ca (HCO 3 ) 2 CHALEUR Carbonate de calcium Dépôts de Ca CO 3 Pourquoi adoucir leau?

4 Comment adoucir leau? Mesure de la dureté de leau: en parties par million (ppm) en CaCO 3 en milligrammes par litre (mg/L) en milliéquivalents par litre (meq/L) pour le chimiste en grains par gallon US (gr/gal US) en industrie exprimée en ions ou en équivalent CaCO 3

5 Procédé déchange de dureté HCO 3 Cl SO 4 NO 3 Ca Mg Na HCO 3 Cl SO 4 NO 3 Comment adoucir leau?

6 Les perles ou grains de résine sont placées dans une cave pressurisée En moyenne, un adoucisseur deau est conçu pour opérer pendant 20 heures avant dêtre régénéré La résine de ladoucisseur est régénérée avec une solution de sel (NaCl) à 15% afin que la résine puisse être remise en service en peu de temps Ca Mg Na SAC Résine Na Comment adoucir leau?

7 Étapes de la régénération Rétrolavage Expansion du lit % -pour séparer les perles -pour enlever les matières colloïdales -pour assurer un bon contact avec la saumure Volume de leau de lavage : 1.5 à 4 fois le volume du lit Durée : minutes Débit: -dépend de la température de leau normalement m/h (3-5 gal US/pi 2.) Effluent à drainer SAC Résine Eau de lavage

8 Injection de sel Quantité de sel: g g/Lr (4 20 lb./pi³-R) Concentration de saumure: 10% en poids (8-15%) Durée de contact: 30 (min) - 60 minutes Débit (incluant eau de dilution): 2 – 7 BV/h (0.25 to 0.9 USGPM/pi 3 Eau de dilution Volume de leau: 2- 4 fois le volume de résine ( USG/pi 3.) Débit: BV/h ( USGPM/pi 3 ) SAC Résine Chlorure de drainer Ca, Mg, Na Saumure et eau de dilution Étapes de la régénération

9 Étapes de régénération Rinçage rapide Volume de leau: 3- 6 fois le Volume du lit de résine ( USG/pi 3 ) Débit: BV/h ( USGPM/pi 3 ) SAC Résine Chlorure de Na vers le drain Eau de rinçage

10 Coûts de régénération DescriptionMontant$ Sel (min) pour régénérer 1pi³ de résine80,10/Ib. Eau (min) pour régénérer 1pi 3 de résine754.00/1000 gal Coût total annuel pour utiliser un adoucisseur domestique $ Nombre total dadoucisseurs domestiques au Canada 2.5 millions DescriptionMontant$ Sel (min) pour régénérer 1pi 3 de résine120.10/lb. Eau (min) pour régénérer 1pi 3 de résine /1000 gal Coût total pour exploiter 1pi 3 de résine commercial ou industriel/année $ Quantité totale de résine utiliser dans le commercial et lindustriel au Canada 13 millions pi 3 Ajoutez les adoucisseurs commerciaux et industriels et quel grand total croyez-vous atteindre dans ce tableau?

11 Faire les choses différemment Et si nous pouvions fabriquer une résine qui nécessiterait moins de sel et continuerait de respecter les normes de qualité de leffluent? Et si nous pouvions utiliser une résine qui nécessiterait moins deau et qui continuerait de respecter les normes de qualité de leffluent? Et si nous pouvions fabriquer une résine que lon pourrait régénérer avec de leau de mer?

12 Et si nous pouvions fabriquer une résine et ensuite la régénérer avec les rejets dun procédé dosmose inverse? Et si nous pouvions fabriquer une résine et utiliser du bicarbonate de soude pour la régénérer? Et si nous pouvions fabriquer une résine et utiliser de la vapeur pour la régénérer? Faire les choses différemment

13 Pour améliorer la perle de résine 99% des sites disponibles pour léchange dions sont à lintérieur de la perle de résine. La cinétique est la vitesse à laquelle les ions sont échangés sur les sites en surface et à lintérieur de la perle de résine. À mesure que la perle de résine augmente de grosseur, la cinétique ralentit à cause des difficultés de diffusion. Si la dimension des perles double la cinétique est 4 fois plus lente.

