Получение дистиллата высокого качества

Вода, используемая на борту судна для различных целей, приготовляется из морской воды. Для того, чтобы морская вода могла использоваться для получения пара, из нее, с целью минимизации накипеобразования и коррозии в котлах и паропроводах, должны быть удалены соли и другие примеси. Для достижения этой цели используются механические и химические средства. В этом разделе до того, как обратиться к процедурам испытаний, используемых для управления обработкой воды и контроля над содержанием в ней примесей, рассматриваются процессы получения воды высокого качества, процессы коррозии и накипеобразования, а также механические и химические средства воздействия на эти процессы.

В судовой практике для обессоливания морской воды используются процессы дистилляции, ионообмена и обратного осмоса (RO). Наибольшее распространение на судах получила дистилляция воды, что объясняется ее относительной простотой и относительно низкими затратами. Краткое описание других процессов приводится ниже.

Процесс ионообмена: катионитовая ионообменная установка эффективно удаляет из воды ионы солей жесткости (кальция и магния), не удаляя анионы, т.е. ионы хлоридов и сульфатов и других включений. Чрезвычайно высокая концентрация солей в морской воде вызвала спрос на такие установки. Наиболее распространенные ионообменные установки могут быть регенерированы растворами хлористого натрия, которые могут возвратить ионы хлора содержимому рабочей емкости. Ионообменные фильтры должны быть спроектированы таким образом, что проток воды без обработки не допускается.

Обратный осмос является эффективным способом обессоливания. Однако, установки с однократным проходом не позволяют получить воду необходимого качества для использования в судовых системах, поэтому необходима дальнейшая деминерализация. Теоретически считается, что при последовательном соединении нескольких установок может быть получена вода, качество которой удовлетворяет требованиям к питательной воде котлов.

Обычно процесс осмоса охватывает два раствора с различной концентрацией растворенных твердых веществ, которые находятся в одной емкости, разделенной полупроницаемой мембраной. Растворителем в обоих растворах является вода. Через мембрану вода перетекает из зоны с меньшей концентрацией в зону с большей концентрацией. Через некоторое время концентрация растворов в обеих полостях выравнивается.

Осмос

Процесс обратного осмоса возникает, когда более концентрированный раствор подвергается давлению таким образом, что вода проходит через полупроницаемую мембрану в обратном направлении из зоны с большей концентрацией в зону с меньшей концентрацией, оставляя в зоне с большей концентрацией большую часть растворенных веществ.

При использовании процесса обратного осмоса для получения пресной воды из морской воды, обратное осмотическое давление используется для продавливания воды из рассола (морской воды) в емкость пресной воды. Теоретически все что требуется – это энергия для преодоления осмотического давления и питательный насос. На практике для производства полезного объема воды, приходящегося на единицу площади мембраны, требуется гораздо большее давление (60-70 кгс/см2).

Процесс обратного осмоса не применяется на судах так широко, как дистилляция.

ДИСТИЛЛЯЦИЯ (ПРОЦЕСС ИСПАРЕНИЯ)

Обычно для получения из морской воды дистиллата высокого качества для судовых систем используются испарители. Существует много типов испарителей, но все они спроектированы для одной и той же цели. Для повышения экономических показателей испарителей в качестве источников тепла используются горячая охлаждающая воды или пар для вспомогательных нужд.

В испарителях некоторых типов морская вода подогревается с помощью змеевиков, через которые проходит пар. Теплота передается морской воде, которая находится под вакуумом, что приводит к испарению большей ее части. Образующийся пар на выходе из испарительной части проходит через влагоотделитель, чтобы удалить захваченные паром частицы воды, содержащие небольшое количество растворенных твердых веществ.

Затем для получения чистого дистиллята пар охлаждается в конденсаторе. Он откачивается в танки запаса для использования в качестве добавочной воды котельной установки, охлаждающей воды двигателей, мытьевой воды и других целей.

Большая часть растворенных твердых веществ остается, аккумулируется и концентрируется в рассольной части установки для последующего удаления за борт. Получаемая вода содержит только следы растворенных веществ, с которыми легко справляются реагенты для обработки котловой и охлаждающей воды.

