Способ термохимического умягчения воды

(72) Автор изобрете В. В. Шищенко тавропольский политехнический институ,му.расходу соли на регенерацию и образованию большого количества сточных вод.В процессе регенерации катионита кюнцентратом умягченной воды, в котором 5 кроме хлорида натрия содержатся его сульфат, карбонат и гидрат, происходит образование сульфата и карбоната кальция и гидроюкиси магния, нарушающих нормальную эксплуатацию фильтров.10 Целью изобретения является улучшениеусловий,работы натрий-катионнтных фильтров, повышение степени извлечения компонентов и снижение столмости обработки воды.15 спосюбам умягвод, лреимущением солей, и для умягчения их сточных вод ется повышенной воды, что трий-катионитк значительноИзобретение относится кчения лриродных и сточныхственно с высоким содержаможет быть использованоморских и сульфатсодержащпромышленных предприятий.Известен способ термическюго умягчения воды с введением в воду затравки 11,Недостатком способа является то, что выпадающий в аппарате сульфат кальция удаляется из него вместе с умялчеаной водой,и растворяется в ней ло,мере снижения температуры,Наиболее близким к изобретению ло технической сущнюсти и дюстигаемому результату является способ термохимического умягчения морской воды, включающий косвенный нагрев воды, декарбонизацию, известкование, отделение осадка, смешивающий нагрев, деаэрацию, термическое и натрий-катионитное умягчение, коицентрирование умягченной воды и использование содержащихся в концентрате умягченной воды солей натрия для регенерации катиониНедостатком способа явл ная жесткость термоумягче увеличивает напрузку на на ные фильтры. Это приводит Цель достигают тем, что:воду подвергают термохимичесиому умягчению, включающему косвенный:нагрев, декарбонизацию, известкование, оаветленне, смешиваю. щий,нагрев, деаэрацию, термическое и натрий-катионное у мягченне, концентрирование умягчевнюй воды и иапользование содержащихся в концентрате солей натрия для регенерациями катиюнита; лри этом концентрирование умягченяой воды ведут до раздельного осаждения сульфата и хлорида натрия, хлорнд натрия подают на,регенерацию катионита, отработанный регенера ционный раствор и концентрат умягченнюй воды смешивают с исходной водой перед ее3,00189,6127,364,80,5 декарбонизацией, а сульфат натрия смешивают с известкованной осветленной водой.Смешивающий напрев ведут вначале паром низкого давления и теплом продувочной воды термоумягчителя, а затемпосле 5 отделения осадка и деаэрации, паром высокого давления.При извеспковании магний осаждают полностью.Кроме того, сульфат натрия смешивают 1 О с 1 известкованной водой в количестве, при котором концентрация сульфат-иона в воде будет вьюше концентрации кальция на 20 - 140 мг-экв/л.На Чуиг, 1 изображена, схема термоумягчительной установки; на фиг. 2 графически представлены результаты определения необходимого избытка сульфат-иона при 150 С.Исходную воду по трубопроводу 1 по дают в теплообменник 2, нагревают до температуры, обеспечивающей безнакипный режим его работыи нацравляют в аппа 1 рат (реактор) 3. Сюда же подают часть известкового молока по трубопроводу 4 и от 1 ра ботанный регенерационный раствор натрийкатионитных фильтров по прубопроводу 5. Полученную смесь отделяют от выпавшего осадка и по прубопроводу 6 направляют в осветлитель 7, где смешивают с другой ча стью известкового молока, подаваемого по трубопроводу 4, отделяют от гидроокиси магния и по трубопроводу 8 направляют в аппарат 9, тде смешивают с сульфатом натрия и паром, подаваемым по трубопрово дам 10 и 11, отделяют от осадка, деаэрируют 1 и по трубопроводу 12 направляют в аппарат (термоумягчитель) 13, где смешивают с паром, подаваемым по трубоп 1 ровоВода Каспийского моря имеет состав, 40 приведенный в графе 1 таблицы. Эту воду о теплообменнике 2 нагревают до 30 - 35 С, что обеспечивает длительную безнакипную работу этого теплообменника, Нагретую воду направляют в реактор 3, где смеши вают с опработанными регенврационными растворами, концентратом и известью в;количестве, необходимом для декарбонизации воды. Смесь пропускают через контактный слой, на зернах которого и идет кристаллизация карбоната кальп 1 ия из воды. В осветлителе 7 войду смешивают с известью ду 14. В результате выделяется сульфат кальция, который отводят ао трубопроводу 15 л аппарат 9, а термоумягчевную и осветленную воду по.