Водоподготовка: системы и технологии

Химическая промышленность – одна из тех отраслей, которые во время производственного процесса используют большое количество воды. Она необходима для охлаждения, теплообмена, промывки оборудования. Также очень часто вода выступает в качестве растворителя или сырья.

Вне зависимости от того, в каких целях ее используют, она должна пройти предварительную обработку. На производственных объектах для этого используют промышленные системы водоподготовки.

Области применения воды на химическом производстве

Самые крупные химические предприятия используют тысячи кубических метров воды в день. Она применяется:

  • в охлаждающих и теплообменных системах;
  • в качестве растворителя;
  • в очистителях, флотаторах;
  • для транспортировки.

Большинство химических реакций протекает с выделением большого количества тепловой энергии. Поскольку огромное количество материалов при длительном воздействии повышенной температуры начинают менять свои свойства (электропроводность, противодействие коррозии) и деформироваться, то для обеспечения нормальной работы оборудования используют охладительные системы. В качестве теплоносителя в них выступает вода. Это связано с тем, что она быстро накапливает и отдает температуру и удобна в транспортировке (нужен только трубопровод). Кроме того, это дешевый и доступный материал. Тем не менее, использовать неподготовленную речную и тем более морскую воду в охладительных системах недопустимо. Это связано с повышенной концентрацией в ней вредоносных примесей: солей, оксидов металлов, органических добавок.

Современные системы водоподготовки позволяют очистить воду от примесей, способных нанести вред производственному процессу. Это осуществляется путем обезжелезивания, дистилляции и ультрафильтрации.

Теплообменные системы отличаются от охладительных тем, что лишняя энергия не просто отводится от резервуаров, где протекает экзотермическая реакция, а переходит на те этапы производства, где необходимо производить нагревание. Как отмечают специалисты, использование теплообменного оборудования существенно повышает рентабельность предприятий и снижает энергопотребление, повышая тем самым экологичность продукции. Очистку также осуществляют современные системы водоподготовки.

Вода – отличный растворитель. Лишь некоторые химические соединения способны противостоять ее воздействию. Большинство веществ как твердых, так и жидких и газообразных, растворяются в воде. Потому на химических предприятиях ее часто используют для создания различных составов. Это увеличивает площадь реакции, что существенно ускоряет воду, но при этом позволяет протекать ей более равномерно.

Самые эффективные процессы и аппараты передовых технологий водоподготовки применяют для создания дистиллята – самого лучшего растворителя на гидрогенной основе. Для обработки, в такой ситуации используют обогащение кислородом, смягчение, сорбцию. Для уничтожения бактерий и других микроорганизмов на воду воздействуют интенсивным ультрафиолетовым излучением.

Именно эта жидкость входит в состав различных химических веществ. К ним относятся ацетилен и водород. Кроме того, большинство кислот для получения нужного уровня активности, разбавляют водой.

Трубопроводы – один из самых простых, дешевых и в то же время наиболее эффективных способов транспортировки. Для перемещения по такой системе твердых веществ, их растворяют в воде. По завершению транспортировки в специальных центрифугах, посредством отжима осуществляется дегидратация.

Вода также может выступать в качестве абсорбента – вещества, которое позволяет очистить смесь от определенных ее компонентов. Для этого чаще всего используют дистилляты.

Флотационный метод – один из самых современных и эффективных способов очистки. Он основан на способности некоторых материалов смачиваться и, как следствие, оседать в воде. Отсюда следует, что без этого вещества флотационная очистка невозможна. Данный метод широко применяется в обогатительных цехах металлургической, силикатной, горнодобывающей промышленности.

Методы и технологии водоподготовки

Промышленные системы используют следующие методы и технологии водоподготовки и водоочистки:

  • обезжелезивание;
  • смягчение;
  • деионизация;
  • осмос;
  • обогащение кислородом;
  • сорбция;
  • воздействие ультрафиолетом.

Каждая хорошая промышленная система водоподготовки и очистки воды осуществляет ее обезжелезивание – удаление двухвалентного соединения ферума. Для этого производится обогащение кислородом. Двухвалентное железо вступает в реакцию с этим газом, вследствие чего превращается в трехвалентное соединение, которое не растворяется в воде. Благодаря этому образовывается осадок, который удаляют посредством дополнительной фильтрации.

Обогащение кислородом также позволяет избавиться от сероводорода, марганца, углекислоты. Аэрация бывает двух видов:

  1. Напорная. Воду наполняют чистым кислородом из специальных резервуаров.
  2. Безнапорная. В специальных механизмах (аэратах) производится обдувка воды воздухом.

Технология водоподготовки питьевой воды также основана на методе обогащения кислородом и обезжелезивания.

