Επεξεργασία λυμάτων με εκχύλιση με διαλύτη

Η εκχύλιση αναφέρεται στη διαδικασία εκχύλισης ενός ή περισσοτέρων συστατικών από διαλύματα ή στερεά χρησιμοποιώντας εκλεκτικούς διαλύτες (εκχυλιστικά). Η βάση της μεθόδου της εκχύλισης με διαλύτη είναι μια διαδικασία μεταφοράς μάζας που περιλαμβάνει δύο αμοιβαία αδιάλυτες ή μερικώς διαλυτές υγρές φάσεις, μεταξύ των οποίων κατανέμεται η εκχυλίσιμη ουσία. Για να αυξηθεί η ταχύτητα της διαδικασίας, η αρχική λύση (απόβλητο νερό) και το εκχυλιστικό μέσον έρχονται σε στενή επαφή. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των φάσεων, λαμβάνεται ένα εκχύλισμα - ένα διάλυμα του εκχυλισμένου συστατικού στο εκχυλιστικό και το ραφιναρισμένο είναι το αρχικό διάλυμα που απομένει (καθαρό απόβλητο ύδωρ), από το οποίο αφαιρείται το εκχυλισμένο συστατικό από διαφορετικό βαθμό πληρότητας.

Οι προκύπτουσες υγρές φάσεις (εκχύλισμα και ραφινάτη) διαχωρίζονται μεταξύ τους με καθίζηση, φυγοκέντρηση ή με άλλα μηχανικά μέσα. Μετά από αυτό, η εκχυλισμένη ουσία εκχυλίζεται από το εκχύλισμα για να επιστραφεί το εκχυλιστικό μέσο στη διαδικασία εκχύλισης με απομάκρυνση με άλλο διαλύτη, καθώς και με εξάτμιση, απόσταξη, χημική αλληλεπίδραση ή καταβύθιση.

Στη διαδικασία καθαρισμού λυμάτων από ιόντα βαρέων μετάλλων που χρησιμοποιούν υγρή εκχύλιση, τα μέταλλα μεταφέρονται στην οργανική φάση και κατόπιν ως εκ νέου εκχύλιση από την οργανική φάση (εκχύλισμα) σε υδατικό διάλυμα. Έτσι επιτυγχάνεται η επεξεργασία των λυμάτων και η συγκέντρωση του μετάλλου, δηλ. Δημιουργούνται συνθήκες για την αναγέννησή του.

Τα εκχυλίσματα παρέχουν τη μετάβαση των συστατικών στόχων από την εξαντλημένη (βαριά) φάση, η οποία είναι συνήθως ένα υδατικό διάλυμα, στην εξαγωγή (ελαφρά) φάση (συνήθως ένα οργανικό υγρό). Δύο υγρές φάσεις που έρχονται σε επαφή και ένα συστατικό στόχο που κατανέμεται μεταξύ τους σχηματίζουν ένα σύστημα εξαγωγής. Η φάση εκχύλισης περιλαμβάνει μόνο το εκχυλιστικό μέσο (ή ένα μείγμα εκχυλιστικών ουσιών) ή είναι ένα διάλυμα από ένα ή περισσότερα εκχυλιστικά μέσα σε ένα αραιωτικό που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση των φυσικών (ιξώδες, πυκνότητα) και εκχυλίσεων των εκχυλιστικών. Ως αραιωτικά χρησιμοποιούνται κατά κανόνα υγρά (κηροζίνη, βενζόλιο, χλωροφόρμιο κλπ.) Ή μίγματα αυτών, τα οποία στην εξαντλημένη φάση είναι πρακτικά αδιάλυτα και αδρανή σε σχέση με τα εκχυόμενα συστατικά του διαλύματος. Μερικές φορές τροποποιητές προστίθενται στα αραιωτικά για να αυξάνεται η διαλυτότητα των εκχυλίσιμων συστατικών στη φάση εκχύλισης ή για να διευκολύνεται ο διαχωρισμός: αλκοόλες, κετόνες, φωσφορικό τριβουτύλιο, κλπ.

Τα κύρια στάδια της εκχύλισης με διαλύτη περιλαμβάνουν:

1) επαφή και διασπορά των φάσεων,

2) διαχωρισμό ή αποκόλληση των φάσεων στο εκχύλισμα (φάση εκχύλισης) και ραφινάτη (εξαντλημένη φάση).

3) απομόνωση των συστατικών στόχου από το εκχύλισμα και αναγέννηση του εκχυλιστικού μέσου, για το οποίο χρησιμοποιείται συχνότερα εκ νέου εκχύλιση απόσταξης (επεξεργασία, αντίστροφη υγρή εκχύλιση), επεξεργασία του εκχυλίσματος με υδατικά διαλύματα ουσιών που εξασφαλίζουν την πλήρη μετατροπή των συστατικών στόχων σε διάλυμα ή ίζημα και τη συγκέντρωσή τους.

4) πλύση του εκχυλίσματος για να μειωθεί το περιεχόμενο και να αφαιρεθεί το μηχανικώς συλλαμβανόμενο διάλυμα αποθέματος.

Σε οποιαδήποτε διαδικασία εξαγωγής, αφού επιτευχθούν οι απαιτούμενες ταχύτητες εκχύλισης, οι φάσεις πρέπει να διαχωριστούν. Τα γαλακτώματα που σχηματίζονται κατά την ανάμιξη είναι συνήθως θερμοδυναμικά ασταθή, πράγμα που οφείλεται στην παρουσία περίσσειας ελεύθερης ενέργειας λόγω της μεγάλης επιφάνειας διεπιφάνειας. Ο τελευταίος μειώνεται λόγω της συγχώνευσης (συγχώνευσης) των σταγονιδίων διεσπαρμένης φάσης. Η συσσωμάτωση είναι ενεργειακά ευεργετική (ειδικά σε δυαδικά συστήματα) και συμβαίνει μέχρι να σχηματιστούν δύο στρώματα υγρού.

Ο διαχωρισμός των γαλακτωμάτων πραγματοποιείται, κατά κανόνα, σε δύο στάδια. Κατ 'αρχάς, καθιζάνουν γρήγορα (float) και συγκαλύπτουν μεγάλες σταγόνες. Σημαντικά μικρότερες σταγόνες παραμένουν υπό τη μορφή "ομίχλης", η οποία εγκαθίσταται εδώ και αρκετό καιρό. Ο ρυθμός διαχωρισμού συχνά καθορίζει την απόδοση της συσκευής ολόκληρης της διεργασίας εκχύλισης. Στην πράξη, για να ενταθεί ο διαχωρισμός των φάσεων, χρησιμοποιούνται φυγόκεντρες δυνάμεις και χρησιμοποιούνται διάφορες συσκευές ή ακροφύσια, τα οποία βρίσκονται σε λεκάνες καθίζησης (βλέπε παρακάτω). Σε ορισμένες περιπτώσεις, η αποκόλληση συμβάλλει στο ηλεκτρικό πεδίο.

Βασικές απαιτήσεις για τα βιομηχανικά εκχυλιστικά:

- υψηλή ικανότητα εξόρυξης στο στοιχείο στόχου ·

- χαμηλή διαλυτότητα στο ραφινάτη, συμβατότητα με αραιωτικά · ευκολία αναγέννησης.

- υψηλή χημική και, σε ορισμένες περιπτώσεις, αντοχή στην ακτινοβολία, αθέμιτη καύση ή επαρκές σημείο ανάφλεξης (άνω των 60 ° C) ·

- χαμηλή πτητικότητα και χαμηλή τοξικότητα. διαθεσιμότητα και χαμηλό κόστος.

Τα πιο κοινά βιομηχανικά εκχυλίσματα χωρίζονται στις ακόλουθες κατηγορίες:

1) ουδέτερα, τα οποία απομακρύνονται με διάφορους μηχανισμούς ανάλογα με την οξύτητα του αρχικού διαλύματος - νερό, οργανοφωσφορικές ενώσεις, σουλφοξείδια πετρελαίου, κορεσμένες αλκοόλες, αιθέρες και εστέρες, αλδεΰδες, κετόνες κ.λπ.

2) όξινα, τα οποία εκχυλίζουν τα μεταλλικά κατιόντα στην οργανική φάση από τα υδατικά - οργανοφωσφορικά οξέα, καρβοξυλικά και ναφθενικά οξέα, σουλφονικά οξέα, αλκυλοφαινόλες, χηλικές ενώσεις.

3) βασικές, με τις οποίες εξάγουν μεταλλικά ανιόντα από υδατικά διαλύματα, πρωτοταγείς, δευτεροταγείς, τριτοταγείς αμίνες και τα άλατά τους, άλατα βάσεων τεταρτοταγούς αμμωνίου, φωσφονίου και αρσονίου κ.λπ.

Η υγρή εκχύλιση χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό βιομηχανικών λυμάτων που περιέχουν φαινόλες, έλαια, οργανικά οξέα, ανιλίνη, ιόντα μετάλλων κ.λπ. με σχετικά υψηλή περιεκτικότητα, που σας επιτρέπει να αντισταθμίσετε το κόστος της εκχύλισης. Για τα περισσότερα προϊόντα, η χρήση εκχύλισης συνιστάται σε συγκέντρωση 2 g / l ή περισσότερο. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μέθοδοι εκχύλισης χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία λυμάτων από μονάδες θερμικής επεξεργασίας στερεών καυσίμων (άνθρακας και καφέ, σχιστόλιθος, τύρφη) που περιέχουν σημαντική ποσότητα φαινολών. Η αποτελεσματικότητα της εκχύλισης των φαινολών από τα λύματα φθάνει το 80-97%.

Η μέθοδος εκχύλισης βασίζεται στην κατανομή του ρύπου μεταξύ δύο αμοιβαία αδιάλυτων υγρών ανάλογα με τη διαλυτότητα τους σε αυτά. Η εκχυλισμένη ουσία κατανέμεται μεταξύ του νερού και του προστιθέμενου διαλύτη σύμφωνα με το νόμο της κατανομής ισορροπίας:

όπου Ce και CB είναι οι συγκεντρώσεις της εκχυλισμένης ουσίας, αντίστοιχα, στο εκχυλιστικό και στο νερό σε σταθερή κατάσταση.

Ο συντελεστής κατανομής Kp χαρακτηρίζει τη δυναμική ισορροπία κατά την εκχύλιση και εξαρτάται από τη φύση των συστατικών του συστήματος, την παρουσία ακαθαρσιών στο νερό και το εκχυλιστικό και τη θερμοκρασία. Ως εκχυλιστικά για την εκχύλιση ακαθαρσιών από νερό, χρησιμοποιούνται διάφοροι οργανικοί διαλύτες: αιθέρες και εστέρες, αλκοόλες, τετραχλωράνθρακας, βενζόλιο, τολουόλιο, χλωροβενζόλιο. Εκχύλιση με μείγμα διαλυτών. Στην ποιότητα των εκχυλιστικών μέσων είναι οικονομικά συμφέρουσα η χρήση διαφόρων τεχνικών προϊόντων και αποβλήτων παραγωγής.

