§ 132. Penghapusan gas terlarut dari air
Seringkali, proses pengolahan air memerlukan penghilangan karbon dioksida, oksigen, dan hidrogen sulfida. Ketiga gas tersebut merupakan gas korosif yang menyebabkan atau meningkatkan proses korosi logam. Karbon dioksida juga agresif terhadap beton. Sifat gas-gas ini untuk menginduksi dan mengintensifkan proses korosi, serta bau busuk
, yang memasukkan hidrogen sulfida ke dalam air, dalam banyak kasus mengharuskan penghilangan hidrogen sulfida sepenuhnya dari air.
Serangkaian tindakan yang berkaitan dengan penghilangan gas-gas terlarut di dalamnya dari air disebut degassing air.
Metode kimia dan fisik degassing air digunakan.
Inti dari yang pertama adalah penggunaan reagen tertentu yang mengikat gas-gas yang terlarut dalam air. Misalnya, deoksigenasi air dapat dicapai dengan memasukkan natrium sulfit, sulfur dioksida, atau hidrazin ke dalamnya. Natrium sulfit, ketika dimasukkan ke dalam air, dioksidasi oleh oksigen yang terlarut dalam air menjadi natrium sulfat:
2Na2SO3 + O2 -> 2Na2SO4.
Ketika belerang dioksida digunakan, asam belerang terbentuk:
SO2 -f H2O -»- H2SO3,
yang dioksidasi oleh oksigen terlarut dalam air menjadi asam sulfat:
2H2SO3-f O2-*-2H2SO4.
Reagen kimia yang dapat digunakan untuk mencapai
deoksigenasi air yang hampir sempurna adalah hidrazin.
Ketika dimasukkan ke dalam air, oksigen mengikat dan nitrogen inert dilepaskan:
N2H4 + O2->-2H2O-f-N2.
Metode kimia terakhir untuk mendeoksigenasi air adalah yang paling canggih, tetapi sekaligus paling mahal karena tingginya harga hidrazin. Oleh karena itu, metode penggunaan ini terutama untuk penghilangan akhir oksigen dari air setelah metode deoksigenasi fisik.
Contoh metode kimia untuk menghilangkan hidrogen sulfida dari air adalah mengolah air dengan klorin:
a) dengan oksidasi menjadi belerang:
HJS + C12-»-S + 2HC1;
b) dengan oksidasi menjadi sulfat:
Reaksi-reaksi ini (serta reaksi antara pembentukan tiosulfat dan sulfit) berlangsung secara paralel dalam proporsi tertentu, terutama bergantung pada dosis klorin dan pH air. Metode penghilangan gas secara kimia memiliki kelemahan sebagai berikut: a) kebutuhan untuk menggunakan reagen yang mempersulit dan meningkatkan biaya pengolahan air; b) kemungkinan penurunan kualitas air jika dosis reagen dilanggar. Akibatnya, metode penghilangan gas kimia lebih jarang digunakan dibandingkan metode fisik.
Cara fisika untuk menghilangkan gas-gas terlarut dari air dapat dilakukan dengan dua cara: 1) air yang mengandung gas yang akan dikeluarkan dikontakkan dengan udara jika tekanan parsial gas yang akan dikeluarkan di udara mendekati nol; 2) tercipta kondisi di mana kelarutan gas dalam air mendekati nol.
Menggunakan cara pertama yaitu menggunakan aerasi air, karbon dioksida bebas dan hidrogen sulfida biasanya dihilangkan, karena tekanan parsial gas-gas ini di udara atmosfer mendekati nol.
Metode kedua biasanya harus digunakan ketika mendeoksigenasi air, karena pada tekanan parsial oksigen yang signifikan di udara atmosfer, aerasi air tidak dapat menghilangkan oksigen dari dalamnya. Untuk menghilangkan oksigen dari air, oksigen dididihkan, sehingga kelarutan semua gas dalam air turun menjadi nol. Air dididihkan dengan memanaskannya (deaerator termal) atau dengan menurunkan tekanan hingga mencapai nilai dimana air akan mendidih pada suhu tertentu (vakum degasser).
Penghapusan gas terlarut dari air selama pengolahan air dilakukan dengan menggunakan degasser berbagai jenis, yang menurut desain strukturnya, sifat pergerakan air dan udara serta lingkungan tempat dilakukannya proses degassing, dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1) degasser film, yaitu kolom, memuat
menikah dengan satu atau beberapa keterikatan (kayu, cincin Raschig, dll.),
melalui mana air mengalir dalam lapisan tipis. Nosel digunakan untuk membuat
mengembangkan permukaan kontak antara air dan udara yang disuntikkan
kipas angin menuju aliran air;
2) bubble degassers, di mana saya bergerak perlahan
Udara bertekanan dihembuskan melalui air yang mengalir;
3) degassers vakum, dimana menggunakan perangkat khusus
(pompa vakum atau ejektor jet air) menciptakan tekanan seperti itu
suhu dimana air mendidih pada suhu tertentu.
Dalam teknologi pengolahan air, degasser film terutama digunakan dan yang vakum (atau termal) digunakan untuk mendeoksigenasi air. Degasser bubbler digunakan sebagai pengecualian karena biaya pengoperasian yang relatif tinggi (konsumsi listrik untuk kompresi udara).
Saat merancang degasser, besaran berikut harus ditentukan: luas penampang degasser, aliran udara yang dibutuhkan, luas permukaan nosel yang diperlukan untuk mencapai efek degassing tertentu.
Luas penampang degasser harus ditentukan oleh kepadatan irigasi yang diizinkan dari nosel, yaitu. konsumsi air, per 1 m2 luas penampang degasser. Saat menghilangkan karbon dioksida dari air secara mendalam (hingga 2-3 mg/l) pada degasser yang diisi dengan cincin Raschig (25X25X3 mm), kepadatan irigasi nosel yang diizinkan adalah 60 m3/(m2"h), aliran udara spesifik adalah 15 m3/m3; pada degasser yang diisi dengan kemasan kayu yang terbuat dari papan, masing-masing 40 m3/(m2“h) dan 20 m3/m3; ketika mendeoksigenasi air menggunakan degasser vakum, kepadatan irigasi nosel yang diizinkan adalah 5 m3/(m2“h).
Luas permukaan yang diperlukan dari nozel yang dimasukkan ke dalam degasser ditentukan oleh rumus yang diberikan dalam § 131. Metode untuk menentukan jumlah sisa yang termasuk dalam rumus ini juga ditunjukkan di sana. Nilai K ditemukan untuk setiap jenis degasser menggunakan grafik1 yang sesuai.
Oksigen dikeluarkan dari air tidak hanya melalui desorpsi (fisik), tetapi juga dengan metode kimia. Pengikatan kimiawi oksigen menjadi zat inert korosif dilakukan dengan beberapa cara, yang masing-masing didasarkan pada proses redoks. Karena proses ini juga merupakan karakteristik dari sejumlah metode pengolahan air pada umumnya, misalnya untuk pemurnian kontaminan biologis, dan penting dalam menilai korosi. bahan konstruksi perlengkapan utama dan pembantu, selanjutnya kita analisa ketentuan pokoknya.
Reaksi redoks terdiri dari proses oksidasi (mendonasikan elektron ke zat) dan reduksi (menyerahkan elektron ke zat). Zat yang menyumbangkan elektronnya selama suatu reaksi disebut zat pereduksi, dan zat yang menerima elektron disebut zat pengoksidasi. Beberapa zat dapat berada dalam bentuk oksidasi dan pereduksi dan dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya dengan memperoleh atau kehilangan elektron. Dengan pengecualian oksigen dan hidrogen, yang masing-masing merupakan zat pengoksidasi dan pereduksi, zat-zat yang tersisa, tergantung pada kondisinya, dapat berupa zat pengoksidasi atau zat pereduksi, yang dicirikan oleh potensial redoks dari sistem reaksi atau potensial redoks. Potensi redoks bergantung pada aktivitas bentuk redoks sesuai dengan persamaan Nornst:
dimana n adalah jumlah elektron yang berpartisipasi dalam reaksi redoks; k – parameter tergantung pada suhu; E 0 adalah potensial standar yang menentukan kesetaraan aktivitas bentuk pengoksidasi dan pereduksi.
Potensi redoks berfungsi sebagai ukuran kemampuan oksidasi dan reduksi suatu sistem. Agen pengoksidasi yang paling kuat adalah ion dan, yang digunakan untuk menentukan oksidasi permanganat atau dikromat, serta fluor, ozon, dan klor.
Metode kimia untuk menghilangkan gas terlarut dari air melibatkan pengikatan gas tersebut menjadi gas baru senyawa kimia. Pengaturan ketat kandungan oksigen saat menggunakan rezim air reduksi di sirkuit pembangkit listrik tenaga panas dengan boiler drum dan di jaringan pemanas menentukan kebutuhan untuk menggunakan tidak hanya metode degassing fisik, tetapi juga metode kimia deoksigenasi tambahan berdasarkan reaksi redoks.
Agen pereduksi yang digunakan termasuk reagen seperti natrium sulfit, hidrazin, dan gugus redoks yang dibuat dari polimer dengan berat molekul tinggi dan tidak larut dalam air.
Pengolahan air dengan natrium sulfit didasarkan pada reaksi oksidasi sulfit dengan oksigen terlarut dalam air:
2Na 2 JADI 3 + O 2 2Na 2 JADI 4 .
Reaksi berlangsung cukup cepat pada suhu air minimal 80 0 C dan pH ≤ 8. Metode deoksigenasi ini hanya digunakan untuk boiler bertekanan sedang (3 - 6 MPa) dan untuk air pengisi jaringan pemanas, karena pada suhu di atas 275 0 C dan tekanan lebih 6 MPa sulfit mengalami hidrolisis dan proses oksidasi diri - penyembuhan diri:
Na 2 JADI 3 + H 2 O 2NaOH + JADI 2; 4Na 2 JADI 3 Na 2 S + 3Na 2 JADI 4.
