Способ термического умягчения природных вод Советский патент 1980 года по МПК C02F5/00 C02F9/08 C02F9/10 C02F103/02 

лизации,парогенератор 10,паропровод 11, перепускную линшр 12 трубопровода, трубопровод 13 умягченной в ды, расширитель 14, трубопровод продувочной воды 15, насос 16, паро провод 17 к потребителю, трубопровод 18 продувочной воды. Воду по трубопр воду I направляют в теплообменники 2 и 3 и затем подают в нижнюю часть | амеры 4, где нагревают паром, посту пающим по паропроводу 5 до температуры 130-170 С. Образующийся сульфат кальция отделяют от воды и периодически удаляют из аппарата по линии в дренаж Осветленную и частично умягченную воду по трубопроводу 7 насосом 8 подают во вторую камеру 9, где поддерживают давление на 2-5 бар ниже давления пара, вырабатываемого парогене ратором 10. В камере 9 воду смешивают с паром, поступившим по паропрово ду 11, нагревают до температуры 300340 С и пропускают через слой ангидрида сульфата кальция.Избыточное количество ангидрида периодически пере пускают по линии 12 в камеру. Глубокоумягченную воду по трубопроводу 13 подают в расширитель 14, где смешивают с продувочной водой,упаривают в 1, 05-1, 1 раза и охлаждают до 270-290 С за счет снижения давления (дросселирования), Пар по трубопроводу 5 пода ют в первую камеру, а охлажденную и частично упаренную воду охлаждают в теплообменнике 3 на для обеспечения нормальной работы насоса 16 и подают в парогенератор 10. Часть полученного пара по паропроводу 11 пода ют в камеру 9, а основное количество направляют потребителю по паропроводу 17. Продувочную воду парогенератора, представляю1чую собЬй концентрат умягченной воды,разделяют на 2 потока, один из которых подают на смешение с умягченной водой, а второй поток по трубопроводу 18 после охлаждения в теплообменнике2 удаляют в дренаж. При температуре выше растворимость сульфата кальция нез ачительно уменьшается с увеличением температуры, но сильно возрастает с ростом содержания хлорида натрия и при концен трации последнего выше 0,5-0,8 моль/кг растворимость сульфата кальция в процес се упаривания растет быстрее, чем его концентрация.Следовательно,если раствор с концентрацией хлорида натрия 0,5 моль/кг и выше насыщен по сульфату кальция, то при .его упаривании сульфат 1 кальция, выпадать не будет, так как его содержание станет меньше его растворимости при этих условиях. Причем, чем выше степень упаривания, тем больше разность между растворимостью сульфата кальция и его концентра цией в воде. В результате из такого раствора первым начнет выделяться хлорид натрия при достижении им предела растворимости и только затем начнется кристаллизация сульфата кальция. . . При м е р. ,Цля приготовления питательной воды для передвижного нефтепромыслового парогенератора давлением 120 бар использована пластовая вода. Вода после известкования имеет состав в мГЭкв/кг; , ,,8, ,2, общее солесодержание --23,1 г/кг. При нагреве этой воды до соле Ьодержание сульфата кальция в ней рнизится до 15 мг-экв/кг, а общее солесодержание с учетом разбавления конденсата паром снизится до 17,2 г/кг. Эту воду нагревают во второй камере до 320 С при давлении 116 бар и пропускают через взвешенный слой, ангидрита сульфата кальция. В результате разбавления воды конденсатом пара и кристаллизации сульфата кальция состав воды на выходе из второй колонны будет следующим; (в мг экв/кг) ffa П 1, 3, Са- 0,48, ,6, Sol 0,58. Солесодержание такой воды нео(5ходимо увеличить в 3,5 раза, для чего ее упаривают в расширителе путем снижения давления до 70 бар и смешивают с продувочной водой парогенератора, количество которой составляет 15% от общего расхода воды из второй камеры. После смешения с продувочной водой парогенератора и упаривания вода имеет следуюьчий состав (в мг экв/кг): , ,68, , ,03, общее солесодержание - 35,1 г/кг. Эту воду охлаждают на 3 С и подают в парогенератор. Растворимость сульфата кальция в воде такого состава г7ри температуре насыщения при 120 бар составляет 1,7 мг экв/кг, т.е. выше его концентрации в питательной воде. При упаривании в парогенераторе воды такого состава в 5 раз концентрация сульфата кальция в воде составит 8,4 мг-экв/кг, а его растворимость в рассматриваемых условиях - 15 мг экв/кг, оставаясь выше его концентрации в процессе упаривания. После разделения пароводяной смеси пар подают потребителю и во вторую камеру, а продувочную воду разделяют на два,потока:70% ее подают в расширитель 14, а остальную часть охлаждают и сбрасывают в. дренаж. Вывод избытка сульфата кальция из первой и второй камер осуществляют периодически. Расход воды на продувку при этом соответственно равен 3 и 1% от количества исходной воды. Степень умягчения воды по предлагаемому апособу более чем в 5 раз выше чем у известного. Экономическая эффективность указанного способа рассмотрена в сравнении с ПОДГОТОВКОЙ воды для парогенераторов методом термического умягчения (известный способ) с последующим доумягченнем многоступенчатым натрийкатионированием.

Анализ существующих проектов /установок для умягчения высокоминерализованных вод многоступен-, чатым натрийкатионированием показывает, что удельные капитальные затраты (включая стоимость катионита) состав ляют 10-12 тыс. руб. на 1 т/ч производительности установки (для установок производительностью 10-25 т/ч), а эксплуатационные затраты (с учетом катионита) - 50-70 коп/т.

Технико-экономический расчет, выполненный для установки производителностью 12 т/ч, работающей по предлагаемому способу, показал, что удельные капитальные затраты составят 15 тыс.руб. на 1 т/ч производительности, а эксплуатационные затраты 30 коп/т .

Годовой экономический эЛЛект при числе часов использования 7000 и сроке окупаемости 8 лет, рассчитанный по приведенным затратам, составит

24,7 тыс.руб на 1 установку производительностыэ 12 т/ч.

Формула изобретения Способ термического умягчения природных вод, включающий двухстадийную г кристаллизацию сульфата кальция при повышенных температуре и давлении, отличающийся тем, что, с целью повышения степени умягчения воды для подпитки парогенераторов, кристаллизацию на второй стадии осуществляют при величине давления на 2-5 бар ниже давления в парогенераторе и нагревании паром до температуры насыщения, а полученную умягченную воду упаривают в 1,05 - 1,1 раза

5 и смешивают с продувочной водой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Лпельцин Н.Э. и Клячко В.Л. -Опреснение воды. Mi, Изд-во литературы по строительству. 1968, с.71.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2522324/23-26,

кл. С 02 В 1/22, 18.08.77.