Реферат: Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность
(NaCl). Раствор поваренной соли готовится аппаратчиком подготовки сырья и отпуска полуфабрикатов и продукции в резервуаре № 81,2 путем разбавления поваренной соли «Экстра» умягченной водой, поступающей самотеком с фильтра ионного обмена. Затем фильтр отключается и солится в течении 1 часа до полной замены катионов Ca 2+ и Mg 2+ на катионы Na + .
Отмывка катионита:
Растворимые соли и часть регенерационного раствора соли при отмывке фильтра ионного обмена сбрасываются в канализацию. При снижении жесткости в воде до 0,05 мг-экв/л фильтр ставится в резерв. Скорость пропуска отмачивания воды через катионит 6-8 м/час , продолжительностью отмывки 1-2,5 часа.
Полученная умягченная вода после фильтров ионного обмена разделяется на два потока.
1.2Характеристика сырья, материалов, готовой продукции
Таблица № 1 Характеристика сырья, материалов, готовой продукции
| Наименование изготавливаемой продукции | Показатели по стандарту, обязательные для проверки | Регламентируемые показатели с допусти-мыми отклонениями |
| Речная вода | рН ХПК Фенол Нефтепродукты Алюминий Железо Взвешенные. вещества Щелочность Жесткость Хлориды Сух. остаток Окисляемость | Факультативно |
| Осветленная вода | содержание взвешенных веществ, мг/л | н/б 6 |
| рH | 6,5-7,5 | |
| алюминий, мг-экв/л | н/б 0,5 | |
| железо, мг/л | н/б 0,3 | |
| щелочность, мг-экв/л | 0,7 – 1,3 | |
| окисляемость, мг-экв/л | н/б 5 | |
| Гидроксохлорис-тый алюминий (ГХА) | Внешний вид | Жидкость слабо желтого или серого цвета с зеленоватым оттенком |
| рН | 0,8-2,0 | |
| Плотность раствора г/см3 | 1,222-1,247 | |
| Концентрация основного вещества в пересчете на AlCl3 г/дм3 | 200-300 | |
| Оксихлорид алюминия (ОХА) | рН | н/м 1,5 |
| Плотность г/см3 | 1,25-1,40 | |
| Железо (%) | н/б 1,0 | |
| Массовая доля основного вещества в пересчете на Al2 О3 (%) | 20-25 |
Продолжение таблицы № 1
| Наименование изготавливаемой продукции | Показатели по стандарту, обязательные для проверки | Регламентируемые показатели с допус- тимыми отклонениями |
| Аква-Аурат ТМ-30 | Массовая доля оксихлорида алюминия в пересчете на оксид алюминия Al2 O3 , % | 27-33 |
| массовая доля хлора (Cl- ), % | 30-40 | |
| Умягченная вода | жесткость общая, мг-экв/л | н/б 0,05 |
| щелочность гидратная, мг-экв/л | отс | |
| кислород, мг/л | н/б 0,3 | |
| СО2 , мг/л | н/б 3 | |
| железо, мг/л | н/б 0,6 | |
| алюминий, мг-экв/л | н/б 0,5 | |
| pH | 7,0-7,8 | |
| температура, ºС | 38-45 | |
| содержание взвешенных веществ, мг/л | отс | |
| Пар | температура, ºС | 160 |
| Воздух технический | давление, кгс/см | 8 |
| Частично-умягченная вода | температура | 15-25 ºC |
| содержание взвешенных веществ, мг/л | н/б 3 | |
| жесткость, мг-экв/л | н/б 0,3 | |
| щелочность гидратная, мг-экв/л | н/б 0,2 | |
| pH | 6,7-7,5 | |
| кислород, мг-экв/л | 2,54 | |
| алюминий, мг-экв/л | 0,5 | |
| Катионит КУ-2-8 | Высший сорт. | - |
| Внешний вид | Сферические зерна от желтого до темно-коричневого цвета | |
| Гранулометрический состав: размер зерен, мм | 0,315-1,250 | |
| объемная доля рабочей фракции, % | н/м 96 | |
| эффективный размер зерен, мм | 0,40-0,55 | |
содержание фракции (0,400-1,250), мм | 95,0 | |
| Массовая доля влаги, % | 51,3 | |
| Осмотическая стабильность, % | 94,7 |
