Кондиціювання мінерального складу води в спосіб Na-катіонування та деаерації

1. Кондиціювання мінерального складу води в спосіб Na-катіонування та деаерації

2. Використання води в промисловості

Сировина і реагент (виробництво Н2, H2SO4, HNO3, Ca(OH)2, в
процесах гідратації і гідролізу)
Технологічні потреби
Розчинник твердих, рідких та
газоподібних речовин
Механічна промивка газів і
твердих матеріалів.
В процесі збагачення сипких
матеріалів флотацією
Теплоносій
Нагрівання реагентів для
прискорення процесу або
компенсації витрат теплоти в
ендотермічних реакціях.
Охолодження реакційних мас в
екзотермічних процесах.

3. Дія забруднюючих домішок води

Відкладення суспензії
та накипу
Електрохімічна
корозія
Біологічні
обростання

4.

Фізико-хімічні основи
2NaR Ca(OH)2 CaR 2 2NaHCO3
2NaR CaCl2 CaR 2 2NaCl
2NaR MgSO 4 MgR 2 Na 2SO4

5.

Кінетика йонного обміну
Ключовими особливостями іонообмінних процесів є:
1. Стехіометрічность. Обмін протиіонів на йони того ж
заряду, що знаходяться в розчині, відбувається строго
відповідно до принципу еквівалентності.
2. Оборотність. Йонообмінні реакції відбуваються до стану
рівноваги, після досягнення якого йонна форма йонообмінної
смоли може бути відрегенерована, тобто переведена у
вихідну.

6.

Кінетика йонного обміну
Ключовими особливостями йонообмінних процесів є:
3. Багатостадійність. Стадії йонного обміну такі:
– перенесення йонів розчину до поверхні гранули йоніту;
– дифузія йонів всередині гранули;
– здійснення реакції йонного обміну;
– дифузія протиіону, якій витісняється з гранули, зсередини до
поверхні гранули;
– перенесення протиіону від поверхні гранули йоніту в об’єм
розчину.
Загальна
швидкість
всього
йонообмінного
процесу
визначається найповільнішою з послідовних стадій, зазвичай –
дифузією йонів всередині зерна.

7.

Динаміка йонного обміну
Розчин ВХ
_
Св
довжина колони
Виснажений
іоніт
В+
Зона обміну,
фронт сорбції
Свіжий
іоніт
А+
Розчин АХ

8.

Динаміка йонного обміну
С0
Розчин
вихідного
складу
Очищений
розчин
Фронт
Сдоп
0
Vпроск Vгран
Vекв
V

9. Технологічна схема

10. Na-катіонітовий фільтр

11. Na-катіонітовий фільтр

12. Деаератор

13. Матеріальний баланс

Потік
Вода
початкова
Йони Na+
Всього
Прихід
кг/год
%
Потік
Витрата
кг/год
%
Допом'якшена
160001,1968 99,999
вода
160000
99,998
3,432
0,002
Йони Са2+, Mg2+
2,2352
0,001
160003,4
100
Всього
160003,4
100

14. Схема автоматизації

15. Висновки

1. Охарактеризовано основні домішки, що містяться у воді, та наведено
показники якості води. Виявлено, що вихідна вода не відповідає
вимогам та її не можна використовувати безпосередньо для
технологічних потреб.
2. Проаналізовано методи очищення води, обґрунтовано вибір схеми
очищення води в спосіб Na-катіонування з подальшою деаерацією
комбінованим вакуумно-термічним методом.
3. Приведено характеристику сировини, продуктів виробництва та
допоміжних матеріалів з наданням їх технічних показників.
4. Виконано розрахунки матеріальних балансів Na-катіонітових фільтрів
першого та другого ступеню, проведено технологічний розрахунок
процесу деаерації.
5. Вибрано основне та допоміжне технологічне обладнання, виконано
конструктивні та механічні розрахунки.
6. Розроблено схему автоматичного контролю і управління процесом, яка
передбачає контроль температури, тиску та рівня рідини в апаратах.
7. Розглянуто питання з охорони праці і безпеки в надзвичайних ситуаціях.
8. Запропоновано заміну катіоніту КУ-2-8 на катіоніт КБ-4-Т, який має
більшу обмінну ємність, що дасть змогу підвищити продуктивність
установки та зніжити витрати реактивів на регенерацію катіоніту.

16.

Дякую за увагу