Виморожування у вакуумі

Схема установки концентрирования растворов вымораживанием под вакуумом: 1 - промывочная колонка 2 - конденсатор-распылитель 3 - вспомогательная холодильная установка 4 - конденсатор, 5 - кристаллизатор; 6 - теплообменник

При подачі в кристалізатор 5 з попередньо охолодженого розчину утворюється лід. Кристали льоду виділяються з суспензії в промивної колонці I, а потім розморожуються я в конденсаторі 2 Для стиснення водяної пари до тиску, що відповідає тиску насиченої чистої води при температурі її заморожування, використовують компресор 4. Установка працює при високому вакуумі Параметри такого типу використовують для опріснення солоних вод.

КРИСТАЛОГІДРАТНИЙ ПРОЦЕС

полягає у концентруванні води з гіратоутворюючим агентом (пропан, хлор, фреон, СО₂ тощо) і утворенні кристалогідратів.

С₃Н₈·6Н₂О, СН₄·5-6Н₂О, Сl₂·8Н₂О,

Експериментальні роботи з газогідратами в нашій країні тривають вже 30 років (Одеська “Академія холоду”)/ Розроблено інноваційний проект “Метан – з газогідратів Чорного моря”. Його реалізація тільки на одному газодобувному комплексі може дати Україні метану до 1 млрд м³ на рік або 1680 т рідкого метану на добу, а також чисту талу (цілющу, без дейтерію) питну воду – 22000 т на добу. Вартість проекта – 150 млн доларів/

Ученые получили доказательства того, что со дна Арктики поднимается парниковый газ метан.

При переході молекули води в кристалогідрати концентрація розчинених речовин у воді підвищується. При плавленні кристалів утворюється вода, з якої виділяються пари гідратоутворюючого агента. Процес може відбуватися при температурі нижче і вище температури навколишнього середовища в першому випадку необхідне застосування холодильних установок, у другому - ні.

Схема установки для очистки сточных вод методом гидратообразования: 1 - сепаратор 2 - камера таяния 3 - камера гидратообразования 4 - емкость б - конденсатор

Стічна вода подається в камеру 3 під тиском, при якому утворюються гідрати Одночасно в камеру іншим насосом подаються теплоносій і гідроутворювальна речовина. Теплоносій є розчинником для гидратоутворювальної речовини. У камері забезпечується безпосередній контакт стічної води і теплоносія, в результаті чого утворюються тверді гідрати. Насичена хімічними речовинами стічна вода відводиться з камери, а теплоносій з гідратами надходить в камери розморожування 2, де відбувається руйнування кристалогідратів за рахунок тепла, що виділяється в процесі утворення гідратів. З камери 2 чиста вода, теплоносій і гідроутворювальна речовина потрапляють в сепаратор 1, де розділяються чиста вода відводиться за межі установки, а теплоносій і пара гідроутворювальної речовини надходять в конденсатор 5, де пара цієї речовини конденсується, після чого з теплоносієм направляється в камеру 3 для повторного використання.

Перевагою виморожувальних і кристалогідратних установок є низька витрата енергії і можливість знешкодження вод різного складу.

Недоліки: дорогі теплоносії, складні технологічні схеми.

ТЕРМООКИСЛЮВАЛЬНІ МЕТОДИ ЗНЕШКОДЖЕННЯ СТІЧНИХ ВОД

(деструкція при температурі)

До термоокислювальних методам знешкодження стічних вод, що містять органічні домішки, відносяться:

- рідиннофазне окислення, 100-350° С

- парофазне каталітичне окислення. 300-500°С

- парофазне окислення (вогневий метод), 900-1000°С

Сутність цих методів полягає в окисленні домішок киснем повітря при підвищеній температурі до нетоксичних сполук. Вибір методу залежить від обсягу стічних вод, їх складу і теплотворної здатності, економічності процесу, вимог, що пред'являються до очищених вод.

Метод термоокислювального рідиннофазного знешкодження стічних вод (мокрого спалювання) полягає в окисленні киснем повітря органічних домішок стічних вод при температурі 100-350 ° С і тиску 2-28 МПа забезпечує знаходження води в рідкій фазі. При високому тиску розчинність у воді кисню значно зростає, що сприяє прискоренню процесу окислення органічних речовин. Залежно від температури і часу контакту окислення органічних домішок відбувається повністю або частково (до карбонових і дикарбонових кислот або інших проміжних продуктів). Речовини, летючі за умов процесу, окислюються в основному в парогазовій фазі, а нелеткі - в рідкій. Зі збільшенням концентрації органічних домішок у воді економічність процесу зростає. Швидкість реакцій окиснення зростає зі збільшенням температури.

