книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий

честве жидких азотных удобрений либо для получения сухих (гранулированных) удобрений.

Концентрация растворов кислот и аммиака при регенерации Ионообменных смол должна быть максимально допустимой и ве­ личина ее определяется устойчивостью смол к этим реагентам.

Ионообменные смолы разрушаются в растворах кислот ще­ лочей и солей преимущественно в результате гидролиза и про­ текания окислительно-восстановительных процессов. Гидролизирующая способность растворов щелочей и кислот убывает в Ряду

NaOH » NH4OH > NaaC 0 3 > HNOa » H2S04.

Поэтому аммиак может применяться для регенерации аниони­ тов в более высокой концентрации, чем едкий натр.

Катионит КУ-2 в Н+-форме постепенно полностью растворяет­ ся «на холоду» только в 15 N HNO3; частичное разрушение его Наступает при значительно меньших концентрациях кислотьь

Регенерация сульфокатионита КУ-2, насыщенного ионами ам­ миака и слабоосновного АН-2Ф (АН-2ФН), после насыщения

анионами NOs была исследована в связи с разработкой метода очистки конденсата водяного пара на заводах азотной промыш­

растворы аммиака с концентрацией до 15%. При 40-процентной концентрации HN03 разрушения катионита КУ-2 не наблюда­ лось, но несколько усилился механический износ зерен смолы, что вызвало постепенное возрастание гидравлического сопротив­ ления ионообменной загрузки фильтра. Поэтому концентрацию H N 03 в регенерационном растворе рекомендуется ограничивать в пределах 25— 30 %.

Катионит КУ-2 устойчив к воздействию растворов азотной кислоты даже при нагревании до 130°, если он не подвергается в этих условиях многократному высушиванию и набуханию. Мо­ дификации сульфокислотного катионита КУ-2-8с, КУ-22 и КУ-2П в этих условиях несколько менее устойчивы (потери в весе до­ стигают 4%).

Сопоставление физической стойкости гранул сульфокатиони-

едкого натра, показало, что наиболее устойчивы в таких жест­ ких условиях гранулы смолы КУ-2П (выдерживают до 500 цик­ лов), тогда как катионит КУ-2 разрушается уже после 10—25 циклов попеременного набухания в кислоте и щелоче.

Катионит, насыщенный преимущественно ионами аммония, может быть отрегенерирован раствором серной кислоты с полу­ чением в качестве конечного продукта растворов сульфата ам­ мония. Данные, приведенные в табл. 49, показывают, что при

Таблица 49. Влияние количества серной кислоты на степень регенерации катио­ нита КУ-2

кислоты используется для ионного обмена. Повышение концен­ трации кислоты замедляет регенерацию и уменьшает ее глу­ бину.

Обследование работы промышленных ионообменных устано­ вок, на которых извлекаются ионы аммония из конденсата соко­ вого пара, на Днепродзержинском химическом комбинате и Чирчикском ордена Ленина электрохимическом комбинате по­ казало, что катионит, регенерируемый 12— 19-процентной азот­ ной кислотой, устойчиво работает в течение длительного време­ ни [9]. На Днепродзержинском комбинате регенерацию катионитовых фильтров проводят в две ступени с целью повышения коэффициента использования азотной кислоты. На первой сту­ пени используют до 70% всего необходимого количества кисло­ ты. Остаточное содержание ионов аммония в конденсате после катионирования колебалось в пределах 0,5—0,8 мг/л.

На Чирчикском комбинате содержание нитрата аммония в от­ работанных регенерационных растворах превышает 22— 24 г/л; содержание свободной кислоты в 2— 4 раза выше действительно необходимого. Данные эксплуатации производственных устано­ вок подтверждают возможность применения для регенерации смолы КУ-2 значительно более концентрированных растворов азотной кислоты, чем обычно применяемые на установках ионо­ обменного обессоливания воды.

Опыты по ионообменной деминерализации продувочных вод в условиях аммиачного умягчения подпитывающей воды на Чер­ касском химкомбинате показали, что для регенерации анионита АН-2Ф расход 10-процентного раствора аммиака составлял око­ ло 3 л/л набухшей смолы при степени регенерации анионита 100%. Анионит в этих условиях оказался вполне устойчивым. Анионит АН-2Ф устойчив и в 15-процентном растворе аммиака.

