Качество охлаждающей воды и возможности ее улучшения

Вербина В.А., Тройникова Е.С., Айзикова П.С.

В последние годы работы многих исследователей направлены на улучшение качества охлаждающей воды для предотвращения накипеобразования в теплообменной аппаратуре. В коксохимической промышленности эта проблема очень актуальна, так как она связана с вскрытием одного из главных резервов увеличения производства ценных химических продуктов коксования.

В этой связи опубликование обсуждаемой статьи имеет большое значение: приведенные в ней результаты исследовательских работ подтверждают простоту и действенность предлагаемого метода предотвращения накипных отложений в теплообменной аппаратуре.

Наиболее водопотребляющими системами на коксохимических заводах являются, как известно, первичные газовые холодильники (ПГХ). Анализ их работы на большинстве заводов Украины показывает, что температура коксового газа после охлаждения значительно превышает требуемую величину, и это, безусловно, отражается на потерях химических продуктов.

Температура охлаждаемого газа зависит от характеристики самого коксового газа (в том числе от содержания в нем нафталина), поверхности теплообмена, качества охлаждаемой воды и производительности охладителей оборотной воды.

По характеристике коксового газа, удельной поверхности теплообмена и производительности охладителей оборотной воды коксохимические предприятия находятся примерно в одинаковых условиях.Основная причина высокой температура коксового газа после первичных газовых холодильников заключается в образовании накипных отложений на поверхности трубок теплообменников. Днепропетровский коксохимический завод и цех № 2 Криворожского коксохимического завода достигают требуемых температур только за счет увеличения удельного расхода оборотной воды на 1 000 м3 газа, но считать этот путь приемлемым нельзя, так как увеличение расхода оборотной воды приводит к завышенным расходам электроэнергии и дефицитной технической воды. Единственной возможностью нормализации условий теплообмена является улучшение качества охлаждающей воды путем ее обработки.

К сожалению, как видно из таблицы, на многих коксохимических предприятиях сооружения химической водоподготовки отсутствуют, хотя качество подаваемой воды из естественных водоемов зачастую не отвечает требованиям, предъявляемым к охлаждающей воде, в частности по карбонатной жесткости.

В то же время применяемые на отдельных заводах обычные реагентные методы умягчения (подкисление на Авдеевском коксохимическом заводе, фосфатироваиие  гексаметафосфатом  в цехе № 2 Ждановского и подкисление с фосфатироваиием в цехе № 2 Коммунарского коксохимических заводов) не приводят к необходимым результатам — накипные отложения в теплообменной аппаратуре остаются значительными.

Большей эффективностью отличается метод ионитной обработки воды. На примере Кадиевского коксохимического завода, где подготовку воды осуществляют двухступенчатым Na-катионированнем, можно видеть, что этот способ обеспечивает почти полное отсутствие накипных отложений, благодаря чему температура коксового газа после охлаждения достигает 28—30° С. Однако для повсеместного внедрения ионитной обработки технической воды требуются значительные капитальные затраты.

К положительным результатам приводят также добавки в технические воды сульфата аммония. Это подтверждают результаты проведенных авторами обсуждаемой статьи исследований и опыт работы Енакиевского коксохимического завода.

К недостаткам метода аммонирования оборотных вод следует отнести возрастающие эксплуатационные расходы и увеличение содержания в воде ионов SO4, которые способствуют повышению их коррозионной активности. В этой связи более перспективным мероприятием для умягчения технической воды можно считать опыт работы Ждановского коксохимического завода. На I блоке цеха улавливания здесь в цикл первичных газовых холодильников подают сточную воду после обесфеноливающего скруббера в количестве 25—30% от общей подпитки оборотного цикла технической водой. При этом, как и при обработке технической воды сульфатом аммония, происходит перевод временной жесткости в постоянную за счет обменной реакции между солями кальция технической воды и солями аммония сточной:

Ca(HC03)2+2NH4Cl = CaCl2+2NH4HC03;

Ca(HC03)2+(NH4)2S04 = CaS04 + 2NH4HC03;

Ca (HC03)2+2NH4GNS = Ca (CNS)2 + 2NH4HC03.

Концентрация связанного аммиака в сточных водах коксохимических предприятий составляет 0,5—1,3 г/л, что вполне достаточно для протекания указанных реакций даже при соотношении сточных вод с технической, равном 1:3. (Это соотношение характерно для количества образующихся сточных вод на коксохимических предприятиях и количества потребляемой ими технической воды для пополнения оборотных систем водоснабжения.)

Повышенное солесодержание, вызывающее увеличение коррозионной активности вод, в таком случае компенсируется присутствием в сточной воде веществ (фенолов, роданидов, смесей пиридиновых оснований и др.), которые тормозят процессы коррозии путем пассивации металла. По нашему мнению, этот метод более перспективен еще и потому, что он решает задачи улучшения работы охладительных систем оборотного водоснабжения и рационального использования сточных вод.

Следует отметить также, что использование сточных вод в оборотных циклах водоснабжения приобретает особое значение и в связи с внедрением установок сухого тушения кокса.

Как и всякий другой метод,предлагаемый нелишен недостатков, заключающихся в основном в трудностях его реализации. В первую очередь он связан с изменением отношения предприятий к собственным стокам. Фенольная канализация и очистные сооружения должны войти в ряд важнейших технологических объектов коксохимических заводов. Необходимо произвести также ряд мероприятий, обеспечивающих установление стабильного состава сточных вод, и категорически запретить залповые сбросы в канализацию.