Untuk boiler aliran langsung dan boiler drum dengan parameter tinggi dan ultra tinggi, air dideoksigenasi dengan hidrazin dalam bentuk hidrazin hidrat (N 2 H 4 ∙ H 2 O), yang tidak meningkatkan kandungan garam air.
N 2 H 4 ∙ H 2 O O 2 3H 2 O + N 2 .
Faktor utama yang menentukan laju reaksi ini adalah suhu, pH, kelebihan hidrazin, dan keberadaan katalis. Jadi, pada suhu 105 0 C, pH = 9 9,5 dan kelebihan hidrazin sebesar 0,02 mg/kg, waktu pengikatan oksigen sempurna adalah 2 - 3 detik. Pada pH< 7 гидразин практически не связывает кислород. При рН = 9 ÷ 11 достигается максимум скорости реакции. Органические катализаторы интенсифицируют реакцию, повышая скорость взаимодействия в 25 – 100 раз. Каталитически влияют на скорость реакции также соединения меди и некоторых других металлов.
Dalam air boiler dan superheater, kelebihan hidrazin terurai membentuk amonia:
3N 2 H 4 4NH 3 + N 2.
Dengan adanya oksida logam, penguraian hidrazin dengan pelepasan H2 juga dimungkinkan:
3N 2 H 4 2NH 3 + 3H 2 + 2N 2.
Reaksi redoks dapat dilakukan dengan menyaring air melalui zat bermolekul tinggi yang tidak larut dalam air yang mengandung gugus redoks yang mampu melakukan oksidasi dan reduksi reversibel. Contoh zat tersebut adalah penukar ion listrik (EI), yang digunakan dalam skema deoksigenasi air tambahan dalam jaringan pemanas yang telah melalui tahap awal deaerasi termal. EI diperoleh dengan memasukkannya ke dalam struktur penukar ion selama sintesis material. Pada resin semacam itu, terjadinya proses pertukaran ion dan redoks secara simultan dan independen dimungkinkan. EI dapat diperoleh berdasarkan tembaga dan bismut.
Faktor penentu dalam memilih jenis penukar ion untuk mengemas zat redoks di dalamnya adalah kemampuan matriks untuk menahan senyawa yang diendapkan dengan kuat. Kemampuan ini bergantung pada tanda muatan permukaan penukar ion.
Kuliah nomor 10
Organisasi deoksigenasi kimia.
Larutan natrium sulfit untuk mengolah air umpan boiler bertekanan sedang disiapkan dalam tangki yang terlindung dari kontak dengan atmosfer. Larutan dengan konsentrasi 3 - 6% dimasukkan ke dalam pipa suplai di depan pompa menggunakan dispenser pencuci dan pendorong. Dosis natrium sulfit untuk mengolah 1 m3 air umpan setelah deaerasi termal dihitung dengan rumus:
dimana g adalah konsumsi sulfit teknis, g/m3;
Konsentrasi oksigen dalam air yang diolah, g/m 3 ;
k – kelebihan reagen (2 – 3 g/m3);
Saat mengatur pengobatan hidrazin, perlu mempertimbangkan sifat-sifat hidrazin hidrat. Hidrazin hidrat N 2 H 4 · H 2 O adalah cairan tidak berwarna yang mudah menyerap oksigen, karbon dioksida, dan uap air dari udara, serta sangat larut dalam air. Hidrazin beracun pada konsentrasi lebih besar dari 40%, mudah terbakar, dan disuplai serta disimpan sebagai larutan 64% dalam wadah baja tahan karat tertutup. Uap hidrazin menyebabkan iritasi saluran pernafasan, organ penglihatan, larutan hidrazin bekerja kulit Oleh karena itu, saat menangani hidrazin, peraturan keselamatan terkait harus dipatuhi dengan ketat.
Dosis hidrazin yang dihitung harus memperhitungkan tidak hanya konsumsinya untuk pengikatan oksigen, tetapi juga untuk interaksi dengan oksida logam. Dosisnya dihitung menggunakan rumus:
g g = 3C 1 + 0,3 C 2 – 0,15 C 3,
dimana g g adalah dosis hidrazin hidrat yang dihitung, mg/kg;
C 1 – C 3 – konsentrasi dalam air umpan, masing-masing, senyawa oksigen, besi dan tembaga, mg/kg.
Hidrazin diberikan pada salah satu dari dua titik: pada hisapan pompa umpan atau pada kondensat turbin di depan pemanas tekanan rendah(PND). Perkiraan jumlah hidrazin 100% φ, mg/kg, yang diperlukan untuk dimasukkan ke dalam tangki pra-pengenceran ditentukan dari rasio:
dimana D adalah konsumsi air umpan, m 3 / jam;
τ – waktu antara pengisian ulang tangki, jam.
Kapasitas tangki 10 m 3 untuk hidrazin dengan konsentrasi 20% menyediakan pasokan reagen selama kurang lebih dua bulan untuk pembangkit listrik tenaga air (GRES) dengan kapasitas 3600 MW.
Pada laju aliran air umpan tertentu, laju aliran reagen per jam d, kg/jam, dihitung menggunakan rumus:
Biasanya, kelebihan konsentrasi hidrazin dalam air umpan selama operasi normal adalah 0,03 – 0,06 mg/kg.
Mari kita perhatikan teknologi penggunaan deoksigenasi kimia menggunakan contoh penggunaan penukar elektron oksida besi (EI). EI jenis ini mampu melakukan deoksigenasi dan sekaligus melunakkan air di sirkuit dengan deaerasi vakum awal. Deaerasi awal air memastikan pemanasannya hingga 60 - 80 0 C dan penghilangan sebagian oksigen terlarut, yang memiliki efek positif pada efisiensi metode yang sedang dipertimbangkan. Di bawah kondisi suhu yang dicatat, proses dapat didasarkan pada desain standar filter penukar ion. Ketika kandungan oksigen awal dalam air yang diolah mencapai 1 mg/kg, penukar ion listrik memastikan pengurangan kandungan oksigen hingga 5 – 20 μg/kg.
Kehadiran besi hidroksida pada permukaan penukar ion elektro juga mendorong penghilangan besi.
Karakteristik teknologi yang diberikan memastikan efisiensi tinggi penggunaan bahan ini untuk deoksigenasi air make-up dalam jaringan pemanas tipe tertutup.
Pemurnian air menggunakan metode distilasi.
Metode distilasi.
Pemurnian (desalinasi) perairan dengan kandungan salinitas tinggi, termasuk air laut, serta pengolahan larutan limbah yang sangat termineralisasi untuk tujuan perlindungan lingkungan– tugas ilmiah dan teknis yang paling penting.
Pengolahan air dan larutan yang sangat termineralisasi dapat dilakukan, pertama, dengan menghilangkan pengotor terlarut dari air, yang biasanya dilakukan tanpa transisi fase pelarut (air) menjadi uap atau padat; kedua, dengan metode mengekstraksi molekul hidrogen dari suatu larutan, berdasarkan perubahan keadaan agregasinya (metode distilasi).
Cara pertama untuk mengekstraksi garam dari larutan secara teoritis tampaknya lebih tepat, karena fraksi mol pengotor terlarut bahkan yang sangat termineralisasi kira-kira 100 kali atau lebih lebih sedikit daripada jumlah molekul air itu sendiri. Namun, kesulitan teknis dalam penerapan metode ini tidak memungkinkan keuntungan ini terwujud secara ekonomis dalam semua kasus.
Ketika larutan berair dipanaskan, molekul air memperoleh energi melebihi gaya tarik-menarik molekul dan dibawa ke ruang uap. Ketika tekanan uap jenuh dalam air sama dengan tekanan luar, air mulai mendidih. Ion dan molekul zat terlarut yang terkandung dalam air dan dalam keadaan terhidrasi tidak memiliki cadangan energi dan berubah menjadi uap pada tekanan rendah dalam jumlah yang sangat kecil. Jadi, dengan mengatur proses perebusan larutan berair, pelarut (air) dan pengotor yang terkandung di dalamnya dapat dipisahkan. Distilasi (desalting termal) dilakukan di unit evaporasi (Gambar 1), di mana air, dengan menerima panas dari steam primer yang disuplai ke sistem pemanas, diubah menjadi steam sekunder, yang kemudian dikondensasi.
Gambar 1 – Skema instalasi evaporasi:
1 – jalur suplai uap utama; 2 – bagian pemanas; 3 – badan evaporator; 4 – saluran pembuangan uap (sekunder) yang dihasilkan; 5 – kapasitor; 6 – saluran pembuangan kondensat uap primer; 7 – jalur suplai air umpan; 8 – saluran pembersih; 9 – saluran pengosongan; 10 – jalur penarikan distilat.
Uap primer biasanya diambil dari turbin uap. Zat-zat yang mencemari air tetap berada dalam volume air yang diuapkan dan dikeluarkan dari evaporator bersama dengan keluarnya air (blowdown). Distilat - kondensat uap sekunder - hanya mengandung sejumlah kecil pengotor non-volatil yang masuk ke dalamnya karena masuknya air yang diuapkan (konsentrat) secara tetes demi tetes.
Dengan asumsi, sebagai perkiraan pertama, bahwa transisi pengotor ke uap sekunder adalah nol, kami akan memperkirakan, berdasarkan keseimbangan bahan di evaporator, konsentrasi pengotor dalam air evaporator C v. air umpan C p. dan laju aliran blowdown R pr. Persamaan keseimbangan material berbentuk:
R p.v · S p.v = R p · S p + R pr · S v.i,
dimana R p.w – konsumsi air umpan (P p.w = P p + P pr);
R p – produksi uap.