Η επεξεργασία των λυμάτων με εκχύλιση αποτελείται από διάφορα στάδια: ανάμιξη λυμάτων με οργανικό εκχυλιστικό, διαχωρισμό των υγρών φάσεων που προκύπτουν, αναγέννηση του εκχυλιστικού μέσου από το εκχύλισμα και ραφινάτη.

Οι μέθοδοι εκχύλισης σύμφωνα με τη μέθοδο επαφής του εκχυλιστικού μέσου και των λυμάτων κατανέμονται σε ροή αντιστάθμισης ροής, ροής και μη διακοπτόμενης ροής. Η πρακτική εφαρμογή έλαβε τις δύο τελευταίες μεθόδους. Με τη σταδιακή εκχύλιση με αντίθετο ρεύμα, το νερό και το εκχυλιστικό μέσον κινούνται το ένα προς το άλλο, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα υψηλή απόδοση καθαρισμού.

Η εκχύλιση αναφέρεται επίσης στη διαδικασία εκχύλισης ενός ή περισσοτέρων συστατικών από διαλύματα ή στερεά χρησιμοποιώντας εκλεκτικούς διαλύτες (εκχυλιστικά). Η βάση της μεθόδου της εκχύλισης με διαλύτη είναι μια διαδικασία μεταφοράς μάζας που περιλαμβάνει δύο αμοιβαία αδιάλυτες ή μερικώς διαλυτές υγρές φάσεις, μεταξύ των οποίων κατανέμεται η εκχυλίσιμη ουσία. Για να αυξηθεί η ταχύτητα της διαδικασίας, η αρχική λύση (απόβλητο νερό) και το εκχυλιστικό μέσον έρχονται σε στενή επαφή. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των φάσεων, λαμβάνεται ένα εκχύλισμα - ένα διάλυμα του εκχυλισμένου συστατικού στο εκχυλιστικό και ένα ραφιναρισμένο - ενα υπολειμματικό αρχικό διάλυμα (καθαρισμένο απόβλητο ύδωρ), από το οποίο αφαιρείται το εκχυλίσιμο συστατικό με ποικίλους βαθμούς πληρότητας.

Οι προκύπτουσες υγρές φάσεις (εκχύλισμα και ραφινάτη) διαχωρίζονται μεταξύ τους με καθίζηση, φυγοκέντρηση ή άλλες μηχανικές μεθόδους. Μετά από αυτό, η εκχυλισμένη ουσία εκχυλίζεται από το εκχύλισμα για να επιστραφεί το εκχυλιστικό μέσο στη διαδικασία εκχύλισης με εκ νέου εκχύλιση με άλλο διαλύτη, καθώς και με εξάτμιση, απόσταξη, χημική αλληλεπίδραση και καθίζηση.

Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν υγρά εντελώς αδιάλυτα στο νερό, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκχύλισης, ένα μέρος του εκχυλιστικού διαλύεται στα λύματα, καθιστώντας έτσι ένα νέο υδατικό ρύπο. ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να εκχυλιστεί το εκχυλιστικό από το ραφινάτη. Οι απώλειες του εκχυλιστικού μέσου με τα λύματα επιτρέπονται μόνο εάν η διαλυτότητα του στο νερό δεν είναι υψηλότερη από την MPC και το χαμηλό κόστος του εκχυλιστικού μέσου. Στη διαδικασία καθαρισμού λυμάτων από ιόντα βαρέων μετάλλων με τη μέθοδο της υγρής εκχύλισης, τα μέταλλα μεταφέρονται στην οργανική φάση και κατόπιν ως εκ νέου εκχύλιση από την οργανική φάση (εκχύλισμα) σε υδατικό διάλυμα. Έτσι, η επεξεργασία των λυμάτων και η συγκέντρωση μετάλλων, δηλ. δημιουργούνται οι προϋποθέσεις για την αναγέννησή του. Η οργανική φάση περιέχει το εκχυλιστικό και το οργανικό υγρό - τον διαλύτη του εκχυλιστικού μέσου (κηροζίνη, βενζόλιο, χλωροφόρμιο, τολουόλιο κ.λπ.). Ως εκχυλιστικά χρησιμοποιούνται οργανικά οξέα, αιθέρες, αλκοόλες, κετόνες, αμίνες κλπ. Και εκχυλιστικά είναι υδατικά διαλύματα ανόργανων οξέων και βάσεων.

Η εκχύλιση μετάλλων από την υδατική στην οργανική φάση διεξάγεται με τρεις τρόπους: 1) με εκχύλιση ανταλλαγής κατιόντων - δηλ. ανταλλαγή ανακτήσιμου μεταλλικού κατιόντος για το κατιόν του εκχυλιστή · 2) εκχύλιση ανταλλαγής ανιόντων - δηλ. την ανταλλαγή του ανιόντος που περιέχει μέταλλο στο ανιόν του εκχυλιστικού μέσου,

3) με συντονισμένη εκχύλιση, όπου ο συντονιστικός δεσμός του μορίου ή του ιόντος εκχυλίσεως σχηματίζεται απευθείας με το άτομο (ιόν) του εκχυλισμένου μετάλλου.

Η εκχύλιση ανταλλαγής κατιόντων σε γενική μορφή περιγράφεται από την εξίσωση:

όπου το μεταλλικό σθένος z, R είναι το όξινο κατάλοιπο ενός οργανικού οξέος. Οι εκχυλιστές ανταλλαγής κατιόντων είναι λιπαρά οξέα τύπου RCOOH (για παράδειγμα, καρβοξυλικά οξέα) με τον αριθμό ατόμων άνθρακα στη ρίζα από 7 έως 9 και ναφθενικά οξέα, τα οποία λαμβάνονται από αργό πετρέλαιο.

Ένας τύπος εκχύλισης ανταλλαγής κατιόντων είναι η εκχύλιση συμπλεκτικών (χηλικών) εκχυλιστικών ουσιών. Σε αυτή την περίπτωση, η εκχύλιση λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής ιόντων και του συντονισμού του εκχυλιστικού μέσου με το άτομο (ιόν) του εκχυλισμένου μετάλλου με το σχηματισμό ενώσεων ενδοσπλέγματος. Στις διεργασίες εκχύλισης ανταλλαγής ανιόντων, οι πρωτοταγείς αμίνες RNH χρησιμοποιούνται ως εκχυλιστικά.2, δευτεροβάθμια R2NH και Tertiary R3Ν (R-C7-C9). Σε αμίνες, το άζωτο έχει την ικανότητα να σχηματίζει ενώσεις συντονισμού: R3Ν + ΗΟΙ => (R3NH) Cl.

Με συνεχή εκχύλιση με αντίθετο ρεύμα (Σχήμα 2), το νερό και το εκχύλισμα κινούνται το ένα προς το άλλο στην ίδια συσκευή, παρέχοντας διασπορά του εκχυλιστικού μέσου στο νερό, ενώ οι ακαθαρσίες των λυμάτων μεταφέρονται συνεχώς στο εκχυλιστικό.

Σχήμα 2. Διάγραμμα συνεχούς εξαγωγής αντίθετου ρεύματος

Το τεχνολογικό σχέδιο βιομηχανικής επεξεργασίας λυμάτων εξαρτάται από την ποσότητα και τη σύνθεση των λυμάτων, τις ιδιότητες του εκχυλιστικού μέσου, τις μεθόδους αναγέννησης και άλλους παράγοντες και περιλαμβάνει συνήθως τις ακόλουθες εγκαταστάσεις: επεξεργασία νερού πριν την εκχύλιση (σηπτικές δεξαμενές, κυψελίδες, φίλτρα μηχανικού καθαρισμού, εξουδετερωτές κ.λπ.). εξόρυξη; αναγέννηση του διαλύτη από το εκχυλιστικό και καθαρό νερό. Ο σχεδιασμός των στηλών εκχύλισης εξαρτάται από τη μέθοδο επαφής των λυμάτων και του εκχυλιστικού μέσου.

Υπάρχουν στήλες ψεκασμού και έγχυσης. Συχνά χρησιμοποιούνται συσκευασμένες στήλες, όπου χρησιμοποιούνται ως ακροφύσια κατασκευές από κεραμικά, μεταλλικά, πλαστικά, καθώς και στοιχεία φόρτωσης από κεραμικά, μέταλλα (δαχτυλίδια Raschig, δακτύλιοι Pall, σέλες Berl κ.λπ.). Για την αύξηση της έντασης και της αποτελεσματικότητας της ανάμιξης χρησιμοποιούνται επίσης στήλες πλάκας, στήλες με παλμική κίνηση ή με πλάκες που κινούνται με πλέγματα. Η επιλογή του τύπου στήλης καθορίζεται από τον απαιτούμενο αριθμό σταδίων εκχύλισης και την επιτρεπόμενη δαπάνη ενέργειας.

Υψηλή ταχύτητα εκχύλισης επιτυγχάνεται σε φυγοκεντρικούς εκχυλιστήρες, στους οποίους για να δημιουργηθεί μια αναπτυγμένη επιφάνεια διεπιφάνειας, τα υγρά συνθλίβονται σε σταγονίδια όταν κινούνται διαμέσου των οπών των στοιχείων επαφής. Το βαρύ υγρό εγχέεται στο κέντρο του δρομέα μέσα από την κοιλότητα, το φως - στο περιφερειακό τμήμα του. Ο διαχωρισμός των υγρών στο κεντρικό και περιφερειακό τμήμα του δρομέα επιταχύνεται υπό την πίεση των φυγόκεντρων δυνάμεων. Το αντιδραστήριο που διαλύεται σε νερό συνήθως αναγεννάται με απόσταξη, η οποία διεξάγεται σε συσσωρευμένη στήλη. Θερμαινόμενο νερό τροφοδοτείται από την κορυφή της στήλης και ζεστό ατμό από κάτω. Οι διαλύτες που έχουν υψηλή τάση ατμών μπορούν να αναγεννηθούν με την απομάκρυνση του αέρα ή άλλων αερίων. Αυτό επιτρέπει τη μείωση της κατανάλωσης θερμότητας για τη θέρμανση του νερού, καθώς και τη μείωση της απώλειας διαλύτη που προκαλείται από την υδρόλυση σε υψηλές θερμοκρασίες.

