Лекции аппаратчика химводоочистки. лекции Аппаратчик химводоочистки. Q2 H2 Fe

• Название: Q2 H2 Fe
• Анкор: Лекции аппаратчика химводоочистки
• Дата: 01.08.2022
• Размер: 0.69 Mb.
• Имя файла: лекции Аппаратчик химводоочистки.doc
• Тип: Документы; #638742
• страница: 3 из 4

Определение жесткости воды трилонометрическим методом.
В колбу 250 мл. отбирают 100 мл. исследуемой воды, добавляем 5 мл. аммиачно-буферной смеси, для поддержания среды. Затем добавляем 5-6 капель индикатора хром темно-синего. Раствор приобретает красно-фиолетовое окрашивание, т.к. катионы жесткости с индикатором образуют соль такого цвета, затем титруем «Трилоном Б» воду:

Исходящую 0,1 Н раствором

Умягченную 0,01 Н раствором

до появления синего окрашивания «Трилон Б» с катионами жесткости образуют прочную бесцветную соль.

- индикатор хром темно-синий выделяется в свободном виде и обуславливает цвет раствора.

По расходу «Трилона Б» судят о жесткости воды.

Характеристика катионитного материала.

Название катионита	Сырье, применяемое для катионита	Размер зерен мм.	Коэффициент набухания рады	Рабоч. Обмен. Способность гр/экв	Допустимая t воды
Сульфоуголь	Камен. уголь, обработанный серной кислотой	0,3-1,2 годовой	1,2 износ	280-320 10-15%	300С
Синтетические органические смолы	Бензин, стирол, дивинир и др. органические смолы	03,1,2 годовой	1,4 износ	1500-1700 3,5%	1300С

Катионитовый металл характеризуется следующими показателями:

1. 
   величина рабочей обменной способности – это количество гр/экв Са²⁺ и Mg²⁺ , которые могут поглотиться одним м³ катионита за время между двумя регенерациями.
   
2. 
   механическая и химическая стойкость.
   
3. 
   термоустойчивость.
   

Определение количества соли на одну регенерацию.

Еф * удельная норма расхода соли (200гр/экв.)

q = ________________________________________

1000

q количество соли на одну регенерацию.
Еф емкость поглощения фильтра – количество грамм эквивалента катионов Са и Mg, которые могут поглотиться всем объемов катионов за время между двумя регенерациями.

Еф = РО₀С * V катионита = расчет (соли в три раза больше).

РО₀С – рабочая обменная способность (умножается на объем катионита) (фильтра).

V катионита = S (площадь) * h (высота) h = 3,14

S = h * r²_(ф) (паспорт, диаметр)

Удельная норма расхода соли – это количество соли, необходимое для вытеснения из катионита 1 Экв - Са и Mg и равна эта величина 200 гр/ экв.
Определение межрегенерационного периода фильтра.
Еф

Т = ___________________

Q * жесткость воды

Q - часовая производительность фильтра, рассчитывается по формуле:

Q = S * √Ф (скорость фильтрации)

√Ф при Na – катионировании – 15 м/час

при водород катионировании – 40 м/час

Жесткость воды определяется опытным путем- тринлонометрическим методом.

Н⁺ водород катионирование

В том случае, когда необходимо снизить щелочность воды, воду после Nа – катионирования фильтра пропускают через Н – катионирование фильтра.


Na⁺

H⁺

Na⁺

H⁺




Начало

При Н⁺ катионировании в качестве подвижного выступает катион Н⁺, при умягчении воды протекают реакции (обменного) ионного обмена. Катионы жесткости Са и Mg задерживаются в катионите, а катионы водорода переходят в воду и с ионами солей: образуются соответствующие минеральные кислоты:

2HR + CaSO₄ = CaR₂ + H₂SO₄

2HR + MgCl₂ = MgR₂ + 2HCl

2 HR + Ca(HCO₃)₂ = CaR₂ + 2H₂CO (угольная кислота-распадается сразу)

CO₂ H₂O

При водород – катионировании среда воды – кислая. Такая вода обладает агрессивными свойствами, она вызывает коррозию трубопровода котлов.

Поэтому Н⁺ катионирование в чистом виде не применяют, а только совместно с Na⁺ катионированием.

Регенерацию ведут 1.5 – 2% раствором серной кислоты H₂SO₄

CaR₂ + H₂SO₄ = 2HR + CaSO₄

MgR₂ + H₂SO₄ = 2HR + MgSO₄

Н⁺ - катион. фильтр имеет такое устройство, как Nа⁺ катион. Фильтр, только его внутренняя поверхность более тщательно покрывается антикоррозийным материалом.
Н⁺ - катионирование с «голодной» регенерацией.

Применяют в том случае, когда необходимо снизить карбонатную жесткость воды. От обычного процесса Н⁺ - катионирования отличается тем, что на регенерацию расходуется теоретически рассчитанное количество кислоты или даже чуть меньше. При регенерации такой уменьшенной дозой кислоты реакция обмена будет протекать только в верхних слоях, а в нижних слоях останутся ранее задержанные катионы жесткости Са²⁺ и Mg²⁺.

