- •22 Обессоливание, обеззараживание, удаление газов.
- •34. Нефть: характеристика, подготовка к переработке, разгонка нефти.
- •35. Сущность термического крекинга нефти. Схема.
- •36. Химико-термическиеметоды переработки нефти (кроме крекинга).
- •37. Переработка горючих газов.
- •38 Получение синтез-газа и его использование.
- •39. Получение ацетилена и его использование. Синтез ацетальальдегида.
- •42. Производство этанола. Технологичемкие схемы по двум способам.
- •30. Производство концентрированной азотной кислоты. Схемы.
22 Обессоливание, обеззараживание, удаление газов.
Реакция ОБЕССОЛИВАНИЯ – удаление солей с любыми катионами и анионами.
Полное и частичное обессоливание: частичное на морских судах для опреснения питьевой воды; полное обессоливание обеспечивается дистилляцией, ионным обменом, электрохимически и гиперфильтрацией. Частичное обессоливание с помощью этих же методов при температуре вымораживания, известкованием, катиониованием.
Для дистилляции используются одно или многокорпусные выпарные установки (ВУ): на 1 тонну греющего пара в однокорпусной ВУ получается0,9 тонн обессоленной воды, а в 4-х корпусной 3,1 тонны. Но с увеличением числа корпусов затрудняется управление установкой. Применяются для сильноминерализованных вод, более 10 г/л.
Электрохимическая – обработка воды в поле постоянного тока. При этом катионы растворенных в воде солей перемещаются к катоду, а анионы к аноду. Эффективность повышена за счет диафрагм с избирательной ионопроводимостью. При этом ионы Н+ и ОН- не переходят в среднюю камеру и могут быть оттуда выведены из установки. Лучше применять многокамерные электролизеры – солесодержание от 2 до 10 г/л.
Гиперфильтрация – пропускание воды через полупроницаемые мембраны, которые задерживают гидратированные ионы солей и молекулы органических соединений. Существует система удаления этих солей с поверхности мембран.
Существуют специальные методы обессоливания: солнечные испарители типа черного ящика. Подобный передвижной опреснитель рассчитывается на 25 л в сут.
Ионный обмен – обработка воды на синтетических ионообменных смолах – ионитах. Катиониты имеют подвижный катион (Na+ H+). Аниониты с подвижным ОН- или Cl-
[Кат] Na+ [Ан] ОН-
[Кат] H+ [Ан] Cl-
[Кат] Na+ +FeSO4 → [Кат] Fe +Na2SO4
[Ан] Н +Na2SO4 → [Кат] Na+ + H2SO4
[Ан] ОН- + FeSO4 → [Ан] SO4 + Fe(OH)2
[Ан] Cl- +FeSO4 → [Ан] SO4 +FeCl2
Использование 1-ой стадии обработки переводят нежелательные соли в другие формы солей, при этом вода подщелачивается или подкисляется. Полного обессоливания можно достичь за счет последовательной обработки по схемам: [Кат] Na+ - [Ан] - [Кат] H+
[Кат] - [Ан] Cl- - [Ан] ОН- - [Кат] и др.
Периодически иониты нуждаются в регенерации т. е. в насыщении [Кат] или[Ан]. Это обеспечивается обработкой слабых кислот, солей, щелочей. Осуществляется ионный обмен в Ионтовых фильтрах.
В последнее время используют иониты в смешанном слое, когда в одном аппарате и катионит и анионит но в этом случае затруднена регенерация.
ДЕГАЗАЦИЯ – удаление агрессивных газов (углекислый, сероводород, кислород) для снижения коррозии оборудования или при необходимости.
Химические методы основаны на применении реагентов, связывающих газы. Кислород удаляют путем добавления Na2SO3
2Na2SO4 + О2 → 2Na2SO4
Воду пропускают через сталестружечные фильтры
3Fe + 2О2 → Fe3O4
Добавление гидразина N2H4 + О2 → N2 + Н2О более дорогой метод применяется как дополнительный.
Удаление CO2 . Добавляют Ca(OH)2 или щелочь
H2S удаляют с помощью Cl2
Т.о. химические методы дороги. Их применение усложняет процесс, а при нарушении дозировки ухудшается качество воды.
Физические методы основаны на снижении растворимости газов в воде.