трубопроводу 16 подают в расширитель 17, г 1 де охлаждают за счет дросселирования. Пар по трубопроводу 11 направляют в аппарат 9, а воду по трубопроводу 18, после дополнительного охлаждения в твплообменнике 2,подают сначала на механические 19, а затем на натрий-катионипные 20 фильтры. Глубоко умягченную воду по трубопроводу 21 подают в парогенвраторную или иопарительную установку 22, а ее концент 1 рат по трубопроводу 23 налравляют в узел 24, где язвестными методами разделяют на сульфат натрия 25, хлорид натрия 26, опресненную воду 27 и концентрат 28. Последний в зависимости от состава и экономической целесообразности обрабатывают известными методами с целью извлечения из него других ценных компонентов, а остававшийся концентрат смешивают с всходной водой. Сульфат натрия по т 1 рубоп 1 роводу 10 подают в аппарат 9, хлорид натрия растворяют,в аппарате 29 и подают на регенерацию фильтров 20. Одресненную воду 27 используют для приготовления регенерацион,ного распвора в,аппарате 29 и отмывки катионита. Избыток сульфата;натрия, хлорида натрия,и:очищенной воды соответственно по трубопроводам 30, 31 и 32:направляют потребителям. Осадок кар боната кальция, гидроокиси магния и сульфата кальция соответственно по трубоороводам 33, 34 и 35 также,направляют для полезного использования,В таблице дредставлены данные по составу воды. до полного осаждения матния в виде его гидроокиси. Осветленную воду, состав которой приведен в прафе 2, смешивают с сульфатом натрия в количестве 6,25 кг/ма, напревают до 100 - 105 С за счет тепла пара, образующегося при дросселировании термоумягчвнной воды и подводимого (при,необходимости) извне, а также тепла, содержащегося в продувочной воде термоумягчителя.В результате растворимость сульфата кальция уменьшается и часть его осаждается на ловерхности контажпного слоя. Одновремечно осуществляется деаэрация воды. Состав воды перед термоумягчителем 13 приведен в графе 3. После смешения воды с паром в термоумягчителе 1 и ее нагреве до 150 С основная часть сульфата кальция осаждается на поверхности контактного слоя и термоумягченная вода приобретает состав, приведенный в графе 4. Эта вода охлаждается вначале дросселированием до 110 - 115 С, а затем косвенным путем в теплообменнике 2 еще,на 20 - ,25 С, проходит механические и 1 натрий-;катионитные фильтры, осветляется от возможных взвешенных частиц и ум ягча ется.Состав катионированной воды приведен в графе 5. Эта вода упаривается вначале в парогенераториой нлн испарительной установке, полученный пар или его конденсат направляют потребителю, а концентрат поступает на дальнейшее концентрирование с раздельным осаждением .сульфата и хлорида натрия, В даином случае это может быть осуществлено, например, упариванием концентрата умягченной воды до насыщения ло хло 1 риду натрия, При этом основная часть сульфата натрия выпадает в осадок. При последующем охлаждении осветленного конценпрата до температуры минус 15 - 20 С в осадок уйдет почти весь сульфат натрия. Оставшийся насыщенный раствор хлорида натрия упаривается до выделения его в твердом виде. При необходимости стадии охлаждения и концентрирования могут быть повторены.В результате в пересчете на 1 м исходной воды образуется около 8,4 кг хлорида натрия и 4,65 кг сульфата натрия. Этот сульфат натрия вместе с необходимым добавочным его количеством (около 1,6 кг сульфата натрия на 1 мз исходной воды) смешивают с известковаиной осветленной водой для создания в ней необходимого избытка сульфата натрия. 5 10 15 го 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Образовавшийся в результате упаривания концентрированного раствора дистиллят имеет обычайно повышенное солесодержание. Он используется для промывки хлористого натрия с целью обеспечения товарного качества, а также для приготовления регенерационного раствора и для отмывки катионита после регенерации.Количество и состав отработанных регенерационных;растворов зависит от удельного расхода соли на регенерацию, которая для рассматриваемых случаев составляет 400 - 450 г/т-экв. При концентрации регенерационного раствора 100 кг/мз его удельное количество на 1 и исходной воды составит 0,012 - 0,0135, Расход воды на отмывку катионита по жесткости составляет 1,0 - 1,5 О/о.