Способ удаления кислорода из воды Советский патент 1992 года по МПК C02F1/42 

Изобретение относится к способу удаления из жидкостей растворенного в них кислорода с использованием гидразина и угля в качестве катализатора.

Способы удаления из жидкостей растворенного в них кислорода имеют очень широкую область применения. В ряде отраслей промышленности, включая изготовление напитков, электронику, космическую технику, глубокое бурение и производство энергии, в больших количествах используется вода, при этом присутствие в ней растворенного кислорода в слишком больших количествах может вызвать нежелательные последствия, вплоть до ухудшения качества изделий и коррозии энергетического оборудования, особенно в замкнутых циркуляционных системах.

В известном способе удаления кислорода в качестве сильно действующего восстановительного агента, позволяющего решать проблемы коррозии и другие, связанные с использованием насыщенной кислородом воды, применяют гидразин.

При этом реакции гидразина с растворенным кислородом катализируют при пропускании воды через слой активированного угля.

Недостаток способа каталитического удаления кислорода обусловлен проникновением в обескислороженную жидкость загрязнителей, например непрореагировавшего

XI ел VI

-fck ел

|СЛ

CJ

гидразина, угольных и других загрязнителей.

В тех случаях, когда для предупреждения коррозии энергетического оборудования желательно присутствие в циркуляционной воде определенного количества непрореагировавшего гидразина, известный способ остался неприемлемым, так как не позволяет регулировать количество непрореагировавшего гидразина и обеспечить присутствие оптимального его количества в циркуляционной воде. Так при выборе оптимального количества реакционного гидразина на стадии удаления кислорода количество остаточного гидразина может оказаться либо большим, либо меньшим относительно оптимального на стадии циркуляции. При низком уровне содержания гидразина на стадии циркуляции он теряет антикоррозионную эффективность, а при слишком высоком уровне он может вызвать неприемлемое повышение значения рН и электропроводности циркуляционной воды.

Цель изобретения - обеспечение возможности использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина, уменьшение содержания в воде уг- леродных примесей, а также предотвращение несчастных случаев при удалении из воды кислорода.

Предлагаемый способ удаления кислорода из воды включает операции добавления в содержащую растворенный кислород жидкость гидразина, пропускания жидкости через слой активированного угля с целью катализирования реакции растворенного кислорода с гидразином, в результате которой в жидкость попадают угольные примеси, и удаления этих примесей.

Удаление непрореагировавшего и оставшегося в жидкости после катализирования гидразина осуществляется путем пропускания жидкости через смешанный слой ионообменных смол на основе сильноосновного анионита и сильнокислотного ка- тионита. Процесс удаления кислорода гидразином с использованием активированного угля в качестве катализатора проводится на подвижной платформе и включает дополнительные операции транспортировки аппарата к станции регенерации для регенерации.

Наличие угольных загрязнений обусловлено тем, что при пропускании через угольный слой жидкость вымывает их из угольного слоя. Эти примеси могут содержать самые различные вещества, несовместимые с требованиями, предъявляемыми к высококачественной очищенной от кислорода жидкости При изготовлении активированного угля используют самые различные

углеродные исходные материалы, например древесина, уголь, ореховая скорлупа, нефтяной кокс. Поэтому состав примесей зависит от того, какие исходные материалы использованы для получения активирован0 ного угля. Независимо от использованных исходных материалов примеси включают также частицы угля.

При необходимости получения очищенной от кислорода жидкости, свободной от

5 непрореагировавшего гидразина, для его удаления используется ионообменная смола, содержащая смешанный слой смолы. При использовании слоя из смеси смол он может содержать любую промышленно вы0 пускаемую катионообменную смолу, например Топас-С-249, и любую промышленно выпускаемую основную анионообменную смолу, например Топас ASB-1.

Ионообменная смола не способна от5 фильтровывать все содержащиеся в очищенной от кислорода воде частицы угля. Для их полного удаления устанавливают механический фильтр с фильтрующей средой. Размер частиц фильтрующей среды выбира0 ется таким образом, чтобы исключить прохождение частиц угля.

В предпочтительном варианте удаление частиц угля осуществляется также путем предварительной промывки

5 активированного угля. Активированный уголь может промываться и неумягченной водой, но при этом содержащиеся в воде минералы как правило абсорбируются углем и являются загрязнителями

0 Выбор смеси смол для слоя позволяет удалять как непрореагировавший гидразин, так и определенные угольные примеси.

Способ предусматривает также неполное удаление непрореагировавшего гидра5 зина с последующим добавлением желаемого его количества.

Если измеренное с помощью анализатора количество непрорреагировавшего гидразина меньше целевого для выходяще0 го потока, вводят гидразин в количестве, достаточном для получения целевого значения, используемый в качестве ингибитора коррозии,

Использование гидразина сопряжено с

5 опасностью, определенная вероятность которой сохраняется даже в том случае, когда гидразин находится в виде водного раствора. Например, при пропускании раствора гидразина через слой активированного угля и слои ионообменной смолы в слоях может

задерживаться остаточный непрореагировавший гидразин, который может представлять опасность для здоровья персонала, работающего со слоями смолы. Такая опас- ность является повышенной для неопытных операторов, работающих в зоне применения очищенной от кислорода жидкости.

Способ позволяет уменьшить или иск- лючить опасность, вызванную использованием в процессе гидразина. В этом варианте аппарат для очистки воды от кислорода установлен на подвижной закрытой платформе.

Подвижная закрытая платформа позволяет отделить содержащий гидразин аппарат и связанные с ним аппараты от основной конструкции.

