Suyun kimyəvi duzsuzlaşdırılması 3 emal mərhələsinə əsaslanır

1.1.Əlavə suyun kimyəvi duzsuzlaşdırma texnologiyası.
Qabaqda qeyd etmişdik ki istilik elektrik stansiyalarında stansiyanın tsiklində baş verən su və buxar itkilərini ödəmək məqsədi ilə tsiklə bu itkilər miqdarında su əlavə edilir. Ona görə də bu su əlavə su adlanır. Məsələ ondan ibarətdir ki stansiyanın kimyəvi su rejiminin etibarlılığını təmin etmək məqsədi ilə texniki istismar qaydalara bu əlavə olunan suyun keyfiyyəti müəyyən tələblərə cavab verməlidir. Bu tələblərə yüksək və daha da yüksək təzyiqli qazan qurğuları olan stansiyada bu əlavə su tam duzsuzlaşdırılmalıdır. Bu məqsədlə axırıncı illərə kimi termiki və kimyəvi üsullardan istifadə edilir ki termiki üsulda ilkin xam suyu əvvəl yumşaldılır sonra buxarlandırıcılarda ayrım buxar hesabına buxarlandıraraq (ikinci buxar) onu sonradan kondensatlaşdırır. Deməli kondensat isə əlavə su kimi stansiyanın tsiklinə əlavə edilir. İkinci duzsuzlaşdırma üsulu kimyəvi duzsuzlaşdırma adlanır. Prinsip etibari ilə bu iki üsuldan hansı üsulun seçilməsi əlavə suyun miqdarından və ilkin təbii şirin suyun keyfiyyətindən asılıdır. Ancaq mənə verilən tapşırıqda duzsuzlaşdırma texnologiya ilə membran üsulu birləşdirərək kombinə olunmuş texnologiyanın işlənilməsi tələb olunduğundan kimyəvi duzsuzlaşdırma texnologiyanın araşdırılması vacib və zəruridir. Yeri gəlmişkən axırıncı illərdə daha əlverişli əlavə suyu almaq məqsədi ilə membran üsulu geniş tətbiq edilir. Ancaq çoxlu sayda stamsiyalarda kimyəvi duzsuzlaşdırma istifadə olunur və ona görə də bu üsulların birgə təşkili zənnimcə zəruridir. Ona görə ilk növbədə kimyəvi duzsuzlaşdırmanı nəzərdən keçirək.

Suyun kimyəvi duzsuzlaşdırılması 3 emal mərhələsinə əsaslanır.

1. H-kationlaşdırma

2. Karbonsuzlaşdırma

3. OH- anionlaşdırma

Şəkil 1.1. Suyun kimyəvi duzsuzlaşdırılma texnologiyasının prinsipial sxemi:

XS- xam su; DS- duzsuzlaşdırılmış su ; H-hava; RM-regenerasiya məhlulu; İRM- işlənmiş regenerasiya məhlulu; 1-mexaniki süzgəc; 2-H-kationit süzgəci; 3-karbonsuzlaşdırıcı; 4- su çəni; 5-nasos; 6- OH-anionit süzgəci.

Mexaniki süzgəc

Bilirik ki suyun ilkin emalı 2 mərhələdə aparılır.

a)kimyəvi reagentlərlə

b)mexaniki süzgəclərdə

Mexaniki süzgəclərdəki suda asılı hissəciklərin konsentrasiyası 10mq/dm³, onu tərk edən dərin şəffaflaşdırılmış suyun tərkibində isə bu qiymət 1-2 mq/dm³ olur. Mexaniki süzgəclərdə məsaməli və dənəvari süzücü materiallar istifadə olunur. Su süzüldüyü zaman bərk hissəciklər süzücü materialın daxilində və ya səthində tutulub saxlanılır. Bu zaman su tam şəffaflaşmış olur.

