Продуктов термического

После регенерации, о завершении которой судят по жесткости воды, выходящей при регенерации из фильтра и составляющей IB ее конце -обычно 0,05—0,10 мг-э:кв/,кг, проводят отмывку загруженного катионита от продуктов регенерации умягченной из бака 4 водой; взрыхление ведут обычной водой.

Сульфоугольные фильтры удаляют из воды кроме механических примесей аммиак, часто вводимый в воду для поддержания высокого рН. Применение таких фильтров удлиняет срок службы ФСД, обменная емкость которых по аммиаку не истощается. При небольшом содержании железа (^8—10 мкг/кг) и диоксида углерода в воде можно отказаться от применения механических фильтров. При этом работа ФСД не ухудшается. Регенерацию фильтров проводят по описанным ранее схемам. Регенерацию и отмывку ионита от продуктов регенерации, как правило, проводят с одной и той же скоростью. Скорость регенерации и отмывки Н-катионитных фильтров около 10 м/ч, анионитных — сначала 4—6, а затем до 10—12 м/ч. Давление в регенерируемом фильтре должно быть ниже, чем в работающем, чтобы предотвратить попа-

Загрязнение (отравление) анионитов органическими веществами проявляется в снижении обменной емкости, увеличении количества необходимых для регенерации реагентов и воды на отмывку от продуктов регенерации. Высокомолекулярные органические соединения блокируют поры гелевых анионитов, препятствуя процессам сорбции и регенерации.

В себестоимости умягченной воды доля стоимости реагентов нередко достигает 50%. Поэтому основные усилия эксплуатационного персонала должны быть направлены на экономию .реагентов, в частности соли. Это может быть достигнуто применением противоточного способа регенерации. Он в последнее время приобретает большое значение, и в скором времени будут выпускаться катионитные фильтры, приспособленные для соответствующей технологии. Сущность этого способа состоит в том, что направление потока регенерационного раствора в слое «атионита противоположно потоку умягчаемой воды. Регенерационный раствор можно направлять сверху вниз, а умягчаемую воду снизу вверх. При этом скорость умягчаемой воды, если слой катионита не зажат (гидравлически), не может превысить 7—8 м/ч, так как при большей скорости происходит взвешивание зерен ка-тионита в пото'ке воды. При гидравлически зажатом слое эта схема вполне приемлема. Используется и вторая схема. Раствор реагентов подается снизу вверх, а вода сверху вниз. Во всех случаях важно, чтобы слой ионига был гидравлически зажат. Для этого в фильтре устраивается среднее дренажное устройство, располагаемое в слое «а-тионита на глубине 500 мм от его поверхности (способ ВТИ) или на глубине 150—200 мм (способ МОЦКТИ). Оно служит для сбора и отвода продуктов регенерации при пропуске раствора реагента снизу вверх. Конструкция среднего дренажного устройства служит предметом специальных исследований и разработок, так как условия его работы сложны и оно должно удовлетворять многим требованиям. Весьма важна его механическая прочность, чтобы исключить его деформацию при взрыхлении катио-нита или в процессе фильтрования.

освободившееся пространство заполняют раствором соли, после чего открывают задвижку 5 и раствор соли пропускают через слой катионита. При этом одновременно свежий раствор продолжают подавать в фильтр. Когда весь объем раствора соли будет использован, уровень его в фильтре над слоем катионита снижают до 100—• 150 мм, закрывают задвижку 6, открывают 7, заполняют водяную подушку водой и начинают отмывку катионита от продуктов регенерации. Описанный порядок регенерации требует несколько большего времени.

ным. Для своего осуществления он требует двух фильтров, работающих в паре (спаренные фильтры, блоки из двух фильтров), как представлено на рис. 11-8, а. Вариант а может быть осуществлен с применением обычных катионитных фильтров. Оба фильтра одновременно останавливаются на регенерацию и включаются в работу. Раствор кислоты подается вначале на фильтр 2, а затем на 1. В таком же порядке ведется и отмывка от продуктов регенерации. Количество кислоты на регенерацию двух фильтров принимается такое, чтобы фильтр

Производственный цикл установки типа ВПУ-1 состоит из последовательного осветления и умягчения исходной воды, взрыхления и промывки фильтрующего материала в осветлительном фильтре, взрыхления катионита обратным потоком воды, подачи регенераци-онного раствора в Na-катионитный фильтр, отмывки катионита от продуктов регенерации и избытка регенерационного раствора.

