Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция

 

В.В.Шищенко, П.П.Симонов, А.И.Быко

B.B.Ñêîðíÿêîâ, В.В.Демидов (72) Авторы взобретеняя

Ставропольский политехнический инс научно-исследовательский и проектн и обработки цветных мет

ый (71) Заявители (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ. ВОД С llOBNUEHHblN

СОДЕРЖАНИЕМ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ

Изобретение относится к способам термического умягчения природных и сточных вод, содержание сульфата кальция в которых близко к насыщению, и может быть использовано для умягчения морских и сернокислых сточных вод промышленных предприятий.

Известен способ термического умягчения воды для защиты испарителей от сульфатной накипи при помощи зернистой присадки (1 .

Недостатками этого способа являются значительный расход пара на смешивающий нагрев воды в реакторе и растворение присадки по мере снижения температуры воды в испарителях.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ термического умягчения вод, содержащих сульфат кальция, включающий обработку воды известью, нагревание до 130170 С, осаждение сульфата кальция и о удаление его иэ воды(2).

Недостатком этого способа является значительный расход тепла. Причина заключается в том, что исходную во. ду за счет тепла умягченной воды мож но нагреть только до 40-7УС, так как при более высоком нагреве начинается образование отложений сульфата кальция на теплопередающих поверхностях.

В результате умягченная вода охлаждается только на. 30-60 С и с ней уносится большое количество тепла.

Нагрев исходной воды от 40-70оС до

130-170оС осуществляется смешением с паром, расход которого оказывается значительным. При этом конденсат пара смешивается с умягченной водой и теряется.

Цель изобретения - уменьшение стоимости обработки воды и предотвращение осаждения сульфата кальция на теплопередающих поверхностях.

Поставленная цель достигается тем, что исходную воду с повышенным

Яс ) (>$4 содержанием сульфата кальция предварительно нагревают смещением с умягченной водой, затеи паром до

130-170 С ° и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция.

Предпочтительно исходную воду эа счет тепла умягченной воды нагревать до температуры на 5-1/ С ниже температуры термического умягчения, а исходную и умягченную воду смешивать а такой пропорции, чтобы концентрация сульфата кальция в смеси была ниже растворимости полугидрата сульфата кальция при наибольшей температуре нагрева воды, Кроме того, подмешивание термоумягченной воды к исходной ведут ступенчато перед каждым теплообменником .по иере подогрева исходной воды.

Способ осуществляется следующим образом, Смешение исходной и термоумягченной воды снижает концентрацию сульфата кальция и повышает допустимый предел поверхностного нагрева исходной воды и степень использования тепла термоумягченной воды, возвращаемой s технологический цикл.

Разбавление исходной воды снижает пересыщение по полугидрату сульфата кальция при нагреве воды до температуры термического умягчения.

В результате значительно уменьшается количество образующегося нестабильного полугидрата сульфата кальция, а пропускание этой воды через слой ангидрита сульфата кальция ускоряет стабилизацию умягченной воды именно по этой модификации. 8 результате увеличивается степень удаления сульфата кальция иэ воды, а следовательно, и качество умягченной воды.

Иедогрев исходной воды до температуры термического умягчения на 5-15 С обусловлен тем„ что с уменьшением недогрева снижается расход тепла на умягчение, но возрастает количество циркулирующей воды, что увеличивает размеры теплообменникоа и аппаратов для термического умягчения. Как показали расчеты, оптимальный недогрев лежит в указанных пределах.

Соотношение между количеством исходной и умягченной воды в смеси обусловлено тем, что при большем разбаалении увеличивается количество воды, поступающей на термическое умягчение с соответствующим увеличением расхода тепла.При меньшем разбав5

1О

3О

4О

55 пении возникает опасность образования отложений на поверхности нагрева, 3а определяющую выбрана растворимость полугидрата, так как результаты исследований и опыт эксплуатации теплообменникоа в подобных условиях показывает, что при температуре выше 100ОС отложения сульфата кальция на поверхности наблюдается только при его концентрации, превышающей растворимость полуводной модификации в данных физико-химических условиях.

Постепенное подмешивание умягченной воды к исходной по мере ее охлаждения позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого в теплообменниках. В результате общая поверхность теплообменников уменьшается. При этом количество воды, подмешиваемой до теплообменника должно обеспечить концентрацию сульфата кальция, не превышающую его растворимость при температуре на выходе из этого теплообменника.