Για την εύκολη υδρόλυση διαλυτών που έχουν υψηλό κόστος και έχουν υψηλά σημεία βρασμού, θερμική ικανότητα και θερμότητα εξάτμισης, μπορεί να είναι σκόπιμη η χρήση της μεθόδου εκ νέου εκχύλισης. Η ουσία της μεθόδου είναι ότι ο διαλύτης εκχυλίζεται από το νερό από έναν άλλο φθηνότερο διαλύτη, ο οποίος μπορεί στη συνέχεια να απομακρυνθεί εύκολα από το νερό με απόσταξη. Η αναγέννηση του διαλύτη από το εκχυλιστικό μέσον διεξάγεται, κατά κανόνα, με απόσταξη.

Σύμφωνα με τη μέθοδο επαφής των φάσεων, οι βιομηχανικοί εκχυλιστές χωρίζονται σε διαφορικές επαφές (συσκευές στήλης), κλιμακωτές και ενδιάμεσες κατασκευές. Η συσκευή της πρώτης ομάδας διακρίνεται από τη συνεχή επαφή των φάσεων και την ομαλή μεταβολή της συγκέντρωσης του εκχυλισμένου συστατικού κατά το μήκος (ύψος) της συσκευής. Με ένα τέτοιο προφίλ συγκέντρωσης, οι φάσεις σε οποιοδήποτε σημείο του απορροφητήρα δεν είναι ισορροπημένες. Αυτές οι συσκευές είναι πιο συμπαγείς και απαιτούν περιορισμένες περιοχές παραγωγής, ωστόσο, λόγω της διαμήκους ανάμιξης (λόγω των μετατοπιζόμενων αξονικών ροών, των στάσιμων ζωνών, των τυρβώδων παλμών κ.λπ.), η μέση κινητήρια δύναμη μπορεί να μειωθεί σημαντικά.

Οι συσκευές της δεύτερης ομάδας αποτελούνται από διακριτά στάδια, σε κάθε ένα από τα οποία οι φάσεις είναι σε επαφή, μετά την οποία διαχωρίζονται και κινούνται κατά την αντίθετη ροή στα επόμενα στάδια. Η διαμήκης ανάμιξη είναι λιγότερο έντονη, αλλά η ανάγκη για διαχωρισμό φάσεων μεταξύ παρακείμενων βαθμίδων μπορεί να οδηγήσει (με συστήματα κακής καθίζησης) σε σημαντική αύξηση του μεγέθους του απορροφητήρα.

Οι εκχυλιστές της στήλης διαιρούνται σε βαρύτητα και με εξωτερική παροχή ενέργειας.

Εξαρτήματα βαρύτητας. Σε αυτά, η κίνηση των αλληλεπιδρώντων υγρών συμβαίνει κάτω από τη δράση της διαφοράς στις πυκνότητες των φάσεων. η επιφάνεια της επαφής τους σχηματίζεται από την ίδια ενέργεια των ροών. Αυτές οι συσκευές περιλαμβάνουν εκτοξευτήρες ψεκασμού, ακροφυσίων και οθόνης.

Οι εκτοξευτήρες ψεκασμού (σχήμα 3) είναι κοίλες στήλες εξοπλισμένες με ακροφύσια, μπεκ ψεκασμού και άλλα ψεκαστικά για τη διασπορά των αλληλεπιδρώντων φάσεων. Τέτοιες συσκευές διακρίνονται από απλότητα και υψηλή απόδοση, αλλά σχετικά χαμηλή απόδοση. Ελαφρώς αποδοτικότερες, αλλά λιγότερο παραγωγικές συσκευές εξαγωγής ακροφυσίων, που δεν διαφέρουν σε συσκευές από άλλες παρόμοιες συσκευές μεταφοράς μάζας. Οι εκχυλιστές κοσκινίσματος είναι στήλες με διάτρητες πλάκες εξοπλισμένες με διατάξεις υπερχείλισης. Ένα από τα αλληλεπιδρώντα υγρά, που διέρχεται από τις οπές στις πλάκες, διασκορπίζεται. αυτό δημιουργεί μια μεγάλη επιφάνεια επαφής με το εισερχόμενο ρευστό που ρέει μέσω των συσκευών υπερχείλισης με τη μορφή μίας συνεχούς φάσης. Οι εκχυλιστές κοσκίνων είναι κατώτεροι σε απόδοση μόνο σε εκτοξευτήρες ψεκασμού, αξιόπιστοι σε λειτουργία (λόγω της απλότητας του σχεδιασμού και της απουσίας κινητών εξαρτημάτων), αλλά έχουν χαμηλή απόδοση.

Σε σύγκριση με άλλες συσκευές στήλης, όλοι οι εκτοξευτήρες βαρύτητας είναι αναποτελεσματικοί λόγω της σχετικά μικρής περιοχής της συγκεκριμένης επιφάνειας επαφής των φάσεων, λόγω του μεγάλου μεγέθους των σταγονιδίων (έως και μερικών mm). Η παροχή ενέργειας σας επιτρέπει να συνθλίβετε σταγόνες (μέχρι και δέκατα του mm), με αποτέλεσμα το απαιτούμενο ύψος της στήλης να μπορεί να μειωθεί κατά μία τάξη μεγέθους.

Το Σχ. 3. Εκτοξευτήρας ψεκασμού: 1,2 - ψεκαστήρες.

Οι εκχυλιστές με εξωτερική παροχή ενέργειας χωρίζονται σε παλμούς, κραδασμούς, με μηχανική ανάδευση. Ο τελευταίος τύπος συσκευής περιλαμβάνει περιστροφικούς δίσκους και εναλλασσόμενους αναμικτήρες και τμήματα ακροφυσίων καθίζησης (στήλες Scheibel). Στις μονάδες περιστρεφόμενου δίσκου (σχήμα 4), οι περιστρεφόμενοι δίσκοι αναμιγνύουν και διασκορπίζουν τα υγρά επαφής, μετά τα οποία είναι στρωματοποιημένα. Στις στήλες Scheibel (Σχήμα 5), οι ανάμικτες με πτερύγια ή στροβίλους τοποθετούνται σε έναν κοινό κατακόρυφο άξονα εναλλάξ με στρώματα σταθερού ακροφυσίου. Μεικτό ρευστό που διέρχεται από το στρώμα των ακροφυσίων, στρωματοποιείται.

Το Σχ. 4. Εκσκαφέας περιστροφικού δίσκου: 1 - ρότορας (άξονας με δίσκους). 2 - δακτυλιοειδή χωρίσματα του στάτορα.

Το Σχ. 5. Απορρόφτης με εναλλασσόμενα τμήματα ανάμιξης και καθίζησης (στήλη Scheibel): 1-άξονας. 2 - αναδευτήρας. 3 - ακροφύσιο.

Εξαγωγείς βημάτων. Αυτά περιλαμβάνουν διάφορους τύπους λεκάνης ανάμιξης. Το τμήμα μιας τέτοιας συσκευής προσεγγίζει την αποτελεσματικότητα ενός θεωρητικού επιπέδου. Ο απαιτούμενος αριθμός σταδίων επιτυγχάνεται με τη σύνδεση των τμημάτων σε καταρράκτη. Συχνά, διάφορα τμήματα, χωρισμένα με χωρίσματα, συνδυάζονται σε μία περίπτωση (εξολκέτες κουτιών, σχήμα 6). Κάθε τμήμα (στάδιο) διαθέτει θάλαμο ανάμιξης και καθίζησης. Η ανάμιξη φάσεων μπορεί να είναι παλμική ή μηχανική (οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες αναμικτήρες στροβίλων, ταυτόχρονα μεταφέροντας τα υγρά από στάδιο σε στάδιο).

εκχύλιση υγρών αποβλήτων

Το Σχ. 6. Εξαγωγέας κουτιού: 1.3 - θάλαμοι ανάμειξης και καθίζησης. 2 - χώρισμα. Όριο 4 φάσεων. 5 - σωλήνας ανακύκλωσης. 6 - πολλαπλή αναρρόφησης. 7 - αναδευτήρας στροβίλου.

Μεταξύ των συσκευών που καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ διαφορικής επαφής και βαθμιδωτού, οι φυγοκεντρικοί εκχυλιστές είναι οι πιο συνηθισμένοι, στους οποίους ο χωρισμός και μερικές φορές η ανάμιξη των φάσεων συμβαίνουν στο πεδίο δράσης φυγοκεντρικών δυνάμεων. Το σώμα εργασίας (ρότορας) αυτών των συσκευών αποτελείται από ένα σύνολο διάτρητων κυλίνδρων, σπειροειδών ταινιών κλπ. Η αρχική λύση και το εκχυλιστικό μέσον κινούνται το ένα προς το άλλο, με μια βαρύτερη φάση - από το κέντρο προς την περιφέρεια και έναν αναπτήρα - προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η επαφή των υγρών συμβαίνει στο δρόμο της κίνησης τους, και η διασπορά - όταν διέρχεται από τα διάτρητα μέρη των κυλίνδρων.

Οι φυγοκεντρικοί εκχυλιστές χωρίζονται σε θάλαμο (διακριτό βήμα) και διαφορική επαφή. Η συσκευή της πρώτης ομάδας αποτελείται από ξεχωριστά στάδια (θάλαμοι), σε καθένα από τα οποία αναμιγνύονται και διαχωρίζονται διαδοχικά οι κινούμενες φάσεις (για παράδειγμα, οι εκχυλιστές των "Luvest" και "Robert"). Στη συσκευή της δεύτερης ομάδας, η διαδικασία προχωράει κοντά σε συνεχή επαφή των κινήσεων ροής φάσης αντίθετης ρεύματος. η κίνηση λαμβάνει χώρα μέσω των διαύλων που σχηματίζονται από τα εσωτερικά χωρίσματα του δρομέα (για παράδειγμα, εκχυλιστές Podbilnyak).

Οι φυγοκεντρικοί εκχυλιστές είναι αξιοσημείωτοι για υψηλή παραγωγικότητα (ροές έως εκατοντάδες m 3 / h) και αποδοτικότητα (3-10 θεωρητικά στάδια), μικρή διάρκεια επαφής με φάσεις (μερικά δευτερόλεπτα ή λιγότερο) και εντατική μαζική ανταλλαγή. Τέτοιες συσκευές υποσχόμαστε στην παραγωγή ασταθών ενώσεων (για παράδειγμα, αντιβιοτικών), στην επεξεργασία ιδιαίτερα ραδιενεργών διαλυμάτων και σταθερών γαλακτωμάτων, συστημάτων με παρόμοιες πυκνότητες φάσης.

Η επιλογή των μηχανών εξαγωγής βέλτιστων σχεδιασμών για συγκεκριμένες βιομηχανικές διεργασίες θα πρέπει να βασίζεται στην τεχνική και οικονομική σύγκριση των συσκευών, λαμβανομένης υπόψη της αποτελεσματικότητας της εργασίας τους, της παραγωγικότητας, της χωρητικότητας διαχωρισμού, της ενέργειας, του κεφαλαίου και του κόστους λειτουργίας.