Са²⁺

Mg²⁺

Ca²⁺

Mg²⁺

H

H

H

Ca²⁺

Mg²⁺




Верхний слой Фильтр после

регенерации

Нижний слой


При умягчениях воды в верхних слоях катионита будут протекать реакции ионного обмена, при которых катионы жесткости Са²⁺ и Mg²⁺ задержатся в катионите, а катионы Н⁺ с анионами образуют минеральные кислоты.
2HR + CaSO₄ = CaR₂ + H₂SO₄

2HR + Mg(HCO₃)₂ = MgR₂ + 2CO₂ + 2H₂O



Вода, содержащая в своем составе минеральные кислоты (H₂SO₄, HCl),будет проходить через нижние слои катионита, в которых будут проходить реакции как бы регенерации.

Катионы Н будут задерживаться в нижних слоях, а катионы Са²⁺ и Мg²⁺ с анионами кислот будут вновь образовывать соли постоянной жесткости.

CaCl2	CaSO4
MgCl2	MgSO4

Таким образом, при Н⁺ - катионировании голодной регенерации освобождаются только от солей временной жесткости.

C
Ca²⁺ Mg²⁺

H⁺

H⁺

H⁺



aR₂ + 2HCl = 2HR + CaCl_{2 Реакции, протекающие}

MgR₂ + H₂SO₄ = 2HR + MgSO<sub>4 в нижних слоях

катионита.</sub>
В ходе умягчения воды катионы водорода из верхних слоев перемещаются в нижние; к моменту регенерации расходятся полностью.


Ca²⁺ Mg²⁺

Ca²⁺ Mg²⁺


Для того, чтобы предохранить воду от проскока катиона водорода, умягченную воду после фильтра 1 ступени пропускают через саморегенерирующий фильтр с высотой слоя катионита до 2-х метров.

Достоинство данного метода:

1. 
   Вода имеет нейтральную реакцию среды она может быть слабощелочной, из – за того, что исходная вода слабощелочная.
   
2. 
   небольшой расход кислоты H₂SO₄ на регенерацию.
   
3. 
   надежность работы котельной установки.
   

Устройство декорбонизатора.

Вода умягченная в Н⁺ катионитном фильтре содержит в своем составе углекислый газ. (до 5 млгэкв/кг)Углекислый газ вызывает коррозию, вспенивает воду. Для удаления углекислого газа из воды ее направляют в декорбанизаторы.

Декорбанизатор – представляет собой металлическую колонку, которая заполнена керамическими кольцами Рашига.

Вода прогревается до t 20-25⁰ попадает в верхнюю распределительную камеру и стекает вниз декорбанизатра. Кольца способствуют большей соприкосновенности углекислого газа с воздухом. Воздух подается снизу насосами под давлением 120 мм. вод. ст. углекислый газ из воды переходит в воздух и выдувается их декорбанизатора. Вода, содержащая 1-2 мл. грэкв/кг. углекислого газа поступает в бак под декорбанизатором. Из бака в подогреватели очищен. водой, а затем в вакуумный деаэратор, где полностью освобождается от углекислого газа, а содержание кислорода уменьшается до 30-50мкг/кг.

Расход воздуха на 1 м³ воды 14м³.

2HR + Ca(HCO₃)₂ = CaR₂ + 2CO₂ + 2H₂O

2HR + Mg(HCO₃)₂ = MgR₂ + 2CO₂ + 2H₂O

РH – 7,1.- нейтральная
Неполадки в работе фильтра.

1. 
   фильтр работает с малой емкостью поглощения:
   
   • 
     недоброкачественный катионит,
     
   • 
     в исходной воде содержится много солей, железа и Na, Al. В этом случае в первую очередь поглощаются катионы железа и Na, Al..
     
   • 
     имеется повреждение нижнего распределителя,
     
   • 
     плохо произведено взрыхление,
     
   • 
     нарушена инструкция по эксплуатации фильтра.
     
2. 
   идет интенсивное разрушение катионита:
   

• 
  некачественный катионит,
  
• 
  температура умягченной воды превышает допустимую,
  
• 
  водородный показатель РН больше 10,
  

3. 
   фильтр имеет затяжной период отмывки - если повреждено верхнее распредустройство.
   
4. 
   если происходит вынос катионита - неполадки нижнего распредустройства.
   
5. 
   после регенерации фильтра вода вытекает с высокой жесткостью:
   
   • 
     если в воде много солей Na, Fe, Al
     
   • 
     если пропускает солевая задвижка,
     
   • 
     если мала высота слоя катионита,
     
   • 
     если температура умягченной воды ниже 10⁰С.
     

Аммоний катионирование.

При умягчении применяется аммоний катионы. В ходе умягчения воды протекают реакции ионного обмена, в ходе которых катионы жесткости задерживаются в катионите, а катионы аммония переходят в воду с образованием солей аммония.

