Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Р М К з с присоединением заявки ¹С 02 F 5/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 30.11.82, Бюллетень № 44
Дата опубликования описания 30.11.82 ($3) УДК 66 3. 632. 7 (088. 8) В.В.Шищенко
-". . », (» apg, » т, :. ;; ».. .
Ставропольский политехнический институт - ": --..«„ "-":М (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УМЯГЧЕНИЯ ВОД С ПОВЫШЕННЫМ
СОДЕРЖАНИЕМ СУЛЬФАТА КАЛЬЦИЯ
Изобретение относится к способам термиче ского умя гчени я природных и сточных вод, содержание сульфата кальция в которых близко к насыщению, и может .быть использовано для .умягчения обработанных известью морских и сернокислых сточных вод промышленных предприятий. Известен способ термического умяг- 10 чения вод, содержащих сульфат кальция, включающий обработку воды известью, нагревание до 130-170оС, осаждение сульфата кальция и удаление
его из воды (1) .
Основным недостатком этого способа в рассматриваемых условиях является значительный расход тепла, так как для предотвращения образования отложений сульфата кальция на теплопередающих поверхностях исходную воду нагревают до температуры не выше 40-7dt, а последующий нагрев до 130-170оC осуществляется смешением с паром, расход которого оказывается значительным. При этом конденсат пара смеши-. вается с умягченной водой и теряется.
Соответственно увеличивается количество умягченной воды и общее количество содержащегося в ней сульфата кальция. При упаривании термоумягченной воды в процессе снижения ее давления и температуры концентрация сульфата кальция возрастает, что снижает эффект умягчения.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сушности и достигаемому результату является способ тер-. мического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий ступенчатое смешивание охлажденной термэумягченной воды с.исходной, нагревание смеси вначапе за счет тепла умягченной воды, а затем пара, фильтрацию нагретой смеси через слой ангидрита сульфата кальция и ее осветление (2) °
Недостаток способа состоит в относительно высоком расходе тепла на смешиваюший нагрев воды перед термическим умягчением и потере конденсата греющего пара. Последнее приводит к увеличению общего количества сульфата кальция, уносимого с умягченной водой.
Цель изобретения — повышение степени удаления сульфата кальция, снижение расхода тепла на умягчение и потерь конденсата .греющего пара..
Поставленная цель достигается тем, что при ступенчатом смешивании ох977407 лажденной воды с исходной и нагревании смеси теплом умягченной вощ а последующей фильтрацией нагретой смеси через слой айгидрида сульфата кальция фильтрацию нагретой смеси ведут ступенчато при температуре на 5 лервой ступени 110, на второй 130 и на третьей 150ОС, а пар подают в последний по ходу умягчаемой воды теплообменник.
Осажденный сульфат кальция отделяют от воды в последней ступени умягчения и подают в первую ступень.
На фиг. 1 приведена схема установки для умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция.
Исходную воду, подаваемую по трубопроводу 1, смешивают с умягченной водой, подаваемой по трубопроводу 2 ° смесь подогревают в теплообменнике
3, смешивают с умягченной водой,,подаваемой по трубопроводу 4, подогревают в теплообменнике 5. Затем смесь подают в деаэратор 6, где деаэрируют за счет тепла умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 7. Деазрированную воду насосом 8 подают в термо-25 умягчитель 9 и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция. При этом часть сульфата кальция выпадает на присадке и вго содержание в воде становится ниже растворимости полугидра- 30 .та.
Частично умягченную воду и избыточное количество кристаллов ангидрита выводят иэ термоумягчителя и нагревают в теплообменнике 10 до насыщения 35 по полугидрату. Насыщенную воду вновь пропускают через слой ангидрита.
После термоумягчителя 11 вода наг.ревается сначала в теплообменнике 13, а затем в теплообменнике 13 за счет 4() тепла пара или горячей воды, подаваемым по трубопроводу 14. Нагретую до насыщения по полугидрату воду подают в термоумягчитвль. 15, где пропускают через слой ангидрита, отделяют от осадка и по трубопроводу 16 последовательно пропускают через все теплообменники. Часть этой воды смешивают с исходной водой для ее разбавления.
Охлажденную термоумягченную воду по трубопроводу 17 возвращают в технологический цикл. Наиболее мелкие частички ангидрита иэ термоумягчителя 15 по трубопроводу 18 подают в деаэратор 6, откуда они вместе с во4рй поступают в термоумягчитель 9, увеличивая эффект термического умягчения. Постепенно эти частички обрастают и укрупняются. Наиболее крупные кристаллы ангидрита выводят из 60 нижней части тврмоумягчитвлей и по-дают на переработку или захоронение.
Температура предварительного нагрева 110ОС выбрана в связи с тем, что при более низкой температуре кристал- 65 лизация ангидрита сульфата кальция протекает очень медленно, а при более высокой температуре сильно возрастает расход термоумягченной воды на разбавление исходной. Так, по прототипу для обеспечения безнакипного нагрева
1 м исходной воды до 11 С необходи3
-о мэ добавить около О, 6 м термоумягченной воды, а для дальнейшего нагI рева 130 С необходимо еще 1, 32 мЗ о умягченной воды. Увеличение количества термоумягченной воды приводит к увеличеиию количества умягчаемой воды и расходу пара.
