Способ умягчения воды

Способ умягчения воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 85 b, 1„

X 54È6

OllVICAHHE ИЗОЬРЕТЕНИя

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАКНОМУ НАРОДНЬМ КОМИССАРИАТОМ ВОДНОГО TPAHNOPTA

Зарегистрировано в Бюио последующей регистраиии изобретений Госплана при СОК СССР

А. И. Штюрк.

Ч ч ч .

gj ч чч«i > Кu" чЧ

Способ умягчения воды. " -.р.- :.:; —:-:;. .-,.-.

Заявлено 29 октября 1937 года за Ко 121

Опубликовано 31 января 1939 года.

Современные способы предвари- тельной подготовки и обработки воды, идущей на питание паровых котлов, применяемые с целью пред1 отвращения образования накипи и коррозии, по мнению автора, далеко несовершенны 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 планом-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.

Выпавший 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. Полученный 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 спо- саба, т. е. при удалении из воды кальция накипеобразования происха- . дить по большинству вод не будет.

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), Г1ри пресных водах с большим содержанием магния вода первоначально обрабатывается обычным известковым методом, а потом уже оксалатом. Это необходимо лишь для вод, содержащих более /, магния от кальция, или в тех случаях, когда во- да 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 накипеабразования 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 оксалатнай 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 l .

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 мажет быть применен различной конструкции (давление

3 — 5 атмосфер) и должен быть снаб— 3 жен устройством, позволяющим повышать давление, т. е. увеличивать количество его оборотов. Фильтр В также может быть различных систем.

Он 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 А посредством вентиля наливается конденсат (в случае отсутствия такового — сырая вода). Заполнение ведется при наблюдении за водопоказательным стеклом дозера.

При наполнении желаемым количеством воды отмечают указанное на рейке и на основе этого количества отвешивают щавелево-натриевый плав.

Количество плана 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 плана, 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 подогревате.ля IIводу,,одновременно подсасы ° вает 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 фильтроткани. 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 вода била прозрачной и поступала в потребных количествах равномерно.

Остановка устройства производится вследствие отсутствия в дозере химического раствора и вследствие падения производительности при ловедении 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 и 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 фильтровальвой 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 планом, независимо от степени его влажности, цвета и загрязнения, закладывают в концентратор „Дора" или в чан, оборудованный мешалкой, после чего прибавляют к осадку пятидесятикратное (от веса загруженного осадка) количество воды, все это тщательно перемешивают и в дальнейшем оставляют в покое (для отстаивания) до полной коагуляции осадка, которая, примерно, наступает в течение

1 — 2 часов. После отстаивания верхний слой жидкости спускают как отброс, а кашицеобразную массу переводят в реактор (кислотоупорный сосуд), оборудованный мешалкой.

После этого в реактор добавляют

35а а-ю серную кислоту в трехкратном количестве от веса первоначально взятого осадка, пускают мещалку и подогревают смесь до 80 .

Помешивание проводят сначала медленно (20 — 30 оборотов B минуту) до пропадания пены, а в дальнейшем помешивание проводят более энергично (до 60 оборотов в минуту).

При этом в момент помешивания вводится вторично 20 / -я серная кислота в четырехкратном количестве от веса загруженного осадка. Спустя

1 час прибавляют в реактор мелко дробленый древесный уголь в количестве 1 % от веса первоначально взятого осадка. Всю смесь перемешивают в течение 2 часов, после чего пропускают через фильтр и осадок на фильтре промывают водой. Оста-. вшиеся на фильтре осадки являются, отбросом, а фильтрат подвергают выпарке, которая проводится в вакуум-выпарителе и ри температуре

60 — 70 .

Полученные промывные воды идут на разбавление купоросного масла до нужной крепости для последующей операции. Выпарка проводится до плотности раствора 1,3 Ве. По достижении означенной плотности упаренный раствор переводят в кислотоупорные холодильники, где раствор охлаждается до температуры 10 — 12" .

При этом происходит выпадение кристаллов из раствора, а оставшаяся жидкость (маточный раствор), являющаяся смесью серной кислоты с 4 J„-é щавелевой кислотой, используется для последующей операции. Полученные же кристаллы центрофугируются. При желании получить более чистую кислоту проводят перекристаллизацию, а при желании получить соль смешивают с нужной щелочью.

Опыты и испытания по применению данного способа умягчения воды показали, что он пригоден и экономически выгоден для обработки не только речных, озерных и других пресных вод, но и морской воды, причем он может быть использован как для судовых, паровозных, так и стационарных котлов.

Предмет изобретения

Способ умягчения воды, отличающийся тем, что воду обрабатывают планом-полупродуктом, получаемым в процессе переработки формиата натрия, причем образовавшийся осадок после обработки воды используют для получения щавелевой кислоты известным методом.

Тип. апт. «Сов. Г1еи.». Зак. 8591 — 525