Στην εργαστηριακή πρακτική, βασικά οι ίδιες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται για την υγρή εκχύλιση που εκτελείται σε εκχυλίσματα από γυαλί, μέταλλο ή πολυμερές διαφόρων σχεδίων, τα απλούστερα από τα οποία είναι οι χοάνες διαχωρισμού, ένα όργανο Lewis (ένα ποτήρι με αναδευτήρες) κ.λπ.

Απόσταξη (απόσταξη) και διόρθωση στην επεξεργασία λυμάτων.


Η απόσταξη και η διόρθωση είναι από τις πιο κοινές μεθόδους διαχωρισμού διαλυμένων οργανικών υγρών από τα λύματα. Οι εγκαταστάσεις για την απόσταξη και τη διόρθωση των λυμάτων, κατά κανόνα, αποτελούν μέρος των τεχνολογικών σχημάτων των κύριων εγκαταστάσεων παραγωγής. Οι ακαθαρσίες που απομονώνονται από τα λύματα χρησιμοποιούνται συνήθως στις ίδιες εγκαταστάσεις παραγωγής.

Απόσταξη (από τη μέθοδο Distillatio - στάγδην) αποστάξεως, διαχωρισμός των υγρών μιγμάτων σε κλάσματα που διαφέρουν ως προς τη σύνθεση. Η διαδικασία βασίζεται στη διαφορά στα σημεία βρασμού των συστατικών του μείγματος. Ανάλογα με τις φυσικές ιδιότητες των συστατικών των διαχωρισμένων υγρών μιγμάτων, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι απόσταξης.

Απλή απόσταξη πραγματοποιείται στην εγκατάσταση (σχήμα 1) μιας περιοδικής ή συνεχούς δράσης με τη σταδιακή εξάτμιση των λυμάτων στην απόσταξη ακόμα. Οι προκύπτοντες ατμοί συμπυκνώνονται σε ψύκτη συμπυκνωτή και το απόσταγμα εισέρχεται στη συλλογή. Εφαρμόστε το σε λύματα από ακαθαρσίες, το σημείο βρασμού του οποίου είναι σημαντικά χαμηλότερο από το σημείο βρασμού του νερού (ακετόνη, μεθυλική αλκοόλη, κ.λπ.). Για έναν πληρέστερο διαχωρισμό των μιγμάτων και για τη λήψη ενός συμπυκνωμένου αποστάγματος, η απόσταξη πραγματοποιείται με αναρροή (μερική συμπύκνωση μιγμάτων διαφόρων ατμών και αερίων με σκοπό την εμπλουτισμό τους με συστατικά χαμηλού σημείου ζέσεως). Πάνω από απόσταξη κύβος που σωληνοειδές πηνίο ή συμπυκνωτή, όπου το υψηλότερο σημείο βρασμού των ατμών νερού που και ως αναρροή (υγρασία) συμπυκνώνονται μερικώς συγχωνεύεται μέσα στο κύβο, και ζεύγος εμπλουτισμένο συστατικά χαμηλού σημείου ζέσεως που κατευθύνεται σε ένα συμπυκνωτή ψυγείο.

1 - κύβος απόσταξης

3-συλλογή
Σχήμα 1. Απλή απόσταξη

Η κλασματική απόσταξη, που ονομάζεται επίσης κλασματική απόσταξη (Εικόνα 2), είναι ένας τύπος απλής απόσταξης. Χρησιμοποιείται για το διαχωρισμό του μείγματος υγρών σε κλάσματα που βράζουν σε στενές περιοχές θερμοκρασίας. Ταυτόχρονα αποστάγματα διαφόρων συνθέσεων αποσύρονται (διαδοχικά στο χρόνο) σε διάφορες συλλογές. Η συλλογή 1 λαμβάνει το πρώτο μέρος του αποστάγματος, το πλουσιότερο με συστατικά χαμηλού σημείου ζέσεως, η συλλογή 2 λιγότερο πλούσια, η συλλογή 3 ακόμα λιγότερο πλούσια, κ.λπ. Σε καθένα από αυτά τα αποστάγματα (κλάσματα) κυριαρχεί ένα ή περισσότερα συστατικά του αρχικού μείγματος με στενά σημεία ζέσεως. Η απλή απόσταξη για τη βελτίωση του διαχωρισμού των μιγμάτων συνδυάζεται συχνά με απόσταξη αντιρροής αντιρροής (μερική συμπύκνωση μιγμάτων διαφόρων ατμών και αερίων με σκοπό την εμπλουτισμό τους με συστατικά χαμηλού σημείου ζέσεως) (σχήμα 3). Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται σε ένα ζεύγος κύβου συμπυκνώνεται μερικώς σε ένα συμπυκνωτή 2, το συμπύκνωμα (επαναρροή) συνεχώς επιστρέφεται στον κύβο, και το υπόλειμμα μετά ατμού υπό κάθετο ψυκτήρα εισέρχεται στον συμπυκνωτή 3, όπου το απόσταγμα ρέει εντός του συλλέκτη 4. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται μια μεγαλύτερη εμπλουτισμό του κατώτερου συστατικών αποστάγματος βρασμού, δηλαδή. να Με μερική συμπύκνωση (αναρροή) των ατμών, τα συστατικά υψηλού σημείου ζέσεως συμπυκνώνονται κατά κύριο λόγο.

απόσταξη Ισορροπίας (flash εξάτμιση), που χαρακτηρίζεται από εξάτμιση του υγρού και παρατεταμένη επαφή με τον ατμό Μη εξατμισμένο υγρό για την επίτευξη ισορροπίας φάσης (βλέπε σχήμα 4) διαχωρίζει το μίγμα περνά μέσα από τους σωλήνες 1, εξωτερικά θερμαινόμενα καυσαέρια. Το προκύπτον μίγμα ατμού-υγρού, κοντά στην κατάσταση ισορροπίας, εισέρχεται στο διαχωριστή 2 για τον μηχανικό διαχωρισμό του υγρού από τον ατμό. Οι ατμοί (P) από τον διαχωριστή εισέρχονται στον συμπυκνωτή, από όπου το απόσταγμα ρέει στον δέκτη, και το υγρό που παραμένει στον διαχωριστή αποβάλλεται στη συλλογή. Σε αυτή τη διαδικασία, η αναλογία μεταξύ ατμού και υγρού προσδιορίζεται από τις συνθήκες ισορροπίας υλικού και ισορροπίας φάσης. Η απόσταξη ισορροπίας σπάνια χρησιμοποιείται για μίγματα δύο συστατικών. καλά αποτελέσματα λαμβάνονται κυρίως στην περίπτωση μιγμάτων πολλών συστατικών, από τα οποία είναι δυνατόν να ληφθούν κλάσματα που διαφέρουν σημαντικά στη σύνθεση.

Η μοριακή απόσταξη βασίζεται στον διαχωρισμό των υγρών μιγμάτων με την ελεύθερη εξάτμισή τους σε υψηλό κενό 133-13,3 mN / m2 (10-3-10-4 mm Hg) σε θερμοκρασία χαμηλότερη από το σημείο βρασμού τους. Η διαδικασία διεξάγεται με την αμοιβαία διάταξη των επιφανειών εξάτμισης και συμπύκνωσης σε απόσταση μικρότερη από την ελεύθερη διαδρομή των μορίων της αποσταγμένης ουσίας. Λόγω του κενού, τα μόρια ατμού κινούνται από την επιφάνεια εξάτμισης στο συμπυκνωμένο με τον ελάχιστο αριθμό συγκρούσεων. Στη μοριακή απόσταξη, η μεταβολή στη σύνθεση ατμού σε σύγκριση με τη υγρή σύνθεση προσδιορίζεται από τη διαφορά στους ρυθμούς εξάτμισης των συστατικών. Επομένως, αυτή η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό μιγμάτων των οποίων τα συστατικά έχουν την ίδια τάση ατμών. Σε μια δεδομένη θερμοκρασία του υγρού και της αντίστοιχης τάσης ατμών, ο ρυθμός μοριακής απόσταξης αυξάνει με τη μείωση της πίεσης στη συσκευή.

Για να μειωθεί ο χρόνος του πτητικού συστατικού διάχυση των μορίων από το βάθος του υγρού στρώματος στην επιφάνεια της διαδικασίας εξάτμισης στη σύγχρονη μοριακή αποστακτήρες διεξάγεται σε ένα πολύ λεπτό φιλμ του υγρού, το οποίο επιτρέπει, εξάλλου, να μειωθεί ο χρόνος που δαπανάται στην επιφάνεια του υλικού εξάτμιση και το κίνδυνο της θερμικής αποσύνθεσης του. Για τη μοριακή απόσταξη χρησιμοποιούνται συσκευές με οριζόντιες και κάθετες επιφάνειες εξάτμισης, καθώς και φυγοκεντρικές συσκευές που έχουν λάβει τη μεγαλύτερη βιομηχανική εφαρμογή. Στην τελευταία, η διαδικασία χαρακτηρίζεται από το μικρότερο πάχος ενός υγρού φιλμ (0,05 mm κατά μέσο όρο) και το χρόνο παραμονής του στην επιφάνεια θέρμανσης (0,03-1,2 s). Σε φυγοκεντρικές συσκευές (σχήμα 5), ο εξατμιστής 1, ο οποίος είναι ένας ταχέως περιστρεφόμενος κώνος (μερικές φορές ένας δίσκος), τροφοδοτείται με ένα διαχωρίσιμο μίγμα. Η φυγόκεντρη δύναμη μετακινεί το υγρό από το κέντρο προς την περιφέρεια (προς τα πάνω). Οι ατμοί της αποσταγμένης ουσίας συλλέγονται σε έναν σταθερό συμπυκνωτή 2, ο οποίος βρίσκεται παράλληλα στην επιφάνεια του εξατμιστήρα, από όπου αποσύρεται συνεχώς το απόσταγμα. Το υπόλειμμα μετά την απόσταξη αποβάλλεται στον δακτυλιοειδή αγωγό 3 και απομακρύνεται από τον κύβο. Για να αυξήσετε το αποτέλεσμα διαχωρισμού, εγκαθίστανται σε σειρά διάφορες συσκευές.

Η μοριακή απόσταξη χρησιμοποιείται για διαχωρισμό και καθαρισμό των υψηλών και θερμικά ασταθείς οργανικές ενώσεις, όπως για τον καθαρισμό των εστέρων του σεβακικού, στεατικό, ελαϊκό και άλλοι. Acids, βιταμίνες για την απομόνωση από τα ιχθυέλαια και τα διάφορα φυτικά έλαια στην παρασκευή ιατρικών σκευασμάτων, τα έλαια κενού, κλπ..

