Reactoren voor de behandeling van industriële afvalstoffen: processen, materialen en corrosiebeheersing

Wat is een reactor voor de behandeling van industriële afvalstoffen?Een reactor voor de behandeling van industrieel afval is een vat waarin gevaarlijk of vervuild afval, meestal vloeibaar, chemisch, biologisch of fysiek wordt omgezet in een veiliger,af te scheiden vorm vóór lozing of verwijderingDe vier meest voorkomende chemische processen zijn neutralisatie, waarbij zuur- of alkalisch afval wordt gebracht tot een pH van 6 tot 9.anaërobe vertering, waarbij microben bij 35-38°C organische stoffen omzetten in biogas gedurende een retentietijd van 15-30 dagen; geavanceerde oxidatie zoals het Fenton-proces, uitgevoerd bij 20-80°C en pH 2-4 met 1-10 g/l waterstofperoxide;en neerslag en flocculatieHet belangrijkste ontwerpprobleem is niet de reactie, maar het medium: afvalstromen zijn corrosief, schuurend,variabele samenstelling en bevatten vaak chloriden of vaste stoffen, dus de reactor leeft of sterft op zijn materiaal selectie en zijn vermogen om te tolereren wat komt.

1De chemische behandeling in reactoren

Elke afvalstroom heeft een andere chemie nodig, en de reactor is eromheen gebouwd:

• Neutralisatie en pH-correctie:De meest voorkomende taak, een zuur- of bijtende effluent wordt gedoseerd met het tegengestelde reagens in een gemengde tank, typisch een cone- of baffle-bottom-vat met een lage scheerwiel,totdat de pH de afvoerband 6-9 bereiktDe chemie is simpel, maar de techniek niet.omdat de inkomende pH kan variëren van 1 tot 13 tussen partijen en de reagens toevoeging moet worden gecontroleerd door een pH-lus met ORP waar redox zakenKoolstofstaal is geschikt voor schone neutrale stromen, maar wordt aangevallen door zelfs milde zuurgraad.316L of een met rubber bekleed of met glas gesmolten vat met staal is dus gebruikelijk wanneer het afval met chloor is geladen of variabelHet is van cruciaal belang dat de neutralisatie exotherm is voor sterke zuur-basisparen, dus de reactor heeft warmteverwijdering of zorgvuldige voedingscontrole nodig.en moet de lokale hoge concentratie op het toevoegpunt van het reagens verdragenDat is waar voering en afdichting als eerste falen.
• Anaërobe vertering van organisch afval:Voor hoogsterk organisch afval, levensmiddelen, brouwerijen, pulp of stedelijk slib wordt de organische stof bij anaërobe vertering in een gesloten reactor bij 35-38°C omgezet in biogas, ongeveer 60% methaan, met een snelheid van 0,3-0.6 m3 per kg verwijderde CODDe reactor is groot, vaak een met glas gesmolten staaltank van duizenden tot 30.000 m3, met een capaciteit van meer dan 30000 t/m3.omdat de biologie traag is en het volume wordt bepaald door de retentietijd, niet door reactiesnelheid. 10-40 W/m3 houdt de inhoud gelijkmatig zonder scheer van de biomassa,en de hoofdruimte wordt anaërobe en explosieve atmosfeer gecontroleerd omdat het biogas ontvlambaar isHet ontwerp moet variabele voedingssterkte verwerken, het afzetting en afbraden van zand verwijderen en het verwerken van het verteerd afval, het verbruikte slib, dat zelf moet worden ontwaterd.Corrosie wordt hier minder veroorzaakt door de organische stoffen dan door de sporen van sulfiden en de zure fase die kan optreden als de biologie verstoord is..
• Geavanceerde oxidatie en neerslag:Voor vuurvaste of giftige verontreinigende stoffen wordt deze door geavanceerde oxidatie met hydroxylradicalen gebroken; het Fenton-proces combineert waterstofperoxide en ijzer bij 20-80 °C en pH 2-4,het bereiken van een chemische zuurstofbehoefteverwijdering van 60-95% voor veel recalcitrante verbindingenHet ijzer wordt vervolgens bij een hogere pH afgevoerd.die vervolgens worden afgewikkeld of op de markt worden gebrachtDeze reactoren vertonen in eenzelfde vat over een cyclus sterk zure en sterk oxiderende omstandigheden, wat brutaal is voor materialen.Daarom is 316L vaak onvoldoende en worden hogere legeringen of bekledingen gespecificeerd.De peroxide en de hoge plaatselijke zuurconcentratie vallen zowel de schil als het mengsel aan, en het uitgedroogde slib is bij het verwijderen slijpmiddel.

