Avsalting av prosessvann og matevann
Prosessvann og kjelmatevann av høy kvalitet er avgjørende for termiske prosesser i industrien. Målrettet avsalting av vannet beskytter anleggene mot korrosjon, kalkdannelse og andre avleiringer, og bidrar til en sikker og kostnadseffektiv drift.
Målene med vannavsalting er:
- forhindre kalkdannelse og utfellinger i varmevekslere, dampkjeler og rørsystemer
- beskytte mot korrosjon og groptæring i dampkjeler, turbiner og rørsystemer
- sikre stabile produksjonsprosesser i bransjer som kjemisk industri, farmasøytisk industri og næringsmiddelindustrien
- øke energieffektiviteten og redusere varme- og energitap
- forlenge anleggenes levetid og redusere behovet for vedlikehold
Delvis og fullstendig avsalting ved hjelp av ionebytte og omvendt osmose
RWT GmbH prosjekterer, leverer og vedlikeholder skreddersydde avsaltingsanlegg for produksjon av prosessvann og kjelmatevann. Avhengig av vannkvalitet og krav benyttes metoder som omvendt osmose, delvis avsalting, fullstendig avsalting ved hjelp av ionebytte samt avgassing. Målet er en pålitelig forsyning med prosessvann eller fullavsaltet vann (demineralisert vann).
Delvis avsalting og Avkarbonisering
Ved klassisk avkalking byttes kun hardhetsdannerne kalsium og magnesium ut med natriumioner, mens det totale saltinnholdet forblir praktisk talt uendret. Avkarbonisering fører derimot til en reell delvis avsalting av vannet. Her fjernes hydrogenkarbonatene til kalsium og magnesium, den såkalte karbonathardheten, på en målrettet måte. Prosessen består av tre trinn:
Kationebytte ⇒ Dannelse av karbonsyre ⇒ Avgassing
Kationebytte:
Den delvise avsaltingen skjer ved hjelp av en svakt sur kationebyttermasse som er ladet med hydrogenioner (H+). Massen binder jordalkali-ionene (Ca2+, Mg2+) som utgjør karbonathardheten, og avgir samtidig H+-ioner til vannet.
Dannelse av karbonsyre:
De frigjorte H+-ionene reagerer med de oppløste hydrogenkarbonat-ionene (HCO3-) i vannet og danner karbonsyre (H2CO3). Denne dissocierer deretter til vann (H2O) og oppløst karbondioksid (CO2).
Avgassing:
Det dannede, oppløste karbondioksidet fjernes fra vannet i en etterfølgende CO₂-avgasser (Riesler).
Merknader:
På grunn av sin høye kostnadseffektivitet ved vann med høy karbonathardhet installeres avkarbonisering ofte foran et avkalkingsanlegg, et omvendt osmoseanlegg eller et fullavsaltingsanlegg. Dette gjør det mulig å redusere kjemikalieforbruket og driftskostnadene betydelig.
Regenerering av den uttømte ionebyttermassen utføres på en økonomisk måte og fortrinnsvis med saltsyre (HCl).
Full avsalting
Ved full avsalting fjernes nesten alle salter (kationer og anioner) som er oppløst i vannet. Dette skjer ved hjelp av en kombinasjon av kation- og anionbyttere.
Trinn 1: Kationbytte
I det første avsaltingstrinnet ledes råvannet gjennom en sterkt sur kationbytter. Her byttes alle kationer (f.eks. Na+, Ca2+, Mg2+) ut mot hydrogenioner (H+). Konsentrasjonen av anioner forblir uendret. Resultatet er et sterkt surt vann, ettersom anionene reagerer med H+-ionene og danner mineralsyrer som saltsyre (HCl), salpetersyre (HNO3), svovelsyre (H2SO4) samt karbonsyre (H2CO3).
Regenerering av den uttømte kationbytteren skjer fortrinnsvis med saltsyre (HCl).
Trinn 2: Anionbytte
Det sure vannet fra første trinn ledes deretter gjennom en anionbytter. Her byttes syreanionene ut mot hydroksidioner (OH-). Den anvendte harpikstypen bestemmer den oppnåelige vannkvaliteten.
- Variant A: Svakt basisk anionbytter
Svakt basiske harpikser fjerner anionene fra sterke mineralsyrer, som klorid, sulfat og nitrat. Svake syrer, som karbonsyre og kiselsyre (SiO2), bindes ikke av denne harpikstypen.
- Variant B: Sterkt basisk anionbytter
Sterkt basiske harpikser fjerner ikke bare anionene fra sterke mineralsyrer, men også svake syrer. Dermed fjernes også kiselsyre (SiO2), som er kritisk for høytrykkskjeler og dampturbiner.
Hydrogenionene (H+) fra første trinn og hydroksidionene (OH-) fra andre trinn reagerer og danner vann (H2O). Resultatet er fullstendig avsaltet vann (deionisert vann).
Regenerering av anionbytterne skjer med sterke baser, vanligvis natronlut (NaOH).
Optimalisering i praksis
Ved bruk av en sterkt basisk anionbytter dannes det betydelige mengder karbonsyre (H2CO3), som står i likevekt med oppløst karbondioksid (CO2), etter kationbytteren. For å redusere forbruket av natronlut og forlenge levetiden til anionbytteren installeres det ofte en CO2-avgasser (kullsyreavgasser) mellom kation- og anionbytteren. Denne fjerner det frie karbondioksidet fysisk fra vannet før det unødig belaster anionbytteren.