Накипеобразование в испарителе

В процессе испарения концентрация большинства растворенных веществ, остающихся в рассоле, повышается и имеет место выпадение их в осадок с образованием накипи на теплопередающих поверхностях. В испарителях образуются чаще всего три вида накипи: сульфат кальция, карбонат кальция и гидроокись магния. Они в значительной степени ухудшают процесс теплообмена, что приводит к уменьшению производства воды. В конце концов испаритель должен быть остановлен и почищен для удаления накипи.

Вспенивание воды и унос солей в испарителях

Повышение концентрации растворимых твердых веществ в рассоле приводит к увеличению поверхностного натяжения воды, действующего на поверхности воды как эластичный кожный покров. Увеличение поверхностного натяжения препятствует высвобождению пузырьков пара и газов и способствует вспениванию.

При образовании пузырьков частицы воды, содержащие концентрированные растворы солей, уносятся в паровое пространство и затем в дистиллят. Это приводит к ухудшению качества воды.

Вспенивание может также вызываться присутствием в воде органических веществ, которые могут быть результатом разложения органических материалов или присутствием нефтепродуктов.

Управление испарителем

Вспенивание воды и унос солей из испарительной части могут быть уменьшены надлежащим управлением уровнем воды и контролем солености рассола.

  • Неудовлетворительное управление уровнем воды часто вызывается плохой работой системы автоматического управления и сигнализации. Системы автоматики и сигнализации должны поддерживаться в хорошем рабочем состоянии.
  • Контроль солености является важным средством предотвращения как накипеобразования, так и уноса воды. Поддержание солености в заданных пределах сводится к непрерывному удалению из испарителя концентрированного рассола чтобы поддерживать в заданных пределах количество растворенных в нем веществ. Обычно концентрация рассола составляет 1,5 (1,5/32-ых), хотя некоторые установки работают при концентрации рассола 2,0 (2,0/32-ых) и более.

Химическая обработка

Накипеобразование и вспенивание могут быть уменьшены добавлением препаратов, содержащих полимерные ингибиторы накипеобразования и антипенные добавки. Молекулы полимеров соединяются с накипеобразующими веществами чтобы разрушить их плотную кристаллическую структуру. Это предотвращает отложения твердой накипи на поверхностях нагрева. Образующиеся взвешенные вещества легко удаляются за борт с продувкой.

Обработка полимерами может удалять имеющиеся отложения накипи таким же образом. При использовании химической обработки, представляется возможным поддерживать производительность испарителя и уменьшить количество кислотных промывок.

Современные препараты включают антипенные добавки, которые уменьшают поверхностное натяжение воды и позволяют пару удаляться без образования пены. Это позволяет поддерживать качество воды.

Препараты Drew для испарителей

Препарат для испарителей AMEROYAL представляет собой жидкость, являющуюся смесью активного полимера с эффективным антипенным реагентом. Он эффективен в морской и солоноватой воде. Антипенный реагент, входящий в состав AMEROYAL, уменьшает поверхностное натяжение и таким образом предотвращает вспенивание и унос солей. AMEROYAL – препарат, наиболее широко используемый для испарителей в морской практике.

AMEROYAL CF – концентрированный препарат для испарителей, представляющий концентрированную смесь активного полимера и антипенного препарата, специально разработанного для предотвращения отложения накипи и уноса солей в высокотемпературных многоступенчатых испарителях большой производительности. Препарат AMEROYAL CF позволяет обеспечить значительное уменьшение количества кислотных очисток, требуемых для поддержания проектной производительности испарителей.

ПРИМЕРЫ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

ИСПАРИТЕЛЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПОГРУЖНЫМИ ГРЕЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

ИСПАРИТЕЛЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ С ПОГРУЖНЫМИ ГРЕЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

ИСПАРИТЕЛЬ СО СЖАТИЕМ ПАРА

ИСПАРИТЕЛЬ СО СЖАТИЕМ ПАРА

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ВАКУУМНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ВАКУУМНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ

ПЛЕНОЧНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

ПЛЕНОЧНЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