Введение 4
Глава 1 Обзор и анализ существующих методов обессоливания воды на промышленных предприятиях 8
1.1 Промышленная водоподготовка 8
1.2 Основные требования к воде, используемой для производственных целей и ее влияние на технологическое оборудование 10
1.3 Аналитический краткий обзор существующих методов обессоливания воды, используемых в промышленной водоподготовке 14
1.4 Сравнение существующих методов обессоливания воды 18
Глава 2 Промышленная водоподготовка на ПАО «ТОАЗ» 21
2.1 Технологический процесс коагулирования воды, как первый этап водоподготовки 21
2.1.1 Описание направления деятельности и выпускаемой продукции предприятием ПАО «ТОАЗ» 21
2.1.2 Описание общей технологической схемы первого этапа водоподготовки. Подогрев речной воды 23
2.1.3 Получение известково-коагулированной воды в осветлителях 27
2.2 Технологический процесс получения глубоко-обессоленной воды для агрегата по производству аммиака, как второй этап водоподготовки 33
2.2.1 Описание цеха производства аммиака 33
2.2.2 Установка приготовления питательной воды 34
2.2.3 Характеристика материалов, полупродуктов и энергоресурсов 35
2.2.4 Описание технологической схемы получения глубоко-обессоленной воды на агрегате 36
2.2.5 Восстановление емкости катионита 39
2.2.6 Охрана окружающей среды 41
Глава 3 Практические рекомендации по оптимизации процесса водоподготовки на ПАО «ТОАЗ» 44
3.1 Обоснование оптимизации установки получения частично- обессоленной воды путем использования современных материалов 44
3.2 Обоснование оптимизации установки получения глубоко-обессоленной воды 49
Заключение 63
Список используемых источников 65
Купить

Актуальность работы. Использование воды в промышленности довольно разнообразно: она может являться теплоносителем, реакционной средой и сырьем для производства различной химической продукции (водорода, ацетилена, аммиака, серной и азотной кислот и др). «Во многих производствах химической, металлургической, пищевой и легкой промышленности, вода используется как универсальный растворитель твердых, жидких и газообразных веществ. Нередко ее применяют для механической промывки газов, жидких и твердых материалов, из которых она вымывает загрязнения» [55]. Водяной пар или нагретая (в редких случаях перегретая) вода используется при нагревании взаимодействующих веществ для ускорения скорости течения процесса или компенсации затрат тепла в эндотермических процессах.
«Вода, используемая в химической промышленности, должна удовлетворять по качеству согласно определенным требованиям. Качество воды определяется совокупностью физических и химических характеристик, к которым относятся: цвет, прозрачность, запах, общее солесодержание, жесткость, рН, окисляемость и тд. Для промышленных вод важнейшими из этих характеристик являются: солесодержание, жесткость, рН, содержание взвешенных веществ» [5].
Растворенные в воде вещества образуют при нагревании накипь на стенках аппаратуры и вызывают коррозионное разрушение. Грубодисперсные взвеси засоряют трубопроводы, снижают их производительность, могут вызвать их закупорку. Все это вызывает необходимость предварительной подготовки воды, поступающей на производство.
На сегодняшний день современные предприятия расходуют несоизмеримое количество водных ресурсов, которые измеряются на больших комбинатах миллионами кубических метров в сутки. Расходные коэффициенты воды на 1 тонну сделанной продукции, примерно следующие цифры: для аммиака 1500 м3, контактной серной кислоты 50 м3 и т.д. Большая часть этой воды (главным образом, теплотехническая) может после охлаждения или очистки вновь возвращаться на то же производство: в случае возврата она называется оборотной водой.
Химическая отрасль относится к основным водопотребителям в промышленности. Ввиду высокого спроса на воду и повышенными требованиями к ее качеству, актуальным вопросом становится поиск новых технологических решений обессоливания. Кардинально менять всю технологическую схему процесса на ПАО «ТОАЗ» не представляется возможным, ввиду больших капитальных затрат. Поэтому альтернативой является замена реагентов и некоторых элементов оборудования системы водоподготовки.
Так как для ПАО «ТОАЗ» источником речной воды является Куйбышевское водохранилище, и проблема содержания в воде солей и др. примесей стоит довольно остро, необходимостью является специализированная водоподготовка, а именно глубокое обессоливание, без которого не будет осуществляться дальнейший технологический процесс по производству аммиака.
Объект исследования: установка приготовления частично-обессоленной воды и установка приготовления питательной воды, получаемой из частично-обессоленной воды и парового конденсата.
Предмет исследования: замена ионообменной смолы в установке приготовления частично-обессоленной воды и внедрение ФСД в процесс приготовления питательной воды.
Цель работы - разработка мероприятий по оптимизации процесса получения питательной воды, путем замены ионообменной смолы и применении ФСД (фильтра смешенного действия) в технологической схеме для осуществления процесса производства аммиака на крупнотоннажном агрегате ПАО «ТОАЗ».
Для реализации цели поставлены следующие научно-технические задачи:
1) Рассмотреть основные требования, предъявляемые к воде, используемой для производственных целей и определить ее влияние на технологическое оборудование.
2) Выполнить литературный обзор существующих способов обессоливания поверхностных вод и провести их сравнительный анализ.
3) Проанализировать действующую технологию промышленной водоподготовки на ПАО «ТОАЗ»;
4) Дать практические рекомендации по оптимизации процесса водоподготовки с использованием современных реагентов и оборудования.
Методологической основой работы является комплексный подход. Для решения поставленных задач применялись следующие методы:
• теоретические (анализ научно-методической литературы);
• практические методы (наблюдение, измерение, сравнение).
Научная новизна заключается во внедрении фильтров смешенного действия в технологическую схему водоподготовки на предприятии ПАО «ТОАЗ» для глубокого обессоливания и в использовании современной ионообменной смолы с высокой обменной емкостью.
Практическая значимость работы заключается в том, что предлагаемые конструктивные решения позволят в результате водоподготовки получить питательную воду, соответствующую эксплуатационным нормам паровых котлов.
Апробация работы. Основные положения опубликованы в двух работах автора:
1) Буторова А.С. Способы обессоливания воды на промышленном предприятии // Молодежь. Наука. Общество: материалы Всероссийской студенческой научно-практической междисциплинарной конференции. Тольятти. 2021.
2) Буторова А. С. Совершенствование схемы получения обессоленной воды путем замены катионита КУ-2-8 в фильтрах смешенного действия на современные аналоги // Сборник статей XXII Международной научно-практической конференции «Города России: проблемы строительства, инженерного обеспечения, благоустройства и экологии»: /МНИЦ ПГАУ. - Пенза: РИО ПГАУ, 2021 г. - С. 22-25.
Личный вклад автора состоит в обобщении исходных составляющих, в обосновании темы, цели, задач и разработке практических рекомендаций по оптимизации водоподготовки для промышленного предприятия ПАО «ТОАЗ» с целью повышения энергоэффективности.
Структура и объем диссертации.
Диссертация содержит введение, 3 главы, заключение по изложенному материалу, практические рекомендации по оптимизации процесса и библиографии из 66 наименований. Объем работы включает в себя 71 страниц машинописного текста, а также 15 рисунков и 15 таблиц.
Купить