2. Ontwerp voor corrosieve, slijp- en variabele voedermiddelen

Afval is de zwaarste dienst die een reactor ziet, dus het ontwerp beschermt het vat tegen het afval in plaats van omgekeerd:

• Materiaalkeuze voor een vijandig medium:Er is geen enkel goed materiaal voor de afvalbehandeling, alleen het juiste materiaal voor een bepaalde stroom, en de keuze hangt af van het chloorgehalte, de pH, het oxidatievermogen en de temperatuur.Koolstofstaal dient alleen voor schoon neutraal afval..316L roestvrij staal is bestand tegen veel organische stoffen, maar is kwetsbaar voor chloriden boven een paar honderd ppm bij temperatuur, die putten en spanningscorrosie scheuren veroorzaken.Wanneer de chloriden hoog zijn of het afval zuur en slijpmiddel is, wordt vaak een met rubber bekleed of met glas in staal gesmolten vat gespecificeerd, omdat de inerte glaslaag niet wordt beïnvloed door de chemie en het staal de belasting draagt.op kritieke onderdelen worden hogere legeringen zoals duplex of Hastelloy gebruiktDe herhaalde les is om het materiaal te specificeren tegen de slechtste geloofwaardige samenstelling, niet het gemiddelde, omdat de samenstelling van afvalstoffen van partij tot partij varieert en het vat de piek moet overleven.
• Abrasie, vaste stoffen en mengwerkzaamheden:Afvalstromen dragen zand, biomasse en neerslag slib die de vloer, de roermachine en de ontlading slijt, dus de reactor is gebouwd voor het:een vlakke of ondiepe kegelbodem voor een gemakkelijke verwijdering van slib, een robuuste low-speed-roller in plaats van een kwetsbare high-speed-roller, en een bodemklep en een slurrypomp die zijn afgestemd op vaste stoffen, niet op heldere vloeistoffen.Het mengvermogen van 10-40 W/m3 wordt gekozen om vaste stoffen in suspensie te houden zonder overmatige slijtageAls het neerslagmateriaal hard is, zoals bij bepaalde schalen, zijn de ontlading en de pomp de slijtagelementen en worden ze vervangbaar gemaakt.Het ontwerpen voor slijtage betekent dat men verwacht dat de vaste stoffen en het ontwerpen van de slijtagepunten goedkoop en toegankelijk zijn, want in de afvalverwerking zal er altijd iets afgebroken worden.
• Variabiliteit, veiligheid en instrumentatie:In tegenstelling tot een chemische reactor die wordt gevoed met zuivere reagentia, ontvangt een afvalreactor een onvoorspelbare voeding, dus het is voorzien van instrumenten en beschermd voor het onverwachte.een onafhankelijk alarm op hoog niveau, en een ontlasting of ventilatie voor elke gasproductie, biogas of oxidatie van afgassen, zijn verplicht.Het besturingssysteem moet het vat binnen zijn veilige pH- en temperatuurvenster houden, zelfs wanneer de inkomende stroom schommelt, met interlocks die de toevoeging van reagens stoppen als de tank vol is of de mixer is uitgevallen, omdat het toevoegen van sterk reagens aan een niet-gemengde tank lokaal koken of een gewelddadige reactie kan veroorzaken.De naleving van de milieuvoorschriften vereist ook het opsporen en detecteren van lekkenDe reactie is dus net zo veilig als een procesvat.

