Н - катионирование

Н - катионирование применяют для удаления всех катионов из воды при водоподготовке путем фильтрации через слой катионита в водородной форме. Применяется совместно с процессами Na - катионирования и анионированием. Обмен катионов при Н - катионировании протекает согласно реакциям:

2 R Н + Ca²⁺ = R ₂Ca + 2Н⁺;
2 R Н + Mg²⁺ = R ₂Mg + 2Н⁺;
R Н + Na⁺ = R Na + Н⁺.

Выделяющиеся ионы Н⁺ реагируют в воде с гидрокарбонатными ионами:
Н⁺ + НСО₃^- = CO₂ + H₂O.

Процесс умягчения при H - катионировании заканчивается по наступлению проскока жесткости, после чего истощенный катионит в фильтре регенерируют. Регенерацию проводят 1,0 - 1,5 % раствором Н₂SO₄.

Вопрос 16. Анионирование

Сущность метода:

Анионирование, как следует из названия, применяется для извлечения растворенных анионов из воды. Анионированию подвергается вода, уже прошедшая предварительное катионирование. Регенерацию анионитного фильтра проводят щелочью (NaOH). Поглощать из воды анионы сильных кислот способны как сильно-, так и слабоосновные аниониты. Анионы слабых кислот – угольной и кремниевой – поглощаются только сильноосновными анионитами. Для сильноосновных анионитов в качестве регенеранта применяют раствор NaOH (поэтому процесс называют также гидроксид-анионированием).

Особенности процесса:

Механизм ионного обмена и влияние разных факторов на технологию процесса анионирования во многом аналогичны их влиянию на процессы катионирования. В то же время существенное отличие – исключена возможность увеличения концентрации противоиона в фильтре, так как переходящие в раствор ионы OH-, HCO3-, HCO3- связываются ионами H+ с образованием слабо диссоциирующих веществ H2O и H2CO3.

Вопрос 19 Наилучшее качество воды получается в схемах ВПУ, где окончательная очистка воды производится в фильтрах смешанного действия - ФСД. При этом поток воды проходит через слой перемешанных зерен сильнокислого катионита в H-форме и высокоосновного анионита в ОН-форме. Переходящие в процессе ионитного обмена в воду ионы Н⁺ и ОН^- образуют воду, способствуя этим углублению степени очистки воды.

Схема конструкции фильтра смешенного действия - 102 стр.

Вопрос 21. Десорбция газов из воды - законы Генри и Дальтона

Растворимость идеального газа в воде выражается законом Генри:

C_r=k_rP_r,

где С_г - концентрация газа в воде, моль/кг; Р - давление данного газа над водой, МПа, к = константа Генри.

Константа Генри учитывает влияние температуры воды на растворимость газа.

На практике обычно вода соприкасается не с каким-либо газом, а со смесью газов. При этом растворимость каждого газа в воде будет зависеть от парциального давления P_i его смеси. Если над водой имеется смесь водяных паров Р_Н2О, азота Р_N2, кислорода Р_О2Б и углекислого газа Р_СО2, то, используя закон Дальтона, представленное выше уравнение можно записать для растворимости, например, О₂ в воде:

С_О2=к_гР_О2=к_г(Р₀ - Р_Н2О - Р_N2 - Р_СО2), где Р₀ - общее давление смеси газов.

Таким образом, основным условием процесса удаления данного газа из воды путем десорбции является снижение его парциального давления над водой. Осуществить это можно как снижением общего давления смеси газов над водой (Р₀->0 и Р_i->0), так и уменьшением парциального давления данного газа без снижения общего давления газовой смеси (Р₀=const и Р_i->0).

Вопрос 22. Классификация деаэраторов

Типы деаэраторов бывают следующие:

- Деаэратор атмосферный

- Деаэратор вакуумный

- Деаэратор повышенного давления

Все деаэраторы служат для дегазации воды от коррозионных газов, присутствующих в ней. Основаны на последовательной очистке воды по мере прохождения всех устройств деаэратора.

