Вода в химической промышленности

Химическое производство – одно из крупнейших потребителей воды. Этот факт объясняется рядом достоинств воды, из которых можно выделить следующие:

- наличие комплекса ценных физических свойств (высокая теплоемкость, малая вязкость, низкая температура кипения и др.);

- доступность и дешевизна;

- нетоксичность;

- удобство транспортировки и использования в производстве.

В химической промышленности вода используется в следующих направлениях:

1. Для технологических целей в качестве:

- растворителя, среды для проведения некоторых физических и механических процессов;

- промывной жидкости для газов;

- экстрагента и абсорбента.

2. В качестве теплоносителя в виде горячей воды и перегретого водяного пара и хладоагента.

3. В качестве сырья или реагента для производства разнообразной химической продукции (водорода, ацетилена, минеральных кислот и т.д.).

Масштабы потребления воды химическим производством зависят от типа производимой продукции и колеблются в широких пределах. Так для производства азотной кислоты требуется 200 т воды / т продукции, вискозного волокна – 1200 т / т, аммиака – 1500 т / т, капронового волокна – 2500 т / т.

Колоссальный расход технологической воды с учетом большого объема загрязненных сточных вод требует рационального подхода к ее использованию в химической промышленности. Эти задачи решают следующими способами:

- разработкой научно обоснованных норм расхода на технологические нужды;

- максимально полного использования отходов;

- заменой, где возможно, водяного охлаждения на воздушное охлаждение;

- организацией замкнутых бессточных производств и водооборотных циклов.

Критерием эффективности водооборотного цикла является коэффициент использования
воды:

 

К_в= , (2.2)

 

где Va и Vсb – объемы забираемой из источника свежей воды и сбрасываемой в водоем сточной воды соответственно. В химической промышленности этот коэффициент составляет 0,8 – 0,9.

Основные показатели качества воды для химическойтехнологии. Вода, используемая в химической промышленности, должна удовлетворять по качеству определенным требованиям. Качество ее определяется совокупностью физических и химических характеристик, среди которых следует отметить следующие: жесткость, окисляемость, рН, доля примесей.

Жесткость – это свойство воды, связанное с присутствием в ней растворенных солей кальция и магния. Жесткость (Ж _о) характеризуют концентрацией ионов кальция и магния и измеряют в миллимолях на литр воды. По значению Ж _о вода бывает мягкой (Ж _о< 2), средней жесткости
(Ж _о = 2–10) и жесткой (Ж _о >10).

Окисляемостью называют свойство воды, связанное с присутствием в воде неорганических веществ, легкоокисляющихся соединений железа и сероводорода, способных окисляться различными окислителями и измеряется количеством КМпО ₄ или эквивалентным количеством кислорода, затраченным на окисление 1 л воды, т.е. мг/л.

Активная реакция воды характеризует ее кислотность или щелочность. Она определяется присутствием в воде некоторых газов, таких как хлор, оксид углерода и др., а также растворимых гуминовых кислот и веществ, вносимых в водоем промышленными стоками. Большинство природных вод имеют рН = 6,5–8.

Промышленная водоподготовка. Водоподготовкой называют комплекс мероприятий по улучшению качества воды для технологических целей. В нее включают операции по удалению механических примесей, умягчению, осветлению, дегазации.

Осветление ведут отстаиванием воды с последующим фильтрованием через зернистый материал. Для коагуляции коллоидных примесей и абсорбции окрашенных частиц к ней добавляют электролиты – сульфаты алюминия или железа.

Обеззараживание водыпроводят путем ее хлорирования или озонирования.

Дегазацию – удаление из воды растворенных газов ведут химическим способом, при котором газы поглощаются химическими реагентами, например, в случае диоксида углерода или сероводорода воду обрабатывают моноэтаноламином или раствором гашеной извести. Применяют также физические методы, например, термическую деаэрацию на воздухе либо в вакууме.

Обессоливание применяют в тех производствах, где предъявляются повышенные требования к товарным продуктам на содержание тех или иных металлов, имеющихся в воде. В качестве примера можно назвать производства химически чистых реактивов, полупроводниковых материалов, лекарств и т.д. Обессоливание проводят методами ионного обмена, дистилляцией и электродиализом.

 

Контрольные вопросы

 

1. На конкретных примерах сформулируйте определения понятий: сырье, полупродукт, побочный продукт, отходы, рецикл сырья.

2. Приведите классификации сырьевых ресурсов.

3. Назовите наиболее распространенные в земной коре элементы и их кларки.

4. Назовите основные требования к сырьевым ресурсам.

5. В чем состоит подготовка сырья? Приведите примеры.

6. Назовите различные источники энергетических ресурсов. Укажите, какие из них используются в химической технологии.

7. Приведите примеры возобновляемых и невозобновляемых видов энергии.

8. Приведите примеры первичных и вторичных энергетических ресурсов.

9. Приведите примеры использования в химической промышленности энергии плазмы.

10. Дайте перечень позиций, где в химической технологии используется вода.

11. Каковы основные требования, предъявляемые к качеству воды?

12. Что такое жесткость воды, в чем она измеряется и как ее можно понизить или устранить?

13. Что такое окисляемость воды? С чем связывают это понятие? Как ее определяют?

14. Приведите основные приемы водоподготовки.

 

ТЕМА 3