Этот материал подготовлен на основе результатов работы Гидрофлоу на отпарной колонне (стриппере) аммиака на мусороперерабатывающем заводе в Тсунг Кван О (Tseung Kwan O).
Внутри отпарная колонна заполнена кольцами Палля для усиления массообмена и повышения таким образом эффективности работы колонны.
Ранее кольца Палля активно обрастали отложениями солей кальция, в результате снижалась эффективность массообменных процессов в колонне. Работу колонны приходилось останавливать для очистки.
Теперь для удаления отложений и предотвращения образования новых применяется противонакипное и антикоррозионное устройство Гидрофлоу.
Мусороперерабатывающий завод в Тсунг Кван О
Гидрофлоу установлено перед теплообменником
Внутри отпарная колонна заполнена кольцами Палля
Гидрофлоу создает в растворе центры кристаллизации и, когда раствор станет перенасыщенным, происходит взвешенная кристаллизация растворенных солей карбоната кальция. В результате образуется множество взвешенных микрокристаллов размером около 50 микрон, по форме напоминающие кристаллы кальцита.
Микрокристаллы остаются в растворе. В этой технологической операции наличие микрокристаллов в растворе не так важно как поддержание эффективного массообмена в колонне.
Цель данной работы - подтвердить на практике процессы превращения карбонатов из отложений во взвешенные кристаллы.
Схема установки выпара аммиака
В таблице приведены данные, поясняющие эффективность технологии Гидрофлоу.
| Перед теплообменником (~21°C) | После конденсора (27-56°C) | После подогревателя (63-71°C) | После зоны охлаждения (71-38°C) | |
| Стандартный анализ: | ||||
| Кальций, мг/л | 41 | - | 19 | 19 |
| Магний, мг/л | 20 | - | 15 | 16 |
| Карбонаты, мг CaCO3/л | 330 | 410 | 1 100 | 500 |
| Бикарбонаты, мг CaCO3/л | 4 200 | 4 100 | 610 | 1 000 |
| Анализ с фильтрацией: | ||||
| Кальций, мг/л | < 1 | - | 300 | 54 000 |
| Магний, мг/л | 1 900 | - | 3 100 | 16 000 |
| Карбонаты, мг CaCO3/л | < 10 | 29 000 | < 10 | 330 000 |
| Бикарбонаты, мг CaCO3/л | 45 000 | < 10 | 55 000 | 140 000 |
Содержание карбонатов и бикарбонатов в растворе определялось двумя методами: стандартным методом и таким же, но с предварительной фильтрацией. Сравнивая два анализа, можно получить представление о наличии в растворе кристаллов солей.
В стандартном анализе первоначально уровень бикарбонатов высокий, а уровень карбонатов низкий. После подогревателя ситуация меняется - при нагреве начался процесс образования карбонатов. А после зоны охлаждения раствор стал ненасыщенным, в нем растворяется больше бикарбонатов.
Анализ с фильтрацией поясняет процессы превращения бикарбонатов в карбонаты, так как это описано в принципе противонакипного механизма Гидрофлоу:
1. Первоначально уровень карбонатов очень низок, а бикарбонатов высок.
2. После конденсора ситуация меняется на противоположную, потому что произошла взвешенная кристаллизация. Если кристаллизация не была бы взвешенной, произошло бы отложение карбонатов на внутренних поверхностях конденсора и подогревателя:
Ca (HCO3)2
бикарбонат кальция---> CaCO3
взвешенные кристаллы карбоната кальция+ H2O + CO2
3. После подогревателя высвобожденный и растворенный углекислый газ в воде временно превращаются в угольную кислоту, которая вместе с кристаллами карбонатов образует бикарбонаты:
H2O + CO2 = H2CO3 в воде под давлением CO2 превращается в угольную кислоту CaCO3
карбонат кальция+ H2CO3
угольная кислота---> Ca (HCO3)2
бикарбонат кальция
4. В отгоночной секции происходит взвешенная кристаллизация. Здесь уровень карбонатов самый высокий:
Ca (HCO3)2
бикарбонат кальция---> CaCO3
взвешенные кристаллы карбоната кальция+ H2O + CO2
5. После охлаждения раствор становится ненасыщенным, в нем растворяется больше бикарбонатов, поэтому в анализе с фильтрацией их количество достаточно большое.
Внутреннее состояние поверхностей системы еще раз подтверждает сказанное. На кольцах Палля теперь нет карбонатных отложений. После последней очистки в отпарной колонне прореагировало уже 80 000 м3 раствора, а она еще не нуждается в очистке.
 Так выглядят под микроскопом взвешенные кристаллы карбоната кальция (кальцита) |  На кольцах Палля, которые лежат по периметру колонны, видны отложения. Но это не карбонатные отложения. При небольшом нагреве эти отложения таят. Если бы кристаллизация не была бы взвешенной, на кольцах Палля мы бы увидели карбонатные отложения. |  То же, крупнее |  В центральной части колонны кольца Палля чистые, т.к. кристаллизация произошла во взвешенном состоянии, а не на поверхностях металла |
Начальный этап образования хрупких кристаллов кальцита
 |  |  |
Использовано оборудование: Гидрофлоу С-60
См. также: