Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция Советский патент 1981 года по МПК C02F9/10 C02F5/02 C02F1/02 C02F1/66 C02F9/10 C02F9/10 C02F101/10 C02F103/02 

Изобретение относится к способам термического умягчения природных и сточных вод, содержание сульфата кальция в которых близко к насыщению, и может быть использовано для умягчения морских и сернокислых сточ ных вод промышленных предприятий. Известен способ термического умяг чения воды для защиты испарителей от сульфатной накипи при помои и зернистой присадки 13. Недостатками этого способа являются значительный расход пара на сме шивающий нагрев воды в реакторе и растворение присадки по мере снижения температуры воды в испарителях. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является способ термического умягчения вод, содержащих су фат кальция, включающий обработку воды известью, нагревание до 130170°С, осаждение сульфата кальция и удаление его из . Недостатком этого способа является значительней расход тепла. Причина заключается в том, что исходную воду за счет тепла умягченной воды мож но нагреть только до AO-7Qft, так как при более высоком нагреве начинается образование отложений сульфата кальция на теплопередающих поверхностях. В результате умягченная вода охлаждается только на. 30-60 С и с ней уносится большое количество тепла. Нагрев исходной воды от (0-70°С до 130-170 С осуществляется снешениен с паром, расход которого оказывается значительным. При этом конденсат пара смешивается с умягченной водой и теряется. Цель изобретения - уменьшение стоимости обработки воды и предотвращение осаждения сульфата кальция ид теплопередающих поверхностях. Поставленная цель достигается тем, что исходную воду с повышенным содержанием сульфата кальция предварительно нагревают смещением с умягченной водой, затем паром до 130 170°С.и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция. Предпочтительно исходную воду за счет тепла умягченной воды нагревать до температуры на , ниже т гмпературы термического умягчения, а исходную и умягченную воду см шивать в такой пропорции, чтобы концентрация сульфата кальция в смеси была ниже растворимости полугидрата сульфата кальция при наиболь шей температуре нагрева воды. Кроме того, подмешивание термоумя ченной воды к исходной ведут ступенч то перед каждым теплообменником .по мере подогрева исходной воды. Способ осуществляется следующим образом. Смешение исходной и термоумягценной воды снижает концентрацию сульфата кальция и повышает допустимый предел поверхностного нагрева исходной воды и степень использовани тепла термоумягченной воды, возвращаемой в технологический цикл. Разбавление исходной воды снижает пересыщение по полугидрату сульфа та кальция при нагреве воды до температуры термического умягчения, В результате значительно уменьшается количество образующегося нестабильного полугидрата сульфата кальция, а пропускание этой воды через слой ангидрита сульфата кальция ускоряет стабилизацию умягченной воды именно по этой модификации. 8 результате увеличивается степень удаления сульфата кальция из воды, а следовательно, и качество умягченной воды. Недогрев исходной воды до темпера туры термического умягчения на 5-15° обусловлен тем, что с уменьшением не догрева снижается расход тепла на умягчение, но возрастает количество циркулируЮ1Ц.ей воды, что увеличивает размеры теплообменников и аппаратов .для термического умягчения. Как пока зали расчеты, оптимальный недогрев лежит в указанных пределах. Соотношение между количеством исходной и умягченной воды в смеси обусловлено тем, что при большем разбавлении увеличивается количество воды, поступающей на термическое умягчение с соответствующим увеличением расхода тепла.При меньшем разба лении возникает опасность (.(бразования отложений на поверхности нагрева. За определяющую выбрана растворимость полугидрата, так как результаты исследований и опыт эксплуатации теплообменников в подобных условиях показывает, что при температуре выше отложения сульфата кальция на поверхности наблюдается только при его концентрации, превышающей растворимость полуводной модификации 8 данных физико-химических yfnoвиях. Постепенное подмешивание умягченной воды к исходной по мере ее охлаждения позволяет уменьшить количество тепла, передаваемого в теплообменниках. В результате общая поверхность теплообменников уменьшается. При этом количество воды, подмешиваемой до теплообменника должно обеспечить концентрацию сульфата кальция, не превышающую его растворимость при температуре на выходе из этого теплообменника. На чертеже дана схема установки для умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция. Исходную воду, подаваемую по трубопроводу I, смешивают с умягченной водой, подаваемой по трубопроводу 2. Смесь подогревают а .