При этом после очистки от кислорода определенного количества воды при необходимости регенерации или замены активированного угля или смол платформа может транспортироваться к станции регенерации, где регенерация проводится специали- стами с помощью специализированного оборудования, что позволяет персоналу, обуслуживающему установку, избежать контакта с парами гидразина.

Пример 1. В соответствии с предла- гаемым способом кислород удаляют из вытекающего из двуступенчатого умягчителя потока, содержащего от 8 до 10 ч./млн растворенного кислорода. Поток со скоростью 416-2040 л/мин, а обычно 1900 л/мин пода- ется в устройство, содержащее насос для гидразина, шесть соединенных впараллель сосудов с активированным углем и шесть соединенных впараллель сосудов со смешанным слоем.

В поток вводят 35%-ный раствор гидразина со скоростью 1,5 л/ч на 378 л/мин указанного потока. В течение первых 3,5 ч полученный продукт содержит менее 0,1 ч./млн растворенного кислорода, а скоро- сть подачи раствора гидразина постепенно уменьшается до 0,76 л/час на 378 л/мин потока.

После 36 ч работы при указанных условиях расход раствора гидразина постелен- но уменьшается до 0,57 л/ч. Эксперимент поданному примеру показывает,что введение в поток в среднем примерно 8,9 ч./млн гидразина является достаточным.

После введения в поток раствора гидра- зина он пропускается через сосуды с активированным углем. Каждый сосуд содержит слой активированного угля объемом 1,7 м3, а суммарный объем угля во всех сосудах составляет 10 м3. Затем поток пропускают через сосуды по слоям смолы, каждый из которых содержит слой смеси смол объемом

2,7 м , а суммарный объем смеси смол составляет 16,2 м .

Полученный согласно примеру 1 умягченный и очищенный от кислорода продукт содержал менее 10 ч./млрд растворенного кислорода и менее 1 ч./млрд гидразина. После отключения устройства на продолжительное время с возобновлением его работы обнаружено относительно большое содержание растворенного кислорода, однако это повышенное содержание скомпенсировано временным повышением расхода гидразина.

Пример 2. Кислород удаляют либо из конденсата, либо из умягченной подготовленной воды, содержащей от 0,5 ч./млрд до 10 ч./млрд растворенного кислорода, электропроводность которой составляла 1 мкмо Поток обрабатывают в устройстве, содержащем насос для гидразина, три соеди- ненных впараллель сосуда с активированным углем и три соединенных впараллель сосуда со слоями смеси смол, а также прибор для непрерывного измерения количества кислорода.

Расход подаваемого в устройство потока составляет 492-1780 л/мин. Уровень содержания в потоке кислорода изменяется от максимального (несколько ч./млн) при использовании умягченной подготовленной воды до минимального (менее 1 ч./млн) при обработке конденсата.

При вводе потока в устройство в него накачивают 35%-ный раствор гидразина. В течение первых 24 ч расход раствора гидразина составляет 0,75 л/ч на 378 л/.мин подаваемого потока. Последующие 24 ч расход постепнено уменьшается до минимального, т.е. 0,075 л/ч на 378 л/мин потока с растворенным кислородом в количестве 1 ч./млн. Стехиометрическое отношение составляло 0,064 л/ч раствора гидразина на 378 л/мин потока, содержащего 1 ч./млн растворенного кислорода.

После ввода в поток гидразина смесь пропускают через три сосуда с активированным углем, по 1,7 м угля в каждом. Следовательно, суммарный объем активированного угля составляет 5,04 м , а затем конденсат пропускают через три слоя, суммарный объем которых составлял (объемом 2,7 куб.м каждый), смеси смол 288 куб-футов (8,1 м). Прибор непрерывного действия производит измерения количества растворенного в обработанном потоке кислорода, после чего поток пропускают в накопительный резервуар. Обнаружено, что содержание растворенного кислорода в обработанной среде составляет от 2 до 19 ч./млрд. После пропускания через сосуды с углем электропроводность потока составляет 6 мкмо, а после пропускания через смеси смол она уменьшается до значения ниже 1 мкмо, а обычно до 2 мкмо.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я

1.Способ удаления кислррода из воды путем контактирования воды, предварительно обработанной гидразином, со слоем активированного угля, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина, воду после активированного угля пропускают через слой ионитов смешанного действия на основе сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду после слоя ионитов смешанного действия дополнительно пропускают через механический фильтр.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания в воде углеродных примесей, активированный уголь предварительно подвергают обратной промывке умягченной водой.

А. Способ по п. 1, этличающийся тем, что при циркуляции обескислороженной воды при повышенных температурах в воду после пропускания ее через слой ионитов смешанного действия вводят дополнительное количество гидразина в качестве ингибитора коррозии.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения несчастных случаев при удалении из воды кислорода, слой активированного угля и слой ионитов смешанного действия устанавливают на подвижной платформе для транспортировки к станции регенерации.

Изобретение относится к способам удаления растворенного кислорода из воды с использованием гидразина и угля в качестве катализатора и позволяет обеспечить возможность использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина. Способ удаления кислорода включает операции добавления в содержащую растворенный кислород жидкость гидразина, пропускания жидкости через слой активированного угля в целью катализирования реакции между кислородом и гидразином и удаления примесей. Непрореагировавший после катализирования гидразин удаляют путем пропускания жидкости через ионообменную смолу на основе сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита. Процесс удаления кислорода с использованием гидразина, а в качестве катализатора - активированного угЛя проводится на подвижной платформе и включает операцию перемещения аппарата к станции регенерации для регенерации. 4 з.п. ф-лы. (Л