Vergelijkingsmatrix voor industriële afvalstoffen

Vaak gestelde vragen (FAQ)

V: Welke reactor wordt gebruikt voor het neutraliseren van industriële zure afvalstoffen?

A: Een gerommelde neutralisatietank, typisch een cilindrisch vat met een scherm met een lage scheerkracht en een kegel- of bufferbodem voor een gemakkelijke ontlading, waarin het tegenovergestelde reagens, meestal kalk, wordt geplaatst.Kaustische of sodaas voor zure afvalstoffen, wordt gedoseerd onder gesloten-loop pH-controle om de ontladingsband 6-9 te bereiken.een met rubber bekleed of met glas in staal gesmolten vat is gespecificeerd omdat de bekleding de schelp beschermt tegen chemische stoffenHet ontwerp moet de exothermie van sterke zuur-basisneutralisatie en de plaatselijk hoge concentratie op het toevoegingspunt waar de bekleding en de afdichtingen als eerste falen, aan kunnen.dus voedingscontrole en adequate mengstof evenveel als de tank zelfHet vat is net zo'n beveiliging als een reactor, omdat een vrijlating zowel een veiligheids- als een regelgevende gebeurtenis is.

V: Hoe verwerkt een anaërobe verteerreactor industrieel organisch afval?

A: In een gesloten, gemengde reactor die bij 35-38°C wordt gehouden, zetten anaërobe microben de organische belasting, gemeten als chemische zuurstofbehoefte, om in biogas van ongeveer 60% methaan met een opbrengst van 0,3-0,6 m3 per kg COD,met een hydraulische retentietijd van 15-30 dagenOmdat de biologie traag is, is de reactor groot, vaak een met glas gesmolten staal tank van duizenden tot 30.000 m3, met menging bij 10-40 W/m3 om de inhoud gelijkmatig te houden zonder de biomassa te scheeren,en een anaërobeHet moet variabele voedingssterkte verdragen, korrels verwijderen die afzetten en afbranden en het verbruikte digestate beheren.die afzonderlijk wordt ontwaterdCorrosie wordt minder veroorzaakt door de organische stoffen dan door sporen van sulfiden en de zure fase die ontstaat als de biologie verstoord is.

V: Van welk materiaal moet een afvalbehandelingreactor worden gemaakt?

A: Het is volledig afhankelijk van de slechtste geloofwaardige afvalcompositie en de selectie is gebaseerd op het chloridegehalte, de pH, het oxidatievermogen en de temperatuur.316L is bestand tegen veel organische stoffen, maar is bestand tegen een temperatuur van meer dan een paar honderd ppm chlorideVoor hoogchloride of zuur slijpstoffen is een met rubber bekleed of met glas in staal gesmolten vat gebruikelijk, omdat de inerte glaslaag niet wordt beïnvloed door de chemie terwijl het staal de lading draagt;en voor sterk oxiderend of zuurwerk worden op kritieke onderdelen hogere legeringen zoals duplex of Hastelloy gebruiktDe herhaalde les is om te specificeren tegen de piek, niet het gemiddelde, omdat de afvalcompositie van partij tot partij varieert en het vaartuig de slechtste aankomst moet overleven, niet alleen de typische.

V: Welke veiligheidssystemen heeft een reactor voor de behandeling van industriële afvalstoffen nodig?

A: Omdat de voeding onvoorspelbaar is, is de reactor beschermd tegen het onverwachte.Biogas uit vertering of afgassen uit oxidatieHet besturingssysteem moet het veilige pH- en temperatuurvenster behouden, zelfs wanneer de inkomende stroom schommelt.met interlocks die de toevoeging van reagens stoppen als de tank vol is of de mixer is uitgevallen, aangezien het toevoegen van sterk reagens aan een niet-gemengde tank een lokale kook of een gewelddadige reactie kan veroorzaken.omdat een afgifte uit een zuiveringsreactor zowel een veiligheids- als een vergunningsgebeurtenis isIn de afvalverwerking is de reactor evenzeer een beveiliging als een procesvat, en de instrumenten weerspiegelen dat.