книги / Оборотное водоснабжение химических предприятий

6С9.3

К57

УДК 628.543

Когановский А. М., Семенюк В. Д. Оборотное водоснаб­ жение химических предприятий. Киев, «Буд1велышк», 1975, стр. 232.

В книге описаны современные методы подготовки при­ родных вод для промышленного оборотного водоснабже­ ния. Приведены рекомендации по определению качества оборотной воды, сброса сточных вод, образующихся при продувке оборотных систем. Подробно рассматривается технология использования беспродувочного оборотного водоснабжения. Значительное внимание уделено методи­ ке расчета основных технологических параметров, необ­ ходимых для проектирования систем оборотного про­ мышленного водоснабжения, пределов их надежного использования.

Книга предназначена для инженерно-технических работ­ ников, занимающихся проектированием и эксплуатацией систем оборотного промышленного водоснабжения.

Рисунков 73, таблиц 53, библиография из 50 наименова­ ний.

© Издательство «Буд1вельник», 1975 г.

30211— 026

67— 75

М203(04)— 75

Высокие темпы развития промышленности, и особенно значительный рост химической промышленности, предусмотрен­ ный Директивами XXIV съезда КПСС на 1971— 1975 гг., потре­ бовали существенного усовершенствования систем промышленно­ го водоснабжения, и в первую очередь увеличения доли оборот­ ного водоснабжения, разработки технологии, обеспечивающей сокращение сброса сточных вод при продувке оборотных систем и уменьшения их загрязненности, сокращения удельного потреб­ ления свежей воды.

К воде, используемой в оборотном водоснабжении для отвода избыточного тепла от аппаратуры, предъявляются определенные требования, соблюдение которых уменьшает коррозию материа­ лов, устраняет в большей или меньшей степени заиливание и обрастание труб, арматуры, инкрустацию теплообменников. В оборотной воде ограничивается содержание взвесей, не допуска­ ется присутствие сероводорода и трехвалентного железа, ее вре­ менная (карбонатная) жесткость не должна превышать 3— 4 мг-экв/л. Но даже и при соблюдении этих условий в процессе нагревания и упаривания воды из нее выделяются газы (углекис­ лота, растворенный кислород) и отлагаются нерастворимые со­ ли на поверхностях теплообмена и трубопроводов.

потребление воды, в том числе неочищенной, грубо осветленной, фильтрованной, охлажденной и частично или полностью демине­ рализованной, достигает 1 млн. м3 в сутки. Поэтому даже отно­ сительно небольшой перерасход воды в системах охлаждения существенно влияет на экономику производства в целом.

В декабре 1970 г. Верховный Совет СССР утвердил «Основы водного Законодательства Союза ССР и союзных республик», где изложены положения о порядке пользования водами, об их охране и предупреждении загрязнений, о планировании исполь­ зования вод и их учете. В «Основах» отмечено, что при разме­

щении, проектировании, строительстве и вводе в эксплуатацию предприятий, сооружений и других объектов, а также при вве­ дении новых технологических процессов, влияющих на состояние вод, должно обеспечиваться рациональное использование вод при условии первоочередного удовлетворения питьевых и быто­ вых нужд населения.

Ведущая роль в оздоровлении водных бассейнов принадлежит технологии производства, так как только разработка комплекс­ ных технологических процессов с использованием всех отходов может обеспечить полную ликвидацию источников загрязнений и создать реальные предпосылки для улучшения санитарно-ги­ гиенических условий для населения и предупреждения загрязне­ ния воздушной среды и водных бассейнов.

Значительного снижения концентрации загрязнений в произ­ водственных водах можно достичь путем извлечения из них ценных веществ. Практика показывает, что стоимость извлечен­ ных веществ, как правило, превышает все затраты по их извле­ чению. Во многих случаях повторное использование воды оказы­ вается более целесообразным, чем сброс ее даже после самой тщательной очистки в водоемы.

ВОДОПОТРЕБИТЕЛИ. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ. ВОДНЫЙ БАЛАНС ПРЕДПРИЯТИЯ

ВОДОПОТРЕБИТЕЛИ

Химическая отрасль промышленности объединяет производства горнохимические, основной химии, синтеза аммиа­ ка, азотной кислоты и азотных, удобрений, органического синте­ за, лакокрасочные, резино-технических изделий и вспомогатель­ ных продуктов.

Производства органического синтеза подразделяются на более узкие группы — производства тяжелого органического синтеза, хлорорганических продуктов, синтетического каучука, нефтехи­ мические, химических волокон, красителей и органических полу­ продуктов, пластмасс и др. Потребление воды и доля оборотного водоснабжения в общем водном балансе этих производств су­ щественно различаются.

В горнохимических производствах системы прямоточного во­ доснабжения обеспечивают водой охлаждающие поверхности компрессоров и двигателей подъемных машин. Для приготовле­ ния пульпы при промывках и растворов реагентов используется оборотная вода. Системы оборотного водоснабжения обеспечи­ вают также охлаждение подшипников дробилок, шаровых мель­ ниц и вращающихся сушильных печей обогатительных фабрик. В горнохимических производствах большая часть оборотной во­ ды почти не нагревается и используется для транспортирования пульпы и флотационных хвостов.