Mengingat C p = 0, (P p + P pr)C p.v = P pr C v.i, maka .
Semakin besar blowdown maka semakin rendah konsentrasi pengotor pada air evaporator (pada blowdown). Koefisien temperatur negatif kelarutan garam kesadahan selama penguapan air, konsentrasi ion Ca 2+, Mg 2+, , OH - sampai batas yang melebihi hasil kali kelarutan CaCO 3, CaSO 4 dan Mg(OH) 2 , merupakan penyebab terbentuknya kerak pada permukaan perpindahan panas di evaporator. Pembentukan kerak mengurangi kinerja evaporator dan memperburuk kinerja teknis dan ekonomisnya.
Pabrik evaporasi dapat berupa satu tahap atau multi tahap. Jika uap sekunder dikondensasikan langsung di kondensor evaporator, maka instalasi evaporasi tersebut bersifat satu tahap. Dalam instalasi multi-tahap (Gambar 2), uap sekunder dari setiap tahap, kecuali tahap terakhir, digunakan sebagai uap pemanas untuk tahap berikutnya dan mengembun di sana.
Gambar 2 – Diagram instalasi evaporasi multi-tahap:
1 – jalur pasokan uap pemanas; 2 – 4 – evaporator, masing-masing 1 – 3 tahap; 5 – saluran pembuangan uap sekunder; 6 – kapasitor; 7 – saluran pembuangan kondensat; 8 – jalur suplai air umpan; 9 – pemanas air umpan; 10 – saluran pembersih.
Dengan bertambahnya jumlah tahapan, jumlah kondensat (distilasi) yang diperoleh di pabrik evaporasi dari satu ton steam primer juga meningkat. Namun, seiring bertambahnya jumlah tahapan, perbedaan suhu antara pemanasan dan uap sekunder berkurang, yang memerlukan peningkatan pada permukaan pertukaran panas spesifik, yang pada akhirnya menyebabkan peningkatan dimensi keseluruhan, biaya logam tertentu dan peningkatan biaya pemasangan.
Instalasi multi-tahap dapat didukung oleh rangkaian paralel dengan masing-masing evaporator disuplai dari kolektor umum, tetapi lebih sering - menurut rangkaian seri, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dalam hal ini, semua air umpan disuplai ke tahap pertama instalasi, dan kemudian, setelah penguapan sebagian, air mengalir ke tahap berikutnya, dan dari tahap terakhir dialirkan ke saluran pembuangan. Pabrik evaporasi multi-tahap digunakan dalam gabungan pembangkit listrik dan panas dengan total kehilangan uap dan kondensat eksternal yang besar. Unit evaporasi satu tahap digunakan di pembangkit listrik kondensasi (CPP) dengan kerugian kecil (1 - 3%) dan termasuk dalam skema pengolahan air limbah dari instalasi pengolahan air ketika pembuangan dilarang.
Saat ini, distilat terutama dihasilkan dari air yang sebelumnya telah dilunakkan menggunakan filter penukar ion, namun dalam beberapa kasus digunakan air yang telah melalui proses yang disederhanakan. Uap yang disuplai ke evaporator disebut primer, dan uap yang dihasilkan dari air yang masuk ke evaporator disebut sekunder.
Dalam flash evaporator, uap terbentuk bukan dengan cara merebus, tetapi dengan merebus air, dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu beberapa derajat lebih tinggi dari suhu saturasi air, di dalam ruangan tempat terjadinya pembentukan uap. Mereka tidak memerlukan air umpan berkualitas tinggi, karena proses penguapan air selama perebusan terjadi tanpa perpindahan panas melalui permukaan. Flash boiler disebut juga unit adiabatik atau flash. Karena suhu saturasi bergantung pada tekanan saturasi, ketika perebusan dilakukan pada tekanan di bawah atmosfer, pengoperasian evaporator jenis tersebut dapat diatur pada suhu di bawah 100 0 C, yang mengurangi kemungkinan pembentukan kerak.
Flash evaporator satu tahap dengan sirkulasi paksa beroperasi sebagai berikut (Gambar 3).
Gambar 3 – Flash evaporator satu tahap dengan sirkulasi paksa.
Sumber air masuk ke kondensor 1, setelah itu sebagian dialirkan ke ruang evaporasi 3. Pompa sirkulasi 5 mengambil air dari ruang evaporasi dan memompanya melalui pemanas 6, mengembalikan air melalui nosel 2 ke rumah evaporator . Ketika gas-gas yang tidak dapat terkondensasi disedot oleh steam ejector (8), tekanan dalam ruang berkurang di bawah tekanan saturasi uap, mengakibatkan penguapan dari permukaan tetesan dan cermin. Pemisahan tetesan air dilakukan pada alat 7. Distilat dipompa keluar dari evaporator dengan pompa 4; kuantitasnya dalam instalasi satu tahap kira-kira sama dengan jumlah uap yang mengembun.
Flash evaporator dapat dibuat menggunakan desain multi-tahap, yang menjamin konsumsi panas spesifik yang lebih rendah. Di pabrik desalinasi air laut, jumlah tahapan bisa mencapai 30 - 40. Ketika pabrik tersebut dimasukkan dalam skema pemanasan regeneratif air umpan boiler, itu dilakukan sesuai dengan kondisi keseimbangan panas satu tahap atau memiliki tiga atau empat tahap.
Pencegahan pembentukan kerak di unit penguapan.
Pengalaman mengoperasikan evaporator yang diberi air garam menunjukkan kesulitan serius yang timbul dari cepatnya pembentukan kerak pada permukaan perpindahan panas, penurunan koefisien perpindahan panas α dan penurunan efisiensi evaporator.
Tumbuhnya lapisan padat endapan kristal terjadi dari larutan lewat jenuh sebagai akibat tumbuhnya kristal-kristal yang ada di permukaan (pembentukan kerak primer), serta akibat adhesi dan adsorpsi partikel-partikel halus yang sudah terbentuk pada air yang diuapkan. (formasi skala sekunder).
Biasanya, pembentukan skala kedua jenis terjadi secara bersamaan. Pembentukan kerak pada permukaan dapat direpresentasikan sebagai berikut: pembentukan kristal berinti pada ceruk kekasaran mikro logam; munculnya formasi seperti semak karang; mengisi ruang antara cabang-cabang “semak” dengan partikel kecil fase padat yang terbentuk dalam larutan dan diangkut ke permukaan perpindahan panas.
Metode untuk melakukan perhitungan yang berkaitan dengan penilaian intensitas pembentukan kerak belum dikembangkan, karena semua faktor yang mempengaruhi proses ini masih belum dipelajari secara khusus, maka perlu diketahui nilai pasti dari koefisien aktivitas ion pembentuk skala untuk parameter nyata pengoperasian evaporator.
Metode pengendalian pembentukan kerak pada evaporator dapat dibagi menjadi fisik, kimia dan fisikokimia; Selain itu, dimungkinkan untuk menggunakan desain dan bahan khusus untuk evaporator guna mengurangi pembentukan kerak.
Metode bebas reagen.
Metode stabilisasi kontak diusulkan oleh Langelier dan dinamakan demikian karena tidak adanya pemisahan fase padat pada permukaan perpindahan panas saat digunakan. Hal ini didasarkan pada kenyataan bahwa energi pembentukan kristal pada partikel pengotor yang tidak larut lebih kecil daripada energi pembentukan spontan pusat kristalisasi. Kristalisasi pada zat penstabil terjadi pada tingkat jenuh larutan yang lebih rendah. Karena banyaknya pusat kristalisasi, terjadi pengendapan pembentuk kerak dalam jumlah berlebih di atas kelarutan. Bahan yang dihancurkan digunakan sebagai penstabil: batu kapur, marmer, pasir, melalui lapisan filter tempat air yang diuapkan bersirkulasi.
Ketinggian filter harus 1,8 - 2 meter. Kecepatan kenaikan air garam untuk menghindari terbawanya bahan penstabil tidak boleh lebih dari 35 m3/jam. Penggunaan stabilisasi kontak memungkinkan pengurangan jumlah kerak di evaporator sebesar 80–90%, namun secara struktural rumit.
Pengolahan air secara magnetis melibatkan pemompaan air melalui perangkat yang menghasilkan medan magnet. Diketahui bahwa instalasi yang dilengkapi perangkat magnetis bekerja efektif pada kondisi air tidak stabil, yaitu jenuh dengan CaCO 3 . Teori pemrosesan magnetik belum terbentuk, namun penelitian telah menetapkan hal berikut. Terkandung dalam air yang diangkut oleh pipa baja, produk korosi feromagnetik dan partikel koloid yang memiliki muatan listrik dan momen magnet, terakumulasi dalam medan magnet yang diciptakan oleh peralatan magnet. Peningkatan konsentrasi mikrofasa padat di celah peralatan magnet mendorong kristalisasi kalsium karbonat dari air yang tidak stabil dalam volumenya, akibatnya laju pembentukan kerak menurun, tetapi konsentrasi lumpur meningkat dengan pemanasan lebih lanjut. dan penguapan air yang mengalami perlakuan magnetis. Karena komposisi kimia dan pengotor yang tersebar dalam air alami bervariasi menurut musim dan wilayah, dan tingkat kejenuhan air dengan CaCO 3 juga bergantung pada suhu, efisiensi pengolahan magnetik dapat bervariasi dalam rentang yang luas, hingga nilai nol.
Perawatan ultrasonik selama penguapan air, akibat getaran mekanis elastis medium dengan energi yang signifikan, dapat menciptakan kondisi yang menyebabkan terganggunya kinetika kristalisasi pada lapisan dekat dinding. Aksi gelombang ultrasonik pada permukaan pemanas dapat membangkitkan gaya tekuk bergantian pada antarmuka ikatan kristal dengan permukaan, yang pada akhirnya menyebabkan pengelupasan kerak. Mekanisme pengaruh USG pada pembentukan kerak belum sepenuhnya dipahami.