Продолжительность регенерации составляет около 55-65 мин, в течение которых должен быть израсходован весь приготовленный солевой раствор. По окончании регенерации производят отмывку катионитовой загрузки фильтра от продуктов регенерации и избытка раствора соли. 130

Конечным результатом нарушения равномерности фильтрования являются гидравлические перекосы в загрузке фильтра (рис. 5.5), которые отрицательно отражаются не только на рабочем цикле фильтра, препятствуя наиболее полному использованию его емкости поглощения, но также и на регенерационном цикле, поскольку, во-первых, регене-рационный раствор не омывает из-за перекосов некоторые части загрузки, оставляя их в истощенном состоянии, и, во-вторых, при отмывке ионита перекосы вызывают повышенный расход воды для удаления продуктов регенерации и остатков непрореагировавшего регенерационного раствора.

Последняя операция регенерационного цикла иони-та — отмывка — имеет целью удалить из слоя фильтрующего материала остатки продуктов регенерации. Некоторую, хотя и незначительную часть этих веществ, проникшую при регенерации в глубь пористой структуры ионообменных материалов, полностью удалить при промывке не удается, вследствие медленного протекания процессов обратной диффузии. Удлинять же операцию отмывки ионита экономически нецелесообразно из-за увеличения расхода воды и продолжительности простоя фильтра, а также бесполезного расходования обменной емкости ионита на умягчение отмывоч-ной воды. При последующем проведении рабочего цикла оставшиеся в порах ионита вещества имеют достаточное время для постепенного диффундирования в обрабатываемую воду. Поскольку количество проникающих таким образом примесей в обрабатываемую воду обычно незначительно, то они практически мало сказываются на качестве фильтрата при обработке природных вод. Однако при обработке слабоминерализованных вод (типа конденсатов) даже эти незначительные количества продуктов регенерации становятся уже ощутимыми и не позволяют получить достаточно глубокообессоленный фильтрат. В этих случаях радикальным решением является использование принципа двухступенчатого ионирования.

С целью снижения удельного расхода кислоты ниже стехиометрического и уменьшения высоты загрузки катионита в буферном фильтре необходимо собирать начальную порцию кислой части умягченной воды и повторно использовать ее для собственных нужд (взрыхление, отмывка катионита от продуктов регенерации и приготовление РР) [16, 17]. Это позволяет, с одной стороны, снизить удельный расход кислоты на регенерацию фильтра ниже стехиометрического, а с другой, уменьшить количество кислоты, поступающей на буферный фильтр, и тем самым уменьшить его загрузку.

Рассмотрим теперь типичные масс-спектры продуктов термического испарения, приведенные на рисунке 3.35. Фрагменты, образующиеся в результате термического испарения поверхности графита содержат наряду с кластерами С6о и С7о другие кластеры с меньшим числом атомов углерода: Си, С28, С32, С5о, Сбо и С7о- Нетрудно показать, что самоорганизующиеся кластеры углерода обладают свойствами самоподобия, причем в качестве константы самоподобия

Рисунок 3.35 - Масс-спектр продуктов термического испарения [27]

29. Иванова B.C., Козицкий Д.В., Кузеев И.Р., Закирничная М.М. О самоподобии фуллеренов, образующихся в структурах продуктов термического испарения графита, шунгита и высокоуглеродистой стали/7 Перспективные мате-риаллы.-1998.- №1.- С. 5.

подразделяют на две группы: органические и неорганические. Органические загрязнения состоят в основном из продуктов термического разложения, окисления и полимеризации масла, неорганические — из почвенной пыли и частиц износа поверхностей трения. Основную часть механических примесей (60—80%) составляют частицы неорганического происхождения, представляющие собой почвенный мелкозем и железо.

При попадании масла в высокотемпературную зону происходит его нагрев и частичное сгорание. В результате образуется нагар, состоящий в основном из продуктов термического крекинга и глубокого окисления масла. Нагар откладывается не только на горячих поверхностях, но и на стенках трубопроводов, и по мере работы установки происходит наращивание слоев нагара. В определенный момент наращиваение слоев прекращается, так как образующиеся продукты, находящиеся в зоне высоких температур, сгорают полностью или превращаются в сухие углистые вещества, которые не могут задержаться на поверхности. Таким образом, часть нагара попадает в циркулирующее масло, вред от этого очевиден и хорошо известен эксплуатационникам. Из таблицы видно, что масло после ультразвукового воздействия частиц нагара не имеет. Следовательно, ультразвуковые волны разрушают эти частицы. Вязкость масла после ультразвукового воздействия меньше вязкости после температурного воздействия.