Хлорид аммония 2NH₄R + CaCl₂ = CaR₂ + 2NH₄Cl

Сульфат аммония 2NH₄R + MgSO₄ = MgR₂ + (NH₄)₂SO₄

Гидрокарбонат аммония 2NH₄R + Mg(НCO₃) = MgR₂ + NH₄НСО₃

Соли аммония под действием температуры и давления разлагаются на аммиак и минеральные кислоты.

NH₄Cl = NH₃ + HCl

(NH₄)₂SO₄ = 2NH₃ + H₂SO₄

Вода при аммоний катионировании имеет кислую среду, поэтому аммония катионирование применяют с Na⁺ - катионированием.

Аммиак вместе с паром поступает в паропровод, где ____ с образованием щелочи.

NH₃ + H₂O = NH₄OH

В больших количествах щелочь вызывает коррозию и это является недостатком аммоний катионирования. Регенерацию аммоний катионирования фильтра проводят 2-3% раствором хлорида аммония или 4-6% раствором сульфата аммония.

CaR₂ + 2NH₄Cl = 2NH₄R + CaCl₂

MgR₂ + (NH₄)₂SO₄ = 2NHR + MgSO₄
Анионирование воды.

Анионирование – (обессоливание) процесс обмена анионов между распределенными в воде электролитами и твердым зернистым практически нерастворимым в воде веществом анионитом.

В качестве подвижных анионов, могут быть хлорид анионы Сl^- гидроксид анионы ОН^- гидрокарбонат анионы НСО^-₃, карбонат СО^2-₃.

Наиболее эффективно процесс анионирования протекает в кислой Н^- катион. среде. При фильтровании кислой воды аниониты проникают реакции ионного обмена между анионами.
ROH + HCl = RCl + H₂O
2ROH + H₂SO₄ = R₂SO₄ + 2H₂O (H⁺ + OH^-)
В ходе анионирования анионит истощается, поэтому его регенерируют раствором щелочи NaOH. RCl + NaOH = ROH + NaCl

Определение карбонатной жесткости воды.

В колбу 250 мл. наливают 100 мм. Исследуемой воды, добавляют 2-3 капли метил-оранжа раствор приобретает желтое окрашивание. Полученный раствор титруем деценормальным раствором кислоты до появления желто-розового окрашивания. По количеству кислоты пошедшей на титрование судят единым изм. о жесткости воды Мл. экв/кг.
Устройство и принцип действия термического деаэратора атмосферного типа.
Кислород и углекислый газ, растворенные в воде вызывают коррозию. С увеличением давления пара процесс коррозии усиливается. Содержание кислорода не должно превышать в питательной воде 30-50 мкг/кг.

Углекислый газ должен отсутствовать. Аппараты, в которых происходит удаление газов из воды называется деаэратор.

В настоящее время широкое применение получили термический деаэратор атмосферного и вакуумный.

Принцип действия термического деаэратора основан на свойстве газов уменьшать растворимость с повышением температуры. При температуре кипения воды 100⁰С растворимость газов в воде практически 0⁰С. Деаэратор состоит из деаэраторной колонки и бака. Внутри колонки расположены дырчатые тарелки, одна над другой. Умягченная вода подается на верхнюю тарелку струйками стекает с тарелки на тарелку и поступает в деаэратор. Снизу колонки подается пар, он расходится по всему сечению колонки и нагревает воду до 102-104⁰С.

При такой t газы в воде не растворяются, выходят из нее и вместе с паром удаляются в атмосферу. Часть пара конденсируется и стекает в бак.

Для поддержания рабочего давления 0,2 атм. устанавливают гидрозатор в случае повышения давления может произойти взрыв. При резком понижении давления создается разряжение и деаэратор будет смят атмосферным давлением.
Арматура: термометр, манометр, водоуказатель, стекло, запорная арматура, гидрозатвор, сигнализаторы предельных уровней воды, регуляторы воды и пара.

Вакуумный деаэратор.

Основное оборудование: деаэраторный бак и две деаэраторные колонки.
Вспомогательное оборудование: подогреватель холодной воды, регулятор для поддержания t воды, регуляторы уровня воды, КИП, охладитель выпара (предназначен для охлаждения пара газовой смеси, эжектор (для поддержания вакуума и отсоса пара газовой смеси); бак рабочей воды эжектора (для сбора воды, он открытого типа, т.е. находится под открытым давлением).
Принцип действия эжектора: поток воды, подогретый до определенной температуры вакуума поступает на распределительные тарелки и поступает в бак. Снизу подается вода при наличие вакуума она превращается в пар, который проходит через поток, обрабатываемой воды пар и газы движутся в отсасывающую трубу и поступают на охладитель выпара, где парогазовая смесь конденсируется, часть идет на конденсат, оставшаяся парогазовая смесь водоструйным эжектором удаляется в бак рабочей воды эжекторов, из которого происходит выделение газов в атмосферу. Воды из бака эжектора поступает на охладитель выпара, для охлаждения парогазовой смеси.

Необходимым условием нормальной работы вакуумного деаэратора является соответствие t воды разряжению.