В результате общее количество отработанного раствора не превысит 3% от количества исходной воды и будет содержать от 34 до 39 г/л хлористого натрия и около 5,5 г/л хлорида кальция. При смешении этого раствора с исходной водой ее солесодержание увеличится в среднем на 1,25 г/л, а жесткость 1 на 3 мг-экв/л, т, е. на величину, равную жесткости термоумягченной воды.Смешение отработанного регенерацио 1 нного раствора и оставшегося концентрата умягченной воды с исходной водой перед ее декарбонизацией обеспечивает полный цикл их очистки и предотвращает сброс загрязненных стоков.Добавление сульфата натрия в известкованную воду перед ее термическим умягчением уменьшает растворимость сульфата кальция, что увеличивает степень осаждения его в термоумягчителе, и, соответственно, уменьшает жесткость термоумягченной воды,Результаты определения нвобходимого избытка сульфат-иона при 150 С приведены на фиг, 2. Здесь кривые 1 - 5 - изотермы растворимости сульфата кальция,в растворах хлорида и сульфата натрия с постоянной ионной силой, соответственно равной 0,05; 0,11; 0,25; 0,5 и 0,9. Как показывают эти данные, чем ниже общая минерализация умягченной воды, тем меньше необходимый избыток сульфат-иона. Оптималыные значения этого избытка лежат в интервале от 20 до 140 мг-экв/л при изме,нении ионной силы раствора от 0,05 до 0,9. Подача сульфата натрия в количестве, меньшем оптимального, приводит к увеличению жесткости термоумягченной воды, а при подаче больше оптимального - необоснованно возрастает, расход сульфата натрия и ухудшаются условия работы катионита из-за увеличения общей минерализации воды.Смешение известкованной осветленной воды с продувочной водой термоумягчителя и паром, образующимся в процессе дросселирования термоумягченной;воды, позволяет утилизировать содержащиеся в них воду и тепло. Предварительный нагрев воды, отделение выделившегося в осадок сульфата кальция и деаэрация воды уменьшают нагрузку на термоумягчитель и упрощают его эксплуатацию.Полное осаждение иона магния в процессе известкования воды уменьшает жесткость термоумягченной воды.Экономическая эффективность предлагаемого метода по сравнению с прототипом обусловлена снижением удельных капитальных затрат за счет увеличения производительности термоумягчителей в 1,3 раза, уменьшением числа натрий-катионитных фильтров первой ступени в 2 раза и уменьшением количества сточных отработанных регенерационных растворов в 3 раза: 3% в предлагаемом способе вместо 9 - 10% в прототипе.Формула изобретения 1. Способ термюхимического умягчения воды, выключающий косвенный, нагрев, декарбонизацию, известкование, осветление, смвшивающий нагрев, деаэрацию, термическое и натрий-катионитное умягчение, концентрирование умягченной воды и использование содержащихся в конценпрате солей натрия для регенерациями катионита, отл и ч а ющи й ся тем, что, с целью улучшения условий работы;нагрийчкатионитовых фильтров, новыщения степени извлечения компонентов обрабатывавмой воды,и снижения стоимости обработки воды, концентрирова ние умягченной воды:ведут до раздельного осаждения сульфата и хлорида натрия, хлорид,натрия подают на регенерацию катионита, отработанный регенерационный раствор и концентрат умягчеяной воды 20 смешивают с исходной водой перед ее декарбонкзацией, а сульфат натрия смешивают с известкованной осветленной водой. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что смешивающий нагрев ведут вначале паром низкого давления и теплом продувочной воды термоумятчителя, а затем, после отделения осадка и деаэрации, паром высокого давления,3. Способ по пл, 1 и 2, о т л и ч а ю щи йс я тем, что прои известковавин магний осаждают полностью,4. Способ по п, 1, отл ич а ющийся тем, что сульфат натрия смешивают с известкованной водой в количестве, при котором концентрация сульфат-иона в воде будет выше концентрации иона кальция на 20 - 140 мт-экв/л. Источники;информации, дринятые во :вынимание ври экспертизе;1, Апельцин И. Э. Клячко А. В. Опрес,нение воды, М Стройиздат, 1968, с. 71.2. Дыхно А, Ю. Использование морской воды на тепловых электростанциях. М Энергия, 1974, с. 160,/ г Корректор И, Осиновск едактор Н. Багиров Изд.638 Тираж 1007 арственного комитета СССР по делам изо 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип. Х пред. Патент аказ 1760/1286НПО Поиск Составитель А. БогачТехред Л. Куклина Подписноетений и открытии