Lò phản ứng dạng viên
Nhà máy sản xuất nước đá
Lò phản ứng dạng viên bao gồm một lò phản ứng tầng sôi với vật liệu gieo hạt (hạt cát), ở đó xút, vôi hoặc tro soda được định lượng.
Làm mềm bằng lò phản ứng dạng viên được thực hiện như thế nào?
Lò phản ứng dạng viên bao gồm một lò phản ứng tầng sôi với vật liệu gieo hạt (hạt cát), ở đó xút, vôi hoặc tro soda được định lượng. Sự gia tăng độ pH dẫn đến sự hình thành cacbonat kết tinh với canxi trên hạt / viên. Các viên nén thu được có đường kính khoảng 1 mm, gần như là canxi cacbonat tinh khiết và có thể được tái sử dụng trong công nghiệp hoặc nông nghiệp, tránh tạo ra dòng chất thải. Hệ quả của việc sử dụng vật liệu gieo hạt có kích thước nhỏ là diện tích bề mặt riêng để kết tinh cao, dẫn đến giảm nhanh nồng độ canxi. Do đó tải trọng bề mặt có thể cao, lên đến 100 m / h, và do đó diện tích bề mặt lò phản ứng tương đối nhỏ. Tải trọng cao cũng cần thiết để giữ cho ngũ cốc và viên thức ăn được lỏng, tránh xi măng của viên. Thông thường, các lò phản ứng dạng viên cao, cao hơn 5m, để giảm thiểu sự siêu bão hòa của canxi cacbonat trong nước thải đầu ra của lò phản ứng, tạo ra các vấn đề trong các quá trình hạ nguồn. Trong thực tế, siêu bão hòa còn lại được trung hòa bằng một liều lượng axit nhỏ. Nồng độ tối thiểu có thể đạt được của canxi trong nước thải đầu ra là khoảng 0,5 mmol / L.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào nồng độ magie trong nước mà nồng độ yêu cầu của canxi có thể lên đến 1,25 mmol / L, dẫn đến tổng độ cứng là 1,5 mmol / L vì magiê không bị xóa bởi hệ thống. Trong trường hợp đó, có thể chỉ xử lý một phần nước thô, được gọi là xử lý tách và trộn nước đã xử lý với nước thô. Điều này giúp giảm thiểu chi phí đầu tư và có thể tránh dùng axit để trung hòa pH. Một số hóa chất có thể được sử dụng để làm mềm nước thô: xút, vôi và tro soda.
Trong thực tế, chủ yếu là hai cái đầu tiên được sử dụng. Ưu điểm của xút là tương đối dễ xử lý và phản ứng nhanh. Tuy nhiên, nhược điểm là natri được thêm vào nước, điều này có thể gây ra vấn đề trong trường hợp nước có nồng độ natri tương đối cao. Vôi khó xử lý hơn, phản ứng chậm hơn, dẫn đến lò phản ứng cao hơn, và tạo ra nhiều viên gấp hai lần so với xút. Vì vậy, Vôi chỉ được sử dụng trong trường hợp nước có nồng độ natri cao và nồng độ bicacbonat cao, tránh tạo ra nước có độ kiềm thấp. Khi nước có độ kiềm thấp, tro soda được sử dụng, vì với hóa chất này, nước có thể được làm mềm mà không làm giảm nồng độ bicacbonat. Khi sử dụng vôi hoặc xút để làm mềm, hai phản ứng khác nhau có thể xảy ra. Đầu tiên, nước phải được điều hòa, phản ứng với carbon dioxide mạnh, và sau đó quá trình làm mềm sẽ diễn ra. Điều này có nghĩa là nước quá bão hòa với canxi cacbonat, và quá trình kết tinh xảy ra, loại bỏ canxi cacbonat khỏi dung dịch. Những phản ứng này có thể được hình dung trong đường cong của Tillmans.
Một số loại lò phản ứng làm mềm đang được bán trên thị trường. Một loại phổ biến là "lò phản ứng Amsterdam" có đáy phẳng và cao khoảng 6 m. Lò phản ứng được thiết kế để định lượng xút. Trong thực tế, các lò phản ứng khác nhau được đặt song song. Điều này là để giảm diện tích bề mặt của các lò phản ứng riêng lẻ và tăng cường tính linh hoạt trong hoạt động. Khi dòng chảy thay đổi do biến động theo mùa, nhiều hoặc ít lò phản ứng có thể được đưa vào hoạt động.
Ngoài ra, khi cần bảo dưỡng một trong các lò phản ứng, nó có thể được đưa ra khỏi hoạt động mà không ảnh hưởng đến việc sản xuất nước làm mềm. Phần quan trọng nhất của lò phản ứng là đáy, nơi nước và hóa chất được định lượng và phân phối trên lò phản ứng. Khi định lượng không được phân bố đều, siêu bão hòa canxi cacbonat cục bộ có thể quá cao và tự phát, đồng nhất, kết tinh có thể xảy ra, làm tắc nghẽn đáy lò phản ứng. Việc phân phối đồng đều lưu lượng nước cũng rất quan trọng để tránh dòng chảy bị đoản mạch và tuần hoàn. Ở phía dưới, một số lượng lớn các vòi phun được đặt để phân phối nước và hóa chất qua lò phản ứng. Mỗi vòi có chứa cả đầu ra của dòng nước và dòng hóa chất và được thiết kế để tạo ra dòng chảy hỗn loạn vừa đủ để đảm bảo sự hòa trộn tốt giữa dòng nước và hóa chất, mà không làm tắc vòi phun. Các lò phản ứng làm mềm khá cao và tầng sôi phải càng cao càng tốt để tối đa hóa bề mặt kết tinh. Để tránh rửa sạch vật liệu gieo hạt trên đỉnh luống, bể phản ứng sẽ mở rộng trước khi nước chảy qua đập xả thải. Ngoài ra, cần giảm bớt việc rửa sạch vật liệu gieo hạt bằng cách tránh thay đổi nhanh dòng nước trong bể phản ứng. Các viên với canxi cacbonat kết tinh phát triển đến kích thước khoảng 1 mm và chìm xuống phần dưới của giường. Ở đó, chúng có thể được thải ra dưới trọng lực về phía kho chứa thức ăn viên. Khi vận hành đúng cách, các viên khá đồng đều. Những viên này chủ yếu bao gồm canxi cacbonat tinh khiết với một số vết chất hữu cơ và / hoặc sắt, làm cho viên có màu sẫm hơn.
Trong quá trình bảo quản, lượng nước dư thừa được rút hết và sau đó, các viên khô được vận chuyển bằng xe tải. Do độ tinh khiết của các viên, chúng có thể được sử dụng trong công nghiệp và nông nghiệp. Việc vận hành và bảo trì các lò phản ứng dạng viên thích hợp là điều quan trọng hàng đầu. Khi các vòi phun bị tắc hoặc khi xảy ra hiện tượng quá bão hòa cục bộ, quá mức, siêu bão hòa của canxi cacbonat, thậm chí có thể tạo ra các măng đá nhân tạo trong lò phản ứng, tất nhiên sẽ làm rối loạn quá trình làm mềm và dẫn đến các hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa chuyên sâu.