Способ удаления кислорода из воды

 

Изобретение относится к способам удаления растворенного кислорода из воды с использованием гидразина и угля в качестве катализатора и позволяет обеспечить возможность использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина . Способ удаления кислорода включает операции добавления в содержащую растворенный кислород жидкость гидразина, пропускания жидкости через слой активированного угля в целью катализирования реакции между кислородом и гидразином и удаления примесей. Непрореагировавший после катализирования гидразин удаляют путем пропускания жидкости через ионообменную смолу на основе сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита. Процесс удаления кислорода с использованием гидразина, а в качестве катализатора - активированного угЛя проводится на подвижной платформе и включает операцию перемещения аппарата к станции регенерации для регенерации. 4 з.п. ф-лы. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)й С 02 F 1/42 и l

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 3947156/26 (86) РСТ/US 84/02046 (11.12.84) (22) 15.08.85 (31) 562001 (32) 16.12.83 (33) US (46) 23.08.92. Бюл. М 31 (71) Зколокем, Инк. (US) (72) Ричард С. Дикерсон и Уильям С. Миллер

Й38) (56) Houghtoh F, R. et al. The use of activated

СазЬоп with Hydrazine 1п the Freatment of

Boiler Feed water lnternational УУасег

Conference, Bournemounth, England, 1957, р; 54-58. (54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ИЗ

ВОДЫ (57) Изобретение относится к способам удаления растворенного кислорода из воды с использованием гидразина И угля в качестве каталйзатора и позволяет обеспечить возИзобретение относится к способу удаленйя из жидкостей растворенного в них кислорода с использованием гидразина и угля в качестве катализатора.

Способы удаления из жидкостей раСтворейного в них кислорода имеют очень широкую область применения. В ряде отраслей промышлей ности, включая изготовление напитков, электронику, космйческую технику, глубокое бурение и производство энергии, в больших количествах используется вода, при этом присутствие в йей раСтворенного кислорода в слишком больаих количествах может вызвать нежелательййе последствия, вплоть до ухудшения качества изделий и коррозии энергетического обору. Ж«, 1757455 АЗ

2 можность использования обескислороженной eon a за кнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина. Способ удаления кислорода включает операции добавления в содержащую растворенный кислород жидкбсть гидразина, пропускания жидкости через слой активированного угля в целью катализирования реакции между кислородом и гидразином и удаления примесей. Непрореагировавший после катализирования гидразин удаляют путем пропускания жидкости через ионообменную смолу на основе сильнокислотного катионита и сильноосновного анионита, Процесс удаления кислорода с использованием гидразина, а в качестве катализатора

"актиаированного угЛя проводится на подвижной платформе и включает операцию перемещения аппарата к станции регенерации для регенерации. 4 з.п. ф-лы. 1 дования, особенно:в замкнутых циркуляци- (Jl ойных системах..

В известйом способе удаления кислоро- фь, да е качестве сильно действующего восста- (у новительного агента; йозволяющего решать д проблемы коррозии и другйе, связанные с использованием насыщейной кислородом Ъ воды, примейяют гидразйн...: (Д

При этом реакции гйдразина с растворенным кислородом катализируют при про пускании воды через слей активированного угля.

Недостаток способа каталитйческого удаления кислородаобусловлен проникновением в обескислорожейную жидкость загрязнителей, например непрореагировавшего

1757455

20

40

50

55 гидразина, угольных и других загрязнителей.

B тех случаях, когда для предупреждения коррозии энергетического оборудования желательно присутствие в циркуляционной воде определенного количества непрореагировавшего гидразина, известный способ остался неприемлемым, так как не позволяет регулировать количество непрореагировавшего гидразина и обеспечить присутствие оптимального его количества в циркуляционной воде, Так при выборе оптимального количества реакционного гидразина на стадии удаления кислорода количество остаточного гидразина 1 может оказаться либо большим, либо меньшим относительно оптимального на стадии циркуляции, При низком уровне содержания тидрэзина на стадии циркуляции он теряет антикоррозионную эффективность, а при слишком высоком уровне он может вызвать неприемлемое повышение значения рН и электропроводности циркуляционной воды.

Цель изобретения — обеспечение возможности использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гибкого регулирования в воде количества непрореагировавшего гидразина, уменьшение содержания в воде углеродных примесей, а также

"предотвращение несчастных случаев при удалении из воды кислорода.