E.F. Tebenikhin, Metode pengolahan air bebas reagen di pembangkit listrik. M.: Energoatomizdat, 1985.
Kuliah nomor 11
Mencegah pembentukan kerak dalam sistem penguapan
instalasi menggunakan bahan kimia dan metode lainnya.
Metode kimia. Stabilisasi pengasaman digunakan untuk mencegah pembentukan kerak kalsium karbonat dan magnesium hidroksida pada permukaan perpindahan panas.
Air alami yang mengandung Ca 2+ , , , CO 2 , bergantung pada keadaan kesetimbangan karbon dioksida dalam sistem, dapat bersifat agresif, stabil, atau tidak stabil. Kriteria utama stabilitas sistem semacam itu, yang digunakan dalam praktik, adalah “indeks stabilitas” yang diusulkan oleh Langelier.
Untuk perairan alami, hubungan berikut terpenuhi: pH = ≥ fakta pH. Selisih antara nilai aktual dan nilai keseimbangan dilambangkan dengan Y dan disebut indeks stabilitas atau indeks Langelier:
fakta pH – pH sama = Y.
Pada Y = 0 air stabil, pada Y< 0 она агрессивна, при Y >0 air tidak stabil dan mampu membentuk sedimen. Dengan pengolahan air yang distabilkan dengan pengasaman, indeks stabilitas dipastikan mendekati nol. Mengetahui sifat perubahan pH fakta = f 1 (Sh) dan pH sama = f 2 (Sh) dengan penurunan alkalinitas air akibat pengasaman, kita dapat menyelesaikan persamaan ini dalam kaitannya dengan ΔSh (penurunan alkalinitas menjadi keadaan stabil).
Dosis yang diperlukan, mg/kg, asam sulfat atau asam klorida teknis dapat ditentukan dengan rumus:
dimana e adalah massa ekuivalen asam, mEq/kg;
Dosis asam bergantung pada alkalinitas air umpan, suhu proses distilasi dan frekuensi penguapan dan biasanya 70–90% dari alkalinitas air umpan. Overdosis asam dapat menyebabkan korosi pada bahan struktural pabrik penguapan, oleh karena itu diperlukan pemantauan yang cermat terhadap proses pemberian dosis. Penggunaan natrium bisulfat mirip dengan pengasaman, karena ion hidrogen terbentuk sebagai hasil disosiasi NaHSO 4.
Besi klorida dapat digunakan untuk pengasaman; dalam hal ini, bersama dengan ion hidrogen, suspensi besi hidroksida terbentuk selama hidrolisis, partikel-partikelnya berfungsi sebagai pusat kristalisasi pembentuk kerak.
Metode fisika-kimia. Hal ini didasarkan pada penggunaan reagen kimia, aditif, dan surfaktan yang dimasukkan ke dalam air yang diuapkan dalam jumlah yang sangat kecil (1–20 mg/kg) sehingga reaksinya dengan pengotor air tidak memainkan peran yang signifikan. Efektivitas aditif tersebut disebabkan oleh fakta bahwa, karena aktivitas permukaannya yang tinggi, kristalisasi pembentuk kerak pada permukaan pemanas berkurang tajam. Surfaktan teradsorpsi dalam bentuk lapisan monomolekul pada permukaan kristal benih, atau menghambat adhesinya ke permukaan.
Sifat stabilisasi-peptisasi yang kuat sehingga dapat mencegah penggumpalan partikel di dalamnya jangkauan luas kandungan fase padat, mencirikan beberapa zat anti kerak yang ada dalam air, biasanya dalam bentuk misel dan mikromolekul.
Selain pereaksi yang terdaftar, beberapa zat pengompleks juga digunakan, misalnya natrium heksametafosfat Na(NaPO 3) 6 dan beberapa polifosfat lainnya.
Pada suhu tinggi(hingga 120 0 C) dan kesadahan air yang tinggi efek yang bagus memunculkan penggunaan reagen anti kerak yang mengandung asam poliakrilat, garam EDTA (Trilon B), sulfonol dan lain-lain.
Selain cara di atas, kerak dihilangkan (dibersihkan) dari permukaan perangkat menggunakan metode kimia menggunakan reagen - asam sulfat, asam klorida, lemon, cuka dan lain-lain.
Metode teknologi untuk membatasi pembentukan skala. Mereka digunakan terutama di pabrik evaporasi dengan bagian pemanas tabung vertikal. Contoh metode teknologi untuk membatasi pembentukan kerak adalah penggunaan pembuangan gas terorganisir (gas blower) dari evaporator untuk menjenuhkan air umpan dengan karbon dioksida. Selama dekomposisi termal bikarbonat, karbon dioksida dilepaskan ke fase gas. Dengan mencampurkannya dengan air dalam jumlah yang melebihi nilai kesetimbangan, air tersebut diberikan sifat agresif terhadap kalsium karbonat, yang mencegah pelepasannya dalam pemanas air umpan. Harus diingat bahwa ketika terdapat kelebihan karbon dioksida dalam air, yang menurunkan pH, proses korosi pada bahan struktural meningkat.
Metode untuk memperoleh uap murni di pabrik evaporasi.
Pencemaran uap jenuh dengan senyawa anorganik dikaitkan, pertama, dengan masuknya uap air (mechanical entrainment) dan, kedua, dengan kelarutan zat tertentu dalam uap air. Kontribusi utama terhadap polusi uap dibuat oleh aliran mekanis (tetesan). Biasanya, air yang diuapkan dilakukan dalam bentuk tetesan dengan ukuran mulai dari 0,5 hingga 3 mikron, yang dibentuk oleh penghancuran gelembung uap yang melampaui volume air.
Penghapusan garam dengan uap meningkat ketika air evaporator berbusa, dan struktur busa bergantung pada beban dan tekanan di evaporator. Perlu ditekankan bahwa pola masuknya tetesan air oleh uap beroperasi dengan cara yang sama baik untuk instalasi evaporasi maupun untuk unit lain yang menghasilkan uap. Untuk memastikan kemurnian uap yang tinggi dalam evaporator, digunakan hal-hal berikut: pemisahan volumetrik di ruang uap, yang ketinggian ruang uap dipilih setidaknya 1,5 meter, dan untuk larutan berbusa tinggi - 2,5 - 3 meter; lembaran berlubang di depan pipa penerima uap untuk menyamakan kecepatan uap di daerah tersebut; pemisah louvered untuk menangkap tetesan air.
Obat yang efektif Untuk menjamin kemurnian steam adalah dengan menyiram steam dengan air umpan. Pencucian biasanya dilakukan dengan menggelembungkan gelembung uap kecil melalui lapisan air pencuci, yang kandungan garamnya jauh lebih sedikit daripada kandungan garam air yang diuapkan, sehingga efisiensi pencucian minimal 90%. Pada persyaratan tinggi untuk kualitas distilat, pencucian uap dilakukan dengan kondensat eksternal atau internal; dalam beberapa kasus, pencucian uap dua tahap diatur. Langkah-langkah yang dipertimbangkan memungkinkan untuk memperoleh distilat dengan memberi makan evaporator dengan air lunak yang memenuhi persyaratan PTE pembangkit listrik dan jaringan, digunakan untuk memberi makan tanpa pemurnian tambahan sebagai air tambahan (umpan) dari drum boiler. Pada unit daya dengan boiler sekali pakai, pemurnian distilat tambahan diperlukan di BOU.
| | | | | | | | | | | 12 | | |
Pilihan metode untuk menghilangkan pengotor dari air ditentukan oleh sifat dan sifat pengotor tersebut. Jadi, pengotor tersuspensi paling mudah dihilangkan dari air melalui filtrasi, pengotor koloid melalui koagulasi. Jika pengotor ionik dapat membentuk senyawa yang sukar larut, maka pengotor tersebut dapat diubah menjadi senyawa ini, pengotor pengoksidasi dapat dihilangkan dengan reduksi, dan pengotor pereduksi dapat dihilangkan dengan oksidasi. Adsorpsi banyak digunakan untuk menghilangkan kotoran, dan kotoran yang tidak bermuatan diserap ke dalamnya karbon aktif atau lainnya
adsorben, dan ion - pada zat penukar ion. Kotoran bermuatan juga dapat dihilangkan dengan metode elektrokimia. Dengan demikian, pengetahuan tentang komposisi dan sifat pengotor memungkinkan Anda memilih metode pemurnian air.
Menghilangkan oksigen dari air.
Oksigen yang terlarut dalam air menyebabkan korosi pada logam pembangkit uap pembangkit listrik, jaringan pipa stasiun dan jaringan pemanas, dan oleh karena itu harus dikeluarkan dari air. Oksigen dihilangkan melalui deaerasi dan reduksi kimia.
Deaerasi didasarkan pada penggunaan hukum Henry, yang menyatakan bahwa kelarutan suatu gas berbanding lurus dengan tekanannya di atas cairan. Dengan mengurangi tekanan parsial gas di atas cairan, kelarutannya dalam cairan dapat dikurangi. Tekanan parsial dapat dikurangi dengan mengurangi tekanan gas total atau dengan mengganti suatu gas dengan gas lain. Dalam praktiknya, kedua teknik tersebut digunakan. Biasanya, air dibersihkan dengan uap, yang mengurangi tekanan parsial oksigen. Namun, metode deaerasi tidak dapat menjamin penghilangan oksigen secara mendalam. Yang terakhir ini dicapai melalui interaksi oksigen dengan zat pereduksi kimia. Awalnya, natrium sulfit digunakan untuk tujuan ini, yang setelah oksidasi berubah menjadi natrium sulfat:
Cara ini masih digunakan di stasiun-stasiun daya rendah. Namun, ketika air diolah dengan sulfit, kandungan garamnya meningkat, hal ini tidak dapat diterima di pembangkit listrik yang beroperasi pada tekanan uap tinggi. Di stasiun tersebut, oksigen dihilangkan menggunakan hidrazin, yang merupakan zat pereduksi kuat. Ketika hidrazin berinteraksi dengan oksigen, nitrogen dan air terbentuk sesuai dengan persamaan reaksi
Kandungan garamnya tidak berubah. Kerugian dari hidrazin adalah toksisitasnya, oleh karena itu, ketika bekerja dengannya, peraturan keselamatan yang tepat harus dipatuhi.
