Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Теоретические аспекты использования гидроминерального сырья.

Воронина Е. Ю., Зелинская Е. В.,

6.1. Особенности проведения процесса вымораживания солёных вод

Метод вымораживания является одним из методов фракционной кристаллизации. Фракционную кристаллизацию широко используют в хи­мической, коксохимической, нефтехимической, металлурги­ческой, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

С помощью данного процесса решают следующие задачи [24, 25]:

• разделение технологических смесей на фракции, обога­щенные тем или иным компонентом;
• выделение различных веществ из природных и техноло­гических растворов;
• глубокая очистка веществ от примесей;
• концентрирование разбавленных растворов при вымо­раживании растворителя;
• выделение из газовых смесей ценных или вредных ком­понентов.

Для рассолов Сибирской платформы, представляющих промышленную ценность, важнейшими являются первая и вторая задача: разделение технологических смесей на фракции, обога­щенные тем или иным компонентом; выделение различных веществ из природных и техноло­гических растворов.

Преимущества метода вымораживания по сравнению с другими методами концентрирования [26]:

• возможность использования естественного холода;
• низкая температура протекания процесса, что резко снижает коррозию оборудования и даёт возможность использовать более дешёвые материалы для изготовления технологического оборудования;
• процесс протекает без накипеобразования;
• относительно низкие энергозатраты (теп­лота кристаллизации веществ обычно в 6-8 раз ниже теплоты испарения);
• непрерывность работы, т.к. не требуется остановка для чистки оборудования;
• довольно высокие коэффициенты разделения;
• возможность проведения процесса охлаждения путём непосредственного контакта жидкого или газообразного хладоагента с концентрируемым раствором, что позволяет, с одной стороны, резко увеличить интенсивность процессов тепло- и массообмена, а с другой стороны, значительно снизить себестоимость как оборудования, так и самого процесса.

Недостатки вымораживания [27]:

• для проведения процесса часто требуется специфическое несерийное оборудование;
• вымораживание требует больших капитальных затрат;
• возможны потери некоторого количества растворённых веществ с отделяемыми кристаллами льда.

Эффективность вымораживания в значительной мере определяется равновесием фаз в системе «жидкость - кристаллическая фаза». Для систем «вода - растворённое вещество» типичной является диаграмма фазового равновесия эвтектического типа. Максимальная степень концентрирования определяется положением эвтектической точки на диаграмме равновесия фаз.

Процесс опреснения соленых вод методом вымораживания может быть осуществлен с использованием естественного, природного холода или искусственного холода, получаемого в специальных холодильных машинах. Первый метод принято называть естественным, а второй - искусственным вымораживанием.

В засушливых районах, где отсутствуют природные источники пресной воды, но имеются соленые или солоноватые подземные воды и условия стабильной низкой температуры в зимнее время, для водоснабжения небольших населенных пунктов целесообразно естественное вымораживание, а для обеспечения пресной водой более крупных населенных пунктов или для нужд промышленного водоснабжения - искусственное вымораживание [28].