На чертеже дана схема установки для умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция.

Исходную воду, подаваемую по трубопроводу 1, смешивают с умягченной so"" дой, подаваемой по трубопроводу 2.

Смесь подогревают а .теплообменнике 3, смешивают с умягченной водой, подава" емой по трубопроводу 4, подогревают в теплообменнике 5 и так далее. Затем смесь подают в деаэратор 6, где деаэрируют эа счет тепла умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 7.

Деаэрированную воду насосом 8 подают а теплообменник 9, после которого смешивают с частью умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 10, пропускают через серию теплообменников, перед каждым из которых так же смешивают с частью воды, и подают в последний теплообменник 11, после которого направляют в термоумягчитель 12, где смешивают с паром, подаваемым по трубопроводу 13, нагревают до заданной температуры, пропускают через слой ангидрита сульфата кальция, отделяют от осадка и по трубопроводу 14 подают в теплообменник 11, охлаждают и подводят к насосу 15, где ее давление повышают на 2-3 бар вы" ше давления, создаваемого насосом 8, затем воду направляют в последующие теплообменники. После каждого теплообменника часть охладившейся термоумягченной воды подмешивают к исходной

891584

IS

3О

3О

35 ао

° S воде. Охлажденную термочмягченную воду по трубопроводу 16 возвращают в технологический цикл, а избыток осадка из термоумягчителя 12 по трубопроводу 17 подают на переработку с целью его утилизации.

Пример. Сточные воды сернокислотного травильного отделения завода по обработке цветных металлов в количестве 100 т/ч нейтрализуют известью при 10 С. После удаления осадка концентрация сульфата кальция в воде находится на уровне растворимости полугидрата сульфата кальция и составляет 1,92 г/кг.

Для повторного использования этой воды для отмывки изделий содержание сульфата кальция не должно превышать

0,5 r/êã. Температуру термического умягчения выбирают равной 150 С.

К исходной воде добавляют 22,2 м умягченной воды, смесь нагревают до

99 С, смешивают с 37 и умягченной о воды, нагревают до 110 С, деаэрируют, смешивают с 131,6 м умягченной воды о

У нагревают до 130 С, смешивают с

187 м умягченной воды и нагревают до 145 С. Смесь направляют в термоо. умягчитель, где за счет смешения с паром догревают до 150 С,пропускают через слой ангидрита сульфата кальция отделяют от сульфата кальция и насосом 15 подают в теплообменники. Большую часть ее по мере охлаждения смешивают с исходной водой, а 05,6 м /ч после охлаждения до 45 С с содержанием сульфата кальция 0,25 г/кг возвращают в травильное отделение.

Реализация предлагаемого способа обеспечивает безнакипный режим работы теплообменникое.

Технико-экономическая эффективность способа определяется за счет снижения расхода пара на термическое умягчение, потерь его конденсата и отсутствия чисток теплообменных аппаратов от накипи.

В результате реализации способа затраты на обработку воды по сравне" нию с известным способом снижаются на 0,135 р/и, Формула и зобретения

1. Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий нагревание до 130-170 С, осаждение сульфата кальция и удаление его из воды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения стоимости обработки воды и предотвращения осаждения сульфата . кальция на теплопередающих поверхнос тях,исходную воду предварительно на= гревают смешением с умягченной водой, затем паром и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, исходную воду нагревает до температуры, на 5-15 С ниже температуры термического умягчения.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что исходную и умягченную воду смешивают в такой пропорции, чтобы концентрация сульфата кальция в смеси была ниже растворимости полугидрата сульфата кальция при наибольшей температуре нагрева воды.

4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю шийся тем, что подмешивание умягченной воды к исходной ведут сгу- ° пенчато перед каждым теплообменником по мере подогрева исходной воды.

Исгочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Апельцин И.Э и Клячко В.А.

Опреснение воды. M., 1968, с. 71-72.

2. Авторское свидетельство СССР н 685629, л. с ог в 1/22, 1978, 891584

Составитель А,Богачев

Техред А.Савка Корректор М.Пожо

Редактор Т,Киселева

Заказ 11132/29

Тираж 1010 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4