Η διόρθωση (από την καθυστερημένη λατινική επιδιόρθωση - ευθυγράμμιση, διόρθωση) είναι μία από τις μεθόδους διαχωρισμού υγρών μιγμάτων, με βάση την διαφορετική κατανομή των συστατικών του μίγματος μεταξύ των φάσεων υγρού και ατμού.

Κατά τη διόρθωση, οι ροές ατμών και υγρών, που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις (αντίθετο ρεύμα), αλληλεπιδρούν επανειλημμένα σε ειδικές συσκευές (στήλες απόσταξης) και μέρος του ατμού (ή υγρού) που εξέρχεται από τη συσκευή επιστρέφει πίσω μετά από συμπύκνωση (για ατμό) ή εξάτμιση υγρό).

Εξοπλισμός διόρθωσης. Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη διόρθωση, στήλες απόσταξης, αποτελούνται από την πραγματική στήλη, όπου διεξάγεται η επαφή του ατμού και του υγρού με αντίστροφο, καθώς και συσκευές στις οποίες λαμβάνει χώρα υγρή εξάτμιση και συμπύκνωση υδρατμών, ο κύβος και ο αποφρακτήρας. Η στήλη είναι ένας κατακόρυφα κενός κοίλος κύλινδρος, μέσα στον οποίο είναι εγκατεστημένος ο λεγόμενος. πλάκες (συσκευές επαφής διαφόρων σχεδίων) ή τοποθετημένο σε σχήμα άμορφο υλικό - ακροφύσιο. Ο κύβος και ο αποσβεστήρας είναι συνήθως εναλλάκτες θερμότητας κελύφους και σωλήνες (χρησιμοποιούνται επίσης φούρνοι με σωλήνες και περιστροφικοί εξατμιστήρες).

Ο σκοπός των πλακών και των ακροφυσίων είναι η ανάπτυξη της επιφάνειας διεπιφάνειας και η βελτίωση της επαφής μεταξύ υγρού και ατμού. Οι πλάκες συνήθως παρέχονται με μια συσκευή για την υπερχείλιση του υγρού. Σχέδια τριών τύπων πλακών υπερχείλισης παρουσιάζονται στο Σχ. 1 (α, β, γ). Καθώς το ακροφύσιο στις στήλες απόσταξης χρησιμοποιούνται συνήθως δακτύλιοι, η εξωτερική διάμετρος των οποίων είναι ίσο με το ύψος τους. Οι συνηθέστεροι είναι οι δακτύλιοι Raschig (Εικόνα 2, 1) και οι διάφορες τροποποιήσεις τους (Εικόνες 2, 2-4).

Στις κολλημένες και πλάκες, η κινητική ενέργεια του ατμού χρησιμοποιείται για να ξεπεραστεί η υδραυλική αντίσταση των συσκευών επαφής και για να δημιουργηθεί ένα δυναμικό διασκορπισμένο σύστημα ατμών - ένα υγρό με μεγάλη επιφάνεια διεπιφάνειας. Υπάρχουν επίσης στήλες απόσταξης με παροχή μηχανικής ενέργειας, στην οποία δημιουργείται διασκορπισμένο σύστημα όταν ο ρότορας είναι τοποθετημένος κατά μήκος του άξονα της στήλης. Οι περιστροφικές συσκευές έχουν χαμηλότερη πτώση πίεσης σε ύψος, η οποία είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις στήλες κενού.

Σύμφωνα με τη μέθοδο διεξαγωγής, διακρίνεται η συνεχής και περιοδική διόρθωση. Στην πρώτη περίπτωση, το διαχωρισμένο μίγμα τροφοδοτείται συνεχώς στη στήλη απόσταξης και δύο ή περισσότερα κλάσματα, εμπλουτισμένα σε ορισμένα συστατικά και εξαντλημένα σε άλλα, απομακρύνονται συνεχώς από τη στήλη. Το διάγραμμα ροής μιας τυπικής συσκευής συνεχούς διόρθωσης - μιας πλήρους στήλης - φαίνεται στο Σχ. 3, α. Η πλήρης στήλη αποτελείται από 2 τμήματα - ενίσχυση (1) και εξαντλητική (2). Το αρχικό μείγμα (συνήθως στο σημείο βρασμού) τροφοδοτείται στη στήλη, όπου αναμιγνύεται με το λεγόμενο. εκχυλισμένο υγρό και ρέει μέσω των συσκευών επαφής (πλάκες ή ακροφύσιο) του εξαντλητικού τμήματος αντίθετου ρεύματος με την αυξανόμενη ροή ατμού. Έχοντας φθάσει στον πυθμένα της στήλης, το υγρό ρεύμα εμπλουτισμένο με εξαιρετικά πτητικά συστατικά ρέει μέσα στον κύβο της στήλης (3). Εδώ, το υγρό εξατμίζεται μερικώς ως αποτέλεσμα της θέρμανσης με ένα κατάλληλο ψυκτικό μέσο και ο ατμός εισέρχεται ξανά στο εξαντλητικό τμήμα. Βγαίνοντας από αυτό το τμήμα ατμού (λεγόμενο μακρινό) εισέρχεται στο τμήμα ενίσχυσης. Αφού περάσει, ο ατμός εμπλουτισμένος με πτητικά συστατικά εισέρχεται στον συμπυκνωτή αναρροής (4), όπου συνήθως είναι εντελώς συμπυκνωμένος με κατάλληλο ψυκτικό μέσο. Το προκύπτον υγρό διαιρείται σε 2 ροές: απόσταγμα και αναρροή. Το απόσταγμα είναι η ροή του προϊόντος και η αναρροή τροφοδοτείται στην άρδευση του τμήματος ενίσχυσης, μέσω των οποίων οι ροές των επαφών συνδέονται. Μέρος του υγρού αποσύρεται από τον πυθμένα της στήλης με τη μορφή των λεγόμενων. Υπολείμματα ΦΠΑ (επίσης ροή προϊόντων).

Ο λόγος της ποσότητας αναρροής προς την ποσότητα του αποστάγματος δηλώνεται από το R και ονομάζεται αριθμός αναρροής. Αυτός ο αριθμός είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της διόρθωσης: όσο μεγαλύτερο είναι το R, τόσο μεγαλύτερο είναι το λειτουργικό κόστος της διαδικασίας. Τα ελάχιστα απαιτούμενα έξοδα θερμότητας και ψύξης που συνδέονται με την εκτέλεση μιας συγκεκριμένης εργασίας διαχωρισμού μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας την έννοια του ελάχιστου αριθμού επαναρροής, ο οποίος υπολογίζεται υποθέτοντας ότι ο αριθμός των συσκευών επαφής ή το συνολικό ύψος του ακροφυσίου τείνει στο άπειρο.

Εάν το αρχικό μείγμα χρειάζεται να διαιρείται με συνεχή τρόπο στον αριθμό των κλασμάτων μεγαλύτερα από δύο, τότε χρησιμοποιείται μια σειρά ή μια παράλληλη σειρά σειρών των στηλών.

Με την περιοδική διόρθωση (σχήμα 3, b), το αρχικό υγρό μίγμα φορτώνεται ταυτόχρονα στον κύβο της στήλης, η χωρητικότητα του οποίου αντιστοιχεί στην επιθυμητή απόδοση. Οι ατμοί από τον κύβο μπαίνουν στη στήλη και φτάνουν στο αφαίρετο, όπου συμπυκνώνονται. Στην αρχική περίοδο, όλο το συμπύκνωμα επιστρέφει στη στήλη, το οποίο αντιστοιχεί στο λεγόμενο. πλήρες καθεστώς άρδευσης. Κατόπιν το συμπύκνωμα διαιρείται σε αναρροή και αποστάγμα. Καθώς το απόσταγμα λαμβάνεται (είτε με έναν σταθερό αριθμό αναρροής είτε με την αλλαγή του), πρώτα αφαιρούνται από τη στήλη πτητικά συστατικά, έπειτα πτητικά συστατικά κλπ. Το επιθυμητό κλάσμα (ή κλάσματα) λαμβάνεται στην κατάλληλη συλλογή. Η λειτουργία συνεχίζεται μέχρι την πλήρη επεξεργασία του αρχικώς φορτισμένου μίγματος.

Ημερομηνία προσθήκης: 2015-07-15; προβολές: 331 | Παράβαση πνευματικών δικαιωμάτων

Τεχνολογίες επεξεργασίας λυμάτων με υψηλή αλατότητα

Η επιλογή της μεθόδου καθαρισμού των υγρών αποβλήτων φυσικού αερίου (απολύμανση νερού)

1. Μέθοδοι αφαλάτωσης νερού και ταξινόμησή τους.

Η μείωση της αλατότητας του νερού στα όρια του GOST 2874-82 "Πόσιμο νερό" ή σε συγκέντρωση κοντά στην περιεκτικότητα σε αλάτι στο αποσταγμένο νερό ονομάζεται αφαλάτωση και αφαλάτωση, αντίστοιχα.

Οι υπάρχουσες μέθοδοι αφαλάτωσης και αφαλάτωσης νερού χωρίζονται σε δύο κύριες ομάδες: με και χωρίς αλλαγή στην κατάσταση συσσωμάτωσης νερού. Η πρώτη ομάδα μεθόδων περιλαμβάνει απόσταξη, νερό θέρμανσης πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία (350 o C), κατάψυξη, μέθοδος υδρίτη αερίου, στη δεύτερη - ανταλλαγή ιόντων, ηλεκτροδιαπίδυση, αντίστροφη όσμωση (υπερδιήθηση), υπερδιήθηση, εκχύλιση κλπ.

Η απόσταξη, η ανταλλαγή ιόντων, η ηλεκτροδιάλυση και η αντίστροφη όσμωση είναι τα πιο κοινά στην πράξη.

2. Αφαλάτωση και αφαλάτωση του νερού με απόσταξη.