Pelunakan air dengan metode sedimentasi.
Untuk garam yang sedikit larut pada suhu konstan, produk aktivitas ion dianggap konstan, yang disebut hasil kali kelarutan
Konsentrasi ion dalam senyawa yang sukar larut dapat dikurangi dengan meningkatkan konsentrasi ion yang berlawanan tanda dalam senyawa yang sama. Misalnya, konsentrasi ion dapat diturunkan dengan meningkatkan konsentrasi ion. Prinsip ini
dapat digunakan untuk mengendapkan kotoran yang tidak diinginkan dari larutan. Metode pengendapan senyawa yang sukar larut digunakan untuk menjernihkan air, misalnya untuk melunakkannya (mengurangi kesadahan). Untuk mengurangi kesadahan karbonat digunakan metode pengapuran, yaitu ditambahkan kapur ke dalam air yang telah diolah. Sebagai akibat disosiasi elektrolitik kapur meningkatkan pH air, yang menyebabkan pergeseran keseimbangan karbon dioksida menuju pembentukan ion karbonat:
Sebagai hasilnya, produk kelarutan kalsium karbonat tercapai dan yang terakhir mengendap:
Selain itu, dengan peningkatan konsentrasi ion hidroksida, hasil kali kelarutan magnesium hidroksida tercapai dan yang terakhir mengendap.
Reaksi yang terjadi bila ditambahkan kapur dapat dituliskan dalam bentuk molekul melalui persamaan
Seperti yang Anda lihat, dengan diperkenalkannya kapur, konsentrasi ion menurun (pelunakan), (penurunan alkalinitas) dan
Metode pengapuran tidak cocok untuk mengurangi kekerasan non-karbonat. Untuk tujuan ini, perlu dimasukkan garam yang sangat larut yang mengandung ion karbonat. Biasanya soda digunakan untuk ini, yang bila terdisosiasi akan menghasilkan ion
Kesetimbangan karbon dioksida juga dapat bergeser ke kanan bila dipanaskan:
Akibatnya, konsentrasi ion karbonat meningkat dan produk kelarutan kalsium karbonat, yang mengendap, tercapai. Metode pelunakan ini disebut termal. Kesadahan yang dihilangkan dengan pemanasan disebut kesadahan sementara. Metode termal hanya digunakan bila tidak diperlukan pelunakan dalam dan bila air harus dipanaskan sesuai teknologi di perangkat lain.
Untuk memurnikan air alam dan air limbah dari kotoran, metode kationisasi, anionisasi dan desalinasi kimia banyak digunakan.
Pertukaran ion.
Metode pertukaran ion banyak digunakan untuk menghilangkan ion dari air. Pertukaran ion terjadi pada penukar ion, yang merupakan polielektrolit padat di mana ion-ion dengan tanda muatan yang sama dipasang pada matriks padat, dan ion-ion dengan tanda muatan berlawanan dapat masuk ke dalam larutan dan digantikan oleh ion-ion lain dengan tanda muatan yang sama. .
Beberapa senyawa alami, seperti aluminosilikat, memiliki kemampuan untuk mengalami pertukaran ion. Namun, lebih dari itu aplikasi yang luas diperoleh penukar ion sintetis, yang biasanya digunakan bahan polimer. Kopolimer stirena dengan divinilbenzena dan asam metakrilat dengan divinilbenzena. Penukar ion terdiri dari matriks yang di dalamnya terdapat sejumlah besar gugus fungsi. Yang terakhir dimasukkan ke dalam monomer atau ke dalam campuran reaksi selama polimerisasi, atau dicangkokkan ke polimer setelah polimerisasi. Gugus fungsi mampu berdisosiasi dalam larutan, dengan ion dengan satu tanda muatan tetap berada pada penukar ion, dan ion dengan tanda muatan lainnya berpindah ke dalam larutan. Tergantung pada ion mana yang masuk ke dalam larutan, perbedaan dibuat antara penukar kation dan penukar anion.
Dengan penukar kation, kation masuk ke dalam larutan, yang kemudian dapat ditukar dengan kation dalam larutan. Gugus fungsi penukar kation biasanya berupa gugus asam sulfonat, gugus asam fosfat, gugus karboksil, gugus hidroksil. Ketika penukar ion bersentuhan dengan larutan, gugus-gugus ini berdisosiasi, mengirimkan ion ke dalam larutan. Akibatnya, penukar ion bermuatan negatif, dan larutan di sekitar penukar ion bermuatan positif. Tergantung pada derajat disosiasi gugus fungsi, penukar kation kuat dan lemah dibedakan. Penukar kation setelah disosiasi gugus fungsi dapat dilambangkan secara konvensional dengan rumus, dan pertukaran ion dapat direpresentasikan dengan persamaan
di mana kation berpartisipasi dalam pertukaran ion. Dalam penukar anion, ketika gugus fungsi berdisosiasi, mereka mengirimkan anion ke dalam larutan, dan ion bermuatan positif tetap berada di penukar ion. Gugus fungsi penukar anion biasanya berupa gugus amino dan basa amonium kuaterner. Ketika gugus-gugus ini berdisosiasi, penukar ion bermuatan positif, dan larutan di dekat penukar ion bermuatan negatif. Penukar anion setelah disosiasi gugus fungsi dapat dilambangkan dengan rumus dan pertukaran anion dapat direpresentasikan dengan persamaan
di mana anion berpartisipasi dalam pertukaran ion. Penukar anion juga bisa kuat atau lemah.
Kationisasi air.
Paling sering, untuk pengolahan air alami dengan metode kationisasi, digunakan penukar kation, di mana ion yang ditukar adalah ion Na+ (penukar kation Na) atau H+ (penukar kation H). Penukar kation Na menukar ion Na+ dengan ion yang terkandung dalam air alami. Karena kation utama dalam air alami adalah ion, pelunakan air terjadi selama kationisasi:
Akibat kationisasi Na, kekerasan karbonat dan non-karbonat menurun. Namun kandungan garamnya praktis tidak berubah, karena ion masuk ke dalam larutan. Proses kationisasi terdiri dari melewatkan air melalui filter yang diisi dengan bubuk Na-kationit. Seiring berjalannya pekerjaan, filter penukar kation Na habis (penukar ion berubah menjadi bentuk Ca-Mg). Setelah penukar kation habis, ia diregenerasi. Proses regenerasi merupakan reaksi pertukaran ion yang sama, namun dilakukan dengan arah yang berlawanan. Biasanya regenerasi dilakukan dengan larutan garam meja:
Sebagai hasil regenerasi, penukar ion kembali mengembalikan kemampuannya untuk melunakkan air.
Selama kationisasi H, ion penukar ion ditukar dengan kation yang terkandung dalam air:
Akibat pertukaran ini, ion-ion dikeluarkan dari air
dll. Dalam air, konsentrasi ion meningkat yang sebagian terikat oleh ion karbonat dan bikarbonat:
Akibat kationisasi H, air melunak, alkalinitas dan kandungan garam dalam air menurun. Namun, hal ini mengurangi pH air dan membuatnya bersifat korosif. Oleh karena itu, kationisasi H biasanya dilakukan bersamaan dengan metode pertukaran ion lainnya. Regenerasi penukar kation N dilakukan dengan larutan asam. Sebagai contoh, perhatikan salah satu persamaan reaksi yang terjadi selama regenerasi penukar kation-N:
Kationisasi digunakan untuk memurnikan tidak hanya air alami tetapi juga air limbah. Kation air limbah berbahaya ditukar dengan ion penukar ion yang tidak berbahaya. Misalnya, untuk menghilangkan ion dari air limbah, air limbah dapat dikenai kationisasi Na:
Kationisasi air alam dan air limbah biasanya dilakukan sebagai salah satu tahap akhir pemurnian mendalam, karena biaya pengolahan pertukaran ion cukup tinggi. Jika konsentrasi pengotor dalam air tinggi, maka sebagian besar pengotor dihilangkan terlebih dahulu dengan metode lain yang lebih murah.
Anionisasi air.
Anionisasi melibatkan pertukaran anion yang terkandung dalam air dengan anion resin anion. Ion-ion yang dipertukarkan biasanya adalah ion-ion yang lebih jarang dan anion-anion lainnya. Proses anionisasi air alami dapat direpresentasikan dengan persamaan berikut:
Anionisasi digunakan untuk memurnikan air alami, biasanya bersamaan dengan metode lain. Dengan menggunakan anionisasi, air limbah juga dimurnikan dari anion berbahaya, misalnya ion anion radioaktif, dll.
Desalinasi kimia air.