Деаэратор атмосферный

- Производительность от 5 до 100 т/час

- Рабочее давление 0.10 МПа

- Условное обозначение ДА

Деаэратор вакуумный

- Производительность от 5 до 800 т/час

- Рабочее давление от 0.0016 до 0.05 МПа

- Условное обозначение ДВ

Деаэраторы повышенного давления

- Производительность от 80 до 6000 т/час

- Рабочее давление от 0.69 до 1.35 МПа

- Условное обозначение ПВ

Вопрос 23. Деаратор смешенного типа атмосферный (ДСА)

В производственных и отопительных котельных для защиты от коррозии поверхностей нагрева, омываемых водой, а также трубопроводов необходимо из питательной и подпиточной воды удалять коррозионно-агрессивные газы (кислород и углекислый газ), что наиболее эффективно обеспечивается термической деаэрацией воды. Деаэрацией называется процесс удаления из воды растворённых в ней газов.
При подогреве воды до температуры насыщения при данном давлении парциональное давление удаляемого газа над жидкостью снижается, и растворимость его снижается до нуля.
Удаление коррозионно-агрессивных газов в схеме котельной установки осуществляется в специальных устройствах – термических деаэраторах.

Двухступенчатые деаэраторы атмосферного давления серий ДСА с барботажным устройством в нижней части колонки, предназначены для удаления коррозионно-агрессивных газов (кислорода и свободной углекислоты) из питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения в котельных всех типов (за исключением чисто водогрейных).

Принципиальная схема включения деаэрационной установки атмосферного давления:
1 — подвод химочищенной воды; 2 — охладитель выпара; 3, 5 — выхлоп в атмосферу; 4 — клапан pегулировки уровня, 6 — колонка; 7 — подвод основного конденсата; 8 — предохранительное устройство; 9 — деаэрационный бак; 10 — подвод деаэрированной воды; 11 — манометр; 12 — клапан регулировки давления; 13 — подвод горячего пара; 14 — отвод деаэрированной воды; 15 — охладитель проб воды; 16 — указатель уровня; 17— дренаж; 18 —мановакууметр.

Вопрос 24. Деаэратор смешенного типа вакуумный (ДСВ)

Вакуумные деаэраторы применяются для деаэрации подпиточной воды тепловых сетей и сетей горячего водоснабжения, а также питательной воды парогенераторов низкого давления и малой мощности. Вакуумная деаэрация питательной воды парогенераторов применяется в тех случаях, когда питательные насосы не могут работать на высокоподогретой воде, либо там, где для деаэрации используется отбор пара из турбины при давлении ниже атмосферного. Удаление неконденсирующихся газов из вакуумных деаэраторов осуществляется с помощью паровых эжекторов. Необходимым условием глубокой деаэрации в вакуумных деаэраторах является их хорошая воздушная плотность. Это достигается при расположении деаэраториой колонки на высоте, обеспечивающей поступление деаэрированной воды самотеком к питательным насосам. В этом случае вся арматура располагается ниже наинизшего уровня воды в баке-аккумуляторе, который устанавливается отдельно от колонки. Выше этого уровня все элементы установки изготовляются цельносварными.

Вопрос 26 Химическое обескислороживание

Химическое обескислороживание воды осуществляется путем связывания растворенного в воде кислорода различными реагентами и применяется преимущественно для улавливания проскоков кислорода, возникающих в результате отклонений от нормального режима работы термических деаэраторов, а также в результате попадания кислорода в питательную воду извне через неплотности тракта (фланцы, сальники арматуры и насосов), по которому она транспортируется от деаэраторов до парогенераторов. В качестве реагентов для химического связывания растворенного в воде кислорода в энергетике применяют в настоящее время сульфит натрия и гидразин.

Вопрос 27. Термическое обессоливание в испарителях кипящего типа.