Η μέθοδος απόσταξης βασίζεται στην ικανότητα του νερού να εξατμίζεται και να αποσυντίθεται όταν θερμαίνεται σε φρέσκο ​​ατμό και άλμη. Η αρχή της απόσταξης βασίζεται στο γεγονός ότι όταν το αλμυρό νερό θερμαίνεται σε θερμοκρασία υψηλότερη από το σημείο βρασμού (σε δεδομένη αλατότητα και πίεση), το νερό αρχίζει να βράζει. Ο προκύπτων ατμός σε πίεση μικρότερη από 50 kgf / cm2 είναι πρακτικά ανίκανη να διαλύσει τα άλατα που περιέχονται στο αφαλατωμένο νερό, επομένως, όταν συμπυκνώνεται, λαμβάνεται φρέσκο ​​νερό. Για την εξάτμιση 1 kg νερού απαιτείται η θέρμανση του στο σημείο βρασμού και στη συνέχεια η προσθήκη επιπλέον θερμότητας στη μετάβαση φάσης του νερού σε ατμό, η αποκαλούμενη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, ίση σε θερμοκρασία από 100 ° C έως 539,55 kcal / kg. Για να μετατραπεί ο προκύπτων ατμός σε νερό, είναι απαραίτητο να ληφθεί η θερμότητα της μετάβασης φάσης από τον ατμό (559,55 kcal / kg). Μεγάλο μέρος αυτής της θερμότητας μπορεί να επιστραφεί στη μονάδα, δηλ. ανακτηθεί. Όσο περισσότερη θερμότητα ανάγεται στη μετάβαση φάσης, τόσο υψηλότερη είναι η θερμική απόδοση της μονάδας αφαλάτωσης απόσταξης.

Η αρχή της λειτουργίας της μονάδας αφαλάτωσης αποστάξεως ενός σταδίου έχει ως εξής: Το νερό της πηγής τροφοδοτείται μέσω του θερμαντήρα συμπυκνωτή στον εξατμιστήρα, όπου θερμαίνεται και εξατμίζεται λόγω της θερμότητας του ατμού ή του θερμού νερού. Ο προκύπτων ατμός (δευτερογενής) εισέρχεται στον συμπυκνωτή, όπου ψύχεται από το νερό πηγής και μετατρέπεται σε απόσταγμα. Η συμπύκνωση θερμότητας χρησιμοποιείται για την προθέρμανση του νερού μακιγιάζ του εξατμιστή.

Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μονάδες εξάτμισης πολλαπλών σταδίων, οι οποίες είναι μερικές διαδοχικές μονάδες ενός σταδίου, με τον δευτερεύοντα ατμό από το προηγούμενο στάδιο να χρησιμοποιείται ως ατμός θέρμανσης για εξάτμιση νερού στο επόμενο στάδιο. Με την αύξηση του αριθμού των σταδίων, τα εργοστάσια αφαλάτωσης πολλαπλών σταδίων γίνονται πιο οικονομικά. Ωστόσο, με την αύξηση του αριθμού των σταδίων εξάτμισης, η διαφορά θερμοκρασίας σε κάθε μία από αυτές ελαττώνεται, η συνολική επιφάνεια θέρμανσης των συσκευών αυξάνεται και το κόστος κεφαλαίου της μονάδας αφαλάτωσης αυξάνεται έντονα.

Το κύριο πλεονέκτημα των μονάδων αφαλάτωσης πολλαπλών σταδίων είναι ότι μπορεί να ληφθεί σημαντικά μεγαλύτερη ποσότητα απομεταλλωμένου νερού ανά μονάδα πρωτογενούς ατμού. Έτσι, με εξάτμιση ενός σταδίου, λαμβάνονται περίπου 0,9 τόνοι αφαλατωμένου νερού ανά 1 τόνο πρωτογενούς ατμού, στη συνέχεια σε εγκαταστάσεις με 50-60 στάδια - 15-20 τόνους αφαλατωμένου νερού. Η ειδική κατανάλωση ενέργειας στις μονάδες απόσταξης είναι 3,5-4,5 kWh / m 3 απόσταξης.

Κατά την λειτουργία εγκαταστάσεων αφαλάτωσης αποστάξεως, η κλιμάκωση των στοιχείων θέρμανσης των εξατμιστών και των συμπυκνωτών παίζει αρνητικό ρόλο, πράγμα που μειώνει τη θερμοκρασία θέρμανσης του νερού, μειώνει τη μεταφορά θερμότητας και τη λειτουργία όλων των μονάδων της εγκατάστασης. Το αντιδραστήριο (ειδικοί αναστολείς, πρόσθετα, προ-οξινισμό κ.λπ.) και μη-αντιδραστήριο (μαγνητική, υπερηχητική επεξεργασία, κ.λπ.) χρησιμοποιούνται για την αποτροπή σχηματισμού της κλίμακας. Σχεδόν εξ ολοκλήρου η εξάλειψη του σχηματισμού κλίμακας επιτυγχάνεται δημιουργώντας ένα αρκετά βαθύ κενό στους εξατμιστήρες, πράγμα που καθιστά δυνατή τη μείωση της θερμοκρασίας του εξατμισμένου νερού στους 50 ° C και κάτω. Το ενεργειακό κόστος είναι περίπου 10 kWh / m 3 αφαλατωμένου νερού.

3. Μέθοδος ανταλλαγής ιόντων αφαλάτωσης και αφαλάτωσης νερού

Η μέθοδος ανταλλαγής ιόντων αφαλάτωσης και αφαλάτωσης βασίζεται στη διαδοχική διήθηση του νερού μέσω Η-κατιόντος και στη συνέχεια σε NSO3-, ΟΗ ή CO3 2- φίλτρο ανταλλαγής ανιόντων. Στο φίλτρο Η-κατιόντων, τα κατιόντα που περιέχονται στο νερό, κυρίως Ca (II), Mg (II), Na (I), ανταλλάσσονται για κατιόντα υδρογόνου

Κατά τη διέλευση ύδατος μετά τα φίλτρα Η-κατιόντων μέσω των ανιονικών εναλλακτών, τα ανιόντα των σχηματιζόμενων οξέων ανταλλάσσονται για ιόντα ΟΗ:

Σύμφωνα με το απαιτούμενο βάθος αφαλάτωσης νερού, σχεδιάζονται εγκαταστάσεις ενός, δύο και τριών σταδίων, αλλά σε όλες τις περιπτώσεις χρησιμοποιούνται έντονα όξινοι Η-κατιοντοεναλλάκτες με μεγάλη ικανότητα ανταλλαγής για την απομάκρυνση μεταλλικών ιόντων από το νερό.

Η περιεκτικότητα σε υπολειμματικά άλατα με ιονισμό ενός σταδίου διαρκεί έως 20 mg / l. Για να ληφθεί νερό με περιεκτικότητα σε άλατα μέχρι 0,5 mg / l, χρησιμοποιούνται εγκαταστάσεις με δύο βήματα H-και OH-ιονισμού.

Το κύριο μειονέκτημα της αφαλάτωσης των ιόντων ανταλλαγής είναι:

  1. σημαντική κατανάλωση αντιδραστηρίων για την αναγέννηση ρητινών ανταλλαγής ιόντων:
    • η αναγέννηση των Η-κατιόντων φίλτρων διεξάγεται με οξύ (θειικό, υδροχλωρικό) με ρυθμό ροής 70-75 g / g-eq. Για τα φίλτρα Η-κατιόντων του σταδίου ΙΙ, η ειδική κατανάλωση θειικού οξέος 100% είναι 100 g ανά 1 gekv. απορροφηθέντα κατιόντα. Η κατανάλωση νερού για τον εναλλάκτη κατιόντων είναι ο ανταλλάκτης κατιόντων 5-8 m 3 / m 3.
    • η αναγέννηση των φίλτρων ανταλλαγής ανιόντων OH πραγματοποιείται με ένα διάλυμα αλκαλίου, η ειδική κατανάλωση 100% NaOH είναι ρητίνη ανταλλαγής ανιόντων 120-140 kg / m³. Η κατανάλωση νερού για το πλύσιμο είναι έως 10 m 3 / m 3 του εναλλάκτη ανιόντων.
    Κατά κανόνα, όταν αφαλατεί το γλυκό νερό, τα φίλτρα πρώτου σταδίου αναγεννούνται κάθε 8-10 ώρες, το δεύτερο στάδιο κάθε 8-10 ημέρες.
  2. Ο χρόνος ανανέωσης του φίλτρου είναι 3-3,5 ώρες, επομένως απαιτεί την εγκατάσταση δύο φίλτρων (το ένα λειτουργεί και το άλλο είναι σε αναγέννηση), γεγονός που αυξάνει το κόστος κεφαλαίου.
  3. Λόγω του μεγάλου αριθμού χρησιμοποιούμενων αντιδραστηρίων, υπάρχει σημαντικό κόστος μεταφοράς και αποθήκευσης.
  4. Η ανάγκη να οργανωθεί μια οικονομία αντιδραστηρίων για την παραλαβή οξέων και αλκαλίων, την αποσυσκευασία τους, την παρασκευή κονιάματος και τις αναλώσιμες λύσεις.
  5. Σημαντική εκροή αλατούχων αποβλήτων σε λύματα και ρύπανση του περιβάλλοντος.

4. Αφαλάτωση με ηλεκτροδιάλυση.

Η αφαλάτωση του νερού με ηλεκτροδιάλυση βασίζεται στο γεγονός ότι σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, κατιόντα αλάτων διαλυμένα στο νερό κινούνται προς μια κάθοδο που βυθίζεται σε αφαλατωμένο νερό και ανιόντα προς μία άνοδο. Σε αυτή την περίπτωση, το ηλεκτρικό ρεύμα στο διάλυμα μεταφέρεται από ιόντα, τα οποία εκκενώνονται στην άνοδο και στην κάθοδο.

Αν ο χώρος χωρίζεται από χωρίσματα διαπερατά σε κατιόντα και ανιόντα σε τρία μέρη (κάθοδος, άνοδος και εργασία), τότε κάτω από τη δράση του ηλεκτρικού ρεύματος τα περισσότερα από τα κατιόντα που διαλύονται στο νερό των αλάτων θα μεταφερθούν στην κάθοδο και ανιόντα στο χώρο ανόδου. Το νερό στο χώρο εργασίας ηλεκτροδιάλυσης θα αφαλατώσει.

Οι ιονανταλλακτικές (κατιονικές και ανιονικές ενεργές) μεμβράνες χρησιμοποιούνται ως διαχωριστικά και η αποτελεσματικότητα της μηχανής ηλεκτροδιαπίδυσης εξαρτάται από τις ιδιότητες και την ποιότητά τους. Οι μεμβράνες πρέπει να έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, επιλεκτικότητα και υψηλή αντοχή στη διάχυση και να είναι επαρκώς ανθεκτικές και ανθεκτικές σε νερό και άλμη.