Saat membuat pembangkit listrik tenaga panas yang kuat, masalah serius muncul dalam memperolehnya dalam jumlah besar air dengan kemurnian tinggi. Masalah ini diselesaikan dengan mengembangkan metode desalinasi kimiawi air. Desalting kimiawi air terdiri dari pengolahan air berulang-ulang secara berurutan dalam pertukaran kation H dan filter OH-anion. Akibat kationisasi H, ion H+ masuk ke dalam air, dan akibat anionisasi OH -
ion OH-. Mereka menetralkan satu sama lain dan, akibatnya, kotoran tetap berada di penukar ion. Setelah filter penukar ion aus, filter tersebut diregenerasi masing-masing dengan larutan asam dan alkali. Anion asam lemah, terutama anion asam silikat, paling sulit dihilangkan dari larutan. Untuk tujuan ini, penukar anion kuat digunakan, di mana gugus fungsi terdisosiasi sepenuhnya. Pertukaran ion dengan anion hidrosilikat berlangsung sesuai persamaan
Beras. XIV.3. Rangkaian elektrodialisis:
A - anoda; K - katoda; - membran penukar anion; Membran penukar kation M
Menghilangkan anion asam silikat adalah operasi yang sangat penting dalam rekayasa tenaga panas, karena asam ini mudah berubah menjadi uap tekanan tinggi, dan kemudian mengendap pada bilah turbin, yang mengurangi efisiensi pembangkit listrik. Desalting kimia adalah operasi terakhir untuk menyiapkan air yang masuk ke pembangkit uap. Pertama, sebagian besar pengotor dihilangkan dengan metode koagulasi, sedimentasi, dll.
Elektrodialisis.
Penghapusan pengotor ionik dari larutan dengan metode elektrokimia menggunakan membran atau diafragma disebut elektrodialisis. Pertimbangkan penghilangan natrium sulfat dari air dalam elektrodialyzer dengan membran penukar ion. Elektrodialyzer paling sederhana (Gbr. XIV.3) terdiri dari tiga kompartemen yang dipisahkan oleh dua membran penukar ion dan dua elektroda. Membran terdiri dari bahan penukar ion yang mampu melewati kation (membran penukar kation - atau anion (membran penukar anion - Air yang mengandung natrium sulfat disuplai ke kompartemen tengah elektrodialyzer. Ketika tegangan diterapkan, ion natrium dan hidrogen bergerak melalui membran catnonite ke katoda dan sulfat - ion dan ion hidroksida melalui membran penukar anion - ke anoda A.
Sesuai dengan nilai potensial elektroda (lihat § VII.3), hanya reduksi ion hidrogen yang dapat terjadi di katoda
Masuk departemen II. (Anion dapat melewati membran penukar anion, tetapi kation tidak bisa. Membran penukar kation memungkinkan kation melewatinya dan tidak membiarkan anion melewatinya.) Akibatnya, konsentrasi ion di kompartemen menurun, dan di kompartemen II meningkat. , jadi air murni dikeluarkan dari kompartemen, dan dari kompartemen II - larutan yang konsentrasi garamnya ditingkatkan (air garam). Reaksi yang sama terjadi di katoda dan anoda seperti pada elektrodialyzer tiga ruang.
G.Ovchinnikov
Oksigen dan karbon dioksida yang terlarut dalam air meningkatkan laju korosi baja, terutama pada suhu tinggi. Oleh karena itu, mereka harus dikeluarkan sebanyak mungkin dari air ketel dan air sistem pemanas. Publikasi ini menawarkan ikhtisar metode pengolahan air modern yang ditujukan untuk hal ini.
Sistem boiler, menurut tujuannya, biasanya dibagi menjadi air panas dan uap, sehingga setiap jenis memiliki persyaratan tersendiri untuk air murni, yang juga bergantung pada kondisi daya dan suhu.
Pengembangan persyaratan resmi dilakukan oleh otoritas pengawas, tetapi persyaratan tersebut selalu lebih lunak daripada rekomendasi pabrikan yang ditetapkan berdasarkan kewajiban garansi. Selain itu, di Uni Eropa, dokumen-dokumen ini menjalani pemeriksaan komprehensif oleh badan standardisasi dan organisasi khusus dalam hal efisiensi dan pengoperasian boiler dalam jangka panjang. Oleh karena itu, disarankan untuk fokus secara khusus pada rekomendasi pabrikan.
Beras. Instalasi dengan redoks granular untuk menghilangkan oksigen dari air make-up boiler pelet Nasional kebun Raya mereka. N.N. Grishko
Seluruh variasi rezim kimia air diatur oleh Peraturan operasi teknis, serta berbagai dokumen panduan terkait masing-masing moda yang terdaftar. Hanya kepatuhan terhadap sistem air dan bahan kimia yang benar yang akan memastikan pengoperasian peralatan boiler yang andal, bebas masalah, dan tahan lama, serta sistem pasokan panas.
Bahaya dari gas yang terlarut dalam air boiler
Penting juga untuk menetralkan CO 2 bebas dalam sirkulasi kondensat sistem pemanas.
Metode fisik dan kimia dapat digunakan untuk menghilangkan oksigen dari air umpan boiler. Biasanya digabungkan, pertama metode fisik, kemudian kimia.
Metode fisik
KE metode fisik termasuk penggunaan deaerator yang bersifat termal dan vakum. Metode elektromagnetik, frekuensi tinggi dan ultrasonik, serta gelembung nitrogen, juga telah dikembangkan untuk deaerasi air.
Metode termal paling banyak digunakan di rumah ketel uap dan air panas. Hal ini didasarkan pada proses yang dijelaskan dalam Hukum Henry. Menurutnya, kelarutan gas ideal dalam air pada suhu konstan dan tekanan rendah berbanding lurus dengan tekanan parsial gas-gas tersebut di atas air. Peningkatan suhu sampai tingkat saturasi pada tekanan tertentu mengurangi tekanan parsial gas di atas air menjadi nol, dan oleh karena itu kelarutan gas dalam air berkurang menjadi nol. Karena ketidakseimbangan dalam sistem, gas dilepaskan dari air (desorpsi fisik).
Dengan memilih rasio suhu dan tekanan di mana gas menjadi praktis tidak larut, maka dimungkinkan untuk menghilangkannya hampir seluruhnya dari air.
Untuk beberapa tahun terakhir desain perangkat untuk menghilangkan gas telah ditingkatkan secara signifikan. Saat ini terdapat beberapa jenis deaerator yang berhasil tersedia, masing-masing disesuaikan untuk tujuan tertentu. Ada instalasi untuk deaerasi air dingin tanpa pemanasan, memberikan 15.000 m 3 per hari dan menurunkan kandungan oksigen menjadi 0,22 ml/dm 3. Dalam alat seperti itu, air disemprotkan ke dalam baki khusus di dalam ruangan bertekanan rendah. Gas dapat dihilangkan dengan steam ejector dengan lemari es atau pompa vakum.
Di rumah ketel uap, desorber pencampur atmosfer dengan tekanan berlebih rendah terutama digunakan. Dalam peralatan seperti itu, aliran air bergerak ke bawah menuju uap yang berasal dari ruang distribusi uap, dan, jika bersentuhan dengannya, memanas hingga titik didih, akibatnya udara yang terlarut di dalamnya dilepaskan dari air.
Perangkat mempertahankan tekanan 0,12 MPa, dan air dipanaskan hingga 104°C, yaitu. sampai titik didih pada tekanan ini. Air dan udara yang diuapkan dikirim melalui fitting ke penukar panas untuk memanaskan air yang masuk ke perangkat. Kapasitas nominal deaerator tersebut adalah 25-300 t/jam.
Di ruang ketel dengan ketel air panas jika tidak ada uap, digunakan deaerator vakum, yang mempertahankan tekanan sekitar 0,03 MPa pada titik didih sekitar 69°C. Kekosongan ini dibuat menggunakan water jet ejector.
Kondisi utama untuk menghilangkan gas dari air panas adalah untuk mempertahankannya dalam keadaan teratomisasi halus (untuk waktu yang cukup) pada titik didih yang sesuai dengan tekanan di mana gas terlarut dilepaskan secara bebas ke dalam fase gas. Pada tipe sederhana Pada pemanas air umpan terbuka, deaerator, ketika dipanaskan hingga 88–93°C dan melepaskan gas secara bebas ke atmosfer, akan mengurangi konsentrasi oksigen hingga sekitar 0,3 ml/dm 3 .
Perangkat penghilang oksigen untuk sistem air panas untuk bangunan besar dan kompleks bangunan dirancang berbeda. Air dipanaskan dalam kondisi vakum sehingga titik didihnya tidak melebihi 60-80°C menggunakan deretan kumparan dengan uap pemanas. Air kemudian dipercikkan ke piring. Temperatur uap yang masuk ke kumparan bawah lebih tinggi dari temperatur air, yang akibatnya menguap; uap memasukkan gas yang dilepaskan melalui katup yang didinginkan oleh air dingin yang masuk. Kondensat dari katup mengalir kembali ke ruang pelat sementara gas dikeluarkan pompa vakum atau alat pengusir uap.
jika perangkat ditempatkan di ruang bawah tanah sebuah bangunan, maka itu diperlukan pompa sirkulasi untuk air panas kadang dipasang di lantai teknis loteng bangunan agar penyediaan air dilakukan melalui sirkulasi alami. Dalam kondisi seperti itu, konsentrasi oksigen sebesar 0,04 ml/dm 3 tercapai, yang melindungi sistem dari korosi pada suhu di bawah 70°C.
Pada deaerator air umpan boiler, air bersentuhan langsung dengan steam. Paling sering, perangkat tipe pelat yang beroperasi di bawah tekanan atau vakum digunakan. Stripper atomisasi, yang beroperasi pada tekanan rendah, banyak digunakan dalam instalasi boiler. Dalam deaerator tipe baki, air umpan dingin melewati lemari es, kemudian memasuki ruang yang dipanaskan dengan uap, lalu disemprotkan ke baki logam. Air kemudian dialirkan ke tangki penyimpanan. Uap memenuhi seluruh ruangan, dan arah pergerakannya sedemikian rupa sehingga memanaskan air dan menghilangkan gas-gas yang dilepaskan. Dengan demikian, dimungkinkan untuk mencapai hampir tidak adanya oksigen dalam air.
