第2章 无机化学工艺学-工业用水.ppt

第二章 工业用水 一、水的特性及在化学工业生产中的用途 不论化学工业、冶金、机械、电力、纺织等各行业，几乎都离不开水。尤其是化学工业是用水大户，（由于其化学反应工程、分离工程和公用工程所解决的是：加热、冷却、蒸发、冷凝、聚合、裂解等都离不开水）。 如生产1吨人造纤维需500吨以上的水；生产1吨烧碱要150吨水；加工1吨石油需4吨水。21世纪用太阳能电解水 H2和O2形成燃料电池的原料，也离不开水。 为什么化学与水结下了不解之缘呢？这与水的性质有关。 1、天然水的特性 水在常温下呈液态存在，具有一般液体的共性。与其他液体相比，又有许多独立的特性。 1）水在0～4℃范围内，不是热胀冷缩，而是冷胀热缩，即t↑v↓γ↑。 2）在所有的液体中，水的比热容最大，为4.18J/g.℃，因此水可作为化工优质的热介质，用于冷却、储热、传热等方面。 3）0～100℃水可以出现g、l、s三相变化。故利用水的相变的相热转换能量是很方便的。化学中可用作惰性气体或水蒸汽蒸馏（增加总压，降低沸点）。 4）在液体中，除汞以外，水的表面能最大。 5）水的溶解及反应能力极强，许多物质不但在水中有很大的溶解度，而且有最大的电离度。因此可作为溶剂、试剂、助剂、电解制H2的原料等。 6）水有较好的导电性能，是随着水中含盐量的增加而增大。因此作化工过程静电的消除剂（增湿法）。 对水的特性认识后，即可理解化学工业中水的用途。 2、化学工业中水的主要用途 1）原料：即前述的起始原料，作为制氢气、水煤气和有机合成等的原料。 2）溶剂（吸附剂）：固体物质的溶解、气体的吸收。 3）稀释剂：造纸纸浆、酿酒勾兑。 4）冷却剂：间、直冷却水，作为冷却介质，用于几乎所有的化工厂。 5）热载体：蒸汽或作为蒸汽透平机的动力。（风机、蒸汽泵等），水蒸汽蒸馏。 可见，水已是拟建化工厂外部的极其重要的条件。西部开发首先完成基础设施、基础教育建设，然后有了水才能开发附加值高的化学工业产品。（水是外部条件投资环境的重要部分） 3、对水质的要求 化工工业用水，按以上所讲大体可分为两大种：直接用水、间接用水。 直接用水：系水与产品直接接触，或用于生产产品，对产品质量有很大的影响，故要求优良的水质。（浊度、悬浮物、pH和杂质等要求严格） 间接用水：对产品质量一般无影响，出于防腐和防垢的要求，而需要采用不同的水质。（对温度、pH和硬度有要求） 因此，生产对象不同，对水质的要求不同。 1）原料用水：直接作为原料或作为原料的一部分而使用的水。 例如电解水、饮料、食品加工、酿造，水质对产品的影响较大，最好的水质：无色、无浊、无味、盐类含量适当（pH）、氨氮和亚硝酸盐、细菌等指标符合生产要求。 酿酒工业要求更严，一些名酒除了它的独特酿造技术外，都是因选用当地的优质井水而著称。 合成纤维、电解、医药都要求优质的纯水。 2）产品处理用水 这种水在水产过程中作为洗涤、漂染、打浆等用水，故也要求同上较好的水质。 例如，造纸水中如有铁盐，生产高级纸张会产出斑点。 3）锅炉用水（间接用水）。由于水的硬度高（即水中含有钙镁盐类），使锅炉汽包内结垢，致使传热系数↓，易使蒸汽品质恶化，局部过热引起过热爆炸。 要求：锅炉用水对水的硬度、含盐量、碱度、pH值、溶解氧均有严格的指标要求。 4）冷却用水：冷却用水量最大，作用是来冷却热介质，所以防止腐蚀、结垢、微生物危害是冷却水处理的三大任务。因此冷却水(循环）的水质。要求：硬度、悬浮物、溶解气体、油、其他有机物、藻类、微生物都应控制。 例：煤化工厂、石油化工厂的循环水，要进行杀菌除藻及除垢处理。（投加杀菌灭藻阻垢剂）。 另外，工业废水、有毒物，要求经处理后达到我国三废排放制度标准后方可外排。 二、水的来源及其杂质 1、水的资源及其分布 水是自然界中分部最广的一种资源，它以气液固三种状态存在，自然界的水主要指海洋、河流、湖泊、地下水、冰川、积雪、土壤水和大气水分等水体，其总量为1.4×1019m3,如果将其平铺在地球表面上，水层深度可达到约3000 m深，但是大部分是咸的海水，加上内陆地表咸水湖，地下咸水约占总水量的98%。而冰川、积雪约占总水量的1.7%，目前尚难以利用开发。 水的资源及其分布 人均水资源：加拿大145900m3/人均，美国14280m3/人均，中国2380m3/人均。 水是化学工业生产中重要的原料之一，没有合格的水源，任何工业都难以为继，作为工业用水的淡水水源主要来自地表的江河水，湖泊水和水库水及地下水（井水）。 2.工业用水的来源及水质 ①地表水：称地上水，指江、河、湖泊及水库中的水。 其水质一般为：含盐量及硬度比较低，含盐量一般在70～100mg/L，硬度一般在1.0～8.0 mmol/L； 特点：随季节变化较大。春冬两