1 Кипячение
2 Вакуумирование – растворимость всех газов падает в первую очередь О2.
3 Аэрация – нагнетание воздуха и выведение газов: CO2, H2S, СН4 т.к. их парциальное давление ≈ 0.
4 Эжекция (засасывание) проводится предварительно обескислороженным воздухом (дымовые газы). Кислород из воды диффундирует в газовый поток. Аппараты для дегазации называются деаэраторами, они бывают струйные, пленочные, барботажные. Работают под атмосферным давлением, вакуумом, постоянном давлении.
ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ – удаление болезнетворных микробов, бактерий и вирусов. Обязательно для хозяйственно - пищевого водоснабжения и при использовании поверхностных вод. В технологических целях в пищевой, микробиологической и др. эта стадия обязательна.
Большая часть бактерий удаляется в процессе коагуляции и осветления. Удаления оставшихся производится термическими методами, подбором сильных окислителей, с помощью серебра, ультразвука, УФ.
Наиболее распространена группе методов с подбором окислителей: Cl2 ClО2, хлорная известь, хлорамин, перманганат, озон и др.
Хлорсодержащий реагент образует хлорноватистую кислоту НОCl →О- и НCl. Контакт проводят в течении 30 мин. при перемешивании. Очень важно сразу определить дозу хлора. Остаточное его содержание вводе не должно быть 0,3-0,5 мг в литре. Недостаток: высокая токсичность. Трудность при транспортировке и хранении.
Озон дозировка до 4 мг в литре, контакт 5-10 мин. Достоинства: одновременно происходит обесцвечивание воды, устраняются неприятные запахи и привкусы. Передозировка исключена.
Серебро применяют в малых установках (локальная водоподготовка). Действие связано с катализом процессов окисления содержимого клеток кислородом воздуха.
УЗ, УФ – физические методы связаны с механическим разрушением оболочек клеток
П ри разнице давлений разрушается.
УДАЛЕНИЕ ПРИВКУСА И ЗАПАХА. Применение традиционных приемов водоподготовки не всегда обеспечивает качество воды по органолептическим показателям.
Эмульсии нефти, нефтепродуктов, пестициды некоторые металлы с трудом удаляются из воды, а при хлорировании образуют ещё более токсичные вещества. Удаляют их окислительным, сорбционным или совмещенным окислительно–сорбционным методом. Совмещенный более надежен, но шире распространен сорбционный.
Сорбент – активированный уголь извлекает фенолы, фосфорорганические соединения, ПАВ, хлорорганические соединения. Применяются в виде порошка или гранул – углевание воды.
Углевание требует приготовление суспензии угля, расчета дозировки и связано с трудностью регенерации. Применяется периодически при залповых сбросах.
Гранулированные угли марок БАУ, КАД, СКТ, АГ-3, АР-3 применяются чаще, они рассчитаны на работу в течение нескольких месяцев, способны пропустить 50 до 100 куб. м на кг. Регенерация осуществляется термическими, химическими или биологическими методами.
Термические: 800-900° - прокаливание. Химические – обработка паром и щелочью либо кислотой. Биологические – осемиляция бактериями.
Совмещенный имеет преимущества: сорбенты выступают в роли катализатора процесса окисления и окислительные продукты лучше сорбируются. Этот метод позволяет расширить диапазон удаляемых загрязнений.
В последнее время используются компактные модульные установки производительностью от 0,05 до 2 куб. метров в час и станции очистки воды производительностью до 1000 куб м в сутки. Первые включают самоочищающиеся фильтры предочистки. Блоки обратного осмоса или ультрафильтрации с адсорбентами и блоки обеззараживания.
Предназначены для улучшения органолептических показателей воды, прошедшей водоподготовку и для удаления токсичных микропримесей, в том числе канцерогенных, и для очистки природных вод с повышенной минерализацией. Второй вид включает автоматизированные блоки в виде зданий с оборудованием для удаления железа, аммиака, токсичных микропримесей, снижения мутности и цветности, обеззараживания и для подачи воды потребителю. Применяют самые современные установки, например, обеззараживание с помощью УФО – используется для воды с содержанием железа до 15 мг в литре, марганца до 7 мг в литре, цветностью до 400° ПКМ.