14 NOTE: Contamination du coeur de la perle et contamination par le Fe Na Ca Na Fe Pour améliorer la perle de résine

15 À mesure que le produit régénérant est utilisé dans le processus de régénération de la résine, la capacité pour compléter la réaction sépuise. Le centre de la perle ne peut être régénéré, ce qui résulte en une fuite lorsque le régénérant pénètre jusquau centre de la perle. À cause de ce centre non-régénéré des métaux lourds Fe, Br et Sr saccumulent, ce qui rouille la résine. Des quantités excessives de produit chimique son requises afin de surmonter les problèmes associés aux résines standards.

16 Améliorations à la perle Na Na + Na Fe + Ajouter un noyau Technologie enveloppe mince (Shallow Shell) SST60 and SST80

17 Améliorations à la perle La résine SST60 permet une cinétique plus rapide vs. Les catégories de résine standard et PUROFINE en opération à co-courant Résine standard du plus grand diamètre Résine SST60 à enveloppe mince et noyau central Résine Purofine C100 de plus grand diamètre Diamètre de 1 à 2 mm Diamètre de 1,87 mm Diamètre de 0,71 mm 10 X plus rapide 3.5 X plus rapide 0,375 mm de diamètre La résine SST60 est 10 X plus rapide que la résine standard La résine SST60 est 3.5 X plus rapide que la résine Purofine Diamètre équivalent de 0,375 mm pour la résine SST60 Le taux de diffusion est proportionnelle à 1/r² où «r» est le rayon de la perle

18 Applications sur le terrain 1: Une étude (2007) sur le terrain illustrant la régénération de la résine SST SAC avec leau de mer, aux installations de BP (EOR) à Prudhoe Bay Alaska. 2: Une étude sur le terrain (2010) démontrant la régénération de la résine SST SAC avec le rejet dune unité dosmose inverse (CIX-RO) à lusine ZLD en banlieue de Chicago, Illinois. 3:Une étude (2011) sur papier de lillustration de leau évacuée dune chaudière à vapeur pour régénérer la résine SST SAC/WAC. 4:Une étude (2011) sur le terrain démontrant la régénération dune résine SST WAC en utilisant la NaHCO³ comme régénérant, sur un projet CBM à Sheridan, Wyoming.

19 À linstallation de BP à Prudhoe Bay (Alaska) on utilise un polymère pour opérer un EOR. Pour optimiser on doit utiliser de lEau douce. La température moyenne en hiver est de C et le sel gèle à C. Des travaux préliminaires avec des adoucisseurs régénérés à leau de mer ont montré que plus de 20 volumes de lit ont été nécessaires pour obtenir 22kg dOC et 2mg/L de pertes (fuites). Ladoucissement conventionnel utilise 6 BV (volumes de lit de résine) pour obtenir des résultats identiques. (Kunin, Amber-Hi-Lights No. 147) Applications sur le terrain

20 Affluent non traité Rejet après régénération Adoucisseur avec une résine à enveloppe mince (SST) SAC Effluent traité Entrée du régénérant SII BPCC BPI ROI FC SOI RII BPC Régulateur du débit de contournement BPI Isolateur de la dérivation SII Isolateur dentrée de service SOI Isolateur de sortie de service RII Isolateur du débit de régénérant ROI Isolateur du rejet de régénérant Jauge de pression et indicateur de débit Valve d'échantillonnage Contrôleur de débit Valve manuelle

21 Identification (numéro) des cycles de fonctionnement Durée (min) de fonctionnement par cycle de service 360 Salinité moyenne (%) du régénérant % calculé de chlorure de sodium Quantité calculée de NaCl utilisé (lb) Quantité de NaCl utilisé (lb/pi 3 ) Fuites (en CaCO 3 ) – lobjectif était de Les résultats globaux montrent que le pilote aurait pu fonctionner pendant 12 heures pour chaque 2 heures de régénération, soit 1BV de régénération pour chaque BV de service. Applications sur le terrain