При последовательном пропускании всего необходимого объе­ ма регенерационного раствора отдельными порциями макси­ мально используются реагенты в первых порциях, здесь прак­ тически не остается свободной кислоты (или аммиака при реге­ нерации анионита). Последние порции растворов могут исполь­ зоваться повторно в качестве первых в последующей операции

Рис. 70. Схема регенерации ионитовых фильтратов в четыре сту­ пени:

регенерации ионообменных фильтров. Наибольшая экономия реагентов и сокращение объема отработанных растворов дости­ гается при последовательном пропускании растворов через ионо­ обменный фильтр четырьмя равными порциями, принимаемыми в отдельные сборники.

Удельный расход каждой фракции раствора 25-процентной азотной кислоты принимается 0,3 м3/м набухшей смолы КУ-2„ раствора 10-процентного аммиака — 0,1 м3/м3 набухшей смолы АН-22 (или АН-2Ф, АН-2ФН). Технологическая схема такой ре­ генерации представлена на рис. 70.

Растворы азотной кислоты приготовляются в емкости путем разбавления водой концентрированной HN03, поступающей со склада кислоты. Отработанный раствор поступает последова­ тельно в приемники 4— 7, 4—2, 4—3 и 4—4\ из приемника 4— 7 отработанный раствор, практически не содержащий свободной кислоты, переводится в смеситель-нейтрализатор 6. В последую­ щей операции регенерации через катионитовый фильтр пропу­ скают раствор из приемника 4—2 и принимают в аппарат 4— 7,

затем раствор из приемника 4—3, который принимают в аппарат 4— 2, далее — раствор из аппарата 4—4, который принимают в аппарат 4—3 и, наконец, свежий 25-процентный раствор H N O 3 из аппарата 3, который принимают в аппарат 4—4. Эта последо­ вательность операций сохраняется в дальнейшем в каждой ре­ генерации.

ОН-анионитовые фильтры 2 регенерируют 10-процентным раствором аммиака, который приготовляют из жидкого аммиа­ ка или 25-процентной аммиачной воды, поступающей из емкости в аппарат <9, куда дозируется разбавляющая вода. Регенерацию анионита также осуществляют последовательно четырьмя пор­ циями раствора, которые принимают в сборники 5— 1, 5—2, 5—3, 5— 4. Наиболее концентрированный отработанный раствор из аппарата 5—1 передают в смеситель-нейтрализатор 6, где до­ водят смесь отработанных растворов до pH 7, добавляя при не­ обходимости 25-процентную H N O 3 из аппарата 3, либо 10-про­ центный NH3 из аппарата 8. Раствор из аппарата 6 собирается в аккумулирующей емкости, откуда непрерывно круглосуточно подается в гранулятор удобрений 7. Гранулированные удобре­ ния при необходимости гидрофобируют, направляют в упаковоч­ ное отделение и далее на склад готовой продукции.

КОМПЛЕКСНЫЕ СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦИИ БЕСПРОДУВОЧНЫХ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

СТАБИЛИЗАЦИЯ М ИНЕРАЛЬНОГО СОСТАВА ОБОРОТНОЙ ВОДЫ

ВБЕСПРОДУВОЧНЫ Х СИСТЕМАХ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖ ЕНИ Я

Стабилизация оборотной воды, достигаемая в обычных оборотных системах водоснабжения продувкой, в замкнутых беспродувочных системах производится путем выведения части оборотной воды для корректировки ее минерального состава и последующего возвращения в цикл раздельно или совместно со свежей подпитывающей водой. Необходимая степень обессоли­ вания этой части воды зависит от коэффициента упаривания оборотной воды в системе и относительного количества воды, выводимого из системы для обработки взамен продувки.

Это количество, называемое стабилизационным расходом во­ ды в замкнутых системах оборотного водоснабжения, вычисля­ ется с учетом того, что объем подпитывающей свежей воды в замкнутых системах водоснабжения должен компенсировать только потери от уноса воды при разбрызгивании и испарении в охладительных устройствах, а также потери, обусловленные затратами воды на собственные нужды (т. е. на эксплуатацию сооружений для корректирования солевого состава и осветления стабилизационного расхода оборотной воды).

