Введение 4
1 Теоретические основы получения деминерализованной воды 6
1.1 Общая характеристика производства деминерализованной воды 6
1.2 Описание технологического процесса получения деминерализованной
воды на ПАО «ТОАЗ» 7
1.2.1 Обработка воды на он - анионитовых фильтрах i ступени 11
1.2.2 Регенерация он- анионитовых фильтров поз. Ф-11/1-5 11
1.2.3 Декарбонизация 12
1.3 Существующая технологическая схема подачи серной кислоты для
обеспечения работы химводоочистки (хво) на агрегатах производства аммиака 15
2 Описание проблемы исследования 17
2.1 Теоретические основы коррозии металлов 17
2.2 Необходимость установки фильтра серной кислоты 21
2.2.1 Магнитная сепарация 21
2.2.2 Осаждение 25
2.3 Анализ существующего рынка магнитных сепараторов и механических
фильтров 25
3 Расчетная часть 33
3.1 Расчет материального баланса 33
3.2 Расчет фильтра 36
3.3 Определение потерей напора, кавитационного запаса системы 38
Заключение 43
Список используемой литературы и используемых источников 44
«Деминерализация осветленной воды на ПАО «ТОАЗ», поступающей из цеха осуществляется методом ионного обмена на катионитовых и анионитовых фильтрах с промежуточной декарбонизацией и последующим глубоким обессоливанием на фильтрах смешанного действия» [4]. Деминерализация воды осуществляется в один технологический поток, при этом на ступенях ионного обмена предусмотрена параллельно работа 4 -х однотипных фильтров с выдачей воды в общий коллектор. «ХВО предназначена для получения деминерализованной воды, используемой при получении питательной воды для вспомогательных котлов и котлов- утилизаторов агрегатов аммиака 1, 2, 3, 4 цехов 01А, 03А» [1]. Ионный обмен является одним из основных способов умягчения, опреснения и обессоливания вод, a также способом рекуперации растворенных ионных компонентов. Ионообменный метод обработки минерализованных вод является на самым распространенным способом получения технической, питательной воды на предприятиях и энергетических комплексах.
Для регенерации катионитовых и анионитовых фильтров используется серная кислота.
«Концентрированная серная кислота является сильным окислителем. Она окисляет металлы, стоящие в ряду напряжений до серебра включительно, а продукты реакции зависят от условий ее проведения и активности самого металла» [2].
«Выпускается кислота нескольких сортов, в зависимости от чистоты и концентрации: аккумуляторная (самая чистая), техническая, башенная, купоросное масло, олеум (раствор серного ангидрида в серной кислоте)» [2].
Чтобы продлить срок службы насосов и другой техники взаимодействующей с агрессивной средой (серная кислота), а также очистить ее от примесей, тем самым улучшить ее свойства и снизить время регенерации, необходимо подобрать дополнительное оборудование с покрытием из полимеров.
Основной задачей данной работы является оптимизация узла регенерации.
Цель работы: снижение времени регенерации, в следствии чего уменьшение расхода серной кислоты, определение конструкции дополнительного оборудования для очистки серной кислоты из современных материалов для агрессивных сред.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- провести анализ технологических процессов, в которых используются агрессивные среды на производстве деминерализованной воды. Обозначить проблему подбора материалов оборудования фильтрации и сепарации в концентрированных агрессивных средах.
- подбор оборудования - магнитного сепаратора для трубопроводов агрессивных сред футерованного полимерными материалами.
- провести материальный и экономический расчет процесса регенерации.
В дипломной работе рассмотрено применение магнитного сепаратора на трубопроводах серной кислоты для регенерации катионитовых и анионитовых фильтров в производстве деминерализованной воды ПАО «ТОАЗ».
Выполнен анализ, существующей схемы обессоливания воды ионообменным способом и рассмотрен процесс восстановления (регенерации) ионообменных фильтров.
Описаны процессы коррозии при взаимодействии металла с серной кислотой и возможные способы извлечения образующихся ферромагнитных частиц, которые негативно влияют на процесс регенерации. Произведен анализ возможных способов извлечения с описанием положительных и отрицательных факторов. В результате чего, выбран метод магнитной сепарации.
Предложены и рассмотрены варианты конструкции магнитного сепаратора, выполнен анализ технических характеристик и осуществлен подбор оборудования для данного узла.
Разработана технологическая схема установки магнитных сепараторов в узле подачи серной кислоты.
Рассчитан материальный баланс узла регенерации, в котором отражена эффективность процесса, а именно снижение расхода серной кислоты и речной воды в процессе регенерации за счет установки нового магнитного сепаратора.
Произведен расчет производительности оборудования, а также расчет гидравлических потерь системы при установки магнитного сепаратора.
Показано, что внедрение нового оборудования обеспечивает положительный экономический эффект. Срок окупаемости дополнительных инвестиций 0,4 года.