теплообменнике 3, смешивают с умягченной водой, подаваемой по трубопроводу , подогревают в теплообменнике 5 и так далее. Затем смесь подают в деаэратор 6, где деаэрируют за счет тепла умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 7. Деаэрированную воду насосом 8 подают в теплообменник 9 после которого смешивают с частью умягченной воды, подаваемой по трубопроводу 10, пропускают через серию теплообменников, перед каждым из которых так же смешивают с частью воды, и подают в последний теплообменник 11, после которого направляют в термоумягчитель 12, где смешивают с паром, подаваемым по трубопроводу 13, нагревают до заданной температуры, пропускают через слой ангидрита сульфата кальция, отделяют от осадка и по трубопроводу Ц подают в теплообменник 11, охлаждают и подводят к насосу 15, где ее давление повышают на 2-3 бар выше давления, создаваемого насосом 8, затем воду направляют в последующие теплообменники. После каждого теплообменника часть охладившейся термоумяг чанной воды подмешивают к исходной воде. Охлажденную термо- -мягченную воду по трубопроводу 16 возвращают в технологический цикл, а избыток осадка из термоумягчителя 12 по трубопроводу 17 подают на переработку с целью его утилизации. Пример. Сточные воды сернокислотного травильного отделения завода по обработке цветных металлов в количестве 100 т/ч нейтрализуют известью при . После удаления осадка концентрация сульфата кальция в воде находится на уровне растворимости полугидрата сульфата кальция и составляет 1,92 г/кг. Для повторного использования этой воды для отмывки изделий содержание сульфата кальция не должно превышать 0,5 г/кг. Температуру термического умягчения выбирают равной . К исходной воде добавляют 22,2 м умягченной воды, смесь нагревают до 99°С, смешивают с 37 м умягченной воды, нагревают до 110°С, деаэрируют смешивают с 131,6 м умягченной воды, нагревают до , смешивают с 187 м умягченной воды и нагревают до ЙБС. Смесь направляют в термоумягчитель, где за счет смешения с паром допревают до 150°С,пропускают через слой ангидрита сульфата кальци отделяют от сульфата кальция и насосом 15 подают в теплообменники. Боль шую часть ее по мере охлаждения смешивают с исходной водой, а 05,6 после охлаждения до 5°С с содержани ем сульфата кальция 0,25 г/кг возвра щают в травильное отделение. Реализация предлагаемого способа обеспечивает безнакипный режим работы теплообменников. Технико-экономическая эффективность способа определяется за счет снижения расхода пара на термическое умягчение, потерь его конденсата и отсутствия чисток теплообменных аппа ратов от накипи. 4 В результате реализации способа атраты на обработку воды по сравнеию с известным способом снижаются а 0,135 Р/м, Формула изобретения 1.Способ термического умягчения вод с повышенным содержанием сульфата кальция, включающий нагревание до 130-170 С, осаждение сульфата кальция и удаление его из воды, отличающийся тем, что, с целью уменьшения стоимости обработки воды и предотвращения осаждения сульфата кальция на теплопередающих поверхиостях,исходную воду предварительно на гревают смешением с умягченной водой, затем паром и пропускают через слой ангидрита сульфата кальция. 2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, исходную воду нагревают до температуры, на ниже температуры термического умягчения. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что исходную и умягченную воду смешивают в такой пропорции, чтобы концентрация сульфата кальция в смеси была ниже растворимости полугидрата сульфата кальция при наибольшей температуре нагрева воды. 4. Способ по пп. 1-3, о т л и ч аю щ и и с я тем, что подмешивание умягченной воды к исходной ведут сту- пенчато перед каждым теплообменником по мере подогрева исходной воды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Апельцин И.Э и Клячко В.А. Опреснение воды. М., , с. 71-72. 2.Авторское свидетельство СССР № 685629, кл. С 02 В 1/22, 1978.