С развитием ракетной техники, атомной энергетики, созданием новых источников электрич. тока и двигателей электрореак-тивной тяги возник новый класс конструкционных материалов — эрозионностойкие материалы, работающие в высокоскоростных и высокотемпературных потоках жидкостей, газов п плазмы. Для этих материалов процесс эрозии заключается в последовательном уносе массы с поверхности. Многие эрозионностойкие материалы работают в нестационарных условиях. В этих случаях процесс Э. распадается на ряд этапов и происходит в результате сочетания различных по своей природе явлений, определяемых интенсивностью тепловой передачи и механпч. параметрами потока газа или жидкости (скорость, давление, плотность). При высокотемпературных потоках, обусловливающих теплопередачу порядка 106 ккал/м2час°С, эрозионное разрушение керамич. материалов может начинаться путем хрупкого разрушения под действием температурных напряжений и уноса потоком газа продуктов термического удара. У слоистых материалов, пластиков и полимеров быстрый нагрев может вызвать послойное или объемное разрушение в результате выделения газов или паров. Поверхностные слои неметаллич. материалов могут сублимироваться в газовую или паровую фазу. Размягчающиеся и переходящие в жидкое состояние при дальнейшем нагреве поверхностные слои металлич. сплавов будут уноситься омывающим изделие потоком (абляция).

Влияние давления на состав продуктов термического распада фторопласта-4 при температуре 600° С

В действительности внутри теплозащитного покрытия может существовать не одна, а несколько зон физико-химических превращений, последовательно переводящих ту или иную компоненту из одного состояния в другое. Например, состав газообразных продуктов термического разложения смолы по мере их фильтрации в пористом каркасе может изменяться. Этот процесс сопровождается не только дополнительными тепловыми эффектами реакций AQt, но и осаждением на стенках пор твердого остатка в виде пиролитического углерода. В подобных случаях целесообразно вводить набор температур физико-химических превращений Т*., учитывая в каждом случае соответствующие физико-химические и тепловые эффекты.

ний теплового потока. Поры, образующиеся в прогретом слое, создают определенное сопротивление диффузии компонент набегающего газового потока, затрудняя их химическое взаимодействие с органическим связующим. С другой стороны, выход газообразных продуктов термического разложения связан с преодолением гидродинамического сопротивления пор. Таким образом, положение фронта термического разложения связующего вещества внутри тугоплавкого стеклянного каркаса будет определяться балансом подведенного тепла и химически активных компонент, с одной стороны, и расхода связующего — с другой. Последний соответствует скорости перемещения внешней поверхности.

Например, скорость выхода газообразных продуктов термического разложения связующего вещества определяется скоростью перемещения изотермы Т=Т*. Если эта скорость существенно превосходит скорость перемещения внешней поверхности, то концентрация газообразных продуктов разложения смолы у поверхности может оказаться столь значительной, что изменится характер протекания поверхностных процессов — горения и испарения. Такой случай исследовался в работе [Л. 5-9], где показана возможность повышения скорости испарения стеклопластика Об при нестационарном нагреве (рис. 5-9) когда скорость перемещения 130 изотермы в раз превышает скорость поверхностного разрушения.

Здесь Gg—массовый поток газообразных продуктов разложения органического связующего, который появляется в уравнении в том случае, если коксовое число этого связующего отлично от единицы. При этом мы предполагаем, что газообразные продукты разложения инертны по отношению к углероду и кислороду. Однако столь простое соотношение справедливо лишь при квазистационарном разрушении. В условиях неустановившегося прогрева скорость выхода газообразных продуктов термического разложения может существенно отличаться от своего квазистационарного значения, а это приводит к изменению состава газа над разрушающейся поверхностью (за счет эффекта вдува). Как следствие скорость горения графита в этом случае оказывается намного ниже значения, рассчитанного по формуле (7-14). Численные примеры, представленные для иллюстрации этого явления на рис 7-8 и 7-9, заимствованы из работы [Л. 7-5]. Интересно отметить, что при больших расходах газообразных продуктов разложения Gg на поверхности графита отсутствует не только кинетический, но и диффузионный режим окисления (рис. 7-8).