CS210251B1 - Způsob zahušťování přírodních léčivých minerálních vod obsahujících tepelně nestabilní plynotvorné a inkrustující látky - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu zahušťování přírodních léčivých minerálních vod obsahujících tepelně I nestabilní plynotvorné a inkrustující látky.

Výběrová |capacita pramenů přírodních léčivých minerálních vod zpravidla podstatně přesahuje potřebu místních lázeňských ústavů. Jímání přebytku těchto, vod do nádob a využiti v jiných oblastech má velmi omezený význam s ohledem na vysoké přepravní náklady. Přitažlivějším řešením je separace léčjvých solí od rozpouštědla, tj. vody, takže ha vzdálená místa spotřeby se dopravuje jen zlomek původní hmoty.

Základní operací obvyklého výrobního postupu těchto solí je zahušťování minerální vody odpařováním pomocí tepelné energie. Jestliže tyto vody obsahují tepelně nestabilní plynotvorné a inkrustující složky, je však odpařování spojeno s velkými provozními problémy. Uvedené složky, zejména kyselé uhličitany . (áCO₃~), se teplem rozkládají za vzniku nekondenzujícího kysličníku uhličitého, který so v teplosměnných prostorech odpařovacího zařízení hromadí. Současně se tvoří nerozpustné sloučeniny, především vápenaté a hořečnaté soli, které vytvářejí na teplosměnných plochách tvrdé nánosy — inkrustace. Společně se sloučeninami hořčíku se do inkrustací spolusráží zpravidla také kremičitany, takže nánosy mají velmi nízkou tepelnou vodivost. Následkem naznačených jevů klesají součinitele přestupu tqpla a jim úměrný výkon odpařovacího zařízení na pouhý zlomek jinak běžně dosahovaných hodnot. V souvislosti s tím se pýdstatně zvyšuje spotřeba tepla i chladicí vidy. Odpářovací zařízení je třeba v krátkých obdobích odstavovat a nákladně čistit.

(Uvedené provozní problémy se vztahují in| všechny známé typy odpařovacích zařízení, přicházejících v úvahu k použití v daný technologii. Vzhledem k nízké solnosti předmětných vod je nutné odpařovat poměrně velká množství vody, takže z hlediska tepelné ekonomie by bylo žádoucí vícestupňové či expanzní odpařování. Praktické uplatnění příslušných zařízení je ale obzvláště problematické vzhledem k tomu, že negativní důsledky nekondenzujících plynů aj inkrustací se u nich projevují ve znásobené míře.

Cesty k řešení naznačených problémů se sifále: hledají. Jediným známým průmyslově uplatněným opatřením je dlouhodobé ohřívaní či var minerální vody před vlastním zihušťováhím· Tím se sledoval záměr uskutečnit rozkladné procesy s průvodními jevy nfi zvláštním zařízení předřazeném vlastní o&parce. Toto opatření však nepřineslo očekjávaný výsledek, rozkladné procesy se na předřazeném zařízení uskutečnily jen zčásti Negativní důsledky zaplynění odparky zpstaly v prakticky nezmenšené míře a tvoření inkrustací se rozšířilo i na předřazené Zařízení. Naznačené problémy zůstávají tedy ‘ 210251 neřešené, vážně ohrožují rentabilitu stávajících provozů a jsou zásadní překážkou rozšíření předmětné výroby.

Výše naznačené vážné provozní problémy jsou řešeny tímto vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že přírodní léčivá voda obsahující tepelně nestabilní plynotvorné a inkrustující látky se smísí s hydrátem vápenným, přímou vodní párou ohřeje na teplotu 65 až 100 °C a udržuje na této teplotě po dobu nejméně 20 minut, přičemž se zmíněné plynotvorné a inkrustující látky rozkládají a vyvíjené nekondenzující plyny odvádějí za současného srážení nerozpustných, solí. Vysrážené nerozpustné soli se poté z minerální vody oddělí, načež se uvedená voda kvantitativně zbavená plynotvorných a inkrustujících látek zahušťuje lía koncentraci pod bod krystalizace rozpuštěných solí.

Přidávané množství hydrátu vápenného je určeno alkalizací minerální vody na konečnou hodnotu pH vyšší než 10,5.

