11.2. Стабилизация воды подкислением

Обработка воды сильной кислотой приводит к разрушению части бикарбонатной щелочности ΔЩ_{к. доб} – потенциального источника карбонат-ионов – с одновременным выделением диоксида углерода по реакции:

.

(11.7)

Такая обработка с выделением СО₂ способствует стабилизации бикарбонатов, оставшихся в воде после подкисления в качестве щелочного буфера (0,5–1 ммоль/дм³) для предотвращения коррозии конструкционных материалов. Следует отметить, что основной эффект подкисления связан с уменьшением карбонатной жесткости охлаждающей воды. Соляная кислота для подкисления принципиально может быть использована, но вследствие ее высокой коррозионной агрессивности и значительной стоимости чаще применяется более дешевая и доступная серная кислота. В этом случае следует считаться с возможностью сульфатных отложений в системе охлаждения при сокращении значения продувки в высокой кратности концентрирования примесей (Ж_{к. цирк}/Ж_{к. доб}). Как известно, сульфат кальция не образует твердой фазы в том случае, если произведение активных концентраций Са²⁺ и в охлаждающей воде не превышает произведение растворимости сульфата кальция (при t = 25–60 °С принимают равным 2,4·10^-5). При проведении физико-химических расчетов такого рода необходимо помнить, что концентрации ионов кальция, сульфатов и коэффициент активности определяются не только качеством добавочной воды, но и такими параметрами водного режима оборотной системы, как P_доб и P_исп. Задаваясь последовательно значениями этих величин, определяют Ж_{к. цирк}, концентрацию сульфатов в циркулирующей воде и находят по ионной силе раствора охлаждающей воды коэффициент активности двухвалентных ионов. Сравнивая произведения активных концентраций с , находят допустимое значение концентрирования примесей в системе, определяемое значениямиP_исп, P_ун, P_прод, при которых не образуется сульфатных отложений в системе.

Расход серной кислоты σ_к на обработку охлаждающей воды подсчитывается по определенному значению Ж_к.пр с учетом выбранных ранее значений P_исп, P_ун, P_прод:

(11.8)

где D – расход добавочной воды, м³/ч; k – доля H₂SО₄ в технической кислоте.

Кислоту можно вводить в воду разведенной до концентрации 3 – 5 % или дозировать в концентрированном виде при расходах, превышающих 0,5 т/сут. В этом случае скорость движения воды в трубопроводе должна быть не менее 1,5 м/с, а место ввода кислоты защищено от кислотной коррозии и находиться не ближе 30 м от конденсатора.

Результат, аналогичный подкислению можно получить, использовав Н-катио-нирование части добавочной воды оборотных систем, при этом наряду с нейтрализацией бикарбонатных ионов ионами водорода из воды удаляется также соответствующее количество ионов кальция, что способствует стабилизации воды охлаждающих, систем. Снижение карбонатной жесткости добавочной воды можно достичь применением Н-катионирования с голодной регенерацией.

Метод стабилизации воды подкислением используется также при подготовке подпиточной воды тепловой сети, исходя из значения карбонатного индекса И_К (ммоль/дм³)², под которым понимают произведение общей щелочности на кальциевую жесткость воды. И_К принимает значения в пределах от 4 до 0,5, уменьшаясь с ростом температуры. Он также зависит от типа водогрейного оборудования (пиковые котлы, сетевые подогреватели). Возможность стабилизации воды теплосети серной кислотой должна рассматриваться с учетом значительного уменьшения с ростом температуры. Выделяющийся при подкислении диоксид углерода обязательно должен быть удален, поэтому кислоту дозируют перед деаэратором подпиточной воды. В тех случаях, когда требуется снизить не только карбонатную, но и общую жесткость, перед подкислением воду подвергают известкованию, что снижает удельные расходы кислоты на подкисление и уменьшает вероятность выделенияCaSО₄.