Pada model deaerator yang lebih modern, air disemprotkan ke atmosfer uap dengan tekanan kira-kira 0,1 kg/cm2. Stripper jenis ini dirancang untuk boiler laut. Peralatan tersebut terdiri dari lemari es, bagian pemanas uap, bagian deaerasi yang mengelilingi saluran masuk uap, dan bagian penyimpanan air deaerasi yang terletak di bagian bawah peralatan. Air umpan dingin melewati lemari es, kemudian melalui nozel semprot, memasuki ruang yang dipanaskan dengan uap, dan kembali melalui nozel ke ruang deaerasi, dan kemudian ke pengumpul air. Uap memasuki ruang deaerasi pada tekanan 0,7 kg/cm 2 dan naik ke lemari es, di mana gas-gas yang dikeluarkan dilepaskan, dan panas uap dipindahkan ke air yang masuk ke dalam peralatan. Sebagian besar oksigen terlarut dihilangkan dari air saat pertama kali dipanaskan; 5% oksigen terakhir jauh lebih sulit dihilangkan. Untuk tujuan ini, ruang deaerasi digunakan, yang menyediakan secara virtual penghapusan lengkap oksigen dari air.
Deaerator yang paling kuat juga menghilangkan semua karbon dioksida bebas dan sebagian karbon dioksida semi-terikat serta gas lainnya. Pada saat yang sama, karena tidak adanya karbon dioksida, pH air meningkat.
Terdapat teknologi bebas reagen untuk penghilangan oksigen dalam untuk sistem pemanas uap dan air, menggunakan membran hidrofobik pada kontaktor, yang memungkinkan pencapaian tingkat pemurnian air yang dalam - hingga 1 μg/dm 3.
Penggunaan metode desorpsi memungkinkan penghilangan gas hingga batas tertentu, yang dalam beberapa kasus tidak mencukupi karena kondisi penggunaan air. Selain itu, tidak selalu mungkin dan perlu untuk menyertakan perangkat kompleks untuk menghilangkan gas di sirkuit. Oleh karena itu, banyak pembangkit listrik tenaga panas menggunakan metode kimia dalam mengolah pakan dan air make-up untuk mengikat O 2 dan CO 2 menjadi zat yang tidak korosif.
Metode kimia
Metode kimia untuk menghilangkan gas terlarut dari air didasarkan pada pengikatan kimianya, yang dicapai dengan memasukkan reagen atau menyaring melalui media khusus.
Untuk mengekstrak oksigen dari air, oksigen disaring melalui zat yang mudah teroksidasi, misalnya serbuk baja dan beban regenerasi lainnya.
Tingkat penghilangan oksigen bebas untuk mencegah korosi pada boiler dan jaringan bergantung pada suhu cairan pendingin dan volume air.
Biasanya, pada suhu 70°, seperti halnya di banyak sistem air panas rumah tangga, tidak perlu mengurangi kandungan oksigen di bawah 0,07 ml/dm 3 . Untuk ketel uap yang beroperasi pada tekanan di bawah 17,5 kg/cm 2 (tanpa economizer), batas yang diinginkan tidak boleh melebihi sekitar 0,02 ml/dm 3 . Untuk boiler bertekanan tinggi (atau saat menggunakan economizer), diperlukan oksigen yang hampir tidak ada sama sekali, yaitu di bawah 0,0035 ml/dm 3.
Ada banyak reagen dan komposisinya dengan nama komersial berbeda yang dapat digunakan untuk menetralkan oksigen. Setiap reagen memiliki sifat dan kualitas positif dan negatifnya masing-masing. Mereka akan dibahas di bawah.
Reagen yang paling umum untuk menghilangkan oksigen secara kimia dari air adalah natrium sulfit Na 2 SO 3 dengan berbagai nama merek. Baik dalam bentuk murni maupun dalam bentuk aktif secara katalitik. Tembaga atau kobalt dalam jumlah yang sangat kecil digunakan sebagai katalis.
Konsentrasi natrium sulfit yang direkomendasikan sangat bervariasi antar penulis. Untuk menghilangkan 1 kg oksigen, diperlukan sekitar 8 kg natrium sulfit, namun ada banyak rekomendasi untuk memberi dosis katalis ini dalam jumlah berlebih - dari 2 hingga 40 mg/dm 3 untuk boiler dan mode pengoperasian tertentu.
Pengolahan air dengan Na 2 SO 3 didasarkan pada reaksi oksidasi sulfit dengan oksigen terlarut dalam air:
2Na 2 JADI 3 + O 2 = 2Na 2 JADI 4.
Dalam reaksi ini, sulfur tetravalen S 4+ bertindak sebagai zat pereduksi, yang menyumbangkan elektron ke oksigen, mengoksidasi menjadi S 6+.
Indikator penting dari proses pengikatan oksigen adalah laju reaksi antara natrium sulfit dan oksigen. Itu tergantung pada suhu air yang diolah dan, sesuai dengan hukum aksi massa, pada jumlah reagen yang dimasukkan.
Jadi, pada suhu air 40°C dan dosis natrium sulfit dalam jumlah stoikiometri, proses selesai dalam 6-7 menit; pada suhu 80°C, waktu reaksi sedikit lebih dari 1 menit. Dengan kelebihan reagen sebesar 70%, sesuai dengan hukum aksi massa, reaksi akan selesai dalam waktu 2 menit pada suhu berapa pun.
Pada suhu di atas 275°C (tekanan saturasi 6 MPa), natrium sulfit dapat terurai membentuk SO 2 atau H 2 S, yang secara signifikan meningkatkan laju korosi peralatan jalur uap-kondensat.
Oleh karena itu, reagen ini hanya dapat digunakan untuk deoksigenasi air dari boiler bertekanan sedang (3-6 MPa), evaporator dan untuk air make-up pada jaringan pemanas.
Larutan natrium sulfit dengan konsentrasi 3-6% disiapkan dalam tangki yang terlindung dari kontak dengan atmosfer, dan kemudian, dengan menggunakan dispenser, larutan tersebut dimasukkan ke dalam air yang diolah dengan kelebihan tertentu terhadap jumlah stoikiometri.
Namun, overdosis reagen sangat meningkatkan konduktivitas listrik air boiler (kandungan garam), serta masalah pembentukan lumpur mungkin terjadi karena pembentukan busa dalam air boiler.
Sulfitasi mudah dilakukan dan tidak memerlukan peralatan besar dan mahal. Kerugian dari metode ini adalah meningkatkan residu kering sebesar 10-12 mg/dm 3 per 1 mg/dm 3 oksigen terlarut.
Teknologi asli yang efektif untuk menghilangkan O 2 dari air telah dikembangkan dan digunakan menggunakan bahan filter granular yang dibuat berdasarkan penukar ion sintetik dengan struktur makropori, di mana pusat aktif logam, khususnya besi divalen, tertanam.
Dalam proses penyaringan air melalui lapisan bahan umpan, oksidasi dengan oksigen terlarut mengubah bentuk besi besi (FeO) menjadi oksida besi ganda (FeO.Fe 2 O 3 nH 2 O) atau sesquioxide (Fe 2 O 3 .nH 2 HAI).
Esensi proses teknologi terdiri dari penggunaan sorben yang memiliki kapasitas penyerapan oksigen yang cukup tinggi (yaitu, mewakili redoks dalam bentuk tereduksi). Kompleks penukar ion dengan logam transisi yang dimasukkan ke dalam fase penukar ion digunakan sebagai sorben.
Dalam hal ini, proses penyerapan kimia oksigen dapat direpresentasikan dalam bentuk persamaan berikut:
4RMe(OH) n + O 2 + 2H 2 O → 4RMe(OH) (n+1) ,
Saat air disaring melalui lapisan redoks, semakin banyak air yang akan berubah menjadi bentuk teroksidasi dan, akhirnya, kemampuan untuk menyerap oksigen lebih lanjut akan habis sepenuhnya. Setelah siklus kerja filter Redoks berakhir, sorben yang habis akan mengalami regenerasi.
Regenerasi adalah proses memulihkan kapasitas penyerapan redoks dengan melewati suatu lapisan, misalnya natrium tiosulfat:
RMe(OH) n + 2H 2 O → 4RMe(OH) (n-1),
di mana R adalah radikal kompleks penukar ion yang tidak larut dalam air; Me adalah logam transisi.
Sebelum melewatkan larutan regenerasi, redoks harus dilonggarkan dengan aliran air terbalik. Setelah itu dicuci dari kelebihan reagen dan produk regenerasi.
Untuk boiler drum pada tekanan tinggi dan sangat tinggi, hidrazin digunakan dalam bentuk hidrazin hidrat atau hidrazin sulfat, yang berinteraksi kuat dengan oksigen, akhirnya teroksidasi menjadi air dan nitrogen, yaitu. tanpa meningkatkan kandungan salinitas air:
N 2 H 4 · H 2 O + O 2 = 3H 2 O + N 2.
Hidrazin hidrat dapat berhasil digunakan untuk mengolah air umpan drum dan boiler sekali pakai (tidak meningkatkan residu kering air), sedangkan hidrazin sulfat hanya dapat digunakan untuk mengolah air umpan boiler drum (sedikit meningkatkan residu kering) .
Laju reaksi bergantung pada suhu, pH medium, kelebihan hidrazin, sesuai dengan hukum aksi massa, dan keberadaan katalis. Pada suhu di bawah 30°C, hidrazin praktis tidak berinteraksi dengan O 2, tetapi pada suhu 105°C, pH = 9-9,5 dan kelebihan hidrazin sekitar 0,02 mg/dm 3, waktu untuk pengikatan oksigen hampir sempurna adalah beberapa menit. detik.
Hidrazin dimasukkan ke dalam air dalam bentuk larutan 0,1-0,5% melebihi jumlah stoikiometri, dengan mempertimbangkan fakta bahwa sebagiannya dihabiskan untuk reduksi oksida besi dan tembaga yang lebih tinggi dari endapan pada pipa.
