Направления использования воды

Лекция 3. Вода в химической технологии

1. Направления использования воды

2. Основные показатели качества воды для химической технологии

3. Классификация промышленных вод по целевому назначению

4. Промышленная водоподготовка

5. Системы оборотного водоснабжения промышленных предприятий

Направления использования воды

Вода – наиболее распространенное вещество на Земле. При этом основная масса воды сосредоточена в мировом океане, и это соленая вода, которая для промышленности практически непригодна без опреснения. Общая масса пресной воды на Земле составляет чуть больше 2,5 % масс. от мировых запасов
(35 млн. км³). При этом почти 99 % пресной воды – это подземные воды и ледники вместе со снежным покровом.

Химическое производство – одно из крупнейших потребителей воды. Этот факт объясняется рядом достоинств воды, из которых можно выделить следующие:

– наличие комплекса ценных физических свойств (высокая теплоем­кость, малая вязкость, низкая температура кипения и др.);

– доступность и дешевизна;

– нетоксичность;

– удобство транспортировки и использования в производстве.

В химической промышленности вода используется в следующих на­прав­лениях.

1. Для технологических целей в качестве:

– растворителя, среды для проведения некоторых физических и механи­ческих процессов;

– промывной жидкости для газов;

– экстрагента и абсорбента;

– для перекристаллизации;

– для флотации;

– катализатора или инициатора каталитического процесса (взаимодействие щелочных металлов и водорода с хлором, алкилирование на катализаторе Фриделя – Крафтса проводят в присутствии следов воды).

2. В качестве теплоносителя в виде горячей воды и перегретого водя­ного пара и хладоагента.

3. В качестве сырья или реагента для производства разнообразной хи­ми­ческой продукции. Примеры – синтезы водорода, ацетилена, минеральных кислот, спиртов:

СН₄ + Н₂О СО + 3Н₂;

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂;

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄;

СН₂ = СН_{2 газ} + Н₂О_газ С₂Н₅ОН_газ.

Объемы потребления воды химическим производством зависят от типа производимой продукции и колеблются в широких пределах. Так для произ­водства азотной кислоты требуется 200 т_H2O / т продукции, аммиака –
1500 т_H2O / т; капронового волокна – 2500 т_H2O / т, а на 1т перерабатываемой нефти тратится 85 т воды.

Колоссальный расход технологической воды с учетом большого объе­ма загрязненных сточных вод требует рационального подхода к ее использо­ванию в химической промышленности. Эти задачи решают следую­щими спо­собами:

– разработкой научно обоснованных норм расхода на технологические нужды;

– максимально полного использования отходов;

– заменой, где возможно, водяного охлаждения на воздушное;

– организацией замкнутых бессточных производств и водооборотных цик­лов.

Критерием эффективности водооборотного цикла является коэффици­ент использования воды:

К_в= . (1)

где V_а и V_сб – объемы забираемой из источника свежей воды и сбрасываемой в водоем сточной воды соответственно. В химической промышленности этот коэффициент составляет 0,8–0,9.