Ο σχεδιασμός μιας μονοκατευθυντικής ηλεκτροδιάλυσης περιλαμβάνει ένα σύνολο εναλλασσόμενων θαλάμων που διαχωρίζονται από μεμβράνες ανταλλαγής ιόντων. Το αφαλατωμένο νερό εισέρχεται στους ομοιόμορφους θαλάμους της συσκευής, η άλμη κυκλοφορεί μέσα από τους περίεργους θαλάμους. Με τη διέλευση του συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος, τα κατιόντα διαλυμένων αλάτων σε ομοιόμορφα θαλάμους κινούνται προς τις μεμβράνες ανταλλαγής κατιόντων, διέρχονται διαμέσου αυτού και τα ανιόντα - προς την άνοδο, περνούν εύκολα εντός του θαλάμου με περιττό αριθμό μέσω της μεμβράνης ανταλλαγής ανιόντων. Από τους περίεργους θαλάμους ούτε ανιόντα ούτε κατιόντα διεισδύουν στους γειτονικούς θαλάμους, καθώς αντιμετωπίζουν ένα εμπόδιο στην πορεία της κίνησης με τη μορφή ανιονικών μεμβρανών αδιαπέρατων από κατιόν και αδιαπέρατων από κατιονικές μεμβράνες ανιόντων. Τα άλατα μεταφέρονται από τους ομοιόμορφους θαλάμους σε περίεργους θαλάμους. Το νερό σε ομοιόμορφα θαλάμους αφαλατώνεται, τα άλατα συσσωρεύονται σε περίεργους θαλάμους άλμης.

Για να αποφευχθεί ο σχηματισμός ενός ιζήματος στην επιφάνεια της μεμβράνης αδιάλυτων αλάτων ασβεστίου, θειικού βαρίου, σιδήρου κλπ., Καθώς και οργανικών ενώσεων που δεν απομακρύνονται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ηλεκτροδιάλυσης, χρησιμοποιείται αναστρέψιμη ηλεκτροδιάλυση, δηλ. πραγματοποιούν περιοδικά μια αλλαγή στην πολικότητα του ρεύματος, η οποία συνεπάγεται αλλαγή στην κατεύθυνση της ροής και την αφαίρεση των βροχοπτώσεων.

Η απόδοση καθαρού νερού είναι 90-95% του εισερχόμενου νερού με ελεγχόμενη κυκλοφορία του συμπυκνωμένου ρεύματος και άλλα πρόσθετα μέτρα. Η τακτική ανακύκλωση του συμπυκνωμένου ρεύματος δίνει απόδοση καθαρού νερού από 70 έως 85%.

Η διαδικασία δεν απαιτεί πρόσθετα χημικά αντιδραστήρια, δεν δημιουργεί ουσίες που δηλητηριάζουν το περιβάλλον αλλά απαραίτητη προϋπόθεση για την αξιόπιστη λειτουργία της εγκατάστασης ηλεκτροδιαπίδρασης είναι η προσεκτική προεπεξεργασία του νερού από την αιωρούμενη ύλη και η ανάμιξη οργανικών ουσιών, ενώσεων σιδήρου και μαγγανίου.

5. Αφαλάτωση με αντίστροφη όσμωση.

Πρόσφατα, μέθοδοι μεμβράνης, και ειδικότερα αντίστροφη όσμωση, έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην παρασκευή αφαλατωμένου νερού. Η μέθοδος της αντίστροφης όσμωσης είναι μια από τις πιο ελπιδοφόρες μεθόδους καθαρισμού και βαθιάς αφαλάτωσης νερού με διαφορετική μεταλλοποίηση. Βασίζεται στον διαχωρισμό των διαλυμάτων με διήθηση μέσω ημιδιαπερατών μεμβρανών, οι πόροι των οποίων διέρχονται από μόρια νερού, αλλά δεν περνούν ένυδρα άλατα ή μόρια μη συνδεδεμένων ενώσεων. Εάν τοποθετηθεί ένα ημιδιαπερατό τοίχωμα στο δοχείο μεταξύ φρέσκου και αλμυρού νερού, ικανό να διέλθει νερό και να συγκρατήσει τα ενυδατωμένα ιόντα των υδατοδιαλυτών αλάτων, μπορεί κανείς να παρατηρήσει πως αρχίζει να ρέει νωπό νερό στο θάλαμο θαλασσινού νερού. Η ροή καθαρού νερού συμβαίνει λόγω της διαφοράς στη συγκέντρωση υγρού και στις δύο πλευρές του διαφράγματος. Μετά από λίγο, η στάθμη του γλυκού νερού θα είναι αισθητά κάτω από το επίπεδο της άλμης. Η διαφορά στα επίπεδα μετά από σταθερή κατάσταση χαρακτηρίζει την οσμωτική πίεση της διαλυμένης ουσίας. Εάν δημιουργηθεί πίεση σε περίσσεια οσμωτικής πίεσης σε διάλυμα αλατόνερου, τότε τα μόρια γλυκού νερού ρέουν προς την κατεύθυνση αντίθετη προς τη φυσική του κίνηση, δηλ. το νερό από το διάλυμα αρχίζει να ρέει διαμέσου του διαφράγματος σε φρέσκο ​​νερό. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως αντίστροφη όσμωση. Η αφαλάτωση του αλατούχου νερού με τη μέθοδο της αντίστροφης όσμωσης βασίζεται ακριβώς στη διαδικασία της ροής μορίων καθαρού νερού από το διάλυμα για να δημιουργηθεί μια πίεση υψηλότερη από την ωσμωτική, στην κατεύθυνση από τη λύση στο φρέσκο ​​νερό μέσω ενός ημιπερατού τοιχώματος. Το ημιδιαπερατό διαμέρισμα επιλέγεται έτσι ώστε τα μόρια του νερού να μπορούν να διέλθουν από τους πόρους του, αλλά δεν μπορούν να περάσουν ιόντα αλάτων διαλυμένα σε αλατούχο νερό. Δεδομένου ότι τα ιόντα των αλάτων είναι περίπου 1,5 φορές περισσότερα από τα μόρια του νερού, αυτό είναι δυνατό (με την τεχνική έννοια) είναι δυνατή.

Η μέθοδος αντίστροφης όσμωσης έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους: το ενεργειακό κόστος της διαδικασίας είναι σχετικά μικρό, οι εγκαταστάσεις είναι απλά και συμπαγείς, η εργασία τους εξαρτάται ελάχιστα από τις διακυμάνσεις της ποιότητας του πηγαίου νερού, η λειτουργία δεν απαιτεί προσωπικό υψηλής εξειδίκευσης, η λειτουργία των εγκαταστάσεων μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί. Το κύριο χαρακτηριστικό της αντίστροφης όσμωσης είναι η πρακτική απουσία κατανάλωσης οποιωνδήποτε χημικών αντιδραστηρίων για την επεξεργασία νερού (οξέα, αλκάλια κ.λπ.), εκτός από μικρά έξοδα για ρύθμιση του pH, αναστολή κλίμακας και περιοδικό πλύσιμο μεμβρανών. Τα λύματα των φυτών (συμπύκνωμα) περιέχουν ουσιαστικά μόνο εκείνα τα άλατα που βρίσκονταν στο νερό της πηγής, ενώ, όταν ιονίζονται, η συνολική ποσότητα αλάτων στα λύματα είναι τουλάχιστον δύο φορές ή τρεις φορές υψηλότερη από την περιεκτικότητά τους σε καθαρό νερό. Είναι αλήθεια ότι ο όγκος των λυμάτων, αν και με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε άλατα, παραμένει περίπου ο ίδιος όπως και στην αφαλάτωση ανταλλαγής ιόντων.

Η μέθοδος αντίστροφης όσμωσης είναι διαφορετική κατά το ότι ο διαχωρισμός επί της μεμβράνης λαμβάνει χώρα χωρίς μετασχηματισμούς φάσεων ουσιών και απαιτεί ενέργεια μόνο για άντληση του διαλύματος κατά μήκος της μεμβράνης και εξαναγκασμό του διαλύτη (νερού) μέσω της μεμβράνης. Στην περίπτωση αυτή, η ημιπερατή μεμβράνη δεν λειτουργεί ως φίλτρο επί του οποίου συσσωρεύονται οι καθυστερημένες ουσίες. Διαχωρίζει μόνο το αρχικό ρεύμα σε δύο. Το πρώτο ρεύμα - το νερό που διήλθε από τη μεμβράνη (διήθηση) - περιέχει λιγότερο αλάτι από το αρχικό νερό. Το δεύτερο ρεύμα - το νερό της πηγής - καθώς κινείται κατά μήκος της μεμβράνης γίνεται όλο και περισσότερο συγκεντρωμένο, λαμβάνοντας μαζί τα άλατα που συγκρατούνται από τη μεμβράνη. Το ρεύμα που εξέρχεται από το στοιχείο διαχωρισμού ονομάζεται συμπύκνωμα.

Η πίεση εργασίας στη συσκευή εξαρτάται από την αλατότητα του πηγμένου νερού και την οσμωτική πίεση του διαλύματος. Για την αφαλάτωση του νερού της βρύσης, κατά κανόνα, επαρκούν 0,7-1,2 MPa, για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού - 5-7 MPa.

Ανάλογα με την πίεση εργασίας, οι μεμβράνες και τα στοιχεία κυλίνδρων μπορούν να είναι χαμηλής, μέσης και υψηλής πίεσης. Επί του παρόντος, προσφέρεται μια ολόκληρη σειρά ρολών χαμηλής, μέσης και υψηλής πίεσης για την αφαλάτωση των υδάτων διαφορετικής σύνθεσης με υψηλή τιμή επιλογής (πάνω από 99%), τόσο της ρωσικής όσο και της ξένης παραγωγής.

Η ανάπτυξη στο εξωτερικό μεμβρανών αντίστροφης όσμωσης με υψηλές επιδόσεις και υψηλής απόδοσης που λειτουργούν σε πιέσεις 0,7-1,0 MPa και στοιχεία ρολλών που βασίζονται σε αυτά (τα αποκαλούμενα στοιχεία εξοικονόμησης πόρων) καθιστούν δυνατή την αποτελεσματική εφαρμογή τους στην αφαλάτωση του νερού με χαμηλά μεταλλικά στοιχεία. Στην περίπτωση αυτή, η κατανάλωση ενέργειας είναι 0,5-1,5 kW / m 3 καθαρού νερού.

6. Η επιλογή της μεθόδου αφαλάτωσης.

Η επιλογή της μεθόδου αφαλάτωσης καθορίζεται από την ποιότητα του πρωτοτύπου και τις απαιτήσεις για την ποιότητα του επεξεργασμένου νερού, την απόδοση των εγκαταστάσεων και τις τεχνικές και οικονομικές παραμέτρους. Η αξιολόγηση των οικονομικών δεικτών αντιμετωπίζει ορισμένες δυσκολίες, καθώς εξαρτάται από πολλούς παράγοντες φυσικού, τεχνικού και οικονομικού χαρακτήρα. Ωστόσο, υπάρχουν γενικές κατευθυντήριες γραμμές για τη χρήση μιας ή άλλης μεθόδου αφαλάτωσης.