При стабильности оборотной воды (отсутствии инкрустации поверхностей отложениями CaC0 3, M g(O H ) 2 либо изменений состава воды за счет продуктов коррозии труб и теплообменной аппаратуры) сохраняется равенство коэффициентов упаривания, определяемых по постепенному повышению в оборотной воде

печения коррозионной стойкости материалов солесодержание в.

где Bi — количество взвеси, удаляемое при осветлении подпи­ тывающей воды, мг/мг\ Q i— производительность системы обо­ ротного водоснабжения, м?/ч\ 2Q UeMT — производительность вен­ тиляторов градирен (по воздуху), мъ/ч; Воб — допустимая кон­ центрация взвешенных веществ в системе оборотного водоснаб­

ленный по условиям сохранения допустимой концентрации взве­ шенных веществ.

В тех случаях, когда величина /?з> определенная на основе тре­ бовании к постоянству солевого состава оборотной воды, меньше

величины рз , вычисленной для условий соблюдения допустимой концентраций взвешенных веществ, в замкнутой оборотной си­

стеме предусматривается фильтрование всего объема воды рз с направлением лишь части этой воды, равной р3, на ионообмен­ ное корректирование солевого состава.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАМКНУТЫХ СИСТЕМ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖ ЕНИ Я ПРЕДПРИЯТИЙ АЗОТНОЙ ПРОМ Ы Ш ЛЕННОСТИ

Проектирование замкнутых систем оборотного водо­ снабжения предприятий азотной промышленности ведется на основе использования комплексных схем обработки подпитывающей и корректировки качества оборотной воды с использовани­ ем отработанных регенерационных растворов ионообменных установок в производстве минеральных удобрений. Экономиче­ ская целесообразность технологической схемы оборотного во­ доснабжения азотных предприятий определяется тем, что реаген­ ты, применяемые в процессах подготовки воды и корректировки ее качества (аммиак, карбонат аммония, азотная кислота), яв­ ляются продуктами производства этих предприятий и исполь­ зуются по цеховой себестоимости.

Выбор технологической схемы обработки воды в значительной степени определяется ионным составом воды, используемой для подпитки оборотных систем.

Схема обработки воды с преобладающей временной жестко­ стью и малым содержанием хлоридов и сульфатов, не требую­ щая применения ОН-анионирования для стабилизации состава оборотной воды (рис. 71).

Примерный ионный состав таких вод приведен в табл. 50. Умягчение воды без предварительного коагулирования взвеси производится в конусных реакторах, заполненных кварцевым песком. Оптимальный гранулометрический состав фракций песка

Рис. 71. Технологическая схема беспродувочной системы оборотного водо­ снабжения завода азотных удобрении:

Трубопроводы:

ной трубопровод из баков кислоты; 21 — аммиачная вода.

Таблица 50. Ионный состав воды (концентрация ионовумг-экв/л) р. Днепр (А) и р. Горынь (Б)

0,2—0,5 мм — 45%; 0,1— 0,2 мм— 55%. Объемный вес загрузки— 1,5 т/м3. Степень заполнения аппарата обеспечивает переход песка во взвешенное состояние в потоке воды при отно­

сительном расширении слоя — =1,5. Время контакта воды с Уо

песком в начале работы аппарата 10 мин, а после начала кри­ сталлизации на песке карбоната кальция скорость воды может быть повышена и время контакта воды с песком может быть сокращено до 4 мин.

Аммиак для умягчения воды применяется в виде водного рас­ твора (аммиачной воды). Для смешения раствора аммиака с умягчаемой водой раствор подводится к каждому реактору че­ рез эжекторы, установленные на подводящих трубах. Повыше­ ние напора воды перед подачей на вихревые реакторы до 3,0— 3,5 атм производится насосами.

Умягченная вода из реакторов отводится самотеком в резер­ вуар охлажденной воды при насосной станции оборотного цик­ ла. Часть умягченной воды, предназначенная для Н+-катиони-