Способ умягчения воды Советский патент 1939 года по МПК C02F5/06 C02F103/02 C02F103/08 

Современные способы предварительной подготовки и обработки воды, идущей на питание паровых котлов, применяемые с целью предотвращения образования накипи и коррозии, по мнению автора, далеко несоверщенны и непригодны для умягчения морских вод. Настоящее предложение ставит своей задачей разработку такого способа, который не обладал бы недостатками существующих методов и одновременно заключал бы в себе достоинства каждого из них. С этой целью, согласно предлагаемому способу умягчения воды, воду обрабатывают плавом-полупродуктом, получаемым в процессе переработки формиата натрия. Образовавшийся же после обработки воды осадок используется помощью известного уже метода для получения щавелевой кислоты.

На чертеже изображена общая схема водоочистительной установки для осуществления данного способа.

Сущность настоящего способа сводится к следующему. В питательную воду, перед поступлением ее в котел, вводится посредством дозировочного устройства (механический

дозер) определенное количество(доза) раствора технического плава-полупродукта, получаемого из формиата натрия. При введении этой добавки происходит быстрое выпадение содержащегося в воде растворенного кальция, который при реакции образует нерастворимый в воде осадок щавелевого кальция. Химическое взаимодействие оксалатного плава с кальцием проходит настолько полно, быстро и избирательно, что уже при добавке теоретически необходимого количества щавелево-натриевой соли, растворенный в воде кальций, независимо от других веществ, содержа щихся в воде, и времени на реакцию, почти весь выпадает из воды в осадок.

Выпавщий щавелевый кальций отфильтровывается путем пропуска воды через фильтр любой конструкции, обеспечивающей сохранность осадка и прозрачность фильтрата. Так как коагуляция осадка проходит быстро, а образующийся на дне отстойника слой щавелевого кальция получается плотный, то осадок может быть отделен декантацией в соответствующих отстойных баках. Полу-ченный на фильтре (или в отстойнике) осадок щавелевого кальция собирается и, являясь ценным химическим сырьем, используется для производства щавелевой кислоты, в целях обеспечения экономической выгодности данного способа обработки воды.

Образующаяся накипь при испарении как пресной, так и морской воды содержит почти исключительно соли кальция. Проведенные опыты показали, что присутствие в накипи небольших количеств других веществ, помимо кальциевых солей, происходит, главным образом, вследствие абсорбционного захвата в процессе отложения солей кальция на поверхности нагрева, а соли магния выпадают из воды лишь после большого накопления (концентрации) в воде илистых осадков. На этом основании автор приходит к заключению, что при применении предлагаемого способа, т. е. при удалении из воды кальция накипеобразования происходить: по большинству вод не буде1. Кроме того, так как плав щавелевокислого натрия содержит некоторое количество едкого натрия, то магний частично выпадет в осадок, который отфильтруется вместе с щавелевым кальцием (присутствие небольших количеств двуокиси магния при производстве щавелевой кислоты не вредит).

При пресных водах с большим содержанием магния вода первоначально обрабатывается обычным известковым методом, а потом уже оксалатом. Это необходимо лишь для вод, содержащих более /з магния от кaльциЯj или в тех случаях, когда вода используется для котлов сверхмощного давления.

При данном способе обработки воды не происходит значительного нарастания щелочности в котловой воде вследствие того, что образующиеся при реакции двууглекислые и углекислые щелочи расходуются на оставшийся магний и другие соли. Присутствие в воде анионов хлора способствует растворению солей кальция и магния, и если кальций по отношению к хлору имеется в количестве

меньшем, чем это необходимо для его выпадения из воды, то до известного предела накипеобразования не происходит. Это явление, в свою очередь, является также выгодным для обработки воды указанным способом, так как благодаря такой зависимости, даже при случайном неполном удалении кальция из воды, выпадение его долгое время происходить не будет, и если произведена будет своевременная продувка, то предотвратится накипеобразование.

Для осуществления предлагаемого способа умягчения воды паротепловая установка дополняется насосом, дозером, фильтром или отстойником и сборной коробкой.

Соединение оксалатной установки с существующим питательным устройством проводится следующим порядком. Водопроводная питательная линия от приемного ящика присоединяется посредством тройника к трубопроводу дозера А. Далее устанавливается насос Б, который с своей всасывающей линией присоединяется к тройнику дозера, а нагнетательной - к трубопроводу фильтра В. Фильтр В соединяют трубопроводом со сборной коробкой Г. Существующий питательный насос Д соединяется также со сборной коробкой Г.