Το διάγραμμα που ακολουθεί δείχνει τα συνιστώμενα όρια για τη χρήση διαφόρων μεθόδων αφαλάτωσης ανάλογα με την αλατότητα του πηγαίου νερού και την ημερήσια παραγωγικότητα της μονάδας αφαλάτωσης (για άλλη μια φορά προσέξτε τον συνιστώμενο χαρακτήρα αυτού του διαγράμματος).

Με βάση τα στοιχεία του χάρτη ακολουθεί:

  1. Το κόστος της αφαλάτωσης του νερού από την ανταλλαγή ιόντων αυξάνεται έντονα με την αύξηση της περιεκτικότητας σε αλάτι στο νερό. ταυτόχρονα, μειώνεται το βάθος της αφαλάτωσης του νερού. Συνεπώς, προτιμάται η αφαλάτωση με ανταλλαγή ιόντων (ανταλλαγή μικτού ιόντος, κανονική ή με συνεχή αναγέννηση) για υψηλή ημερήσια ζήτηση νερού με χαμηλό βαθμό αλατότητας μικρότερο (έως 100 mg / l).
  2. Λόγω των νέων εξελίξεων στον τομέα της αντίστροφης όσμωσης, δηλαδή της ανάπτυξης μεμβρανών χαμηλής πίεσης, υψηλής απόδοσης και υψηλής επιλεκτικότητας (εξοικονόμηση ενέργειας), επεκτάθηκε δραματικά η περιοχή της χρήσης τεχνολογίας μεμβράνης (αντίστροφη όσμωση). Σε ένα ευρύ φάσμα περιεκτικότητας σε αλάτι (0.15-50 g / l), οι εγκαταστάσεις μεμβράνης αφαλάτωσης είναι συγκρίσιμες με ηλεκτροδιαλύτες με οικονομικούς δείκτες και συγκρίνονται ευνοϊκά με την ανταλλαγή ιόντων.
  3. Η αφαλάτωση των άκρως συμπυκνωμένων αλατιού είναι οικονομικά συμφέρουσα για να πραγματοποιηθεί με απόσταξη.

Θερμική απόσταξη (απόσταξη) Απόβλητα ύδατα

Η απόσταξη είναι η διαδικασία διαχωρισμού των υγρών μιγμάτων, με βάση τη διαφορά στη σύνθεση του υγρού και του ατμού. Ο διαχωρισμός γίνεται ευκολότερος, τόσο περισσότερο η σύνθεση του υγρού διαλύματος και του ατμού.

Για να διαχωριστούν τα χρησιμοποιούμενα μείγματα κλασματική απόσταξη. Η μέθοδος της κλασματικής απόσταξης συνίσταται στη διεξαγωγή σειράς διαδοχικών σταδίων:

1) θέρμανση του αρχικού υγρού μίγματος σε βρασμό για την παραγωγή ατμού ορισμένης σύνθεσης,

2) συμπύκνωση του προκύπτοντος ατμού,

3) εξάτμιση του συμπυκνώματος για την παραγωγή ατμού μιας νέας σύνθεσης εμπλουτισμένης σε ένα πτητικό συστατικό.

Σύμφωνα με το νόμο του Raul η μερική πίεση του ατμού του διαλύτη (νερό) px πάνω από το διάλυμα με πτητική διαλυτή ουσία (ακαθαρσία) είναι ανάλογη προς το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη xx σε διάλυμα:

όπου r °< - τάση ατμών καθαρού διαλύτη σε δεδομένη θερμοκρασία.

Εάν και τα δύο συστατικά της λύσης είναι πτητικά, τότε πληρούται ο νόμος του Raul για κάθε ένα από τα συστατικά:

όπου p2 - μερική τάση ατμών της διαλυμένης ουσίας. x2 - μοριακό κλάσμα της διαλελυμένης ουσίας.

Η ολική τάση ατμών έναντι του διαλύματος Ρ σύμφωνα με το νόμο του Dalton είναι ίση με το άθροισμα των μερικών πιέσεων ρx και σ2:

Από τις εκφράσεις (8.8) και (8.9) προκύπτει ότι σε σταθερή θερμοκρασία οι μερικές πιέσεις των συστατικών στην φάση ατμού και η συνολική πίεση αυτών των τελευταίων εξαρτώνται γραμμικά από τη γραμμομοριακή συγκέντρωση του συστατικού χαμηλού σημείου ζέσεως στην υγρή φάση ισορροπίας. Αυτή η εξάρτηση παρουσιάζεται στο Σχ. 8,8, όπου οι κεκλιμένες ευθείες γραμμές OA και CB απεικονίζουν πρότυπα αλλαγής στο pα και σs, και η ευθεία γραμμή AB είναι η κανονικότητα της μεταβολής της ολικής πίεσης ατμών πάνω από το ζέον υγρό μίγμα σε t = const.

Το Σχ. 8.8. Γράφημα του νόμου του Raul για ένα μείγμα δύο πτητικών υγρών

Σε ιδανικές λύσεις, ο νόμος Raoult ικανοποιείται και για τα δύο συστατικά σε ολόκληρη τη σύνθεση.

Η καμπύλη ADB στο σχ. 8.8 απεικονίζει την υπερβολική εξάρτηση της συγκέντρωσης ενός συστατικού χαμηλού σημείου ζέσεως στη φάση ατμών γ επί της συνολικής πίεσης Ρ, που σημαίνει ότι ο ατμός είναι πάντα πλουσιότερος από το συστατικό χαμηλής βρασμού (περισσότερο πτητικό) από την υγρή φάση ισορροπίας (χχ).

Στην πράξη, ο διαχωρισμός των μιγμάτων πραγματοποιείται με συνεχή κλασματική απόσταξη, που ονομάζεται διόρθωση. Η διόρθωση χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό των λυμάτων από πτητικές οργανικές ουσίες, ιδιαίτερα φαινόλες.

Η ουσία της διαδικασίας διόρθωσης είναι ο διαχωρισμός ενός μίγματος υγρών με διαφορετικά σημεία βρασμού ενός ή περισσοτέρων υγρών σε καθαρή κατάσταση. Αυτό επιτυγχάνεται με επαναλαμβανόμενη μεταφορά θερμότητας και μάζας μεταξύ των φάσεων υγρού και ατμού. Ως αποτέλεσμα, μέρος του πτητικού συστατικού (ακαθαρσία) μεταφέρεται από την υγρή φάση στην ατμόσφαιρα και μέρος του λιγότερο πτητικού συστατικού (νερό) από τη φάση ατμού στο υγρό.

Τα φυτά απόσταξης είναι περιοδική και συνεχής δράση. Τα φυτά παρτίδας χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό μικρής ποσότητας λυμάτων. Η διαδικασία συνεχούς διόρθωσης πραγματοποιείται στην εγκατάσταση που φαίνεται στο σχ. 8.9.

Το Σχ. 8.9. Σχέδιο μονάδας συνεχούς απόσταξης

Η εγκατάσταση αποτελείται από μια στήλη απόσταξης 2, έναν συμπυκνωτή αναρροής 3, ένα ψυγείο 4, έναν προθερμαντήρα ακατέργαστων λυμάτων 7, συλλέκτες αποστάγματος (οργανικές ακαθαρσίες) 5 και ένα υπόλειμμα απόσταξης (καθαρισμένο νερό) 6. Ο συμπυκνωτής αναρροής, το ψυγείο και ο προθερμαντήρας είναι συμβατικοί εναλλάκτες θερμότητας.

Κατά τον υπολογισμό των στηλών αποκατάστασης, οι ροές των υλικών και το κόστος της θερμότητας προσδιορίζονται σύμφωνα με τις εξισώσεις ισορροπίας υλικού και θερμότητας. Σύμφωνα με τις κινητικές εξισώσεις, υπολογίζονται οι κύριες διαστάσεις της στήλης (διάμετρος, ύψος), οι διαστάσεις των στοιχείων της εσωτερικής δομής (πλάκες, καπάκια, ακροφύσια κλπ.).

Το σχήμα των ροών υλικού στη στήλη αποκατάστασης φαίνεται στο Σχ. 8.10.

Το Σχ. 8.10. Το σχήμα των ροών υλικού στη στήλη διορθώσεων:

1 - στήλη απόσταξης. 2 - κύβος απόσταξης · 3 - Αποφρακτικός

Στη στήλη, ο ατμός G ανεβαίνει από κάτω προς τα πάνω και από την κορυφή προς τα κάτω το υγρό ρέει ως ένα αρχικό μείγμα F (απόβλητο νερό) στο μεσαίο τμήμα και στο πάνω μέρος της συσκευής με τη μορφή φλέγματος F (εμπλουτισμένη οργανική ύλη). Τα τελικά προϊόντα είναι ο συμπυκνωμένος ατμός Ρ μιας πτητικής οργανικής προσμίξεως χαμηλού σημείου ζέσεως (NC) που προέρχεται από το ανώτερο τμήμα της στήλης και το καθαρό νερό που εξέρχεται από το κατώτερο τμήμα της στήλης με υψηλό σημείο ζέσεως, W (VK).

Το ισοζύγιο υλικών της στήλης απόσταξης για τις ροές:

Δεδομένου ότι G = P + F,

όπου F είναι ο ρυθμός ροής του αρχικού μείγματος (απόβλητο νερό), kmol (kg) · P - κατανάλωση αποστάγματος (εκχυλισμένες ακαθαρσίες), kmol (kg). W είναι η κατανάλωση υπολειμμάτων ΦΠΑ (καθαρισμένο νερό), kmol (kg). Ισορροπία υλικού για προσμείξεις χαμηλού σημείου ζέσεως (NC):

Εδώ xF, xσ= xf και xw - η περιεκτικότητα του ρύπου στο αρχικό νερό, στο απόσταγμα (αναρροή) και σε καθαρό νερό, mol. μερίδιο (μάζα).

Ο αριθμός των ατμών που ανεβαίνει στη στήλη

Εδώ R = F / P είναι ο αριθμός αναρροής, ο οποίος είναι ο λόγος της ποσότητας της αναρροής προς την ποσότητα του αποστάγματος.

Η θερμική ισορροπία της στήλης (Εικ. 8.11) αποτελείται από:

- η άφιξη θερμότητας από το ψυκτικό μέσο στο λέβητα QKm, με τα αρχικά λύματα Qf, με φλέγμα;f.

- κατανάλωση θερμότητας με ατμό σε έναν συμπυκνωτή αναρροής QG, με καθαρό νερό Qw και απώλειες στο περιβάλλον Qn.

Το Σχ. 8.11. Για την κατάρτιση του ισοζυγίου θερμότητας της στήλης απόσταξης:

1 - στήλη απόσταξης. 2 - λέβητα; 3 - Αποφρακτικός

Έτσι, η εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας

Με την επίλυση της εξίσωσης του ισοζυγίου θερμότητας (8.10), βρείτε το κόστος της θερμότητας, J / s (W), στο λέβητα