Методичка ОХТ. Практикум для студентов специальностей 148 01 01 Химическая технология производства и переработки неорганических материалов

• Название: Практикум для студентов специальностей 148 01 01 Химическая технология производства и переработки неорганических материалов
• Анкор: Методичка ОХТ.doc
• Дата: 20.10.2017
• Размер: 0.72 Mb.
• Имя файла: Методичка ОХТ.doc
• Тип: Практикум; #9624
• страница: 2 из 10

2. ВОДОПОДГОТОВКА

Цель работы – изучение способов промышленной водоподготовки, стандартных методик определения жесткости воды и их использования при выполнении лабораторных работ.
2.1. Общие положения
Вода – один из важнейших факторов жизни на Земле. Ежедневно человечество расходует до 7 млрд. т воды, что соответствует по массе общему количеству полезных ископаемых, добываемых за год. Основными потребителями воды являются химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная отрасли промышленности, черная и цветная металлургия, энергетика, мелиорация. Классификация воды по целевому назначению представлена на рис. 1.

Вода

Хозяйственно- Техническая Поливная

питьевая







Энергетическая Охлаждающая Технологическая










Подпиточная Оборотная

(добавочная)






Средообразующая Промывающая Реакционная

Рис. 1. Классификация воды по целевому назначению

Согласно рис. 1, различают следующие разновидности технической воды: энергетическая, охлаждающая, технологическая. Энергетическая вода используется при получении пара (для питания парогенераторов) и как рабочее тело при передаче тепла от источника к потребителю (горячая вода). Охлаждающая вода служит для охлаждения жидких и газообразных продуктов в теплообменных аппаратах. При этом вода не соприкасается с материальными потоками. Технологическая вода подразделяется на средообразующую, промывающую и реакционную. Средообразующая вода используется для растворения твердых, жидких и газообразных веществ, получения суспензий при обогащении, гидротранспорте продуктов и отходов производства; промывающая вода – для промывки газообразных (абсорбция), жидких (экстракция) и твердых продуктов; реакционная – в качестве реагента, а также при азеотропной отгонке. Технологическая вода непосредственно контактирует с реагентами и продуктами процесса.

Основными источниками водоснабжения промышленных предприятий служат поверхностные и грунтовые воды. К поверхностным водам относятся реки, озера, искусственные водохранилища и каналы. В первую очередь для промышленного производства используются реки.

2.2. Качество воды и требования к ней

В 1 л воды, как правило, содержится около 1 г солей. В морской воде их значительно больше – от 5 гл до 35 гл. Пресные и морские воды различаются по суммарному содержанию солей, а также соотношением в них хлоридов, сульфатов и карбонатов. Речные воды делятся на маломинерализованные (до 200 мгл), среднеминерализованные (200–500 мгл) и повышенной минерализации (свыше 1000 мгл). Наряду с солями, вода содержит некоторое количество сложных природных органических соединений – гумусовых веществ. Содержание этих примесей в речных водах 5–10 мгл, в озерных – до 150 мгл. В водах содержится значительное количество твердых взвесей, коллоидных веществ и примесей биологического характера (микроорганизмов, водорослей и др.).

Существует несколько классификаций примесей воды. Согласно наиболее известной и признанной классификации примесей по фазово-дисперсному составу (по Л.А. Кульскому), они делятся на следующие группы:

1. 
   вещества, которые образуют с водой взвеси, суспензии, эмульсии, – удаляются с использованием сил тяжести и адгезии;
   
2. 
   вещества в коллоидом состоянии и вирусы – удаляются окислением О₂, О, Сl₂, адсорбцией на золях Al(OH)₃, Fe(OH)₃;
   
3. 
   молекулярные растворы, образованные газами и органическими веществами, – удаляются окислением, десорбцией газов и легколетучих веществ, адсорбцией на золях, гелях, твердых сорбентах (уголь), экстракцией (углеводородами), биологической очисткой;
   
4. 
   ионные растворы (растворы солей, кислот и щелочей) – удаляются переводом в труднорастворимые соединения, ионным обменом, перегонкой, экстракцией, вымораживанием, электродиализом или электроосмосом.
   

Содержание растворенного кислорода в воде определяется ее температурой и реакциями, протекающими в водной среде: фотосинтеза (содержание кислорода увеличивается) и окисления органических соединений – химического и микробиологического (содержание кислорода уменьшается).

В зависимости от состава вод меняется рН. Для рек и озер этот показатель колеблется в пределах 5,0–8,5.

Содержание различных примесей, как растворенных, так и находящихся в виде взвеси в природных водах, обуславливает образование отложений, накипи и шлама на поверхностях теплообменной аппаратуры и парогенераторов, что приводит к их коррозии и ухудшению теплообмена. В условиях работы оборотных систем водоснабжения многократный нагрев воды до 40–45С и охлаждение ее в вентиляторных градирнях ведет к потерям диоксида углерода и отложению на поверхностях теплообменников и трубопроводов карбонатов кальция и магния в соответствии со следующими реакциями:

Са(HCO₃)₂ → CaСО₃ + СО₂ + Н₂О;

Mg(HCO₃)₂ → MgСО₃ + СО₂ + Н₂О.

Во избежание этого в производственных циклах используется специально подготовленная подпиточная вода, качество которой должно удовлетворять определенным техническим требованиям. Для примера в табл. 1 указаны основные показатели качества воды, используемой для охлаждения продуктов в теплообменных аппаратах в некоторых отраслях промышленности.