Физические методы дегазации воды (стр. 2 из 3)
Очевидно, что остаточное содержание свободной углекислоты после дегазатора будет:
При этом вопрос о достаточном насыщении воды кислородом воздуха может не рассматриваться, так как при удалении из воды необходимого количества свободной углекислоты всегда обеспечивается ее насыщение кислородом, вполне достаточное для полного окисления железа (И).
Рис. 19.5. Графики для нахождения ΔСср в зависимости от Свх и Свых.
Площадь поперечного сечения дегазатора, работающего с принудительной подачей воздуха, определяется исходя из плотности орошения насадки 90 м3/(м2*ч) (для насадки из пластмассовых или керамических колец). Удельную подачу воздуха следует принимать равной 4 м3/м3.
Значение ДСср при расчете дегазаторов, применяемых для обезжелезивания воды аэрацией, можно определять по формуле А. А. Кастальского:
(19-7)в кг/м3; величина Кж находится по графикам рис. 19.6.
Рис. 19.6. Графики Kж=f(t) для различных насадок при плотности орошения 90 м3/(м2*ч)
1 — для колец Рашига размером 25*25*3 мм; 2 — для гравия средним размером 42 мм; 3 — для кокса средним размером 43 мм; 4 — для кокса средним размером 41 мм
В гл. 1 указывалось, что сероводородные соединения, содержащиеся в воде, могут состоять из свободного сероводорода (H2S), гидросульфидного иона (HS~) и сульфидного иона (S2~). При рН воды <5 все сульфидные соединения в воде присутствуют в виде свободного сероводорода. Поэтому практически полное их удаление возможно лишь при предварительном подкислении исходной воды или в том случае, когда удаление сероводорода объединяется с удалением свободной углекислоты в цикле Н—Na-кэтионитового умягчения или ионитового обессоливания воды. Без подкисления воды из нее можно удалить лишь то количество сульфидных соединений, которое присутствует в виде свободного сероводорода при данном значении рН воды. Это обеспечивает дезодорацию воды, но не устраняет ее коррозионные свойства.
Расчет дегазаторов для удаления из воды свободного сероводорода следует производить исходя из следующих данных. Площадь сечения дегазатора следует определять с учетом плотности орошения насадки (кольца размером 25*25*3 мм) 60 м3/(м2*ч). Удельная подача воздуха — 12 м3/м3. Значение ΔСср следует определять по формуле (19.7), а значение Kж— по формуле (19.8)
(19.8)где А — площадь поперечного сечения дегазатора, м2; z— растворимость сероводорода в воде, кг/м3, при данной температуре и парциональном давлении сероводорода 0,1 МПа (по рис. 19.7). Значения А и А0,324 приведены в табл. 19.3.
Формула (19.8) действительна при плотности орошения насадки 60 м3/(м2*ч), удельном расходе воздуха 12 м3/м3 и при насадке из колец Рашига размером 25X25X3 мм.
Исследованиями С. Н. Линевича установлено, что при использовании пенной дегазации и закрытой аэрации можно повысить эффект удаления сероводорода из воды на 20 ... ...25%.
На рис. 19.2, б приведена схема вакуумного дегазатора.
При дегазации воды барботированием воздуха через слой воды также создается большая поверхность соприкосновения жидкой и газообразной фаз; тем самым ускоряется выделение газа. Воздух подается компрессорами обычно через дырчатые трубы или пористые плиты. В зависимости от требуемой степени дегазации воды барботажные дегазаторы применяют одно- или двухсекционные с последовательным пропусканием воды.
Разновидностью барботажных дегазаторов являются дегагаторы пенноготипа (рис. 19.2,в).
Рис. 19.7. Растворимость сероводорода в воде в зависимости от ее температуры при его парциальном давлении 0,1 МПа.
пленочный дегазатор вода деаэратор
Основным конструктивным элементом аппаратов служит перфорированная пластина (решетка). Вода тонким слоем протекает вдоль решетки и под действием поперечного тока воздуха, подаваемого через ее отверстия, вспенивается. В пенном слое газы из воды десорбируются интенсивно. При удалении диоксида углерода(IV) и расходе воды около 100 м3/ч дегазаторы пенного типа наиболее экономичны. При использовании аппаратов этого типа степень десорбции целесообразно ограничить 96... 97% с тем, чтобы количество полок не превышало четырех-пяти. При этом для подачи воздуха можно применять центробежные вентиляторы среднего давления.