Предлагаемый способ удаления кислорода из воды включает операции добавле- 3 ния в содержащую растворенный кислород жидкость гйдразина, пропускания жидкости через слой активированного угля с целью катализирования реакции растворенного кислорода с гидразином, в результате которой в жидкость попадают угольные примеси, и удаления этих примесей, Удаление непрореагировавшего и оставшегося в жидкости после катализирования гидразина осуществляется путем пропускания жидкости через смешанный слой ионообменкых смол на основе сильноосновного анионита и сильнокислотного катионита. Процесс удаления кислорода гидразином с использованием активированного угля в качестве катализатора проводится на подвижной платформе и включает дополнительные операции транспортировки аппарата к станции регенерации для регенерации.

Наличие угольных загрязнений обусловлено тем, что при пропускании через угольный слой жидкость вымывает их из угольного слоя. Эти примеси могут содержать самые различные вещества, несовместимые с требованиями, предъявляемыми к высококачественной очищенной от кислорода жидкости. При изготовлении активированного угля используют самые различные углеродные исходные материалы, например древесина, уголь, ореховая скорлупа, нефтяной кокс. Поэтому состав примесей зависит от того, какие исходные материалы использованы для получения активированного угля. Независимо от использованных исходных материалов примеси включают также частицы угля.

При необходимости получения очищенной от кислорода жидкости, свободной от непрореагировавшего гидразина, для его удаления используется ионообменная смола, содержащая смешанный слой смолы.

При использовании слоя иэ смеси смол он может содержать любую промышленно выпускаемую катионообменную смолу, например "Топас-С-249", и любую промышленно выпускаемую основную анионообменную смолу, например "Топас ASH-1", Ионообменная смола не способна отфильтровывать все содержащиеся в очищенной от кислорода воде частицы угля.

Для их полного удаления устанавливают механический фильтр с фильтрующей средой.

Размер частиц фильтрующей среды выбирается таким образом, чтобы исключить про- хождение частиц угля.

В предпочтительном варианте удаление частиц угля осуществляется также путем предварительной промывки активированного угля. Активированный уголь может промываться и неумягченной водой, но при этом содержащиеся в воде минералы как правило абсорбируются углем и являются загрязнителями

Выбор смеси смол для слоя позволяет удалять как непрореагировэвший гидразин, так и определенные угольные примеси,.

Способ предусматривает также неполное удаление непрореагировавшего гидрэзина с последующим добавлением желаемого его количества.

Если измеренное с помощью анализатора количество непрорреагировавшего гидразина меньше целевого для выходящего потока, вводят гидразин в количестве, достаточном для получения целевого значения, используемый в качестве ингибитора коррозии.

Использование гидразина сопряжено с опасностью, определенная вероятность которой сохраняется даже в том случае, когда гидразин находится в виде водного раствора. Например, при пропускании раствора гидразина через слой активированного угля и слои ионообменной смолы в слоях может

1757455 задерживаться остаточный непрореагировавший гидразин, который может представлять опасность для здоровья персонала. работающего со слоями смолы, Такая опасность является повышенной для неопытных операторов, работающих в зоне примейения очищенной от кислорода жидкости, Способ позволяет уменьшить илй исключить опасность, вызванную использованием в процессе гидразина. В этом варианте аппарат для очистки воды от кислорода установлен на подвижной закрытой платформе.

Подвижная закрытая платформа позволяет отделить содержащий гидразин аппарат и связанные с ним аппараты от основной конструкции.

При этом после очистки от кислорода определенного количества воды при необходимости регенерации или замены активированного угля или смол платформа может транспортироваться к станции регенерации, где регенерация проводится специалистами с помощью специализированного оборудования, что позволяет персоналу, обуслуживающему установку, избежать контакта с парами гидразина.

П р и и е р 1, В соответствии с предлагаемым способом кислород удаляют из вытекающего из двуступенчэтого умягчителя потока, содержащего от 8 до 10 ч./млн растворенного кислорода; Поток со скоростью

416 — 2040 л/мин, э обычно 1900 л/мин подается в устройство, содержащее насос для гидразина, шесть соединенных впараллель сЬсудов с активированным углем и шесть соединенных впараллель сосудов со смешанным слоем.

8 поток вводят 35%-ный раствор гидра зина со скоростью 1,5 л/ч на 378 л/мин указанного потока, В течение первых 3,5 ч полученный продукт содержит менее 0,1 ч./млн растворенного кислорода, а скорость подачи раствора гидразина постепенно уменьшается до 0,76 л/час на 378 л/мин потока.