Hydrát vápenný lze přidávat s výhodou ve formě předem připravené koncentrované suspenze v minerální vodě, a to buď před, po, anebo současně při ohřívání minerální vody na teplotu 65 až 100 °C. Minerální voda kvantitativně zbavená plynotvorných a Inkrustujících látek se zahušťuje výhradně vícestupňovým, nebo expanzním odpařováním.

Kvantitativním odstraněním tepelně nestabilních plynotvorných a inkrustujících látek, zejména iontů ΗΟΟ₃ ^-, Ca²⁺ a Mg²⁺ se chemické složení přírodní minerální vody ovlivňuje pouze v rozsahu jmenovaných iontů, zatímco obsah ostatních druhů solí zůstane nedotčen. Chemické složení výsledného, v odparce zahuštěného roztoku zůstává však naprosto shodné jako u dosavadního výrobního postupu, u něhož se sledované tři druhy iontů z minerální vody odstraní rovněž kvantitativně, avšak na nežádoucím místě a v časovém rozložení na celou dobu zahušťování. Případný stechiometrický přebytek hydrátu vápenného není na závadu, neboť veškerý obsah iontu Ca se z minerální vody vysráží ve formě CaCO₃. Předpokládá se použití velmi čistého technického druhu prvotřídní jakosti uvedeného činidla, takže se do minerální vody nezanesou žádné cizí nečistoty. Z uvedených důvodů zůstane také chemické složení konečného výrobku, tj. minerální eoli, beze změny v porovnání s výrobkem dosavadním.

Vynález řeší také problém inkrustací na odparce předřazeném zařízení. Za tím účelem je použit přímý ohřev přírodní minerální vody na teplotu 65 až 100 °C v zařízení bez jakýchkoli teplosměnných ploch, např. typu sprchového kondenzátorů. Teplonosným médiem je vodní pára. S výhodou lze použít brýdové páry, odehrané z procesu zahušťování minerální vody, nebo páry, vyrobené z brýdového kondenzátu pomocí odpadní tepelné energie. Protože se jedná o krátkodobý ohřev s malým nárokem na tepelný příkon, dojde jen k přijatelnému naředění minerální vody, obvykle nižšímu než 10%.

Praktické využití vynálezu přinese významné nové a vyšší technickoekonomické účinky. Především podnítí budování nových Výroben léčivých solí na úrovni odpovídající současně úrovni technického rozvoje pokrokových průmyslových odvětví. Stávající provozy bude možno za velmi nízké náklady a při použití dosavadních či známých typů odpařiovacích zařízení upravit pro několikanásobně vyšší zahušťovací výkony, přičemž měrné provozní náklady se sníží téměř na polovinu nákladů dosavadních. Radikálním způsobem se zlepší také pracovní podmínky. Parametry procesního režimu zahušťování se stabilizují, což umožní automatizaci provozu místo dosavadního ručního řízení. Zcela odpadá nutnost pravidelných odstávek zařízení v několikatýdenních intervalech za účelem pracného čištění od tvrdých inkrustací fyzicky extrémně namáhavými a zdraví Škodlivými nekulturními způsoby. Aplikace vícestupňového či expanzního odpařování umožňuje využití odpadního tepla, resp. nízkoentalpických teplonosných médií, jako např. teplárenské vody, takže odpadá nutnost budovat zvláštní energetické zdroje. To je v daném případě značným přínosem jak ekonomickým, tak společenským, vzhledem k vysokým nárokům na čistotu životního prostředí v lázeňských oblastech.

Hydrát vápenný jako pomocné výrobní činidlo patří mezi nejlevnější chemické materiály. V běžných případech jej bude zapotřebí 1 až 2 kg na 1000 kg minerální vody, takže bude představovat jen druhořadou položku z celkových výrobních nákladů, které se v úhrnu výrazně sníží, jak výše uvedeno. Veškerý vápník použitého činidla přejde do odpadní sraženiny, kterou je možno likvidovat buď odvozem na skládku jako dosavadní tuhý odpad,-nebo užitečně uplatnit jako hnoj i vo v místním trávopolním hospodářství.

