ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамический эксергетический метод синтеза водных ресурсосберегающих химико-технологических систем промышленных предприятий из "Анализ и синтез водных ресурсосберегающих химико-технологических систем" При разработке ресурсосберегающих технологических процессов одной из наиболее важных проблем является синтез рациональных ХТС водопотребления и водоотведения промышленного предприятия. Совместное функционирование систем водопотребления и водоотведения представляет собой в целом ВХТС данного промышленного объекта - совокупность сооружений и оборудования, обеспечивающих получение воды из природного источника, очистку и подачу воды потребителям и отведение от них отработанной воды, ее очистку, повторное использование или сброс в природный водный объект (водоем или водоток). [c.82] Одна из основных проблем, возникающая в процессе анализа и синтеза ресурсосберегающих ВХТС промышленных предприятий, - поиск оптимального варианта разделения и смешения индивидуальных водных потоков с целью их обработки, повторного использования очищенной воды или сброса сточных вод. При этом необходим учет вида данного водного технологического потока (поток свежей потребляемой воды, частично отработанной технологической воды или сточной воды). [c.83] Примером таких сложных многокомпонентных жидкофазных систем могут служить технологические водные потоки красильно-отделочных производств текстильных предприятий. В отработанной технологической воде данных предприятий содержатся как органические (в основном азотсодержащие красители, поверхностно-активные вещества, спирты, смолообразующие текстильно-вспомогательные вещества, загустители и др.), так и неорганические вещества (окислители, восстановители, кислоты, щелочи, в том числе аммиачная вода, нейтральные электролиты, соли металлов и др.). [c.84] Нами доработан и развит термодинамический подход к проектированию ресурсосберегающих химико-технологических систем водопотребления и водоотведения промышленного предприятия [31-35]. С целью установления некоторых закономерностей, имеющих место при смешении водных потоков, рассмотрим схему ВХТС, в которой происходит смешение двух технологических потоков, содержащих один компонент загрязняющего вещества (рис. 2.5). В этой схеме т ], - массовые расходы (кг/ч) компонента соответственно в первом, втором и смешанном потоках т , и - массовые расходы (кг/ч) воды соответственно в первом, втором и смешанном потоках. [c.84] Принимая во внимание уравнения (2.14) и (2.15), можно сделать общий вывод результатом любого процесса смешения технологических водных потоков является рост энтропии системы и связанные с этим трудности по извлечению загрязняющих веществ в процессе обработки технологической воды. [c.86] Естественно, приведенные выше рассуждения справедливы и при объединении (смешении) большего числа потоков. Очевидно, что в таком случае эффект усиления энтропийного фактора смешения будет усиливаться. [c.86] Эксергия - величина, характеризующая техническую работоспособность, максимальную способность системы к совершению работы с учетом взаимодействия с окружающей средой, параметры которой не зависят от воздействия рассматриваемой системы [1]. Данная характеристика может быть использована для определения снижения потенциала жидкофазной системы в процессе смешения. На практике она может служить мерой деградации (разбавления) водных технологических потоков. [c.87] Таким образом, в любом реальном процессе эксергия убывает пропорционально возрастанию энтропии. Расчеты показали, что энтропия смешанного потока всегда выше, чем сумма энтропий смешиваемых потоков, причем, чем ниже концентрация компонента (загрязняющего вещества) в потоках, тем эта разность больше. Это означает, что отрицательные значения эксергии объединенного потока всегда больше отрицательных значений суммы эксергий потоков до их смешения и что отрицательные значения эксергии объединенного потока всегда растут с уменьшением концентрации загрязняющего вещества в индивидуальных потоках. [c.87] Величину -ТоАЗ можно использовать для характеристики термодинамического совершенства системы. Она показывает, какое количество работы безвозвратно теряется вследствие нерационального аппаратурно-технологического оформления процесса. [c.87] И - эксергия жидкофазной системы соответственно на входе (до смешения) и на выходе из системы (после объединения индивидуальных потоков). [c.89] В качестве термодинамически обоснованных должны быть выбраны такие технологические схемы взаимодействия водных потоков, которым отвечают минимальные значения %АЕх. [c.89] Практическое использование величины относительного изменения потери эксергии при смешении водных потоков фактически предполагает сравнение значения эксергии объединенного водного потока с суммой значений эксергий индивидуальных потоков до их смешения. [c.89] С учетом сказанного дальнейшая схема расчета может быть предложена в следуюш,ем варианте. [c.89] Используя данный подход при синтезе водных ресурсосберегающих ХТС промышленных предприятий, целесообразно рассмотреть возможные варианты смешения индивидуальных водных потоков. [c.90] Изучение термодинамики жидкофазных систем [41, 44- 8] и анализ структуры действующих ВХТС промышленных предприятий [28-30, 36, 38] показали, что объединение водных потоков, образующихся в самостоятельных (специфических) технологических процессах, не соответствует принципам химической термодинамики в отношении эффективности функционирования ВХТС. [c.90] Причины изменения устойчивости жидкофазных систем необходимо анализировать с учетом термодинамических свойств всех участников равновесия. В работе [51], в частности, приведены доказательства недостаточности оценки лишь концентраций воды и неводного компонента как реактантов. В случае реакции комплексообразования добавление к воде этанола приводит к росту отрицательных значений А5° реакции. Суш,ественную роль в этом играет процесс сольватации лиганда. Большее влияние изменения состава жидкой фазы на свободные энергии переноса иона по сравнению с комплексными ионами должно было бы приводить к снижению устойчивости комплексов при повышении концентрации спирта в воде. Однако наблюдаемый рост устойчивости обусловлен уменьшением М ° сольватации аммиака. Повышение устойчивости комплексов на практике усложняет процесс удаления тяжелого металла из жидкофазной системы. [c.91] Зная структурные особенности воды, можно предсказать определенные закономерности в изменении ее свойств при смешении с теми или иными компонентами. Большую часть экспериментальных данных удается объяснить с помош,ью льдоподобной модели Самойлова. Согласно этой модели, структурированность воды проявляется в пространственной сетке водородных связей при наличии в ней пустот. Молекулы вносимых в раствор ве-ш еств могут заполнять эти пустоты, стабилизируя при этом жидкофазную систему вода-веш ество и осложняя тем самым процессы разделения при необходимости очистки воды. [c.91] Концентрация загрязняющего вещества до обработки до смешения потоков. Концентрация загрязняющего вещества до обработки после смешения потоков. После смешения потоков 1-3. [c.92] ВОДООЧИСТНОГО оборудования (вследствие, например, отложения осадков на стенках коммуникаций). [c.92] После смешения потоков 1-3. [c.92] Вернуться к основной статье