Вода в химической промышленности Химическое производство

Вода в химической промышленности

Химическое производство – одно из крупнейших потребителей воды. Этот факт объясняется следующими достоинствами воды: Ø наличие комплекса ценных физических свойств (высокая теплоемкость, малая вязкость, низкая температура кипения); Ø доступность и дешевизна; Ø нетоксичность; Ø удобство транспортировки и использования в производстве.

В химической промышленности вода используется в различных направлениях. 1. Для технологических целей в качестве: Ø растворителя, среды для проведения некоторых физических и механи ческих процессов; Ø промывной жидкости; Ø экстрагента и абсорбента; Ø для перекристаллизации; Ø для флотации; Ø катализатора или инициатора каталитического процесса. 2. В качестве теплоносителя в виде горячей воды и перегретого водя ного пара и хладоагента 3. В качестве сырья или реагента для производства разнообразной химической продукции – производство водорода, ацетилена, минераль ных кислот, спиртов.

Объемы потребления воды химическим производством зависят от типа производимой продукции и колеблются в широких пределах. Так, для производства: азотной кислоты требуется 200 т H 2 O/т продукции; вискозного волокна – 1200 т H 2 O/т; аммиака – 1500 т H 2 O/т; капронового волокна – 2500 т H 2 O/т.

Огромный расход технологической воды с учетом большого объема загрязненных сточных вод требует рационального подхода к ее исполь зованию в химической промышленности. Эти задачи решают следующими способами: Ø разработкой научно обоснованных норм расхода на технологические нужды; Ø максимально полного использования отходов; Ø заменой, где возможно, водяного охлаждения на воздушное; Ø организацией замкнутых бессточных производств и водооборотных циклов. Критерием эффективности водооборотного цикла является коэффи циент использования воды, составляющий в химической промышлен ности 0, 8 – 0, 9.

Основные показатели качества воды Вода, используемая в химической промышленности, должна удо влетворять по качеству определенным требованиям. Качество воды определяется совокупностью физических и химичес ких характеристик, среди которых следует отметить: 1. жёсткость – это свойство воды, связанное с присутствием в ней растворенных солей кальция и магния. Жесткость (Ж) характеризуют кон центрацией ионов Са 2+ и Mg 2+ и измеряют в миллимолях на литр воды. По значению Ж вода бывает мягкой (Ж < 2), средней жесткости (Ж = 2 – 10) и жесткой (Ж > 10). 2. окисляемость – это свойство воды, связанное с присутствием ор ганических веществ, легкоокисляющихся соединений железа и серово дорода, способных окисляться различными окислителями. Измеряется количеством КМn. О 4 или эквивалентным количеством кислорода, израс ходованным на окисление 1 л воды, то есть миллиграмм на литр (мг/л).

Основные показатели качества воды 3. активная реакция воды характеризует ее кислотность или щелоч ность (р. Н). Она определяется присутствием в воде некоторых газов (хлор, диоксид углерода), гидрокарбонатов, силикатов, реже карбонатов, а так же растворимых гуминовых кислот и веществ, вносимых промышленны ми стоками. Большинство природных вод имеют р. Н = 6, 5 – 8. 4. примеси в природных и сточных водах присутствуют во взвешен ном, коллоидном или растворенном состоянии. Примеси во взвешенном состоянии – это эмульсии или суспензии. Они кинетически неустойчивы. Примеси в коллоидном состоянии – это гидрофильные и гидрофобные минеральные и органические коллоидные частицы.

Промышленная водоподготовка Водоподготовкой называют комплекс мероприятий по улучшению качества воды для технологических целей. В нее включают операции по удалению механических примесей, умягчению, осветлению и дегазации. Осветление – это отстаивание воды с последующей фильтрацией через зернистый материал. Для коагуляции коллоидных примесей и аб сорбции окрашенных частиц к ней добавляют электролиты – сульфаты алюминия или железа. Обеззараживание воды проводят хлором или озоном.

Промышленная водоподготовка Дегазацию (удаление из воды растворенных газов) ведут химичес ким способом, при котором газы поглощаются химическими реагентами (например, в случае диоксида углерода или сероводорода воду обраба тывают моноэтаноламином или раствором гашеной извести). Применяют также физические методы, например термическую деаэрацию на воз духе либо в вакууме. Обессоливание применяют в тех производствах, где предъявляются повышенные требования к товарным продуктам на содержание различ ных металлов, имеющихся в воде. В качестве примера можно назвать производства химически чистых реактивов, полупроводниковых мате риалов, лекарств и т. д. Обессоливание ведут ионным обменом, дистил ляцией, электродиализом.

Промышленная водоподготовка Осветлени е Обеззараж ивание Обессоливание Физическая Дегазация Химическа я Известков ый Фосфатны й Карбонатный Ионообмен -ный Физикохимические способы Химически е способы Выморажи вание Дистилляц ия Физически е способы Термическ ие Дистилляц ия Очистка воды

Воздух в химической технологии

Источником воздуха является атмосфера Земли. Промышленное значение имеет извлечение из воздуха таких эле ментов, как кислород, азот и благородные газы (аргон, неон, криптон, ксенон). Химический состав воздуха в приземном слое № п/п Газ 1 2 3 Азот Кислород Аргон Оксид углерода (IV) Неон Гелий Криптон Оксид азота (I) Водород Озон 4 5 6 7 8 9 10 Концентрация, % объемная массовая 78, 09 75, 5 20, 95 23, 1 0, 932 1, 286 0, 032 0, 046 1, 8× 10 -3 4, 6× 10 -4 1, 1× 10 -4 5, 0× 10 -5 2, 0× 10 -7 1, 3× 10 -3 7, 2× 10 -5 2, 9× 10 -4 7, 7× 10 -5 7, 6× 10 -6 3, 3× 10 -6

Воздух широко применяют в химической технологии в качестве окис лителя, содержа щегокислород. Воздух, применяемый в качестве реагента, необходимо очищать от пы ли, влаги и контактных ядов. Такую очистку ведут в промывных башнях жид кимипоглотителями, мокрых и сухих фильтрах, аппаратах с тверды ми сорбентами. Несмотря на низкую теплопровод ность, воздух довольно широко используется в химической технологии в качестве хладагента, особенно в нефтепереработке. Это объясняется низкой стоимостью воздуха по сравнению с другими хладагентами и простотой ус тройствавоздушных холодильников. Воздух применяют для продувки аппаратов и трубопроводов, для сжигания и распыления жидких и газообразных топлив в форсуночных и горелочных устройствах, для перемешивания текущих сред, для со здания «воздушных подушек» в резервуарах.