После 36 ч работы при указанных условиях расход раствора гидразина постепенно уменьшается до 0,57 n/÷. Эксперимент по даннОму примеру показывает,что введение в поток в среднем примерно 8,9 ч./млн . гидразина является достаточным.

После введения в поток раствора гидразина он пропускается через сосуды с активированным углем. Каждый сосуд содержит слой активйрованного угля объемом 1;7 м, а суммарный объем угля во всех сосудах составляет 10 м . Затем поток пропускают через сосуды по слоям смолы, каждый из которых содержит слой смеси смол объемом

2,7 м, а суммаоный объем смеси смол соз ставляет 16,2 м .

Полученный согласно примеру 1 умягченный и очищенный от кислорода продукт содержал менее 10 ч./млрд растворенного кислорода и менее 1 ч./млрд гидразина, После отключения устройства на продолжительное время с возобновлением его работы обнаружено относительно большое содержание растворен його кислорода, однако зто повышенное содержание скомпейсировано временным повышением расхода гидразина

Пример 2. Кйслород удаляют либо из конденсата, либо из умягченной подготовленной воды, содержащей от 0,5 ч./млрд

- до 10 ч,/млрд растворенного кислорода, 20 электропроводность которой составляла 1 мкмо. Поток обрабатывают в устройстве, содержащем насос для гидразина, три соединенных впараллель сосуда с активированным углем и три соединенных

25 впараллель сосуда со слоями смеси смол, а также прибор для непрерывного измерения количества кислорода.

Расход подаваемого в устройство потока составляет 492 — 1780 л/мин. Уровень со30 держания в потоке кислорода изменяется от максимального (несколько ч./млн) при использовании умягченной подготовленной воды до минимального (менее 1 ч./млн) при обработке конденсата.

35 При вводе потока в устройство в него накачивают 35%-ный раствор гидразина. В течение первых 24 ч расход раствора гидразина составляет 0,75 л/ч на 378 л/.мин подаваемого потока. Последующие 24 ч

40 расход постепнено уменьшается до минимального, т.е. 0,075 л/ч на 378 л/мин потока с растворенным кислородом в количестве 1 ч./млн, Стехиометрическое отношение составляло 0,064 л/ч раствора гидразина на

45 378 л/мин потока. содержащего 1 ч./млн растворенного кислорода.

После ввода в поток гидразина смесь пропускают через тои сосуда с активированным углем, по 1,7 м угля в каждом. Следовэ50 тельно, суммарный объем активированного угля составляет 5,04 мз, а затем конденсат пропускают через три слоя, суммарный объем которых составлял (объемом 2,7 куб,м каждый), смеси смол 288 куб-футов (8,1 м), 55 Прибор непрерывйого действия производит измерения количества растворенного в о6работанном потоке кислорода, после чего поток пропускают в накопительный резервуар. Обнаружено, что содержание растворенного кислорода в обработанной среде составляет от 2 до 19 ч./млрд. После пропускания через сосуды с углем электропровод1757455

2. Способпоп.1, отличающийся тем, что воду после слоя ионитов смешанноСоставитель В.Вилинская

Техред M.Ìo låíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор Н.Бобкова

Заказ 3102 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ность потока составляет 6 мкмо, а после . пропускания через смеси смол она уменьшается до значения ниже 1 мкмо, а обычно до 2 мкмо.

Ф о р мул а изо Орете н ия

1. Способ удаления кислррода из воды путем контактирования воды, предварительно обработанной гидразином. со слоем активированногоугля, отл ича ющийся тем, что, с целью обеспечения возможности использования обескислороженной воды в замкнутой циркуляционной системе за счет гйбкого регулирования в воде колйчества непрореагировавшего гидразина, воду после активированного угля пропускают через слой ионитов смешанного действия на основе сильйокислотйого катионйта и сйльноосновного анионита, .

ro действия дополнительно пропускают через механический фильтр.

3, Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения содержания в

5 воде углеродных примесей, активированный уголь предварительно подвергают обратной промывке умягченной водой.

4. Способ пои, 1, етл ича ю щийс я тем, что при циркуляции обескислорожен10 ной воды при повышенных температурах в воду после пропускания ее через слой ионитов смешанного действия вводят дополнительное количество гидразина в качестве ингибитора коррозии.

15 5. Способ по и. 1, отличающийся тем, что; с целью предотвращения несчастных случаев при удалении из воды кислорода, слой активированного угля и слой ионитов смешанного действия устанавлива20 ют на подвижной платформе для транспортировки к станции регенерации.