Дозер А может быть выполнен в виде клепаного цилиндрической формы железного бака с четырьмя отверстиями, вокруг которых привариваются фланцы для трубопровода. Отверстия служат для подачи воды в дозер для добавки реактивов в питательную линию, спуска осадков из бака и для присоединения водомерного стекла. Бак оборудован показательным стеклом и измерительной рейкой, имеет открывающуюся крышку для загрузки оксалата и снабжен ручной мешалкой. Емкость дозера А зависит от мощности установки, качества воды и промежутков загрузки дозера. Другим видом дозера, более современным, является плунжерный насосик.

Насос Б может быть применен различной конструкции (давление 3-5 атмосфер) и должен быть снабжен устройством, позволяющим повышать давление, т. е. увеличивать количество его оборотов. Фильтр В также может быть различных систем. Юн состоит из набора железных рам с сетками, обтянутых плотной фильтровальной тканью. Рамки располагаются вертикально и крепятся на салазках, которые вдвигаются вместе с рамами на колесиках в котел. Крышка котелка крепится к рамам. Котел представляет собой небольшой герметически закрытый цилиндрической формы сосуд, снабженный манометром и предохранительным клапаном.

Сборная железная коробка Г, клепаная или сварная, берется емкостью в зависимости от желаемого запаса и оборудована водопоказательным стеклом.

В дозер Л посредством вентиля наливается конденсат (в случае отсутствия такового - сырая вода). Заполнение ведется при наблюдении за водопоказательным стеклом дозера. При наполнении желаемы.ч количеством воды отмечают указанное на рейке и на основе этого количества отвешивают щазелево-натриевый плав. Количество плава должно составлять, примерно, 3% от веса залитой в дозер воды. Загрузка в дозер плава ведется через верхнюю крышку, при одновременном помешивании мешалкой или веслом, в течение 10-15 мин., т. е. до полного растворения плава. Контроль правильности добавки плава, а также полнота растворения осуществляются наблюдением за ареометрическим поплавком, находящимся в водомерном стекле. По установке точной концентрации в дозере открывают вентиль и включают насос, который, засасывая из подогревателя II воду, одновременно подсасывает и из дозера раствор щавелевокислого натрия. Открытие вентиля зависит от желаемой подачи раствора оксалата, т. е. в зависимости от жесткости воды, а потому устанавливается путем экспресс-анализа воды.

Вода в смеси с оксалатом, пройдя через насос, попадает в котелок фильтра, откуда просачивается через фильтроткань и в виде прозрачной воды вытекает через патрубок в сборную коробку; осадок же щавелевого кальция задерживается на фильтрот;-;ани. По мере нарастания осадка на фильтроткани вода не успевает проникать через поры ткани, благодаря чему создается в котелке давление, которое постепенно возрастает. Подачу воды в фильтр, т. е. работу насоса устанавливают с таким расчетом, чтобы давление в фильтре резко не росло, а вытекающая из фильтра ьода была прозрачной и поступала в потребных количествах равномерно.

Остановка устройства производится вследствие отсутствия в дозере химического раствора и вследствие падения производительности при доведении максимального давления в фильтре. В первом случае работу прекращают на 10-15 мин., т. е. на время зарядки дозера, которая проводится, как описано выше. Во втором случае установка выключается на необходимое время для очистки фильтра, которая проводится следующим порядком: перекрывают отводную сборную трубу из фильтра к сборной коробке и открывают линию трубопровода к мокровоздушному насосу, посредством которого отсасывают оставшуюся в фильтре жидкость и высушивают осадок на фильтроткани. Эта операция проводится в течение 10-15 минут, после чего закрывают вентиль мокровоздушного насоса и открывают запорный рычаг крышки. Благодаря тому, что фильтр установлен горизонтально с наклоном на 10°, а также вследствие увеличения веса рам от осадка, салазки с рамами перетягивают противовес, в виду чего рамы выкатываются из котла фильтра без посторонней помощи. Образовавшиеся лепешки на фильтровальной ткани рам снимаются в бочки или в подставленное корыто. Съем осадка может производиться посредством пуска пара в патрубки. Когда весь осадок очищен, рамы вдвигаются обратно в котелок под действием противовеса, после чего крышка плотно закрывается и фильтр готов к пуску.

Полученный на фильтрах или в отстойниках осадок, после водообработки оксалатным плавом, независимо