При пропускании воды, насыщенной по полугидрату, через слой ангидрита, имеющего наинизшую растворимость, начинается кристаллизация последнего и содержание сульфата кальция в воде уменьшается, что позволяет снова нагревать ее косвенным путем беэ образования отложений сульфата кальция.
Постепенное подмешивание умягченной воды к исходной по мере ее охлаждения позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого в теплообменниках, так как в этом случае только в последнем из них протекает вся вода, поступающая на термическое умягчение.
В результате общая поверхность теплообмена уменьшается.
Пример. Сточные воды сернокислотного травильного отделения завода по обработке цветных металлов в количестве 100 м7ч нейтрализуют известью при 10 С. После удаления осадка концентрация сульфата кальция в воде находится на уровне растворимости дигидрата и составляет 1,92 r/êг, Для повторного использования этой воды для отмывки изделий содержание сульфата кальция не должно превышать О, 5 r/êã. Температура термического умягчения выбрана равной 150 С.
Исходную воду нагревают до 70 С и смешивают с 22,2 матч умягченной воды. В результате получают 122,2 м7ч смеси с температурой 71,1 С и содержанием сульфата кальция 1,62 г/кг.
Эту воду нагревают до 99 С, смешивают с 37 м ч умягченной воды и получают 159,2 м 3/ч воды с концентрацией сульфата кальция 1,3 r/êã и температурой 100,5 С. Эту смесь нагревают до 110ОC и пропускают через слой ангидрита. При этом концентрация сульфата кальция снижается за счет кристаллизации до 0,85 г/кг.Полученную воду нагревают до 130ОC,ïðoïóñêàþò через слой ангидрита, доводят концентрацию сульфата кальция до 0,5 г/кг,нагревают до
130ОС, пропускают через слой ангидрита, доводят концентрацию сульфата кальция до 0,5 r/êã, нагревают до
150ОC, снова пропускают через слой ангидрита и доводят концентрацию сульфата кальция до 0,25 r/êг. Умягченная вода охлаждается в теплообмен977407
10 никах, отдавая тепло умягчаемой воде, 59 2 м/ч ее смешивается с исходной водой, а 100 м ч после охлаждения до
16 С с содержанием сульфата кальция
0,25 г/кг возвращается в травильное отделение.
Режим работы установки приведен на, фиг. 2, где кривая а — растворимость ди" гидрата16 — полугидрата в - ангидрита сульфата кальция, а, ломаная кривая
Г характеризует изменение состава ,обрабатываемой воды в процессе ев нагрева и разбавления. Точка A соответствует состоянию исходной воды после известкования и отделения осадка; B — после нагрева до 70 С С - 15 после смешения с 22,2 м ч умягченной воды; D - после нагрева до 99 С Е после смешивания с 37 м7ч умягченной воды; К вЂ” после нагревания до 110 G
L — после умягчения при 110 С> М вЂ” 20 после нагревания до 130 С N. - после умягчения при этой температуре. Точка О соответствует состоянию смеси на выходе из последнего теплообменника; P — после прохождения через слои ангидрита и отделение осадка.
Сравнение полученных результатов с результатами очистки такой же воды по способу-прототипу показывает, что расход тепла для нагрева воды от 30
145ОС до 150ОC снижается с 2,5 гкал/ч до 0,82 гкал/ч, а расход насыщенного пара давлением 14 бар с 4,95 т/ч до
1,64 т/ч. При этом в прототипе весь
1реющего пара теряется а 35 в предлагаемом способе возвращается.
С этим конденсатом при работе IIQ протдтипу ежегодно выносится с установки дополнительно сульфат кальция в количестве 10840 кг/год.
Таким образом, технико-экономическая эффективность способа достигается за счет увеличения количества сульфата кальция, осаждаемого в процессе очистки воды, сокрашения в три раза расхода тепла на умягчение и ликвидирования потери конденсата пара. Уменьшена капитальная стоимость установки и себестоимость очищенной воды снижена в среднем на 6,2 коп/м
1
Формула и во брате ни я
1. Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий ступе ньчатое смешивание охлажденной термоумягченной воды с исходной, нагревание смеси теплом умягченной воды, фильтрацию нагретой смеси через слой ангидрита сульфата кальция,о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью повышания степени удаления сульфата кальция, снижения расхода тепла на умягчение и потерь конденсата греющего пара, фильтрацию
iнагретой смеси ведут ступенчато при температуре на первой ступени 110,вто. той 130 и третьей 150 C,а пар подают в последний по ходу умягчаемой воды теплообменник.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что осажденный суль- фат кальция отделяют от воды в последней ступени умягчения и подают в первую ступень.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
j9 685629, кл. С 02 В 1/22,1978.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2925086, кл. С 02 F 5/00, 16.05.80.
977407
Оф
rp0 420 40 60 Заказ 9103/28 Тираж 981 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 Составитель A. Богачев Редактор С.Юско . Техред С.Мигунова Корректор С. Шекмар