Продолжение таблицы № 1
| Наименование изготавливаемой продукции | Показатели по стандарту, обязательные для проверки | Регламентируемые показатели с допус-тимыми отклонениями |
| Катионит КУ-2-8 | Удельный объем, см3 /г в Н-форме | н/б 2,8 |
| Полная статическая объемная емкость, моль/ см3 (мг-экв/м3 ) | н/м 1,8 | |
| Динамическая обменная емкость с заданным расходом регенерирующего вещества, моль/ см3 (мг-экв/м3 ) | 526 | |
| Соль поваренная пищевая «Экстра» | Внешний вид | сыпучий кристалли-ческий продукт без посторонних механических примесей |
| Массовая доля хлористого натрия, % | н/м 98,2 | |
| Массовая доля Ca-иона, % | н/б 0,35 | |
| Массовая доля Мg-иона, % | н/б 0,08 | |
| Массовая доля нерастворимого в воде остатка, % | н/б 0,25 | |
| Массовая доля влаги, % | н/б 3,2 | |
| Раствор поваренной соли из отд. Е-3а | Концентрация, % | 22-24 |
| Вязкость | 1,056 | |
| Азот газообразный | содержание азота, % | 99,7 |
| содержание кислорода, % | 0,3 |
1.3. Физико-химические основы процесса ионного обмена.
Химизм процесса .
Натрий-катионирование
Жесткость – показатель, определяющий содержание в воде катионов накипи образователей – кальция и магния.
Общей жесткостью воды называется суммарная концентрация в воде катионов Са2+ (кальциевая жесткость) и Mg 2+ (магниевая жесткость), то есть карбонатная и некарбонатная жесткость.
Карбонатная жесткость обуславливается совместным присутствием ионов Са2+ , Mg 2+ и НСО
. Ее называют также временной, так как при нагреве бикарбонаты разлагаются с выделением углекислоты.
Некарбонатной жесткостью называют соли, в которых кальций и магний связаны с анионами сильных кислот (CI- , SO
, NO3 так далее).
Умягченная вода путем натрий-катионирования заключается в фильтровании ее через слой катионита, содержащего в качестве обменных ионов катионита натрия.
При натрий-катионировании жесткой воды происходит следующий катионный обмен:
Са2+ + 2Nа : R - → Са2+ :  + 2 Na + | (1.1) |
| Mg 2+ + 2 Na : R - → Mg 2+ : + 2 Na + | (1.2) |
В результате приведенных реакций происходит более или менее полная замена катионитов Са2+ и Mg 2+ в воде катионита натрия, вследствие чего остаточная жесткость натрий-катионированной воды снижается до 10 мкг-экв/кг и ниже, щелочность и анионный состав не изменяется, а солесодержание ее несколько возрастает. Последнее объясняется тем, что, как видно из приведенных выше реакций, два катионита Na + заменяют в воде один катион Са2+ или один катион Mg 2+ .
Не все катионы извлекаются из растворов катионитами с одинаковой интенсивностью. Для катионитов справедливым бывает, является следующий ряд катионов: Ca 2+ > Mg 2+ > K + > NH
> Na + , в котором каждый предыдущий катион извлекается из воды катионитом в результате обменной реакции с катионом катионита более интенсивно и в большем количестве, чем последующий. С другой стороны, каждый последующий катионит приведенного выше ряда вытесняется из катионита предыдущим катионом, если они находятся в растворе в сопоставимых концентрациях. Отсюда следует, что при катионировании растворов, содержащих разноименные катионы в концентрациях, соответствующих природным пресным водам, наблюдается не одновременность проскока в фильтрат катионов разной природы и способность одних катионов вытеснять другие, поглощенные ранее катионитом.