Bəzən ilkin suyun qatışıqlar vasitəsi ilə çirklənmə dərəcəsindən asılı olaraq şəffaflaşma prosesi bilavasitə mexaniki süzgəclərdə baş verir. Şəffaflaşdırıcı qurğuda suyun ilkin koaqulyasiyası prosesi baş vermədikdə bu zaman kobud dispersiyalı qatışıqlar süzücü material üzərində nazik təbəqə əmələ gətirəcək bu zaman da süzülməyə qarşı müqavimətin artmasına səbəb olacaq. Şəffaflaşdırıcı qurğuda ilkin koaqulyasiya zamanı qatışıqların əsas kütləsi tutulmuş olur bununla da süzgəclərə daxilində əsas etibarı ilə xırda hissəciklər olan su daxil olur. Burada süzülmə prosesi səthin üzərində deyil süzücü təbəqənin layında baş verir. Bu cür prosesdə süzgəcin süzücü materialının həcmi bütünlüklə istifadə edilir. Bunun nəticəsində də yüksək dərəcədə şəffaflaşma təmin edilir. Süzülmə prosesinin effektivliyi mexaniki süzgəclərdə məsaməli mühitin və su qarışığının həm hidrodinamik və həmdə fiziki kimyəvi xassələrindən asılıdır.

İES-in su hazırlama qurğularının sxemlərində əsasən adgeziyalı süzülmə işlənilir. Kondensatın təmizlənmə sxemlərində isə nazik təbəqəli süzülmədən istifadə olunur. Sudan mexaniki qatışıqların süzülmə ilə ayrılması prosesi 3 mərhələdə aparılır.

1. 
   Su axınından hissəciklərin süzücü materialın səthinə yığılması
   
2. 
   Dənəciklərin səthində olan yarıqlarda hissəciklərin tutulması
   
3. 
   Süzücü materialların periodik olaraq qatışıqlardan təmizlənməsi
   

Su emalı prosesində funksional qrupların mübadilə ionları suyun daxilində olan anionları əvəz etsə bu proses anionlaşma, kationları əvəz etsə kationlaşma adlanır.

İonit su ilə görüşdükdə elektrolitik dissosasiya baş verir. Daha dəqiq desək ionit üzərində müəyyən potensial enerjiyə malik yüklü ionlar toplanır. Nəticədə də ionitin ətrafında əks işarəli ionların toplanması baş verir. Bu ionlara bəzən əks ionlar deyilir. Aktiv funksional qrupların xarakteristikasından asılı olaraq ion-mübadilə qabiliyyətinə malik olan ionlar müsbət və yaxud mənfi olurlar. Bunlara birinci halda kationit, ikinci halda isə anionit deyilir.

Regenerasiya yeniləmə deməkdir. İşlənmiş süzgəclərin süzücü materialı zaman keçdikcə tutulur. Buna görə də müəyyən vaxtdan sonra onlar regenerasiya olunur, yəni həmin materiallar yuyulur. Süzgəcin növündən asılı olaraq müxtəlif regenerasiya üsulları da vardır.

H-kationit süzgəci

H-kationit süzgəcinin regenerasiyası üçün

1-1,5%-li H₂SO₄ istifadə olunur. Regenerasiya zamanı aşağıdakı reaksiyalar gedir:

CaR₂+ H₂SO₄=2HR+CaSO₄

MgR₂+ H₂SO₄=2HR+MgSO₄

2NaR+ H₂SO₄=2HR+Na₂SO₄
Göründüyü kimi regenerasiya məhsulları arasında çətin həll olan CaSO₄ olur. Onun gips formasında (CaSO₄•2H₂O) kationit dənəciklərinin üzərinə çökmək qorxusu vardır. Bu prosesə kationitin gipsləşməsi deyilir. Gipsləşmə kationitin mübadilə tutumuna təsir edir onu azaldır, süzgəcin hidravlik müqavimətini artırır suyun keyfiyyətinə mənfi təsir göstərir. Buna görə də regenerasiya zamanı bunun qarşısını almaq məqsədi ilə bir sıra tədbirlər görülmüşdür. Ən sadə üsul kimi regenerasiya zamanı kiçik konsentrasiyalı sulfat turşusundan istifadə etməkdir. Lakin sulfat turşusundan istifadə etdikdə regenerasiya məhlulunun həcmi böyümüş olur, regenerasiyaya ayrılan vaxt artır. Başqa üsul kimi pilləli regenerasiya üsulunu misal göstərmək olar. Onda regenerasiya əvvəl 0,75%-li turşu məhlulla Ca²⁺ ionlarının əsas hissəsindən çıxdıqdan sonra isə 5-6%-li turşu vasitəsilə aparılır.

