Системы (установки) очистки воды для химия и нефтехимии

Вода в химической промышленности

Использование воды, свойства воды

Предприятия химической промышленности являются одними из самых крупных потребителей воды. На отдельных химических предприятиях потребление воды достигает 1 млн.м³ в сутки. Такое огромное потребление воды в химических производствах объясняется следующим:

вода обладает целым комплексом ценных свойств (универсальный растворитель для большинства химических веществ, высокая теплоемкость, малая вязкость, низкая температура кипения);
доступностью и дешевизной воды (затраты исключительно на ее извлечение и очистку);
вода нетоксична;
вода удобна для использования в производстве и ее транспортировке.

Из всех отраслей промышленности химическая промышленность отличается наибольшим разнообразием. В основном, продукты химических предприятий используются для получения других продуктов, о чем мало кто имеет представление. Даже продукты питания и напитки можно рассматривать в какой-то мере как смеси химических веществ. Все это обусловило основные направления применения воды в химической промышленности, а именно:

Для технологических целей в качестве:
растворителя твердых, жидких и газообразных веществ;
рабочей среды для осуществления физических и механических процессов (флотация, транспортировка твердых материалов в виде пульпы);
промывной жидкости для газов;
катализатора, экстрагента и абсорбента различных веществ.
Как теплоноситель (в виде горячей воды и пара) для обогрева и хладагента для охлаждения химической аппаратуры.
В качестве сырья и реагента для производства различной химической продукции (водорода, ацетилена, серной и азотной кислот.).

Таким образом, конкретные требования к воде для химического производства определяются конкретным технологическим процессом. О важности выбора технологии очистки воды для конкретного химического производства говорит следующее:

Использование неочищенной воды в процессе синтеза и модифицирования полимеров приводит к получению продуктов с физико-химическими показателями, не соответствующими нормам.
Использование необработанной воды в системах охлаждения литьевых машин приводит к засорению системы механическими примесями, снижению теплоотвода и, соответственно, увеличению брака при выпуске продукции.
Использование необработанной воды в качестве теплоносителя в рубашках химических реакторов приводит к увеличению расходов на нагрев и необходимости периодического удаления образовавшихся отложений.
Приготовление растворов для гальванических процессов возможно только на чистой воде вследствие высоких требований к ней по содержанию органических примесей и ряда солей.
С использованием различных водных растворов связаны процессы получения эпоксидных смол, эфиров целлюлозы, фторопластов, фенолформальдегидных и ионообменных смол, полисульфона, для которых требуется вода высокой степени очистки.
При получении различных химических продуктов на лабораторных и пилотных установках распространено использование дистиллированной воды.

     Различие в предъявляемых требованиях к степени очистки воды, а так же различие источников водоснабжения и схем водопотребления в химической промышленности определяет многообразие применяемого оборудования.
     Отдельно следует отметить требования, предъявляемые к воде для гальванических и электрохимических производств. Требования к воде для этих производств регламентируются ГОСТ 9.314-90 «Вода для гальванического производства и схемы промывок».
Согласно этому документу, вода подразделяется на три категории. К воде первой категории предъявляются несколько менее жесткие требования, чем к питьевой воде. Соответственно, технология водоподготовки включает примерно те же операции, что и в водоподготовке для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Для воды второй категории может дополнительно потребоваться частичное обессоливание, а для третьей категории требуется обессоливание до уровня дистиллята или ультрачистой воды (деионизованной воды).
     Таким образом, в большинстве случаев водоподготовка для химических производств в зависимости от качества исходной воды, требований к воде и т.п. система водоподготовки может включать следующие операции:

Грубая фильтрация механических частиц

Осуществляются с помощью автоматических самопромывных сетчатых фильтров, использующих в качестве фильтрующего материала сетку из нержавеющей стали с размерами пор 90-100 мкм.

Предварительная очистка исходной воды

Технологическая схема предварительной очистки исходной воды в зависимости от источника водоснабжения и ее состава может включать в себя следующие стадии:

стадию напорной аэрации (или безнапорной аэрации) воды;
стадию пропорционального дозирования окислителя (биоцида) и коагулянта (флокулянта) с помощью насосов-дозаторов для разрушения ассоциатов и комплексов, а также для удаления как растворенного в воде диоксида кремния, так и коллоидных соединений кремния, железа и др.;
стадию очистки на однослойных или многослойных насыпных фильтрах (фильтрах механической очистки, фильтрах обезжелезивания); при высоком содержании кремния в исходной воде следует отказываться от фильтрации с использованием кремнийсодержащих фильтрующих сред (например, от использования кварцевого песка);
стадию адсорбционной очистки на насыпных адсорбционных фильтрах с активным углем, обладающим развитой структурой мезапор, для удаления свободного хлора, присутствующего в воде, органических соединений, влияющих на значение общего органического углерода;
стадию тонкой очистки на мультипатронных фильтрах с использованием картриджей (фильтрующих элементов) глубинного типа;
стадию ультрафиолетовой стерилизации (УФ-стерилизации) с длиной волны 254 нм для предотвращения микробиологического загрязнения стадии обессоливания воды;
стадию ультрафильтрации.