Hidrazin sulfat dapat digunakan pada tekanan berapa pun, namun paling disarankan untuk menggunakannya hanya pada tekanan 70 kgf/cm 2 ke atas, dan pada tekanan rendah lebih baik menggunakan natrium sulfit karena biayanya lebih rendah.
Dianjurkan untuk menghitung dosis hidrazin g (µg/kg) dalam bentuk NH 4 menggunakan rumus:
g=С 1 +0,35С 2 +0,15С 3 +0,25С 4 +40,
dimana C 1 adalah konsentrasi oksigen dalam air umpan sebelum penambahan hidrazin, μg/kg; C 2 adalah konsentrasi nitrit dalam air umpan sebelum penambahan hidrazin, μg/kg; dalam air umpan, μg/kg; C 4 adalah konsentrasi tembaga dalam air umpan, kg/kg.
Konsentrasi hidrazin dalam larutan kerja C (mg/kg) dihitung dengan rumus:
di mana D adalah konsumsi air umpan, t/jam; DN adalah aliran rata-rata (kisaran yang dapat disesuaikan) dari pompa pengukur, l/jam.
Saat menyiapkan larutan hidrazin sulfat yang berfungsi, yang terakhir harus dinetralkan dengan natrium hidroksida. kuantitasnya yang diperlukan untuk netralisasi, y (kg) dihitung dengan rumus:
kamu=0,62y 1 +0,04ShV b,
dimana y 1 adalah jumlah hidrazin sulfat yang dimuat, kg A adalah alkalinitas fenolftalein air yang digunakan untuk menyiapkan larutan kerja, mEq/kg;
Dalam air boiler dan superheater, kelebihan hidrazin terurai membentuk amonia:
3N 2 H 4 = 4NH 3 + N 2.
Saat mengatur pengolahan air hidrazin, harus diingat bahwa hidrazin adalah zat yang sangat beracun dan karsinogenik, pada konsentrasi di atas 40% mudah terbakar, oleh karena itu tindakan keamanan khusus yang ketat harus diambil.
Organik lainnya dan senyawa anorganik. Misalnya hidrokuinon (paradioksibenzena), pirogalol (non-s-trihidroksibenzena), asam isoaskorbat, karbohidrazin, N, N-dietilhidroksilamina (DEHA). Penggunaannya diatur oleh rekomendasi dari produsen peralatan tertentu.
Semua senyawa kimia di atas dapat dimasukkan dalam formulasi banyak komposisi bermerek yang kompleks untuk mengolah air boiler dan permukaan internal boiler.
Karbon dioksida yang masuk ke siklus uap-air melalui berbagai kebocoran udara di dalam peralatan, serta akibat penguraian garam karbonat (dalam air tambahan), menyebabkan penurunan pH air. Hal ini, pada gilirannya, meningkatkan proses korosi akibat interaksi ion hidrogen dengan logam, serta penurunan sifat pelindung lapisan oksida pada permukaan logam. Akibatnya, karbon dioksida selalu menjadi faktor peningkatan korosi.
Untuk mencegah korosi karbon dioksida pada peralatan saluran umpan kondensat pembangkit listrik tenaga panas dengan boiler drum, metode pengikatan karbon dioksida bebas digunakan dengan memasukkan reagen alkali - larutan amonia dalam air - ke dalam kondensat turbin atau air umpan . Tujuan utama dari pengolahan ini adalah untuk meningkatkan pH air dan kondensat di area jalur uap-air, yang secara andal melindungi peralatan dari korosi dengan depolarisasi hidrogen.
Dosis amonia ditentukan oleh jumlah yang diperlukan untuk mengikat karbon dioksida menjadi amonium bikarbonat. Sedikit kelebihan NH 3 di atas jumlah ini sudah membentuk amonium karbonat dan meningkatkan pH air hingga di atas 8,5:
NH 3 + H 2 O + CO 2 = NH 4 HCO 3,
NH 4 HCO 3 + NH 3 = (NH 4) 2 CO 3.
Dari persamaan di atas dapat disimpulkan bahwa untuk mengikat 1 mg/dm 3 CO 2 0,26 mg/dm 3 amonia sudah cukup.
Amonia biasanya dimasukkan ke dalam air yang diolah dalam bentuk larutan NH4OH 1-5% menggunakan pompa takaran yang otomatis berdasarkan aliran air. Bila konsentrasi karbon dioksida bebas dalam air atau uap melebihi 8 mg/dm 3, penggunaan amonia biasanya tidak dapat diterima, karena korosi pada paduan tembaga (kuningan) yang digunakan untuk pembuatan peralatan saluran umpan kondensat dapat terjadi.
Rezim gabungan hidrazin-amonia telah dikembangkan dan digunakan, yang ditandai dengan masuknya amonia ke dalam cairan pendingin (terutama ke dalam air umpan) untuk meningkatkan pH air dan menetralkan efek karbon dioksida, juga sebagai pengenalan hidrazin untuk mengurangi kandungan oksigen sisa setelah deaerator air umpan. Karena pengaruh nilai pH yang tinggi, proses korosi pada baja dan paduan tembaga melambat. Namun, amonia, selain mampu meningkatkan pH air yang dilaminasi, juga memiliki kemampuan untuk memberikan efek korosif tertentu pada paduan tembaga. Oleh karena itu, dosis amonia ketika memperkenalkan rezim hidrazin-amonia dibatasi untuk menjaga kandungan amonia dalam air umpan pada tingkat tidak melebihi 1 mg/dm3.
Baca artikel dan berita di saluran Telegram AW-Therm. Berlangganan saluran YouTube.
Penayangan: 22.261Pemurnian air dari karbon dioksida disebut degassing; proses ini dapat bersifat kimia atau fisik. Semua air alami selalu mengandung gas terlarut, dan beberapa di antaranya memiliki efek korosif pada pipa - seperti oksigen, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida. Selain itu, air tersebut memberikan bau telur busuk yang tidak sedap, dan karbon dioksida bahkan dapat secara aktif merusak beton. Oleh karena itu, salah satu tugas prioritasnya adalah membuang komponen-komponen ini selama produksi.
Degassing kimia
Sedang berlangsung pembersihan kimia Untuk menghilangkan karbon dioksida dan gas-gas lain dari air, digunakan reagen yang secara kimia mengikat gas-gas yang terlarut di dalamnya. Misalnya, Anda dapat menghilangkan oksigen dari air dengan menambahkan sulfur dioksida, natrium sulfit, atau hidrazin.
Natrium sulfit dioksidasi oleh oksigen menjadi asam sulfat; asam sulfat pertama kali diperoleh dari sulfur dioksida, yang dioksidasi menjadi asam sulfat. Hampir sepenuhnya mungkin untuk memurnikan air menggunakan hidrazin - ketika bereaksi dengannya, oksigen diserap sepenuhnya dan nitrogen inert dilepaskan. Kegunaan hidrazin paling banyak dengan cara yang efisien pemurnian air kimia, tetapi juga yang paling mahal karena mahalnya biaya reagen. Oleh karena itu, paling sering digunakan untuk degassing akhir air setelah menggunakan metode fisik.
Saat menghilangkan hidrogen sulfida, klorin paling sering digunakan, yang mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi belerang atau sulfat. Kedua reaksi tersebut terjadi secara paralel, dan dominasi salah satunya bergantung pada pH medium dan konsentrasi klorin.
Kekurangan metode kimia memurnikan air dari karbon dioksida dan gas lainnya:
- penggunaan reagen meningkatkan biaya dan kompleksitas proses pemurnian air;
- Overdosis reagen menyebabkan penurunan kualitas air yang diolah.
Oleh karena itu, degassing kimia lebih jarang digunakan dibandingkan degassing fisik.
Degassing fisik
Gas yang terlarut secara fisik dapat dihilangkan dari air dengan dua cara:
- membawa tekanan parsial gas yang dibuang ke hampir nol di atmosfer jika bersentuhan dengan air;
- menciptakan kondisi ketika kelarutan gas dalam air cenderung nol.
Metode pertama disebut aerasi air; metode ini memurnikan air dari karbon dioksida dan hidrogen sulfida, yang memiliki tekanan parsial sangat rendah di atmosfer.
Oksigen, yang merupakan sebagian besar atmosfer, tidak dapat dihilangkan melalui aerasi. Oleh karena itu, untuk menghilangkannya, air dididihkan, sehingga gas cenderung keluar. Air dipanaskan dalam deaerator termal, atau disedot hingga mendidih dalam degasser vakum.
Ada beberapa jenis degasser, berbeda dalam desain, sifat pergerakan udara dan air serta kondisi proses degassing:
- degasser film. Ini adalah kolom yang diisi dengan berbagai nozel yang melaluinya air mengalir dalam lapisan tipis. Nozel berulang kali meningkatkan permukaan kontak antara air dan udara, yang disuplai oleh kipas ke arah yang berlawanan;
- degasser gelembung. Di dalamnya, gelembung udara terkompresi melewati kolom air yang bergerak perlahan;
- degasser vakum. Di sini, ruang hampa di atas air dibuat dengan alat khusus hingga mulai mendidih pada suhu yang ada.
Di lapangan, degasser film lebih sering digunakan, dan degasser termal atau vakum digunakan untuk menghilangkan oksigen. Tingginya biaya pengoperasian bubble degasser karena tingginya konsumsi energi untuk kompresi udara membatasi penggunaannya.
Desain degasser harus didasarkan pada parameter berikut:
- luas penampang peralatan, yang bergantung pada kepadatan irigasi yang diizinkan dari nosel;
- luas permukaan nosel yang diperlukan untuk degassing yang efektif;
- aliran udara.
Pemurnian air dari karbon dioksida, oksigen, dan hidrogen sulfida merupakan tahapan penting dalam pengolahan air yang kompleks. Prosedur ini memungkinkan Anda untuk menghilangkan komponen berbahaya yang berdampak buruk pada peralatan industri yang mahal.