Konkrétní provedení způsobu podle vynálezu uvedeme na příkladu přírodní léčivé alkalické-salinícko-muriatické minerální vody (dále jen vřídelní voda) z termálního pramene v Karlových Varech, uváděné na trh pod značkou „Vřídlo“, pro niž platí čs. státní norma 86 8102. Vřídelní voda se ohřeje na teplotu 95 až 100 °C v průtokovém ohříváku typu sprchového kondenzátorů pomocí přímé páry, vyrobené z brýdového kondenzátu odpadní tepelnou energií teplárenské vody. K ohřáté vřídelní vodě se v proudovém směšovači přidává 30% suspenze hydrátu vápenného, předem připravená ve zvláštní nádobě s míchadlem z technického velmi čistého hydrátu vápenného prvotřídní jakosti a odpovídajícího množství surové vřídelní vody. Množství dávkovaného hydrátu vápenného je určeno do1

i sažením konečné alkality vřídelní vody pH 11,5 ±p,2, čemuž odpovídá dávka 2 kg na 1 im³ vřídelní vody. Vřídelní voda vtéká pak do zásobní nádrže opatřené tepelnou izolací a malým mechanickým míchadlem. Zde se kvantitativně rozloží kyselé uhličitany a vyiráží vápenatohořečnaté soli za vývinu a odvádění plynného kysličníku uhličitého. Zmíněné soli vytvoří zpočátku vznášející se vločkovou sraženinu, která se za dobu 20 minut přemění na zrnitou, dohře sedimentující sraženinu. Nad sraženinou se vytvoří vrstva opaleskujícího roztoku s obsahem nejjjemnějších částic, představující řádově 0,1 ' hmotnostních % celkového množství vysráženýeh solí. Vyčířená vřídelní voda sej ze zásobní nádrže .buď přímo, nebo přes nejjednodušší filtr, např. koksový, odtahuje do expanzní odparky vytápěné teplárenskou vodou. Do odparky přiváděná fvoda obsahujei méně než 0,1 mg/1 vápníku ^es hořčíkem a méně než 20 mg/1 iontu HCO₃~. jTato zůstatková množství jsou tak nízká, !že v celém průběhu zahušťování minerální vody na výslednou solnost 30 hmot. % se nepřekročí rovnovážné koncentrace uvedeiných složek ani křemičitanů, takže uvolňování kysličníku uhličitého i vytváření iníkrustacf je zcela vyloučeno a následné negativní důsledky těchto jevů beze zbytku ^odstraněny. Současně zůstává nedotčen požadavek podnikové výrobní normy na stoJpový obsah vápníku a hořčíku. Tím jsou ^vytvořený rozhodující podmínky stabilního, •automatizovaného, nepřetržitého a nejvýše hospodárného provozu expanzní. odparky.

J Způsob podle vynálezu včetně všech uve: děných á podkladových dat v konkrétním provedení jsou experimentálně ověřeny v laboratornim měřítku.

Claims (5)

1. Způsob zahušťování přírodních léčivých minerálních vod obsahujících tepelně nestabilní plynotvorné a inkrustující látky, vyznačený tím, že se minerální voda smísí s hydrátem vápenným, přímou vodní párou ohřeje na teplotu 65 až 100 °C a na této teplotě udržuje po dobu nejméně 20 minut, přičemž se uvedené plynotvorné a inkjřustující látky rozkládají ,a vyvíjené nekondenzující plyny odvádějí za současného srážení nerozpustných solí, které se poté z minerální vody oddělí, načež sé minerální voda kvantitativně zbavená plynotvorných a inkrustujících látek zahušťuje na koncentraci pod bod krystalizace rozpuštěných solí.

vynálezu

Í

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že přidávané množství hydrátu vápenného je určeno alkalizací minerální vody na konečnou hodnotu pH vyšší než 10,5.

3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že hydrát vápenný se přidává s výhodou ve formě předem připravené koncentrované suspenze v minerální vodě.

4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že se hydrát vápenný přidává do minerální vody před, po, anebo současně s jejím ohřevem na teplotu 65 až 100 °C.

5. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se minerální voda zahušťuje výhradně vícestupňovým, nebo expanzním odpařováním.