Таблица 19.3
| Производительность дегазатора, М3/Ч | А, м2 | А0.324,м2 |
| 10 | 0,167 | 0,56 |
| 20 | 0,334 | 0,70 |
| 30 | 0,501 | 0,80 |
| 40 | 0,668 | 0,88 |
| 50 | 0,835 | 0,94 |
| 75 | 1,25 | 1,07 |
| 100 | 1,67 | 1,18 |
| 150 | 2,50 | 1,35 |
| 200 | 3,34 | 1,48 |
| 250 | 4,17 | 1,59 |
| 300 | 5,01 | 1,68 |
| 350 | 5,83 | 1,77 |
| 400 | 6,68 | 1,85 |
| 450 | 7,50 | 1,92 |
| 500 | 8,35 | 1,99 |
| 600 | 10,0 | 2,11 |
| 700 | 11,7 | 2,22 |
| 800 | 13,4 | 2,32 |
| 900 | 15,0 | 2,40 |
| 1000 | 16,7 | 2,49 |
Вакуумные дегазаторы выполняют стальными круглыми (в плане), с конусным днищем (рис. 19.2,6). Над конусным днищем располагается дырчатый лист (с отверстиями диаметром 15... 20 мм) или решетка, которая является опорой для колец Рашига. Вода внутрь дегазатора подается устройством, обеспечивающим тонкое распыление и равномерное распределение ее по поверхности насадки. В качестве такого распределителя воды рекомендуется устройство, аналогичное распределителю соляного раствора в стандартных натрий-катионитовых фильтрах.
Для наблюдения за уровнем воды в дегазаторе устанавливают водомерное стекло. Парогазовая смесь отводится из дегазатора вакуумным устройством, в качестве которого могут быть использованы вакуум-насосы, паро- и водоструйные эжекторы.
Наиболее полная дегазация достигается разбрызгиванием в вакууме с одновременным подогревом воды. На рис. 19.8 изображена схема установки для дегазации в вакууме с подогревом и без подогрева воды.
Выбор типа дегазатора определяется производительностью установки, необходимой полнотой дегазации, начальной концентрацией удаляемого газа и другими условиями.
Рис. 19.8. Установки дегазации воды под вакуумом без подогрева ( и с подогревом (б)
1,5 — подача исходной и отвод дегазированной воды; 2 — воздухоотделитель; 3 — котел; 4 — вакуум-насос; 6 — насос; 7 — подача пара; 8 — теплообменник; 9 — сборный бак
Для глубокого или частичного удаления оксида углерода (IV) (независимо от его начальной концентрации и производительности установки) и свободного сероводорода применяют дегазаторы с насадкой из колец Рашига и противотоком воды и воздуха.
Для удаления оксида углерода (IV) при производительности установки до 150 м3/ч и начальном его содержании не более 150 мг/л используют дегазаторы с деревянной хордовой насадкой или дегазаторы пенного типа. При глубоком удалении оксида углерода (IV) и производительности до 20 м3/ч применяют барботажные дегазаторы.
В случае частичного удаления оксида углерода(IV) при производительности установки до 50 м3/ч используют струйно- пленочные (контактные) градирни, а для глубокого или частичного обескислороживания воды — вакуумные установки с насадкой из колец Рашига с подогревом или без него.
При проектировании дегазаторов должны быть определены: площадь поперечного сечения дегазатора; необходимый расход воздуха и поверхность насадки для достижения требуемой степени дегазации. Площадь поперечного сечения дегазаторов вычисляют по допускаемой плотности орошения насадки, т. е. по расходу воды, приходящемуся на 1 м2 площади поперечного сечения дегазатора.
По А. А. Кастальскому, допустимые плотности орошения насадок и удельные расходы воздуха составляют: при глубоком удалении из воды оксида углерода (IV) — до 2... 3 мг/л; на дегазаторах, загруженных кольцами Рашига (25X25X3 мм), — 60 м3/(м2*ч) и 15 м3/м3; на дегазаторах с деревянной насадкой — соответственно 40 м3/(м2*ч) и 20 м3/м3; при глубоком удалении из воды сероводорода на дегазаторах загруженных кольцами Рашига, — 40 м3/(м2*ч) и 20 м3/м3; при обескислороживании воды на вакуумных дегазаторах плотность орошения насадки равна 50 м3/(м2-ч).
Остаточное содержание оксида углерода(IV) после вентиляторной градирни при температуре 5...8°С можно принимать 3...5 мг/л, после контактной градирни — 5... 8 мг/л.
Полное обескислороживание воды может быть достигнуто методом, предложенным П. А. Акользиным. Сущность его заключается в том, что эжектор, подающий воду, из которой необходимо удалить кислород, подсасывает предварительно обескислороженный воздух. Под влиянием разности концентрации растворенный в воде кислород переходит из жидкой фазы в газообразную. Газ отделяется от воды в специальном десорбере и затем в сепараторе. Обескислороживание воздуха происходит в герметичном реакторе, загруженном древесным углем и омываемом топочными газами с температурой 500... 800 °С. Однако применение этого метода ограничивается тем, что для обескислороживания воздуха, подсасываемого эжектором, необходимы топочные газы высокой температуры, т. е. наличие котельной. Кроме того, в дегазаторе не удается одновременно с обескислороживанием воды обеспечить необходимую степень удаления оксида углерода (IV).