При необходимости в систему предварительной очистки воды включаются:

стадия умягчения воды (Na-катионирования), необходимая для удаления из воды солей жесткости и обеспечивающей защиту систем обратного осмоса за счет минимизации содержания катионов кальция и магния в воде; процесс умягчения осуществляется на фильтрах умягчения (фильтрах Na-катионирования)
стадия корректировки значения рН с помощью комплекса пропорционального дозирования растворов кислоты или щелочи.

Состав системы предварительной очистки воды, количество стадий подготовки воды, аппаратурное оформление технологического процесса зависит от источника водоснабжения, состава исходной воды, требуемой степени очистки конечного продукта и определяется по результатам математического моделирования отдельных стадий процесса.

Подробнее о загрязнениях исходной воды и методах ее предварительной очистки можно узнать в нашей публикации: «Деионизованная вода: очищенная, чистая и ультрачистая вода. Получение»

Обессоливание подготовленной воды

Технологическая схема обессоливания воды, как правило, состоит из двух ступеней и может включать в себя:

стадию обессоливания с использованием Н-катионирования, ОН-анионирования и промежуточной декарбонизацией воды;
стадию обессоливания воды с использованием обратного осмоса, который обеспечивает высокую степень очистки воды, снижает содержание анионов и катионов до 1% от их содержания в исходной воде, задерживает микроорганизмы, высокомолекулярные органические соединения, эндотоксины и др. примеси; после установок обратного осмоса требуется последующая декарбонизация пермеата;
стадию промежуточного накопления и хранения пермеата (фильтрата) после первой ступени обессоливания; хранят пермеат в закрытых емкостях, изготовленных из материалов, неизменяющих свойств очищенной воды и защищающих ее от инородных частиц и микробиологических загрязнений, имеющих шероховатость внутренней поверхности (не более 0,8 Ra) и защищенных дыхательным фильтром от бактерий, пыли, которые могут проникнуть в воду из атмосферного воздуха. Емкость хранения должна быть оптимально подобрана, чтобы обеспечить оборот воды по системе очистки от 1 до 5 раз в час. Вода из емкости при необходимости должна полностью сливаться. Поэтому, во избежание застойных зон, емкость должна устанавливаться вертикально, и высота емкости должна составлять 2 диаметра.
стадию обессоливания на фильтрах смешанного действия (ФСД);
стадию обессоливания на установках электродеионизации воды;

Хранение и распределение воды

Хранение ультрачистой воды осуществляется в емкости, защищенной дыхательным фильтром от бактерий, пыли, которые могут проникнуть в воду из атмосферного воздуха, оборудованной подачей азота и УФ-стерилизатором внутренней поверхности емкости, препятствующего попаданию атмосферного воздуха и последующим нежелательным реакциям (растворение газов и др.). Конструкция емкости должна предусматривать полный слив воды для проведения регламентных процедур по санитарной обработке, отсутствие застойных зон, душирование стенок емкости. В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 «в системах водооснабжения промышленных предприятий должны быть установлены баки-сборники. Емкость сборных баков должна приниматься не менее 10-минутного максимального расхода, но не более 30-минутного максимальной производительности насоса. Число баков при круглогодичной работе надлежит принимать не менее двух, емкостью по 50 % каждый».
Особое внимание в системе распределения ультрачистой воды следует уделять насосной группе осуществляющей транспортировку деионизованной воды из емкостей в систему распределения.
Основной задачей при проектировании системы хранения и распределения воды очищенной является обеспечение постоянного движения воды в трубопроводе, отсутствии застойных зон, которые способствуют росту микроорганизмов и образованию биопленок на поверхностях. Современные системы хранения и распределения подразумевают под собой рециркуляционную систему с однонаправленным движением потока и возможностью полного удаления воды из трубопровода.
Критическими параметрами при хранении и распределении воды очищенной являются:

температура;
движение воды и ее скорость;
давление;
материалы трубопроводов и емкости для хранения.

При необходимости в состав установки может войти оборудование для термической дегазации и оборудование для корректировки воднохимического режима, путем дозирования химических реагентов.

Для проведения профилактических промывок реакторов, котлового оборудования, теплообменников и трубопроводов мы предлагаем Вам использовать установки химической промывки.

Специалисты компании «Мировые Водные Технологии» по Вашему Техническому Заданию осуществят полный комплекс работ:

проведут анализ исходных данных по источнику водоснабжения;
выполнят математическое моделирование процессов предварительной очистки воды, ее кондиционирования, обессоливания, хранения, распределения и финишной очистки;
подберут необходимое Вам оборудование, которое позволит обеспечить выход по очищенной воде надлежащего качества от 10 л/ч до 100000 м³/ч и выше;
выполнят монтаж оборудования с применением самого современного монтажного оборудования, инструмента, материалов, комплектующих изделий;
проведут комплекс пуско-наладочных работ и обучение обслуживающего персонала;
осуществят техническую поддержку в гарантийный и пост-гарантийный периоды эксплуатации оборудования;
обеспечат эксплуатируемое оборудование расходными материалами и запасными частями.