На многих ТЭС восполнение потерь пара и конденсата производится дистиллятом, получаемым в испарительных установках. Такой метод подготовки добавочной воды паротурбинных установок называется термическим обессоливанием. При термическом обессоливании из воды, содержащей различные растворенные в ней вещества, получают пар, который затем конденсируют. В тепловых режимах, при которых работают испарители, с паром уносится лишь очень небольшое количество капель, содержащих эти вещества. Устройства по очистке пара позволяют и этот унос многократно уменьшить. Поэтому получаемый на испарительных установках дистиллят пригоден для использования в качестве добавочной воды для любых современных паровых котлов. Вводимые в испаритель с водой растворенные в ней вещества выводятся из аппарата продувкой.

В настоящее время в основном дистиллят производят из воды, предварительно умягченной на ионитных фильтрах. Однако, имеются испарительные установки, для питания которых применяется вода, прошедшая упрощенную обработку, а так же испарители, работающие на сырой воде.

Ниже приведена схема простейшей испарительной установке (рис 164)

Вопрос 28 Получение дистиллята в испарителях мгновенного вскипания

Многоступенчатые установки мгновенного вскипания обычно состоят из ряда ступеней (камер) испарения одной и той же конструкции. При этом камеры испарения группируются в несколько многоступенчатых аппаратах. Пучки труб конденсаторов располагаются горизонтально в верхней части камер или вертикально в середине ее (стр211). При горизонтальном расположении конденсатора трубные пучки устанавливаются продольно по всей длине аппарата (стр 211 - рис 8.10 а;) или поперечно в каждой камере его (рис. 8.10, б)

В обоих случаях испаряющаяся в камере 1 вода перетекает вдоль аппарата из одной камеры в другую, а образующийся пар до поступления в конденсатор отделяется от капель в сепараторе 4, расположенном в верхней части камеры вскипания.

Конденсат пара (дистиллят) собирается непосредственно под трубами конденсатора и перепускается из одной камеры в другую.

Вопрос 29. Обратный осмос и ультрафильтрация

Методы обратного осмоса и ультрафильтрации заключаются в фильтровании растворов через специальные полупроницаемые мембраны. При этом либо мембрана пропускает только молекулы растворителя (воды), либо частично с растворителем проходят ионы и молекулы задерживаемых веществ.

В основу процесса обратного осмоса положено явление осмоса - самопроизвольного перехода растворителя через специальную полупроницаемую перегородку (мембрану) в раствор. Если какую-либо ячейку разделить мембраной и залить левую часть чистой водой, а правую раствором (стр 122) то будет наблюдаться самопроизвольный переход молекул воды из левой части в правую. Движущей силой процесса при этом является разность концентраций воды в левой и правой частях ячейки. При этом уровень воды в левой части ячейки будет понижаться, а в правой повышаться. Вследствие возникновения гидравлического напора за счет разности уровней воды в обеих частях ячейки вода будет переходить из правой части ячейки в левую, причем скорость перехода воды слева направо будет падать вследствие убывания разности концентрации примесей по обе стороны мембраны (разбавление раствора в правой части ячейки), а скорость перехода воды справа налево будет возрастать из-за увеличения разности уровней по обе стороны мембраны. Естественно, что при определенном гидростатическом давлении наступит равновесие такой системы, когда уровни в обеих частях ячейки не будут изменяться. Гидростатическое давление, соответствующее равновесному состоянию такой системы, называется осмотическим давлением.

Осмотическое давление раствора в общем случае определяется согласно уравнению Вант-Гоффа:

Где i=1-a - коэффициент Вант-Гоффа (а-степено диссоциации растворенного вещества); R - универсальная газовая постоянная, равная 8,3143 Дж/(моль*К); Т - абсолютная температура раствора, К; С - концентрация растворенного вещества, кг/м³; М - масса 1 моля растворенного вещества, кг.

Вопрос 30. Электродиализ

Электродиализ воды является своеобразным вариантом классического метода ионного обмена с той разницей, что ионитный слой заменен в нем специальными ионообменными мембранами, а движущей силой процесса является внешнее электрическое поле. При наложении постоянного электрического поля на раствор в последнем возникает движение ионов растворенных солей, а так же ионов Н⁺ и ОН^-, причем катионы движутся к катоду, а анионы - к аноду. При достижении катода катионы, а так же молекулы воды восстанавливаются, например:

На аноде происходит окисление анионов:

Поиск по сайту: