Istraživački institut za nuklearnu fiziku nazvan po. D.V. Moskovsko državno sveučilište Skobeltsyn. M.V. Lomonosov (DZZP MSU) predlaže novu metodu za uklanjanje kisika koja se temelji na pokretanju lančanih reakcija oksidativnih radikala u vodi. U DZZP MSU razvijeni su generatori ozon-hidroksilne smjese koji omogućuju pokretanje radikalnih lančanih reakcija oksidacije nečistoća u vodi. Eksperimentalno je promatran proces lančane oksidacije otopine fenola i fenolnih spojeva. Otpadne vode*. Predlaže se korištenje dvaju procesa koji vode do deoksigenacije vode: pročišćavanje vode plinom koji ne sadrži kisik; radikalne lančane reakcije. Dijagram instalacije prikazan je na sl. 1.

Instalacija se sastoji od generatora radikala, ejektorske pumpe (E), međuspremnika i cjevovoda. Uzmimo da je protok pročišćene vode 50 m3/h. 10% vode, tj. 5 m3/h, dovodi se u ejektor, koji usisava plinsku smjesu iz generatora. U generatoru radikala gori koronsko električno pražnjenje, struja pražnjenja je 15 mA, potrošnja energije je 150 W. Sve plinske šupljine instalacije pročišćavaju se prirodnim plinom prije uključivanja ispusta. Plin se miješa s tekućinom u ejektoru. Protok mješavine plina i vode iz ejektora ulazi u međuspremnik, gdje se miješa s glavnim protokom vode i ulja. Ulje se dodaje kao glavna tvar koja će komunicirati s kisikom.

Potrošnja ulja, uzimajući u obzir njegovu topljivost (50 mg/l, odnosno 50 g/m3) uz protok vode od 50 m3/h, bit će 2,5 l/h. Prirodni plin cirkulira unutar instalacije: usisava se iz generatora radikala pomoću ejektora, miješa se s vodom u ejektoru, odvaja se od vode u međuspremniku i vraća u generator radikala kroz povratnu cijev. Kisik, odvojen od vode i odveden plinom iz međuspremnika, spaljuje dio prirodnog plina na elektrodama generatora radikala. Brzina cirkulacije plina jednaka je brzini cirkulacije vode kroz ejektor (5 m3/h), dok se plin malo troši i gotovo sav dolazi iz međuspremnika natrag u generator. Potrošnja plina nadoknađuje se dopunjavanjem prirodnim plinom.

Da biste to učinili, možete organizirati pročišćavanje plina kroz sustav uz paljenje baklje u izlaznom toku nakon pročišćavanja. Volumen međuspremnika treba biti takav da vrijeme zadržavanja vode bude duže od vremena uklanjanja kisika. Ovo vrijeme može biti do 15 minuta (uzimajući u obzir netočnosti u numeričkim procjenama), tj. volumen spremnika - 10-15 m3. Približne karakteristike predložene instalacije za uklanjanje kisika iz vode su sljedeće: protok vode - 50 m3/h; snaga koju troši generator radikala je 150 W; potrošnja ulja - 2,5 l / h; potrošnja plina (za oksidaciju i drenažu) - 500-1000 l / h; volumen međuspremnika - 10-15 m3. Točne specifikacije ugradnje ovise o potrebama kupca.

Konstante potrebne za proračun instalacija moraju se dobiti kao rezultat istraživačko-razvojnog rada. DZZP MSU proizvodi generatore radikala snage od 50 do 150 W namijenjene oksidaciji nečistoća u vodi. Oni se mogu modificirati da generiraju organske radikale. U DZZP-u se također projektiraju i proizvode ejektorske pumpe.

* Treba napomenuti da je najjednostavniji i jeftin način dobivanje vode koja ne sadrži kisik je korištenje vode iz podzemnih izvora gdje nema kisika. Tradicionalne metode uklanjanja kisika iz vode, kao i proces lančane oksidacije otopine fenola i fenolne otpadne vode, raspravljaju se u članku "Uklanjanje kisika iz vode" na web stranici http://depni.sinp.msu.ru/~ piskarev/ u odjeljku “Projekti koji zahtijevaju investicije.”

ponekad je potrebno vezanje kisika i ugljičnog dioksida. Odzračivanje se može provesti različitim metodama. Čak i uz opremu za odzračivanje (odzračivač), može biti potrebno dodatno smanjiti koncentraciju otopljenog kisika i ugljičnog dioksida pomoću posebnih .

Metode odzračivanja napojne vode u kotlovnicama

. Upotreba reagensa

Za vezanje kisika u hrani i opskrbnoj vodi mogu se koristiti složeni sustavi koji ne samo da smanjuju koncentraciju kisika i ugljičnog dioksida na standardne vrijednosti, već i stabiliziraju pH vode i sprječavaju stvaranje naslaga. Tako se potrebna kvaliteta mrežne vode može postići bez upotrebe posebne opreme za odzračivanje.

. Kemijsko odzračivanje

Bit kemijske deaeracije je dodavanje reagensa u napojnu vodu, koji omogućuju vezanje otopljenih korozivnih plinova sadržanih u vodi. Za kotlove za toplu vodu Preporučamo korištenje složenog reagensa za sprječavanje korozije i naslaga. Za uklanjanje otopljenog kisika iz vode tijekom obrade vode za parne kotlove - , koji često omogućuje rad bez odzračivanja. Ako postojeći deaerator ne radi ispravno, preporučujemo korištenje reagensa za ispravljanje kemijskog sastava vode. Za proizvodnja hrane Također se preporučuje reagens Advantage 456

. Atmosferski odzračivači s dovodom pare

Za odzračivanje vode u kotlovnicama sa parni kotlovi Uglavnom se koriste toplinski dvostupanjski atmosferski deaeratori (DSA) koji rade na tlaku od 0,12 MPa i temperaturi od 104 °C. Takav deaerator sastoji se od glave za odzračivanje koja ima dvije ili više perforiranih ploča ili drugih posebnih uređaja, zahvaljujući kojima izvorna voda, razbijajući se u kapljice i mlazove, pada u spremnik akumulatora, nailazeći na paru koja se kreće u suprotnom smjeru. U stupcu se voda zagrijava i dolazi do prve faze njezine deaeracije. Takvi deaeratori zahtijevaju ugradnju parnih kotlova, koji kompliciraju toplinski krug kotlovnice tople vode i krug kemijske obrade vode.

. Vakuumsko odzračivanje

U kotlovnicama sa toplovodni kotlovi U pravilu se koriste vakuumski deaeratori koji rade na temperaturama vode od 40 do 90 °C.
Vakuumski deaeratori imaju mnoge značajne nedostatke: velika potrošnja metala, veliki broj dodatna pomoćna oprema (vakuumske pumpe ili ejektori, spremnici, pumpe), potreba da se nalazi na značajnoj visini kako bi se osigurao rad pumpi za nadoknadu. Glavni nedostatak je prisutnost značajne količine opreme i cjevovoda koji su pod vakuumom. Kao rezultat toga, kroz brtve vratila pumpi i armature, curi unutra prirubnički priključci i zavarenih spojeva, zrak ulazi u vodu. U tom slučaju učinak odzračivanja u potpunosti nestaje i čak je moguće povećati koncentraciju kisika u vodi za dopunu u odnosu na početnu.

. Toplinska deaeracija

Voda uvijek sadrži otopljene agresivne plinove, prvenstveno kisik i ugljični dioksid, koji uzrokuju koroziju opreme i cjevovoda. Korozivni plinovi ulaze u izvor vode kao rezultat kontakta s atmosferom i drugih procesa, na primjer, ionske izmjene. Kisik ima glavni korozivni učinak na metal. Ugljični dioksid ubrzava djelovanje kisika, a ima i neovisna korozivna svojstva.

Za zaštitu od plinske korozije koristi se odzračivanje (otplinjavanje) vode. Najraširenija je toplinska deaeracija. Kada se voda zagrijava pri konstantnom tlaku, plinovi otopljeni u njoj postupno se oslobađaju. Kada temperatura poraste do temperature zasićenja (vrelišta), koncentracija plinova se smanjuje na nulu. Voda se oslobađa plinova.

Nedovoljno zagrijavanje vode do temperature zasićenja koja odgovara određenom tlaku povećava zaostali sadržaj plinova u njoj. Utjecaj ovog parametra je vrlo značajan. Podgrijavanje vode čak i za 1 °C neće omogućiti postizanje zahtjeva “PUBE” za napojnu vodu parnih i toplovodnih kotlova.

Koncentracija plinova otopljenih u vodi vrlo je niska (reda veličine mg/kg), pa ih nije dovoljno izdvojiti iz vode, već ih je važno ukloniti iz odzračivača. Da biste to učinili, potrebno je dovesti višak pare ili pare u deaerator, u količini većoj od količine potrebne za zagrijavanje vode do vrenja. Uz ukupnu potrošnju pare od 15-20 kg/t pročišćene vode, isparavanje iznosi 2-3 kg/t. Smanjeno isparavanje može značajno pogoršati kvalitetu deaerirane vode. Osim toga, spremnik deaerator mora imati značajan volumen, osiguravajući da voda ostane u njemu najmanje 20 ... 30 minuta. Dugo je potrebno ne samo za uklanjanje plinova, već i za razgradnju karbonata.

Za samostalan odabir reagensa

Zatražite savjet o odabiru:

Ispunite

V.V. Volkov, I.V.Petrova, A.B.Jaroslavcev, G.F.Tereščenko

Unatoč činjenici da je sadržaj otopljenog kisika u vodi relativno nizak (u normalnim uvjetima oko 8 mg/l), u mikroelektronici, energetici i Industrija hrane Postavljaju se vrlo strogi zahtjevi za smanjenje njegove koncentracije u tehnološkim vodama na razinu od nekoliko µg/l. Na primjer, u prehrambenoj industriji kisik sadržan u vodi pogoršava kvalitetu niza proizvoda, posebice uzrokuje smanjenje otpornosti piva na starenje. U energetskom sektoru, kako bi se smanjila korozija i taloženje kamenca kako bi se produžio radni vijek toplinskih mreža i opreme za 10 ili više godina, sadržaj kisika u vodi trebao bi biti na razini od 5 μg/l.

Najstrože zahtjeve za kvalitetu ultračiste vode postavlja industrija poluvodiča - u nekim slučajevima zahtijevana razina ne smije prelaziti 1 µg/l. Sva poduzeća u industriji mikroelektronike danas već troše ogromne količine ultračiste vode. Ultra čista voda nije na tržištu kao komercijalni proizvod. U industriji mikroelektronike proizvodi se izravno u poduzećima i cjevovodima dostavlja u radionice u kojima se koristi. Trenutačno se ultračista voda često koristi za pranje silikonskih podloga u proizvodnji integriranih sklopova. Prisutnost otopljenog kisika uzrokuje stvaranje oksidnog sloja na površini podloge čija brzina rasta ovisi o vremenu međudjelovanja vode s površinom i o koncentraciji otopljenog kisika. Do stvaranja oksidnog sloja dolazi čak i kada se koristi ultračista voda s niskom razinom otopljenog kisika od 40-600 μg/L.

Uklanjanje otopljenog kisika iz vode može se postići fizikalnim i kemijskim metodama. Kemijske metode omogućuju duboko reagensno pročišćavanje vode od otopljenog kisika. Međutim, tradicionalne kemijske metode (redukcija hidrazin hidratom ili natrijevim sulfitom na povišenim temperaturama) imaju značajan nedostatak – unošenje nečistoća (reagensa) u vodu tijekom procesa pročišćavanja.

Tradicionalne fizičke metode kao što su toplinsko otplinjavanje, vakuumsko otplinjavanje ili deaeracija mjehurićima dušika su skupe, zahtijevaju velike veličine postrojenja i imaju malu aktivnu površinu po jedinici volumena. Osim toga, prilično je teško smanjiti koncentracije otopljenog kisika s nekoliko dijelova na milijun na nekoliko dijelova na milijardu pomoću ovih pristupa.

Korištenje membranskih kontaktora omogućuje postizanje dubljih stupnjeva pročišćavanja i ima niz prednosti: značajno povećanje površine plin-tekućina po jedinici volumena, visoke brzine prijenosa mase, nedostatak disperzije između faza i mogućnost stvaranja kamenca. (modularni dizajni). Ove prednosti čine membranske metode atraktivan izbor između ostalih dostupnih fizikalnih metoda za uklanjanje kisika. Na primjer, nedavno su novi sustavi za obradu vode koji se sastoje od dva kompaktna membranska kontaktorska modula ukupne površine 260 m 2 instalirani u nuklearnim elektranama u Južnoj Koreji (Kori i Wolsung). Ovom tehnologijom moguće je fizičkim propuhivanjem plinom nositeljem i pražnjenjem na 50 o C smanjiti udio otopljenog kisika u tehnološkim vodama nuklearnih elektrana na 0,39 odnosno 0,18 mg/l.

Međutim, takve metode imaju niz nedostataka, na primjer, djelomično isparavanje vode tijekom procesa, velika potrošnja inertnog plina (na primjer, dušika) ili pare, upotreba dodatna oprema stvoriti i održati tehnički vakuum. Osim toga, za postizanje visokih stupnjeva pročišćavanja vode od otopljenog kisika (manje od 1 µg/l), potrebna je upotreba dvostupanjskih sustava: preliminarni stupanj - redukcija na 100 µg/l, i konačno pročišćavanje na razinu od 1 µg/l i niže.

Obećavajuća kemijska metoda za uklanjanje otopljenog kisika je proces katalitičke redukcije kisika s vodikom na paladijevom katalizatoru da nastane voda. Značajan nedostatak takvih metoda je potreba za prethodnim zasićenjem vode vodikom. Taj se problem danas u industriji djelomično rješava uporabom posebnih mlaznica ili membranskih kontaktora. Stoga postojeće katalitičke metode uklanjanja zahtijevaju dvostupanjski proces: prethodno otapanje vodika u vodi i naknadnu redukciju otopljenog kisika u vodi s vodikom na paladijevom katalizatoru.

Nedavno je Institut za petrokemijsku sintezu nazvan po A.V. Topchiev RAS (INHS RAS) zajedno s Nizozemskom organizacijom za primijenjenu znanstveno istraživanje(TNO) razvio je i patentirao metodu taloženja metalnog paladija na vanjsku površinu hidrofobnih polimernih membrana. Razvijena tehnologija primjene paladijevog katalizatora na vanjsku površinu poroznih membrana u obliku čestica nano veličine omogućila je kombiniranje prednosti visoko učinkovitih plinsko-tekućinskih kontaktora s visokom dubinom pročišćavanja vode karakterističnom za kemijsku kemiju u jednom modulu. reaktori (slika 1). Važna prednost ovog kombiniranog pristupa je implementacija jednostupanjskog procesa za uklanjanje otopljenog kisika iz vode na sobnoj temperaturi bez faze mjehurića vodika u vodi.

Princip rada je da voda koja sadrži otopljeni kisik ispire membranu izvana, a vodik, koji se koristi kao redukcijski agens, dovodi se unutar porozne membrane od šupljih vlakana i difundira kroz pore membrane na vanjsku paladiziranu površinu, gdje se reakcija redukcije kisika s vodikom odvija se stvaranje molekula vode.

Sl. 1. Princip jednostupanjskog uklanjanja otopljenog kisika iz vode u membranskom kontaktoru/reaktoru.

Razvijena metoda nanošenja paladija na vanjsku površinu polimernih membrana omogućuje dobivanje katalitičkih membrana s količinom paladija manjom od 5 tež.%. Prema podacima skenirajuće elektronske mikroskopije jasno je da se paladij nalazi na vanjskoj strani membrane (slika 2), dok je rendgenska difrakcija, EDA i EXAFS metoda dokazala da se paladij na površini šupljih vlakana nalazi samo u metalni oblik s veličinom čestica reda veličine 10-40 nm.

sl.2. Vanjska površina Membrane od poroznih polipropilenskih šupljih vlakana koje sadrže Pd: a – optička mikroskopija (povećanje 70 puta), b – pretražna elektronska mikroskopija (povećanje 8500 puta).

Razvijena metoda primjene uspješno je prilagođena neodvojivom komercijalnom membranskom kontaktoru Liqui-Cel Extra Flow (1,4 m2; SAD). Za proučavanje procesa uklanjanja otopljenog kisika iz vode korišten je plinski način, u kojem je fizičko upuhivanje bilo potpuno eliminirano, a uklanjanje je bilo moguće samo reakcijom katalitičke redukcije. Kada se dovodi vodik, samo zbog katalitičke reakcije opaža se nagli pad koncentracije kisika u vodi na sobnoj temperaturi.

sl.3. Ovisnost koncentracije otopljenog kisika u vodi o vremenu pokusa u protočnom režimu: 1 – helij (protok vode 25 l/h); 2 – vodik (utrošak vode 25 l/h); 3 – vodik (protok vode 10 l/h).

Tijekom pilot ispitivanja katalitičkog membranskog kontaktora/reaktora u režimu recirkulacije vode u sustavu (temperatura 20 o C), koncentracija otopljenog kisika u vodi smanjena je za više od 4 reda veličine na razinu od 1 μg/l i niže samo zbog katalitičke reakcije. Ova implementacija eliminira neizbježnu veliku potrošnju plina ili pare u usporedbi s tradicionalnim procesom fizičkog upuhivanja. Dobiveni rezultati zadovoljavaju trenutno najstrože zahtjeve industrije za ultračistu vodu.

Dugotrajna (6 mjeseci) ispitivanja pokazala su visoku stabilnost katalitičke aktivnosti membranskih kontaktora. Utvrđeno je da je čak i u slučaju trovanja ili deaktivacije katalizatora moguće ponovno taložiti paladij na površini membrana radnog membranskog kontaktora/reaktora.

Kao rezultat istraživanja koje je proveo Institut za kemiju i kemiju Ruske akademije znanosti, zajedno s TNO-om, razvijen je katalitički membranski kontaktor/reaktor koji sadrži paladij katalizator nanesen na poseban način na vanjsku površinu poroznog polipropilenske membrane od šupljih vlakana. Štoviše, tehnika je prilagođena na takav način da se proces primjene provodi bez rastavljanja industrijskih membranskih kontaktora, čime se osigurava jednostavnost i skaliranje njihove proizvodnje na potrebnu razinu. Trošak procesa taloženja paladija može se procijeniti na 5-7 eura po 1 m 2 membrane.

Razvijena jednostupanjska metoda uklanjanja otopljenog kisika u potpunosti je spremna za komercijalizaciju i omogućuje dobivanje ultračiste tehnološke vode za različita područja mikroelektronike, energetike i prehrambene industrije.

Kisik se iz vode uklanja ne samo desorpcijom (fizikalnom), već i kemijskim metodama. Kemijsko vezanje kisika u korozivno-inertne tvari provodi se na nekoliko načina, od kojih se svaki temelji na redoks procesima. Budući da su ti procesi također karakteristični za niz tipičnih metoda obrade vode, na primjer, za pročišćavanje od bioloških kontaminanata, i važni su u procjeni korozije konstrukcijskih materijala glavne i pomoćne opreme, analizirat ćemo njihove glavne odredbe.

Redoks reakcije sastoje se od procesa oksidacije (doniranje elektrona tvari) i redukcije (pridobivanje elektrona tvari). Tvar koja tijekom reakcije predaje svoje elektrone naziva se redukcijski agens, a tvar koja prima elektrone je oksidacijski agens. Neke tvari mogu postojati u oksidirajućim i redukcijskim oblicima i mogu se mijenjati iz jednog oblika u drugi dobivanjem ili gubitkom elektrona. Uz iznimku kisika i vodika, koji su oksidacijski odnosno redukcijski agensi, ostale tvari, ovisno o uvjetima, mogu biti ili oksidacijski agensi ili redukcijski agensi, što karakterizira redoks potencijal reakcijskog sustava ili redoks potencijal. Redoks potencijal ovisi o aktivnosti redoks oblika u skladu s Nornstovom jednadžbom:

gdje je n broj elektrona koji sudjeluju u redoks reakciji; k – parametar ovisno o temperaturi; E 0 je standardni potencijal koji određuje jednakost aktivnosti oksidacijskog i redukcijskog oblika.

Redoks potencijal služi kao mjera oksidacijskih i redukcijskih sposobnosti sustava. Najjači oksidansi su ioni i koji se koriste za određivanje oksidacije permanganata ili dikromata, kao i fluor, ozon i klor.

Kemijske metode za uklanjanje otopljenih plinova iz vode uključuju njihovo vezanje u nove kemijske spojeve. Stroga regulacija sadržaja kisika pri korištenju redukcijskih režima vode u krugovima termoelektrana s bubanjskim kotlovima i u toplinskim mrežama određuje potrebu korištenja ne samo fizičkih metoda otplinjavanja, već i kemijskih metoda dodatne deoksigenacije na temelju redoks reakcija.

Korišteni redukcijski agensi uključuju reagense kao što su natrijev sulfit, hidrazin i redoks skupine stvorene na polimerima netopivim u vodi visoke molekularne težine.

Obrada vode natrijevim sulfitom temelji se na reakciji oksidacije sulfita s kisikom otopljenim u vodi:

2Na 2 SO 3 + O 2 2Na 2 SO 4 .

Reakcija se odvija prilično brzo pri temperaturi vode od najmanje 80 0 C i pH ≤ 8. Ova metoda deoksigenacije koristi se samo za srednjetlačne kotlove (3 - 6 MPa) i za nadopunsku vodu toplinske mreže, jer na temperaturama iznad 275 0 C i tlaka više od 6 MPa sulfit se podvrgava hidrolizi i procesu samooksidacije - samoozdravljenja:

Na2S03 + H20 2NaOH + SO2; 4Na 2 SO 3 Na 2 S + 3Na 2 SO 4.

Za kotlove s izravnim protokom i bubanj kotlove s visokim i ultra-visokim parametrima, voda se deoksigenira hidrazinom u obliku hidrazin hidrata (N 2 H 4 ∙ H 2 O), koji ne povećava sadržaj soli u vodi.

N 2 H 4 ∙ H 2 O O 2 3H 2 O + N 2 .

Glavni čimbenici koji određuju brzinu ove reakcije su temperatura, pH, višak hidrazina i prisutnost katalizatora. Dakle, pri temperaturi od 105 0 C, pH = 9 ÷ 9,5 i suvišku hidrazina od 0,02 mg/kg, vrijeme potpunog vezanja kisika je 2 – 3 sekunde. Na pH< 7 гидразин практически не связывает кислород. При рН = 9 ÷ 11 достигается максимум скорости реакции. Органические катализаторы интенсифицируют реакцию, повышая скорость взаимодействия в 25 – 100 раз. Каталитически влияют на скорость реакции также соединения меди и некоторых других металлов.

U kotlovskoj vodi i pregrijačima, višak hidrazina se razgrađuje u amonijak:

3N2H44NH3 + N2.

U prisutnosti metalnih oksida moguća je i razgradnja hidrazina uz oslobađanje H 2:

3N2H42NH3 + 3H2 + 2N2.

Redoks reakcije se mogu izvesti filtriranjem vode kroz u vodi netopljive visokomolekularne tvari koje sadrže redoks skupine sposobne za reverzibilnu oksidaciju i redukciju. Primjer takvih tvari su električni ionski izmjenjivači (EI), koji se koriste u shemama za deoksigenaciju dodatne vode u toplinskim mrežama koja je prošla prethodnu fazu toplinske deaeracije. EI se dobiva uvođenjem u strukturu ionskog izmjenjivača tijekom sinteze materijala. Na takvim smolama moguće je istovremeno i nezavisno odvijanje procesa ionske izmjene i redoks procesa. EI se može dobiti na bazi bakra i bizmuta.

Odlučujući čimbenik pri odabiru vrste ionskog izmjenjivača za pakiranje redoks tvari na njemu je sposobnost matrice da čvrsto drži taložene spojeve. Ta sposobnost ovisi o predznaku površinskog naboja ionskog izmjenjivača.

Predavanje br.10

Organizacija kemijske deoksigenacije.

Otopina natrijeva sulfita za obradu napojne vode srednjetlačnih kotlova priprema se u spremniku zaštićenom od dodira s atmosferom. Otopina koncentracije 3 - 6% uvodi se u dovodni cjevovod ispred crpki pomoću dozatora za pranje i klip. Doza natrijeva sulfita za obradu 1 m3 napojne vode nakon toplinske deaeracije izračunava se prema formuli:

gdje je g potrošnja tehničkog sulfita, g / m3;

Koncentracija kisika u pročišćenoj vodi, g/m 3 ;

k – višak reagensa (2 – 3 g/m3);

Prilikom organiziranja tretmana hidrazinom potrebno je uzeti u obzir svojstva hidrazin hidrata. Hidrazin hidrat N 2 H 4 · H 2 O je bezbojna tekućina koja lako apsorbira kisik, ugljični dioksid i vodenu paru iz zraka, a dobro je topljiva u vodi. Hidrazin je otrovan u koncentracijama većim od 40%, zapaljiv, a isporučuje se i skladišti kao 64% otopina u zatvorenoj posudi od nehrđajućeg čelika. Pare hidrazina nadražuju dišne ​​putove i organe vida, otopine hidrazina djeluju na kožu, stoga se pri rukovanju hidrazinom moraju strogo pridržavati odgovarajućih sigurnosnih propisa.

Izračunata doza hidrazina treba uzeti u obzir ne samo njegovu potrošnju za vezanje kisika, već i za interakciju s metalnim oksidima. Njegova se doza izračunava pomoću formule:

g g = 3C 1 + 0,3 C 2 – 0,15 C 3,

gdje je g g izračunata doza hidrazin hidrata, mg/kg;

C 1 – C 3 – koncentracija u napojnoj vodi spojeva kisika, željeza i bakra, mg/kg.

Hidrazin se dozira na jednoj od dvije točke: na usisu napojne pumpe ili u kondenzat turbine ispred grijača niski pritisak(PND). Procijenjena količina 100% hidrazina φ, mg/kg, potrebna za punjenje u spremnik za prethodno razrjeđivanje određuje se iz omjera:

gdje je D potrošnja napojne vode, m 3 / h;

τ – vrijeme između punjenja spremnika, sati.

Spremnik kapaciteta 10 m 3 za hidrazin koncentracije 20% osigurava približno dva mjeseca opskrbe reagensima za hidroelektranu (GRES) snage 3600 MW.

Pri danoj brzini protoka napojne vode, satni protok reagensa d, kg/h, izračunava se pomoću formule:

Tipično, višak koncentracije hidrazina u napojnoj vodi tijekom normalnog rada iznosi 0,03 – 0,06 mg/kg.

Razmotrimo tehnologiju korištenja kemijske deoksigenacije na primjeru korištenja izmjenjivača elektrona željeznog oksida (EI). EI ovog tipa je sposoban deoksigenirati i istovremeno omekšati vodu u krugovima s preliminarnom vakuumskom deaeracijom. Preliminarno odzračivanje vode osigurava njezino zagrijavanje na 60 - 80 0 C i djelomično uklanjanje otopljenog kisika, što pozitivno utječe na učinkovitost metode koja se razmatra. Pod navedenim temperaturnim uvjetima, proces se može temeljiti na standardnim izvedbama filtara za ionsku izmjenu. Kada je početni sadržaj kisika u pročišćenoj vodi do 1 mg/kg, električni ionski izmjenjivač osigurava smanjenje sadržaja kisika na 5 – 20 μg/kg.

Prisutnost željeznog hidroksida na površini elektroionskog izmjenjivača također potiče uklanjanje željeza.

Zadane tehnološke karakteristike osiguravaju visoku učinkovitost korištenja ovog materijala za deoksigenaciju nadopunske vode u toplovodnoj mreži zatvorenog tipa.

Pročišćavanje vode metodama destilacije.

Metoda destilacije.

Pročišćavanje (desalinizacija) voda visokog saliniteta, uključujući morsku vodu, kao i obrada visokomineraliziranih otpadnih otopina u svrhu zaštite okoliš– najvažniji znanstveno-tehnički zadatak.

Obrada visokomineraliziranih voda i otopina može se provesti, prvo, uklanjanjem otopljenih nečistoća iz vode, što se ostvaruje, u pravilu, bez faznih prijelaza otapala (vode) u parno ili kruto stanje; drugo, metodom izdvajanja molekula vodika iz otopine, temeljenom na promjeni njihova agregacijskog stanja (metoda destilacije).

Prvi način ekstrakcije soli iz otopine teoretski se čini svrsishodnijim, budući da je molni udio otopljenih čak i visoko mineraliziranih nečistoća približno 100 ili više puta manji od broja samih molekula vode. Međutim, tehničke poteškoće u provedbi ove metode ne dopuštaju da se ova prednost ekonomski ostvari u svim slučajevima.

Kad se zagrije vodene otopine molekule vode dobivaju energiju koja premašuje sile molekularne privlačnosti i prenose se u parni prostor. Kada tlak zasićene pare u vodi postane jednak vanjskom tlaku, voda počinje ključati. Ioni i molekule otopljenih tvari sadržane u vodi iu hidratiziranom stanju nemaju takvu rezervu energije i pretvaraju se u paru pri niskim tlakovima u vrlo malim količinama. Dakle, organiziranjem procesa vrenja vodenih otopina moguće je odvojiti otapalo (vodu) i nečistoće koje se u njemu nalaze. Destilacija (termičko odsoljavanje) provodi se u isparivačima (slika 1.), u kojima se voda, primajući toplinu od primarne pare dovedene u sustav grijanja, pretvara u sekundarnu paru, koja se potom kondenzira.

Slika 1 – Shema postrojenja za isparavanje:

1 – primarni vod za dovod pare; 2 – dio za grijanje; 3 – tijelo isparivača; 4 – ispusni vod proizvedene (sekundarne) pare; 5 – kondenzator; 6 – primarni vod za odvod kondenzata pare; 7 – vod za dovod napojne vode; 8 – vod za pročišćavanje; 9 – linija za pražnjenje; 10 – linija za odvod destilata.

Primarna para se obično uzima iz parne turbine. Tvari koje zagađuju vodu ostaju u volumenu isparene vode i uklanjaju se iz isparivača s ispusnom vodom. Destilat - kondenzat sekundarne pare - sadrži samo malu količinu nehlapljivih primjesa koje ulaze u njega kapljičnim unošenjem isparene vode (koncentrata).

Pretpostavljajući, kao prvu aproksimaciju, da je prijelaz nečistoća u sekundarnu paru jednak nuli, procijenit ćemo, na temelju materijalne bilance u isparivaču, koncentraciju nečistoća u vodi isparivača C v. a ovisno o koncentraciji nečistoća u napojne vode C p. v i protoka R pr. Jednadžba materijalne bilance ima oblik:

R p.v · S p.v = R p · S p + R pr · S v.i,

gdje je R p.w – potrošnja napojne vode (P p.w = P p + P pr);

R p – proizvodnja pare.

S obzirom da je C p = 0, (P p + P pr)C p.v = P pr C v.i, odakle .

Što je veće propuhivanje, manja je koncentracija nečistoća u vodi isparivača (u propuhivanju). Negativni temperaturni koeficijent topljivosti soli tvrdoće tijekom isparavanja vode, koncentracija Ca 2+, Mg 2+, , OH - iona do granica koje prelaze umnožak topljivosti CaCO 3, CaSO 4 i Mg(OH) 2 , uzrok je stvaranja kamenca na površinama za prijenos topline u isparivačima . Stvaranje kamenca smanjuje učinkovitost isparivača i pogoršava njihovu tehničku i ekonomsku učinkovitost.

Postrojenja za isparavanje mogu biti jednostupanjska ili višestupanjska. Ako se sekundarna para kondenzira neposredno u kondenzatoru isparivača, onda je takva isparivačka instalacija jednostupanjska. U višestupanjskim instalacijama (Slika 2), sekundarna para svakog stupnja, osim posljednjeg, koristi se kao para za grijanje sljedećeg stupnja i tamo se kondenzira.

Slika 2 – Dijagram višestupanjskog postrojenja za isparavanje:

1 – dovod ogrjevne pare; 2 – 4 – isparivač, odnosno 1 – 3 stupnja; 5 – sekundarni odvod pare; 6 – kondenzator; 7 – vod za odvod kondenzata; 8 – vod za dovod napojne vode; 9 – grijač napojne vode; 10 – vod za pročišćavanje.

Povećanjem broja stupnjeva povećava se i količina kondenzata (destilata) koji se u postrojenju za isparavanje dobije iz jedne tone primarne pare. Međutim, povećanjem broja stupnjeva smanjuje se temperaturna razlika između ogrjevne i sekundarne pare, što iziskuje povećanje specifičnih površina izmjene topline, što u konačnici dovodi do povećanja ukupnih dimenzija, specifičnih troškova metala i većih troškova ugradnje. .

Višestupanjska instalacija može se napajati u paralelnom krugu s napajanjem svakog isparivača iz zajedničkog kolektora, ali češće - u serijskom krugu, kao što je prikazano na slici 2. U ovom slučaju, sva napojna voda dovodi se do prvi stupanj instalacije, a zatim, nakon djelomičnog isparavanja, voda otječe u sljedeći stupanj, a iz potonjeg se ispušta u odvod. Višestupanjska isparivačka postrojenja koriste se u kombiniranim toplinskim i električnim postrojenjima s velikim ukupnim i vanjskim gubicima pare i kondenzata. Jednostupanjske jedinice za isparavanje koriste se u kondenzacijskim elektranama (CPP) s malim gubicima (1 - 3%) i uključene su u sheme pročišćavanja otpadnih voda iz uređaja za pročišćavanje vode kada su ispusti zabranjeni.

Trenutno se destilat uglavnom proizvodi od vode koja je prethodno omekšana filtrima za ionsku izmjenu, ali u nekim slučajevima koristi se voda koja je prošla pojednostavljenu obradu. Para koja se dovodi u isparivač naziva se primarna, a para nastala iz vode koja ulazi u isparivač naziva se sekundarna.

U flash isparivačima, para se ne stvara ključanjem, već kipućom vodom, prethodno zagrijanom na temperaturu nekoliko stupnjeva višu od temperature zasićenja vode, u komori u kojoj se stvara para. Ne zahtijevaju visokokvalitetnu napojnu vodu, budući da se proces isparavanja vode tijekom vrenja odvija bez prijenosa topline kroz površinu. Flash kotlovi se također nazivaju adijabatske ili flash jedinice. Budući da temperatura zasićenja ovisi o tlaku zasićenja, kada se vrenje provodi na tlaku ispod atmosferskog, moguće je organizirati rad isparivača dotičnog tipa na temperaturama ispod 100 0 C, čime se smanjuje vjerojatnost stvaranja kamenca.

Jednostupanjski flash isparivač s prisilnom cirkulacijom radi na sljedeći način (slika 3).

Slika 3 – Jednostupanjski flash isparivač s prisilnom cirkulacijom.

Izvorna voda ulazi u kondenzator 1, nakon čega se dio šalje u komoru za isparavanje 3. Cirkulacijska pumpa 5 uzima vodu iz komore za isparavanje i pumpa je kroz grijač 6, vraćajući vodu kroz mlaznicu 2 u kućište isparivača. . Kada parni ejektor 8 usisava plinove koji se ne mogu kondenzirati, tlak u komori pada ispod tlaka zasićenja parom, što dovodi do isparavanja s površine kapljica i zrcala. Odvajanje kapljica vlage provodi se u uređaju 7. Destilat se pumpa iz isparivača pumpom 4, njegova količina u jednostupanjskim instalacijama približno je jednaka količini kondenzirane pare.

Flash isparivači mogu se konstruirati korištenjem višestupanjskog dizajna, koji osigurava nižu specifičnu potrošnju topline. U postrojenjima za desalinizaciju morske vode broj stupnjeva može doseći i do 30 - 40. Kada je takvo postrojenje uključeno u shemu regenerativnog zagrijavanja napojne vode kotla, ono se provodi prema uvjetima jednostupanjske toplinske bilance ili ima tri ili četiri faze.

Sprječavanje stvaranja kamenca u jedinicama za isparavanje.

Iskustvo u radu isparivača sa slanom vodom ukazuje na ozbiljne poteškoće koje proizlaze iz brzog stvaranja kamenca na površinama prijenosa topline, smanjenja koeficijenta prijenosa topline α i smanjenja učinkovitosti isparivača.

Rast gustog sloja kristalnih naslaga događa se iz prezasićene otopine kao rezultat rasta kristala koji postoje na površini (primarno stvaranje kamenca), kao i zbog adhezije i adsorpcije finih čestica koje su već nastale u isparenoj vodi. (stvaranje sekundarnog kamenca).

U pravilu, stvaranje kamenca obje vrste događa se istovremeno. Stvaranje kamenca na površini može se prikazati na sljedeći način: stvaranje jezgrovitih kristala u udubljenjima metalnih mikrohrapavosti; pojava formacija poput grmlja koralja; ispunjavajući prostore između grana "grma" malim česticama krute faze nastale u otopini i transportirane na površinu za prijenos topline.

Metode za provođenje izračuna vezanih uz procjenu intenziteta stvaranja kamenca još nisu razvijene, budući da su svi čimbenici koji utječu na ovaj proces daleko od proučavanja; posebno je potrebno znati točne vrijednosti koeficijenta aktivnosti iona koji stvaraju kamenac za stvarne radne parametre isparivača.

Metode za suzbijanje stvaranja kamenca u isparivačima mogu se podijeliti na fizikalne, kemijske i fizikalno-kemijske; Osim toga, moguće je koristiti posebne dizajne i materijale za isparivače kako bi se smanjilo stvaranje kamenca.

Metode bez reagensa.

Metodu kontaktne stabilizacije predložio je Langelier, a nazvana je tako zbog odsutnosti odvajanja čvrste faze na površini prijenosa topline kada se koristi. Temelji se na činjenici da je energija stvaranja kristala na neotopljenim česticama primjesa manja od energije spontanog stvaranja centara kristalizacije. Kristalizacija na tvari stabilizatora događa se pri manjoj prezasićenosti otopine. Zbog brojnih centara kristalizacije dolazi do taloženja viška tvoraca kamenca iznad topljivosti. Kao stabilizator koriste se drobljeni materijali: vapnenac, mramor, pijesak, kroz čiji filterski sloj cirkulira isparena voda.

Visina filtra trebala bi biti 1,8 - 2 metra. Brzina dizanja slane vode kako bi se izbjeglo prenošenje stabilizirajućeg materijala ne smije biti veća od 35 m/h. Korištenje stabilizacije kontakta omogućuje smanjenje količine kamenca u isparivaču za 80-90%, ali je konstrukcijski složeno.

Magnetska obrada vode uključuje njeno pumpanje kroz uređaj u kojem se stvara magnetsko polje. Poznato je da instalacije opremljene magnetskim uređajima učinkovito rade kada voda nije stabilna, odnosno prezasićena CaCO 3 . Teorija magnetske obrade još nije formirana, ali istraživanja su utvrdila sljedeće. Sadržano u vodi koja se prenosi čelične cijevi, proizvodi feromagnetske korozije i koloidne čestice koje imaju električno punjenje i magnetski moment, nakupljaju se u magnetskom polju koje stvara magnetski aparat. Povećanje koncentracije krute mikrofaze u otvoru magnetskog aparata potiče kristalizaciju kalcijevog karbonata iz nestabilne vode u svom volumenu, zbog čega se brzina stvaranja kamenca smanjuje, ali koncentracija mulja raste daljnjim zagrijavanjem i isparavanje vode podvrgnute magnetskoj obradi. Budući da kemijski i disperzni sastav nečistoća u prirodnoj vodi varira po sezoni i regiji, a stupanj prezasićenosti vode CaCO 3 također ovisi o temperaturi, učinkovitost magnetske obrade može varirati u širokom rasponu, sve do nultih vrijednosti.

Ultrazvučna obrada tijekom isparavanja vode može stvoriti zbog elastičnosti mehaničke vibracije okruženja značajnih energija, uvjeti koji dovode do poremećaja kinetike kristalizacije u prizidnom sloju. Djelovanje ultrazvučnih valova na grijaću površinu može pobuditi izmjenične sile savijanja na granici kristalnih veza s površinom, što u konačnici uzrokuje ljuštenje kamenca. Mehanizam utjecaja ultrazvuka na stvaranje kamenca nije u potpunosti proučen.

E.F. Tebenikhin, Metode obrade vode u elektranama bez reagensa. M.: Energoatomizdat, 1985.

Predavanje br.11

Sprječavanje stvaranja kamenca u sustavima za isparavanje

instalacije koje koriste kemijske i druge metode.

Kemijske metode. Stabilizacija zakiseljavanjem koristi se za sprječavanje stvaranja kamenca kalcijevog karbonata i magnezijevog hidroksida na površinama za prijenos topline.

Prirodna voda koja sadrži Ca 2+ , , , CO 2 , ovisno o stanju ravnoteže ugljikovog dioksida u sustavu, može biti agresivna, stabilna ili nestabilna. Glavni kriterij stabilnosti takvog sustava, koji se koristi u praksi, je "indeks stabilnosti" koji je predložio Langelier.

Za prirodne vode ispunjeni su sljedeći odnosi: pH = ≥ pH činjenica. Razlika između stvarne i ravnotežne vrijednosti označava se s Y i naziva se indeks stabilnosti ili Langelierov indeks:

pH činjenica – pH jednak = Y.

Pri Y = 0 voda je stabilna, pri Y< 0 она агрессивна, при Y >0 voda je nestabilna i sposobna stvarati sedimente. Sa stabiliziranom obradom vode zakiseljavanjem, osigurano je da je indeks stabilnosti blizu nule. Poznavajući prirodu promjene pH fact = f 1 (Sh) i pH jednako = f 2 (Sh) sa smanjenjem lužnatosti vode kao rezultat zakiseljavanja, možemo riješiti ove jednadžbe u odnosu na ΔSh (smanjenje lužnatosti na stabilno stanje).

Potrebna doza, mg/kg, tehnički sumporni ili klorovodične kiseline može se odrediti formulom:

gdje je e ekvivalentna masa kiseline, mEq/kg;

Doza kiseline ovisi o lužnatosti napojne vode, temperaturi procesa destilacije i učestalosti isparavanja i obično iznosi 70-90% lužnatosti napojne vode. Predoziranje kiselinom može uzrokovati koroziju konstrukcijskih materijala postrojenja za isparavanje, stoga je potrebno pažljivo praćenje procesa doziranja. Upotreba natrijevog bisulfata slična je zakiseljavanju, jer vodikovi ioni nastaju kao rezultat disocijacije NaHSO 4.

Željezov klorid se može koristiti za zakiseljavanje; u ovom slučaju, uz vodikov ion, tijekom hidrolize nastaje suspenzija željeznog hidroksida, čije čestice služe kao središta za kristalizaciju tvoraca kamenca.

Fizikalno-kemijske metode. Temelje se na upotrebi kemijskih reagensa, aditiva i tenzida koji se uvode u isparenu vodu u tako malim količinama (1-20 mg/kg) da njihova reakcija s nečistoćama u vodi ne igra značajnu ulogu. Učinkovitost takvih aditiva je zbog činjenice da je, zbog njihove visoke površinske aktivnosti, kristalizacija tvoraca kamenca na površini grijanja oštro smanjena. Surfaktanti se adsorbiraju u obliku monomolekularnog filma na površini klica kristala ili ometaju njihovo prianjanje na površinu.

Neke tvari protiv kamenca, obično prisutne u vodi u obliku micela i mikromolekula, karakteriziraju snažna stabilizirajuća-peptizirajuća svojstva koja mogu spriječiti koagulaciju čestica u širokom rasponu sadržaja čvrste faze.

Osim navedenih reagensa koriste se i neki kompleksotvorni agensi, npr. natrijev heksametafosfat Na(NaPO 3) 6 i neki drugi polifosfati.

Na visoka temperatura(do 120 0 C) i visoke tvrdoće vode, korištenje reagensa protiv kamenca koji sadrže poliakrilnu kiselinu, EDTA soli (Trilon B), sulfonol i dr. dalo je dobar učinak.

Osim navedenog, kamenac se uklanja (čisti) s površina uređaja kemijskom metodom pomoću reagensa - sumporne kiseline, klorovodične kiseline, limuna, octa i dr.

Tehnološke metode za ograničavanje stvaranja kamenca. Koriste se prvenstveno u postrojenjima za isparavanje s okomitim cijevnim grijaćim dijelovima. Primjeri tehnoloških metoda za ograničavanje stvaranja kamenca mogu biti korištenje organiziranog uklanjanja plina (puhanje plina) isparivača za zasićenje napojne vode ugljičnim dioksidom. Tijekom termičke razgradnje bikarbonata, ugljični dioksid se oslobađa u plinsku fazu. Miješanjem s vodom u količini većoj od ravnotežne, voda dobiva agresivna svojstva prema kalcijevom karbonatu, čime se sprječava njegovo oslobađanje u grijačima napojne vode. Treba uzeti u obzir da se pri prekomjernom sadržaju ugljičnog dioksida u vodi, koji smanjuje pH, intenziviraju korozijski procesi konstrukcijskih materijala.

Metode dobivanja čiste pare u postrojenjima za isparavanje.

Onečišćenje zasićene pare anorganskim spojevima povezano je, prvo, s uvlačenjem vlage (mehaničkim uvlačenjem) i, drugo, s topljivošću određenih tvari u vodenoj pari. Glavni doprinos onečišćenju vodenom parom daje mehaničko (kapanjem) povlačenje. Tipično, isparena voda se izvodi u obliku kapljica veličine od 0,5 do 3 mikrona, nastalih uništavanjem mjehurića pare koji se protežu izvan volumena vode.

Uklanjanje soli s parom se pojačava kada se voda u isparivaču pjeni, a struktura pjene ovisi o opterećenju i tlaku u isparivaču. Treba naglasiti da obrasci uvlačenja kapljica vlage parom djeluju na isti način i za instalacije za isparavanje i za druge jedinice koje proizvode paru. Da bi se osigurala visoka čistoća pare u isparivačima, koriste se: volumetrijska separacija u parnom prostoru, za koju se odabire visina parnog prostora najmanje 1,5 metara, a za visokopjenjene otopine - 2,5 - 3 metra; perforirane ploče ispred cijevi za primanje pare za izjednačavanje brzine pare u ovom području; separatori s rešetkama za hvatanje kapljica vlage.

Učinkovit lijek Kako bi se osigurala čistoća pare, potrebno je isprati paru napojnom vodom. Pranje se obično provodi propuštanjem malih mjehurića pare kroz sloj vode za pranje, čiji je sadržaj soli znatno manji od sadržaja soli u isparenoj vodi, što osigurava učinkovitost pranja od najmanje 90%. Na visoke zahtjeve na kvalitetu destilata, parno pranje se provodi vanjskim ili unutarnjim kondenzatom; u nekim slučajevima organizirano je dvostupanjsko parno pranje. Razmotrene mjere omogućuju dobivanje destilata napajanjem isparivača omekšanom vodom koja udovoljava zahtjevima PTE elektrana i mreža, koja se koristi za napajanje bez dodatnog pročišćavanja kao dodatna voda (napajanje) bubanj kotlova. Na pogonskim jedinicama s protočnim kotlovima potrebno je dodatno pročišćavanje destilata na BOU.

| | | | | | | | | | | 12 | | |

§ 132. Uklanjanje otopljenih plinova iz vode

Najčešće, proces obrade vode zahtijeva uklanjanje ugljičnog dioksida, kisika i sumporovodika. Sva tri plina su korozivni plinovi koji uzrokuju ili pospješuju procese korozije metala. Ugljični dioksid također je agresivan prema betonu. Sposobnost ovih plinova da izazovu i pojačaju korozivne procese, kao i neugodan miris koji sumporovodik daje vodi, u mnogim slučajevima zahtijevaju njihovo što potpunije uklanjanje iz vode.

Skup mjera koje se odnose na uklanjanje plinova otopljenih u vodi iz vode naziva se otplinjavanje vode.

Koriste se kemijske i fizikalne metode otplinjavanja vode.

Bit prvog je korištenje određenih reagensa koji vežu plinove otopljene u vodi. Na primjer, deoksigenacija vode može se postići uvođenjem natrijevog sulfita, sumpornog dioksida ili hidrazina u nju. Natrijev sulfit, kada se unese u vodu, oksidira se kisikom otopljenim u vodi u natrijev sulfat:

2Na2SO3 + O2 -> 2Na2SO4.

Kada se koristi sumporni dioksid, nastaje sumporna kiselina:

SO2 -f H2O -»- H2SO3,

koji se kisikom otopljenim u vodi oksidira u sumpornu kiselinu:

2H2SO3-f02-*-2H2SO4.

Kemijski reagens koji se može koristiti za postizanje

gotovo potpuna deoksigenacija vode je hidrazin.

Kada se unese u vodu, veže se kisik i oslobađa se inertni dušik:

N2H4 + O2->-2H2O-f-N2.

Posljednji kemijska metoda deoksigenacija vode je najnaprednija, ali ujedno i najskuplja zbog visoke cijene hidrazina. Stoga je ovaj način korištenja uglavnom za konačno uklanjanje kisika iz vode nakon fizikalnih metoda deoksigenacije.

Primjer kemijske metode za uklanjanje sumporovodika iz vode je obrada vode klorom:

a) oksidacijom do sumpora:

HJS + C12-»-S + 2HC1;

b) oksidacijom do sulfata:

H2S + 4S12 + 4N2O -> H2SO4 + 8HC1

Ove reakcije (kao i međureakcije stvaranja tiosulfata i sulfita) odvijaju se usporedno u određenim omjerima, ovisno prvenstveno o dozi klora i pH vode. Kemijske metode uklanjanja plinova imaju sljedeće nedostatke: a) potrebu korištenja reagensa koji kompliciraju i poskupljuju obradu vode; b) mogućnost pogoršanja kvalitete vode ako se prekrši doziranje reagensa. Zbog toga se kemijske metode uklanjanja plinova koriste puno rjeđe nego fizičke.

Fizičke metode za uklanjanje otopljenih plinova iz vode mogu se provesti na dva načina: 1) voda koja sadrži plin koji se uklanja dovodi se u dodir sa zrakom ako je parcijalni tlak plina koji se uklanja u zraku blizu nule; 2) stvaraju se uvjeti u kojima topljivost plina u vodi postaje blizu nule.

Prvom metodom, tj. prozračivanjem vode, obično se uklanjaju slobodni ugljikov dioksid i sumporovodik, jer je parcijalni tlak ovih plinova u atmosferskom zraku blizu nule.

Drugoj se metodi obično mora pribjeći kod deoksigenacije vode, budući da pri značajnom parcijalnom tlaku kisika u atmosferskom zraku prozračivanje vode ne može ukloniti kisik iz nje. Da bi se uklonio kisik iz vode, ona se dovodi do vrenja, pri čemu topljivost svih plinova u vodi pada na nulu. Voda se dovodi do vrenja bilo zagrijavanjem (toplinski odzračivači) ili smanjenjem tlaka na vrijednost na kojoj voda vrije na određenoj temperaturi (vakuumski degazeri).

Uklanjanje otopljenih plinova iz vode tijekom obrade vode provodi se pomoću otplinjača različite vrste, koji se prema svom konstrukcijskom dizajnu, prirodi kretanja vode i zraka te okolini u kojoj se odvija proces otplinjavanja mogu klasificirati na sljedeći način:

1) film degasers, koji su stupci, opterećenje

vjenčani s ovim ili onim dodatkom (drveni, Raschig prstenovi, itd.),

kroz koje teče voda u tankom filmu. Mlaznica se koristi za stvaranje

razvijena površina kontakta između ubrizgane vode i zraka

ventilator prema toku vode;

2) mjehurasti degasatori, u kojima se polako krećem

Komprimirani zrak se upuhuje kroz vodu koja teče;

3) vakuumski degazeri, gdje se koriste posebni uređaji

(vakuumske pumpe ili ejektori vodenog mlaza) stvara takav pritisak

temperatura na kojoj voda ključa na određenoj temperaturi.

U tehnologiji obrade vode uglavnom se koriste filmski otplinjači, a za deoksigenaciju vode vakuumski (ili termalni). Iznimno se koriste degazatori s mjehurićima zbog relativno visokih troškova rada (utrošak električne energije za kompresiju zraka).

Prilikom projektiranja otplinjača moraju se odrediti sljedeće veličine: površina poprečnog presjeka otplinjača, potreban protok zraka, površina mlaznice potrebna za postizanje zadanog učinka otplinjavanja.

Površinu poprečnog presjeka otplinjavača treba odrediti dopuštenom gustoćom navodnjavanja mlaznice, tj. potrošnja vode, po 1 m2 površine poprečnog presjeka otplinjača. Kod dubinskog uklanjanja ugljičnog dioksida iz vode (do 2-3 mg/l) na otplinjačima opterećenim Raschigovim prstenovima (25X25X3 mm), dopuštena gustoća navodnjavanja mlaznice je 60 m3/(m2"h), specifični protok zraka je 15 m3/m3; na degazatorima opterećenim drvenom ambalažom od dasaka 40 m3/(m2“h) odnosno 20 m3/m3; kod deoksigenacije vode pomoću vakuumskih otplinjača, dopuštena gustoća navodnjavanja mlaznice je 5 m3/(m2“h).

Potrebna površina mlaznica unesenih u otplinjač određena je formulom danom u § 131. Tamo su također naznačene metode za određivanje preostalih količina uključenih u ovu formulu. Vrijednosti K nalaze se za svaku vrstu otplinjača pomoću odgovarajućih grafikona1.