ВСТУП
Серед мембранних методів розділення рідких сумішей важливе місце займають зворотний осмос та ультрафільтрація [1-3]. В останні роки їх почали застосовувати для опріснення солоних вод, очищення стічних вод, отримання води підвищеної якості, концентрування технологічних розчинів в хімічній, харчовій, мікробіологічної та інших галузях промисловості. Зворотний осмос заснований на фільтруванні розчинів під тиском, що перевищує осмотичний, через напівпроникні мембрани, пропускають розчинник, але затримують розчинені речовини (низькомолекулярні (трьох зворотному осмосі). Роздільна проходить при температурі навколишнього середовища без фазових перетворень, тому витрати енергії значно менше, ніж у більшості інших методів розділення (таких як ректифікація, кристалізація, випарювання та ін.). Мала енергоємність і порівняльна простота апаратурного оформлення забезпечують високу економічну ефективність зазначеного процесу.
При проведенні зворотного осмосу отримують два розчину: оретант збагаченні розчиненими речовинами, інший пермеат збіднений ними.
Якщо кожен з цих розчинів є готовим продуктом (наприклад, пермеат - чиста вода, прибуткова для використання на виробництві), зворотний осмос може бути єдиним масообмінних процесів у схемі поділу. Однак на практиці частіше зустрічаються випадку, коли концентрат повинен піддаватися більш значного концентрування, ніж може забезпечити зворотний осмос, або пермеат вимагає більш глибокого очищення.
Процес мембранного поділу газів в даний час використовують для вирішення обмеженого числа завдань, що пов'язано з необхідністю отримання в кожному конкретному випадку напівпроникної мембрани, що володіє високою селективністю і проникністю по компонентах даної суміші. Найбільш вивчені наступні процеси мембранного поділу газів: отримання повітря, збагаченого киснем; отримання азоту; концентрування водню продувних газів синтезу аміаку і нафтопродуктів; виділення гелію, діоксиду вуглецю і сірководню з природних газів; отримання та підтримання складу газового середовища, що забезпечує тривале збереження овочів і фруктів.
1. Установка зворотного осмосу
Тут розглядається технологічна схема концентрування розчинів, в якій основним вузлом є установка зворотного осмосу. Її використання дозволяє істотно знизити загальні витрати на процес концентрування, оскільки більша частина води видаляється цим високоекономічним методом і лише мала частина - порівняно дорогим методом (виправними). ??
Технологічна схема установки представлена ??на рис. 1. Вихідний розчин неорганічної солі з ємності/подається насосом 2 на пісочний фільтр 3, де очищається від суспензій твердих частинок. Далі розчин насосом високого тиску 4 подається в апарати зворотного осмосу 5, де його концентрація підвищується в кілька разів. Концентрат підігрівається в теплообміннику 6 і направляється для остаточного концентрування в випарної апарат 7, що працює під надлишковим тиском. (В разі великих производительностей доцільно для економії гріючої пари використовувати багатокорпусну випарну установку.) Упаренний розчин стікає в ємність 8. Пермеат з апаратів зворотного осмосу повертається для використання на виробництві або скидається в каналізацію, залежно від його якості. Вторинний пар з випарного апарату 7 направляється для обігріву інших виробничих апаратів, у тому числі теплообмінника 6. (У схемі може бути передбачена система вентилів для відключення мембранних апаратів, що вийшли з ладу, і їх заміни без припинення роботи установки.)
Рисунок 1 - Технологічна схема установки для концентрування розчинів з застосуванням зворотного осмосу: 1 - ємність для вихідного розчину; 2 - насос низького тиску; 3 - фільтр; 4 - насос високого тиску; 5 - апарати зворотного осмосу; 6 - теплообмінник; 7 - випарної апарат; 8 - ємність для упаренного розчину
Завдання
Розрахувати і спроектувати установку для концентрування 4 кг/сек водного розчину хлористого кальцію від концентрації 1% масових до 25% масових. Первинне концентрування провести зворотним осмосом, остаточне - виправними. Втрати солі з перміат не повинні перевищувати 10% від її кількості, що міститься у вихідному розчині. Виконати креслення технологічної схеми установки, мембранного апарату і випарного апарату.
2. РОЗРАХУНОК АПАРАТУ зворотного осмосу
. 1 Технологічний розрахунок
. 1.1 Ступінь концентрування на ступені зворотного осмосу
При концентруванні розбавлених розчинів зворотний осмос економічніше випарювання. Однак починаючи з концентрацій розчинених речовин 0,2-0,4 моль/л води, характеристики зворотного осмосу починають погіршуватися: ...