OH- anionit süzgəci

Anionit süzgəcinin regenerasiyası prosesi 4%-li NaOH məhlulu vasitəsilə aparılır. Uyğun reaksiyalar aşağıdakı kimidir:
R₂SO₄+2NaOH=2ROH+Na₂SO₄

RCl+ NaOH=ROH+NaCl

RHCO₃+ 2NaOH= ROH+Na₂CO₃+H₂O

RHSiO₃+2NaOH=ROH+Na₂SiO₃+ H₂O

Zəif əsaslı anionitlərin regenerasiyası prosesinə verilən qələvinin miqdarı 80 q/q-ekv qəbul olunur. Silisium turşusunun qalıq konsentrasiyası süzgəcin regenerasiyası şəraitindən asılıdır. Düzaxınlı regenerasiya üsulu ilə qalıq silisium turşusunun konsentrasiyasının 0,1-0,15 mq/dm3-a çatdırmaq məqsədilə qələvinin xüsusi sərfi 5-10 dəfə stexiometrik sərfdən yüksək olmalıdır. Bu proses iqtisadi baxımdan əlverişli olmadığına görə anionit süzgəclərin regenerasiya prosesini əksaxımlı və pilləli əksaxımlı üsulla aparmaq lazımdır. Bu üsullar vasitəsilə NaOH -ın sərfini 30-40% azaltmaq olur.

Dediklərimizə uyğun ion mübadilə reaksiyalarını aşağıdakı kimi yaza bilərik:

2RNa+Ca²⁺+2Cl^-=R₂Ca+2Na+2Cl^-

ROH+Na⁺+Cl^-=RCl +Na⁺+OH^-

Karbonsuzlaşdırıcı

İES-lərdə əlavə su hazırlanmasında əsas problemlərdən biri kimi metalların korroziyasına səbəb olan kimyıvi duzsuzlaşdırma qurğularında isə II pillə anionit süzgəclərinin texnoloji göstəricilərinə mənfi təsir göstərən CO₂ -nin xaric olunmasıdır .İES-lərdəmsu emalı texnologiyalarında CO₂-nin xaric edilməsi üçün karbonsuzlaşdırıcıdan istifadə edilir. Karbonsuzlaşdırıcının iş prinsipi aerasiya üsuluna əsaslanır və xüsusi ventilyatorların köməkliyi ilə sudan havanın üfürülməsi nəzərdə tutulur. Su və havanın görüşmə səthini artırmaq üçün karbonsuzlaşdırıcının daxilində xüsusi tıxaclar qoyulur. 2 cür tıxacdan istifadə olunur:keramik və taxta tıxaclar.

CO₂-nin sudan ayrılması və ventilyatorla verilən hava ilə birlikdə xaric olunması qazların desorbsiyası ilə gedir. Bu cür aparatlar çox vaxt duzsuzlaşdırıcı qurğularda yüksək əsaslı anionitlə yüklənmiş ionit süzgəcindən qabaq quraşdırılır. Əsas məqsəd H-kationit süzgəclərində HCO₃ ionlarının hidrogen ionları vasitəsilə reaksiyası nəticəsində əmələ gələn CO₂ -nin anionit süzgəcindən qabaq xaric olunmasıdır. Əks halda CO₂ anionitin texnoloji göstəricilərinə pis təsir edir yəni tez doymasını və köhnəlməsini sürətləndirir.

Duzsuzlaşdırıcı qurğuların 3sxemi mövcuddur. Bunlara aşağıdakılar aiddir.

1. Qismən

2. Dərin

3. Tam

Qismən duzsuzlaşdırma – bu prosesdə sudan SO₄ ilə kationların tam xaric edilməsi , Cl^- ilə HCO₃ anionlarınınsa qismən xaric edilməsi nəzərdə tutulmuşdur. Prosesdə kationların tamxaric edilməsi yəni H⁺ kationlar vasitəsilə əvəzlənməsi ikipilləli H- kationlaşdırma vasitəsilə baş verir. Natrium ionu filtratda

aşkar edildikdə süzgəclər regenerasiya olunur. Bu sxemdə H- kationlaşdırmadan əlavə OH –anionit və karbonsuzlaşdırıcı qurğuda aiddir.