В галургическом производстве калийных солей вода расходу­ ется на приготовление горячих маточных растворов, а также на вакуумное охлаждение аппаратов и насосов.

На предприятиях основной химии, включающих производства серной кислоты, простого гранулированного суперфосфата, двой­ ного суперфосфата, кальцинированной соды и фтористого алю­ миния, вода расходуется в основном на охлаждение систем, в том числе на охлаждение циркулирующих кислот в закрытых ап­ паратах и на орошение холодильников в производстве кислоты, а также для питания котельных ТЭЦ.

Вода, не соприкасающаяся с технологическими продуктами, используется в системах оборотного водоснабжения. В резуль­ тате теплообмена она нагревается примерно на 15° и вновь ох­ лаждается на градирнях. В производстве серной кислоты башен­ ным способом в печном отделении вода расходуется для охлаж­ дения экранов печей (умягченная), на питание котлов-утилизато­

ров (умягченная), на охлаждение и увлажнение огарка из-под печей, циклонов, электрофильтров, котлов-утилизаторов.

При производстве двойного суперфосфата и кальцинированной соды по аммиачному способу вода расходуется на разбавление серной кислоты, на охлаждение аппаратов и барометрических конденсаторов, охлаждение продукта в оросительных и трубча­ тых холодильниках. Система водоснабжения — оборотная.

На предприятиях азотной промышленности и продуктов орга­ нического синтеза, включающих производства азота, аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры и аммиачной воды, моче­ вины, метанола, капролактама, адипиновой кислоты и этилбен­ зола, вода необходима для охлаждения газа в закрытых тепло­ обменных аппаратах и для водно-щелочной очистки газа от уг­ лекислоты. В процессе использования вода нагревается от 28 до 45°С. При производстве ацетилена предусматриваются два са­ мостоятельных оборотных цикла водоснабжения: охлаждающей незагрязненной и загрязненной воды. В первом оборотном цикле незагрязненная вода нагревается от 28 до 43°С, во втором — за­ грязненная вода нагревается от 28 до 50—80°С. Перед повтор­ ным использованием загрязненная вода очищается от сажи в отстойнике. Освежение оборотного цикла загрязненной воды осуществляется сбросом 10— 12 мг/ч воды со шламом, выводимой из сажеотстойников на сжигание.

Впроизводстве аммиачной воды оборотная вода расходуется для отвода тепла, выделяющегося при поглощении газообразно­ го аммиака химически очищенной водой, и при этом нагревается от 28 до 38°С.

Впроизводстве этилбензола также применяется оборотная си­ стема водоснабжения. Вода расходуется на охлаждение и про­ мывку сырого этилбензола. При этом она нагревается от 25 до 38°С.

На предприятиях тяжелого органического синтеза, производя­ щих ацетилен (методом электрокрекинга метана), нитрил-ак- риловую кислоту, метиловый эфир метакриловой кислоты, орга­ ническое стекло, уксусный ангидрид и уксусную кислоту, аце­ тонциангидрин, синильную кислоту, а также на предприятиях хлорорганического синтеза, производящих хлор и каустическую соду диафрагменным или ртутными методами и органические продукты — хлорметаиовые, цианурхлорид, дифенил-гуанидин и симазин,— вода расходуется, главным образом, на охлаждение продукта в закрытых теплообменных аппаратах. Прошедшая теплообменники вода, не соприкасаясь с технологическими про­ дуктами, под остаточным напором отводится при температуре 35—40°С на градирни для охлаждения, после чего используется повторно для тех же целей.

В производстве ацетилена методом электрокрекинга метана система водоснабжения организуется в виде двух оборотных цик­ лов. Первой системой обеспечиваются конденсаторы смешения.

Оборотная вода может содержать следы ацетилена и его гомоло­ гов и нагревается от 28 до 40°С. Второй системой обеспечивает­ ся охлаждение продукта в закрытых теплообменных аппаратах. Не соприкасаясь с технологическими продуктами, отработавшая вода при температуре до 35—40°С под остаточным напором по­ ступает на градирни для охлаждения, после чего используется повторно.

При производстве цианурхлорида, дифенилгуанидина и симазина вода расходуется, в основном, для конденсации паров воды с примесями хлорциана и синильной кислоты, а также для ох­ лаждения кубовой жидкости, поступающей на нейтрализацию, и цеолита в осушителях хлорциана. В процессе использования во­ да нагревается до 35°С, не соприкасаясь с технологическими про­ дуктами. После охлаждения на градирнях она используется повторно.