Кінцеві продукти рідиннофазного окислення мають високу температуру і тиск і, отже володіють великою енергією, яку можна використовувати для вироблення електроенергії і пари. Серед переваг методу можливість очищення великої кількості стічних вод попереднього концентрування, відсутність в продуктах окислення шкідливих органічних речовин, універсальність та ін Недоліки; висока вартість устаткування, утворенню накипу на теплопередаючих поверхнях, корозія. Метод починає використовуватися в целюлозно-паперовій, фармацевтичній, нафтопереробної та інших галузях промисловості.

Метод парофазного каталітичного окислення полягає в каталітичному окисленні киснем повітря при підвищеній температурі в парогазовій фазі летких органічних речовин стічних вод. Стічна вода подається у випарний апарат. Утворені при цьому пари води і органічних речовин, а також повітря і гази подаються в контактний апарат, завантажений каталізатором. Процес окислення протікає досить інтенсивно в паровій фазі при температурі 300-500° С в присутності Cu-Cr, Zn-Cr, Cu-Mn або іншого каталізатора. Застосування цього методу доцільно при виведенні води з технологічного процесу у вигляді пари (ректифікаційних колон, випарних апаратів та ін.) Економічна ефективність методу підвищується в разі використання тепла, що виділяється при окисленні органічних речовин. Очищена вода (конденсат), як правило, може бути використана в системах оборотного водопостачання.

(без схеми)

Рис.4

Перевага: установки парофазного каталітичного окислення мають більшу продуктивність і високу ступінь знешкодження (до 99,8%). Недолік: однак у них можливе отруєння каталізатора сполуками сірки, фосфору, фтору.

Найбільш ефективним і універсальним з термічних методів знешкодження стічних вод є вогневий метод. Сутність його полягає в розпилюванні стічних вод в топкові гази, нагріті до температури 900-1000°С. Вода при цьому повністю випаровується, а органічні домішки згоряють. Мінеральні домішки при цьому утворюють тверді або розплавлені частинки, які виводяться з робочої камери печі або несуться димовими газами.

Застосування вогневого методу доцільно при знешкодженні невеликої кількості стічних вод, що містять високотоксичні органічні домішки, вилучення та знешкодження яких іншими методами неможливе або економічно недоцільне; при наявності горючих виробничих відходів, які можуть бути використані замість палива (кубові залишки, що скидаються гази і т.п.); при витяганні розчинених цінних мінеральних домішок. Метод відрізняється високою витратою палива і перегрівом водяної пари.

Рис. 5 Схема установки вогневого знешкодження стічних вод

1 - піч, 2 - котел - утилізатор, 3 - повітрянагрівач, 4 - апарат сухого очищення газів, 5 - труба; 6-димосос; 7 - повітродувка

При спалюванні стічних вод різного складу можуть утворюватися оксиди лужних і лужноземельних металів (CaO, MqO, BaO, K2O, Na2O та ін); органічні сполуки, що містять сірку, фосфор, галогени; гази SO2, SO3, Р2O5, HCl, Cl2 та ін. Ці речовини викликають корозію апаратури. З стічних вод, що містять нітросполуки, можуть виділятися оксиди азоту. У газовій фазі ці речовини вступають у складні взаємодії з утворенням нових з'єднань, у тому числі токсичних, що необхідно враховувати при видаленні газів в атмосферу.

Для спалювання застосовують печі різних конструкцій: камерні, шахтні, циклонні, барабанні, з псевдозрідженим шаром. Камерні, барабанні, шахтні печі більше громіздкі і менш продуктивні. Використовують їх для спалювання сульфідних лугів, стічних вод анилинокрасочной промисловості, виробництв феноло-формальдегідних смол, капролактам, пластмас і ін.

Найбільш ефективними та універсальними для вогневого знешкодження стічних вод є ЦИКЛОННІ ПЕЧІ. У них завдяки вихровому характеру газового потоку створюється інтенсивний тепло-і масообмін між краплями стічної води і газоподібними продуктами. Такі печі працюють при великих питомих навантаженнях, вони можуть бути горизонтальними і вертикальними. Повітря тангенціально вводиться в піч і здійснює обертальний рух, переміщаючись уздовж осі циліндра по спіралі. Стічна вода подається форсункою, Розпилююча і згоряє. Недолік - велике винесення солей з газовим потоком.

У псевдозріджених печах газ надходить під газорозподільну грати, а вода назустріч йому. Тверді частки в процесі спалювання знаходяться в підвішеному стані. Проте конструктивні недоліки, недосконалість контролю та автоматики і висока вартість процесу не дозволили знайти їм широкого застосування. На малюнку 3 наведена схема вогневого знешкодження з котлом - утилізатором тепла і сухою газоочисткою.

Дата добавления: 2015-05-23