Система водоподготовки котельной в обязательном порядке должна производить смягчение воды. Этот метод заключается в удалении из нее химических элементов, которые под воздействием высоких температур образовывают накипь. Отложения на стенках труб отопительных систем не только затрудняют проход воды, но и существенно ухудшают теплообменную способность батарей и радиаторов.

Процесс смягчения основан на способности натрия заменять ионы магния и кальция, из которых образуется накипь. Отсюда и возникло название – метод натрий-катионирования.

Для осуществления смягчения используют специальный реагент – хлорид натрия. Он отличается дешевизной, эффективностью и возможностью восстановления. Этот процесс заключается в пропускании воды через слой катионита (смолы). При прохождении через него, кальций и магний заменяются натрием.

Со временем катионит истощается, от чего падает эффективность очистки. Восстанавливают слой при помощи концентрированного раствора хлорида натрия.

Методом натрий-катионирования также предусматривается очистка питьевой воды, водоподготовка для системы отопления. Кроме того его применяют на производственных объектах химической промышленности.

Натрий-катионный метод в наше время постепенно вытесняется технологией обратного осмоса. Он является более эффективным, и позволяет получить питьевую воду даже из морской, но в тоже время он отличается дороговизной. Она обусловлена высокой стоимостью производства специальных мембран. Они пропускают через себя только молекулы воды, а такие включения как соли и оксиды, не могут пройти через них.

Главным недостатком мембран для обратного осмоса является их хрупкость, а поскольку ремонту они не подлежат, это подразумевает их оперативную замену.

Технологии водоподготовки, основанные на интенсивном воздействии ультрафиолетовым излучением, позволяют производить очистку от микроорганизмов. Это намного дешевле и безопаснее использования антибиотиков.

Озонирование воды – одна из самых современных методик. Кроме того, она считается наиболее экологичной. Суть технологии заключается в закачивании в воду озоново-воздушной смеси, которая вступает в реакцию с растворенными примесями. Вследствие этого, вредоносные включения выпадают в осадок, после чего удаляются при помощи фильтров. Остатки озона удаляют в специальных деструкторах.

Производство систем водоподготовки

Проектирование системы водоподготовки в наше время осуществляется с применением самых современных технологий, которые позволяют производить многоуровневую очистку, как от минеральных включений, так и от органических веществ. Такое совершенное оборудование позволяет использовать воду не в одном, а в нескольких производственных циклах.

Автоматизация систем водоподготовки позволяет существенно сократить трудозатраты на этом этапе. Кроме того, она снижает количество ошибок связанных с человеческим фактором. Механизация осуществляется за счет применения передовых разработок в сфере информационных технологий, а также современных сверхчувствительных датчиков.

Автоматизированные системы водоподготовки обладают большей эффективностью, но при этом позволяют экономить энергоресурсы, а также расходные материалы (химические реагенты, осмотические мембраны).

В наше время производство систем водоподготовки сосредоточено на специализированных машиностроительных предприятиях. Опытный персонал и лучшее оборудование позволяет осуществлять сборку наивысшего качества. Как утверждают специалисты, отечественные производители систем водоподготовки выпускают продукцию, которая не уступает лучшим зарубежным аналогам, но при этом обладает более привлекательной ценой. Это и позволяет российским компаниям активно осваивать международный рынок. Их присутствие уже обозначено в Казахстане, Беларуси, Латвии, Литве.

Монтаж систем водоподготовки – сложный процесс, к которому должны привлекаться исключительно специалисты. В наше время производители сами осуществляют установку оборудования. Это позволяет заключать выгодные долгосрочные контракты с предприятиями химической промышленности.

Лучшие компании производят обслуживание систем водоподготовки по гарантии на протяжении десятилетий. Это положительно сказывается на их репутации, что в свою очередь позволяет занимать целую нишу на рынке подобного оборудования.

Техническое обслуживание систем водоподготовки должны осуществлять только профессионалы. Услуги специалистов хотя и стоят недешево, но позволяют не беспокоиться о качестве ремонта.

Выставка «Химия-2016»

Этой осенью, с 19 по 22 сентября, в Москве пройдет 19-я международная выставка «Химия-2016». Она привлекла представителей не только передовых российских, но и самых успешных европейских компаний. Мероприятие пройдет в ЦВК «Экспоцентр». Это заведение считается одним из лучших выставочных комплексов мира. За более чем 55-летнюю историю его существования, тут прошла ни одна тысяча встреч, конференций, экспозиций.

Администрация «Экспоцентра» выделила более 22 тысяч квадратных метров павильонов, а также удобные кабинеты, вместительные конференц-залы, комфортные зоны отдыха.

Организаторы мероприятия приглашают посетить выставку всех заинтересованных жителей и гостей столицы. Участников же призывают заранее оформить заявку, что можно сделать на официальном сайте.


Читайте другие наши статьи:

Промышленная биотехнология
Всё о водоподготовке
Водоподготовка: системы, оборудование, станции, установки