22 En se basant sur létude de 2007 avec leau de mer nous avons posé les questions suivantes: 1.Quelle est la quantité minimale deau de mer requise pour régénérer efficacement la résice SST? 2.En excluant le NaCL commercial quelles autres sources de NaCL en concentration suffisante pouvons-nous utiliser gratuitement comme régénérant? Perméat (eau pure), 75% Alimentation Rejet concentré de lOI, 25% Applications sur le terrain

23 Dessalement deau saumâtre – utilisant la saumure rejetée par lOI > 0.5 (1)% CIX-RO Échange dions cyclique – récupération par OI % de récupération SST65 Cuve de récupération des rejets Pompe à rejets Applications sur le terrain

24 SST65 Chaudière à vapeur à passage unique Économiseur Purge de la chaudière Échangeur de chaleur Vapeur CIX-BBD Applications sur le terrain

25 Inventée par Irwin Higgins en 1951 à EAC pour la séparation dions radioactifs à laide de résines I-X Commercialisée en Acquise par Severn Trent Services Première technologie développée par le Gouvernement américain commercialisée par lindustrie privée. Conçue pour la séparation dions sélective et en continue Applique à léchange dions la mise en contact à contre-courant des liquides et de la résine Utilisée dans les applications commerciales dadoucissement de leau qui deviendra vapeur (SPE 1958) Applications sur le terrain Boucle de Higgins

26 Applications sur le terrain Système Boucle de Higgins pour échange dions Système Boucle de Higgins pour échange dions Configuration de la boucle Boucle cylindrique de la résine 4 sections séparées par les robinets sur la boucle Adsorption – Ions chargés sur la résine Régénération – Ions résorbés de la résine Rétrolavage – Fines particules et matières solides enlevées Pulsation – Régularise le mouvement de la résine dans la boucle Débits à contre-courant La résine se déplace dans le sens des aiguilles dune montre Lalimentation et la régénération se déplace dans le sens contraire des aiguilles dune montre Robinets papillon sur la boucle Régénération Pulsation Rétrolavage Adsorption Résine liquides

27 Une boucle de Higgins Modèle 3012 (30 de diamètre pour la section adsorption et 12 de diamètre pour la section régénération) à été installée sur un site de traitement deau CBM- EWMS en opération dans le Wyoming. Environ 50 pi³ de résine de Purolite SST104 (à ions hydrogène) a dabord été épuisée à un volume maximum sous la forme de sodium, puis introduite dans la boucle de Higgins. Environ 5pi³ de résine additionnelle fut ajoutée par incréments pendant lopération initiale à mesure que le volume de résine dans le système CCIX sapprochait des conditions détat stable pour lexpansion/contraction. Applications sur le terrain Le projet CBM de Sheridan Wyoming

28 Résultats dessais sur le terrain de la résine Purolite SST 104H ParamètreUnitésRésultats Débit deau entrantUSPGM150 MST entrantPPM2000 à Dureté entrantPPM en CaCO 3 50 à 110 Sodium entrantPPM800 – 3900 Alcalinité entrantPPM en CaCO Dureté dans leffluentPPM en CaCO 3 < 0.5 Volume total traité par le pilotem3m Dosage de HCIg/L104 Conversion NaOH nécessaireM3M3 0 (1) (1) À cause de la forte alcalinité en bicarbonate de sodium dans leau entrant dans le système la neutralisation de la résine WAC IX par lhydroxyde de sodium ne fut pas requise. Applications sur le terrain

29 -Enlèvement du fer du manganèse par la résine Purolite SST60 (avec ions Na) -Enlèvement des fluorures Purolite SST60 (avec inos Al or Ca) -Désalcanisation – Purolite SST104H -Déminéralisation de petit lait de fromage– Purolite SST80H -Déminéralisation dacide lactique – Purolite SST80H -Adoucissement deau de forte teneur en matière solides dissoutes – Purolite SST104Na Autres applications

30 Documents de référence IWC Régénération par leau de mer de la résine Purolite SST80 SAC à lenveloppe mince – D. Downey IWC Récupération accrue en osmose inverse par Cyclic IX – F. Boodoo IWC Régénération de résine dadoucissement à laide deau de vidange dune chaudière – S. Moylan 2013 PWS – 20 cas deau produite par adoucissement dans un système à boucle de Higgins– D Beagle


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