Нефтехимические производства включают газобензиновые заводы, предприятия по приготовлению этилена, пропилена, по­ лиэтилена, полипропилена, бутиловых и высших спиртов, синте­ тических жирных спиртов и циклогексана. Во всех этих произ­ водствах система водоснабжения оборотная, вода с продуктами и сырьем не соприкасается; однако вследствие различных нару­ шений герметичности теплообменных систем, разницы давлений в аппаратах с продуктами производства и в системах с оборот­ ной водой, часть оборотной воды может быть загрязнена нефте­ продуктами. На газобензиновых заводах две системы оборотного водоснабжения; система с возможным загрязнением воды нефте­ продуктами и система для незагрязненной охлаждающей воды. В производствах этилена и пропилена вода расходуется на ох­ лаждение продуктов и сырья в закрытых теплообменных аппа­ ратах, частично используется на установках кондиционирования воздуха и для химводоочистки. Отработавшая незагрязненная вода перед повторным использованием охлаждается на гра­ дирнях.

На лакокрасочных предприятиях (к ним относятся и производ­ ства пигментов) потребителями воды являются производства фенольных смол, эпоксидных смол, карбамидных смол, лаков, водо-эмульсионных красок, а также компрессорные, станции инертного газа, котельные, ремонтно-механические цехи, склады и др. Вода, в основном, расходуется на охлаждение продуктов в закрытых технологических аппаратах, а также для охлаждения подшипников шаровых мельниц краскотерочных машин и т. п. Отработавшая вода не загрязняется и после охлаждения повтор­ но используется в оборотной системе. В производстве пигментов вода расходуется для приготовления смесей, растворения сырья, очистки отходящих газов и для других целей.

На заводах пластмасс в производствах катионитовых и анионитовых смол, феноло-формальдегидных и карбамидных смол и пресспорошка, пластификаторов винилацетата, полиэтилена

ставляют вторую группу потребителей и могут использовать во­ ду с температурой до 20—25°С. Потребителям третьей группы необходима вода при температуре 25—27°С. Потребителям чет­ вертой группы для охлаждения аппаратуры требуется умягчен­ ная вода. Система водоснабжения для каждой из перечисленных групп объектов оборотная.

На сажевых заводах также применяется оборотная система водоснабжения. При этом отработавшая загрязненная вода пода­ ется насосами в отстойники для осветления, а затем охлаждает­ ся на градирнях.

Для предприятий химических волокон, охватывающих произ­ водства искусственного вискозного шелка, искусственного ви­ скозного штапельного и кордного волокна, искусственной вискоз­ ной целлофановой лакированной пленки, искусственного медно­ аммиачного штапельного волокна, искусственного ацетатного шелка, синтетических волокон — нитрона (штапеля), капрона (шелка и корда), анида и лавсана, а также производства серо­ углерода, основные водопотребители и нормы потребления воды приведены в табл. 1.

В производстве синтетических моющих средств и жирных ки­ слот вода расходуется на охлаждение закрытой теплообменной аппаратуры и приготовление композиций. Наряду с оборотной системой водоснабжения применяется и прямоточная. Оборотная вода должна иметь температуру не выше +25°С.

На кислородных и ацетиленовых станциях вода для охлажде­ ния технологической аппаратуры поступает, как правило, из об­ щезаводской оборотной системы, однако может быть предусмо­ трена и самостоятельная система оборотного водоснабжения спе­ циально для кислородных станций. Система водоснабжения аце­ тиленовых станций прямоточная, с повторным использованием в других производствах.

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ

техн и ч ес к о й ВОДЫ

На современных химических предприятиях вода рас­ ходуется преимущественно для охлаждения действующих агре­ гатов, для питания котлов, очистки выпускаемого продукта, как составная часть выпускаемой продукции, для перемещения ма­ териала и устранения промышленных отбросов.

Требования к качеству воды, подаваемой на производственные нужды, в каждом конкретном случае зависят от назначения воды и установленного технологического оборудования. В системах водоснабжения с последовательным прямоточным использовани­ ем воды она не должна выделять карбонатных отложений, вызы­ вать коррозию и способствовать биологическим обрастаниям теп­ лообменных аппаратов, сооружений, коммуникаций и оборудова­ ния.

Термостабильность оборотной воды рекомендуется определять по шестибалльной шкале (табл. 2).

При непосредственном контакте воды с продуктом и использо­ вании ее в качестве среды, поглощающей и транспортирующей примеси, количество взвешенных веществ и их крупность уста­ навливаются для каждого отдельного производства. При этом за счет выбора соответствующей скорости должна исключаться возможность осаждения взвесей по пути движения воды.

На рис. 1 приведена допустимая концентрация взвеси в охлаж­ дающей оборотной воде в зависимости от скорости воды в тепло­

ния в ней свободной углекислоты). Промышленная вода не дол­ жна вызывать коррозии углеродистой стали или других металлов, соответствующих III и IV группе стойкости, т. е. характеризую­ щихся не более чем 5—6 баллами коррозионной стойкости по принятой в СССР десятибалльной шкале, приведенной в табл. 3.

Показатели, характеризующие коррозионную активность обо­ ротной охлаждающей воды по отношению к углеродистой стали, приведены в табл. 4.