Основным достоинства натрий-катионирования является снижение жесткости воды.
Основным недостатком натрий-катионирования является превращение карбонатной жесткости воды в бикарбонат натрия, обусловливающий высокую натриевую щелочность котловой воды, так как в парогенераторе бикарбонат натрия превращается в карбонат гидроокись натрия:
| Ca(HCO3 )2 +2Na+ : R- → Са 2+ : + 2NaHCO3 | (1.3) |
| 2 NaHCO 3 → Na 2 CO 3 + ↑ CO 2 + H 2 O | (1.4) |
| NaHCO 3 + H 2 O → 2 NaOH + ↑ CO 2 | (1.5) |
Процесс умягченной воды методом катионного обмена изображен графически на рис. 1. Линия ГД соответствует величине жесткости исходной воды. Кривая АБД показывает зависимость остаточной жесткости умягченной воды от количества ее, пропущенного через фильтр. При фильтровании вода через катионит от плоскости аб (рис.1,а) до некоторой плоскости а0 б0 происходит ее умягчение. Слой катионита аба0 б0 а , в котором происходит умягчение, называется работающим слоем или зоной умягчения. По мере истощения верхние слои катионита перестают умягчать воду. Вместо них вступают в работу свежие слои катиониты, расположенные под работающим слоем, и зона умягчения постепенно опускается. Через некоторое время после начала работы фильтра в слое катионита образуются три слоя: истощенного 1 , работающего 2 и свежего 3 катионита (рис.1,б).
В начале работы фильтра остаточная жесткость умягченной воды будет весьма малой и постоянной (линия АБ на рис.1, в) до момента совмещения нижних границ зоны умягчения а2 б2 и слоя катионита а3 б3 . С момента совмещения этих плоскостей начинается «проскок» катионов Ca 2+ и Mg 2+ и увеличение остаточной жесткости фильтрата (кривая БД ) до жесткости исходной воды в точке Д при полном истощении катионита.
 |
Рис 1: График умягченной воды в катионитом фильтре:
1.истощенный катионит
2.зона умягчения
3.свежий катионит
Площадь АБДГ (рис. 1,в) эквивалентна полной обменной емкости катионитного фильтра. Площадь БВД характеризует обменную емкость зоны умягчения, оставшуюся неиспользованной, которая называется остаточной.
Она минимальна в том случае, когда ограничивающие зоны умягчения плоскости а1 б1 и а2 б2 горизонтальны. В действительности, как показывает опыт эксплуатации промышленных катионитных фильтров, зона умягчения ограничивается искривленными поверхностями, при которых проскок катионов Ca 2+ и Mg 2+ начинается преждевременно вследствие гидравлического перекоса. На кривой истощения катионита (рис. 1,в) этому моменту соответствует точка Б´ . В результате этого величина используемой емкости поглощения (площадь АБ´ В´Г ) будет меньше, а остаточная емкость (площадь Б´ В´Д ) будет больше, чем площадки АБДГ и БВД . После того как рабочая обменная емкость полностью исчерпана, и значительная часть обменных катионов заменена катионами кальция и магния, катионит истощается и теряет способность умягчать воду.
В общем виде процесс действия ионообменного фильтра для снижения жесткости воды следующий:
Временная жесткость
2[Kat]Na + Ca(HCO3 )2 ® [Kat]2 Ca + 2NaHCO3
2[Kat]Na + Mg(HCO3 )2 ® [Kat]2 Mg + 2NaHCO3
Постоянная жесткость
2[Kat]Na + CaCl2 ® [Kat]2 Ca + 2NaCl
2[Kat]Na + CaSO4 ® [Kat]2 Ca + Na2 SO4
2[Kat]Na +MgSO4 ® [Kat]2 Mg + Na2 SO4
R- = Kat