Bəzən qismən duzsuzlaşdırma texnologiyasından başqa məqsədlər üçün istifadə edilir. Yəni bəzi hallarda ancaq codluq kationlarını təmizləmək tələb edilir.

( bunlara Ca²⁺ , Mg²⁺ aiddir) . Bu zaman birpilləli H-kationlaşdırma tətbiq olunur. Codluq ionları filtratda aşkar edildikdə süzgəc regenerasiya olunur. Bəzi hallarda karbonsuzlaşdırıcı qurğu anionit süzgəcindən sonra qurulur. Belə olan halda H-kationlaşdırma birpilləli aparılır, anionit süzgəcindən sonra Na kationit süzgəci də qoyulur. Əgər duzsuzlaşdırılmış su daxilindəki qalıq codluq 0,1 mq-dm³-dirsə.

Bu cür duzsuzlaşdırma texnologiyaları orta parametrli mərkəzlərində kondensat ilə buxar itkilərini ödəmək üçün tətbiq edilir.

Şəkil. 1.2. Suyun kimyəvi üsulla qismən (a) , dərin (b) və tam (c) duzsuzlaşdırılmasının prinsipial sxemləri

Dərin duzsuzlaşdırma- bu prosesdə ikipilləli anionlaşdırma tətbiq edilir. Burada birinci pillə zəif , ikinci pillə qüvvətli əsaslı anionitlər vasitəsilə doldurulur. Sxemdə birinci pillə anionit süzgəc H-kationit süzgəclərinin arasında olur. Qismən duzsuzlaşdırma sxemində olduğu kimi bu sxemdə də H-kationlaşdırmada məqsəd suyun daxilində olan Ca , Mg və Na kationlarını azad edilməsidir. Birinci pillə anionlaşdırmada məqsəd qüvvətli turşu anionların azad etməkdir. Süzgəc filtratda Cl^- onları olduqda regenerasiya edilir. Daha sonra ikinci pillə anionit süzgəcində məqsəd HSiO₃-ü azad etməkdir. HSiO₃ ionu filtratda olduqda süzgəc regenerasiya edilir. Bu sxemin istifadə edilməsi ikinci pillə süzgəcin natamam yuyulması prosesində regenerasiya məhlulunun duzsuzlaşdırılmış suya düşməsi ilə xarakterizə edilir. Bu sxemdən yüksək təzyiqli qazanların əlavə suyunu hazırlamaq üçün tətbiq edilir.

Tam duzsuzlaşdırma - üç pilləli H- kationlaşdırma ilə OH –anionlaşdırma və karbonsuzlaşdırma prosesindən ibarətdir. Bu sxemin əsas özəlliyi OH – anionlaşdırma ilə üçüncü pillə H- kationlaşdırmanın bir yerdə qarışıq təsirli süzgəcdə olmasıdır. Qarışıq təsirli süzgəcin vəzifəsi OH- anionit ilə H-kationit süzgəcindən keçən ionu və süzgəcin natamam yuyulması prosesində suya düşən regenerasiya məhlullarını təmizləməkdir. Qarışıq təsirli süzgəclər AB-17 anioniti və KY-2 kationitin qarışığı vasitəsi ilə yüklənir. Bununla da dərin kimyəvi duzsuzlaşdırma süzgəcindən sonra sxemə qoşulur.

Bundan əlavə QTS-lər HSiO₃ ionlarından təmizlənməsi sxemləri ilə turbin kondensatının duzsuzlaşdırılmasında tətbiq edilir.

QTS-lərdə regenerasiya prosesini aparmazdan öncə süzgəcin daxilində anionitin və kationitin bir-birindən ayrılması prosesini aparmaq lazımdır. QTS-lərdə regenerasiya prosesi üçün 2 üsul tətbiq edilir: daxili və xarici.

Daxili regenerasiya üsulu vasitəsilə anionit ilə kationit eyni süzgəcdə regenerasiya olunur. Bu növ regenerasiya üsulunda süzgəcə aşağıdan yuxarıya doğru su verərək ionit sıxlıqları fərqi nəticəsində süzgəcin içərisində anionit kationitdən ayrılmış olur və yuxarı hissədə isə daha da yüngül anionit yerləşmiş olur. Kationit regenerasiya H₂SO₄ anionitin regenerasiyası isə NaOH məhlulu ilə aparılır. QTS-in içərisində 3 drenaj sistemi yerləşdirilir. Bunlara yuxarı,orta və aşağı drenajlar aiddir.

Yuxarı drenajdan NaOH yuma və şəffaflaşmış su verilir.

Orta drenajdan işlənilmiş NaOH-ı xaric etmək üçün eyni zamanda H₂SO₄-ü kationitdən buraxmaq üçün tətbiq olunur.

Aşağı drenaj sistemindən tam duzsuzlaşmış suyu və işlənmiş turşu məhlulunu xaric etmək, eyni zamanda anioniti kationitdən ayırmaq məqsədi ilə su vermək üçün tətbiq olunur.

Regenerasiyadan sonra kationit ilə anionitin qarışdırılması sıxılmış hava vasitəsilə aparılır. Daxili regenerasiya üsulunun mənfi cəhəti vardır: regenerasiya prosesi üçün vaxt çox tələb olunur. Bundan əlavə isə drenajların sayı çox olduğuna görə süzgəc konstruksiyası mürəkkəbləşir bununla da istismarı çətinləşir.

Xarici regenerasiyada orta drenaj olmur. Buna görə də süzgəcin konstruksiyası sadə olur. Xarici regenerasiyalı süzgəclərdən ən çox turbin kondensatının duzsuzlaşdırılması üçün tətbiq olunur. Xarici regenerasiyada qarışıq süzgəcdə yerləşən anionit kationitdən ayrılaraq boş süzgəcə verilir. Sonra isə hər iki ionitin regenerasiya prosesi ayrıca aparılır. Kationitin regenerasiya prosesi işçi süzgəcdə, anionitin regenerasiya prosesi isə xarici süzgəc-generatorda aparılır.

Aşağıdakı şəkildə suyun dərin duzsuzlaşdırma qurğusunun sxemi verilmişdir.

Şəkil.1.3. Əlavə suyun dərin duzsuzlaşdırma qurğusunun texnoloji sxemi

XS-xam su, DS-duzsuzlaşdırılmış su, K-karbonsuzlaşdırıcı, ÖC-ölçü cihazı, N-nasos, Ə-əhəng K-koaqulyant
Sxemdə ikipilləli OH- anionit süzgəcləri, karbonsuzlaşdırıcı şəffaflaşdırıcı regenerasiya məhlulu çənləri , mexaniki süzgəc , mexaniki və aralıq süzgəcin yuyulması çənləri , anioniti və kationiti regenerasiyadan öncə asılı vəziyyətə salmaq üçün su çənləri, işlənmiş regenerasiya məhlulu çənləri və s. avadanlıqlar daxildir. Əvvəlcə şəffaflaşdırıcı qurğuda xam suyun kolloid qatışıqlardan təmizlənməsi prosesi gedir. Burada əhəngləşdirmə prosesi də aparılır. Aralıq çənindəki su mexaniki süzgəcdə qatışıqlarda təmizlənir. Bu prosesdə suyun bir hissəsi mexaniki süzgəcin yuma çəninə gedir. Şəffaflaşdırılmış suyun əksəriyyəti anionit və kationit süzgəclərindən keçməklə duzsuzlaşır. Bu sxemdə H-kationit süzgəcinin regenerasiyası ejektor qurğusu vasitəsilə sulfat turşusundan 1,5-2 %-li işçi tərkib hazırlanır.

Qeyd edək ki, bu sxemdə regenerasiya məhlulunun istiqaməti yuxarıdan aşağı göründüyünə baxmayaraq son zamanlar əksaxınlı və ikiselli əksaxınlı regenerasiya geniş tətbiq olunur.

Göründüyü kimi işlənmış regenarasiya məhlulları çənə yığılıb neytrallaşdırılır. Ikinci pillə H-kationitin payına kiçik yük düşdüyünə görə işlənmiş məhlulda turşu konsentrasiyası yüksək olur.