BỘT NHẸ 1.1 Quá trình nung vô
1.6. Quá trình phản ứng tạo sản phẩm 1 Lý thuyết tổng quát
1.6.1. Lý thuyết tổng quát
Đây là công đoạn quan trọng quyết định đến năng suất của sản phẩm. Do vậy, để phản ứng đạt hiệu suất cao chúng ta cần tạo điều kiện cho 2 pha khí (CO2) và lỏng (vôi tôi) có bề mặt tiếp xúc pha lớn, nhiệt độ của các dòng nhập liệu, đồng thời trong suốt quá trình phản ứng
Ca(OH)2 (r) + CO2 (k) = CaCO3 (r) + H2O (l) + 26.908 Kcal/mol
Vì đây là phản ứng tỏa nhiệt, do nhiệt độ phản ứng ảnh hưởng đến quá độ tan của Ca(OH)2, và CO2 trong nước, nên chúng ta cần giảm nhiệt độ của thiết bị nhằm giúp phản ứng đạt hiệu quả. Về bản chất đây là một quá trình hấp thụ có kèm phản ứng hóa học. Chúng ta có hai trường hợp cho một phản ứng của pha khí vào pha lỏng.
Trường hợp 1: Phản ứng hóa học xảy ra trong lòng pha lỏng (nghĩa là phản ứng rất chậm). Do đó, quá trình thực tế là quá trình vận tải chất vào chất lỏng có thể tách biệt như là một quá trình xảy ra trước nối tiếp với phản ứng hóa học.
Trường hợp 2: Phản ứng hóa học xảy ra chủ yếu ngay trên mặt biên của pha lỏng. Khi đó quá trình vận tải và quá trình phản ứng xảy ra song song.
Rõ ràng trường hợp phản ứng giữa CO2 và Ca(OH)2 rơi vào trường hợp 2 còn gọi là xảy ra ở miền phản ứng nhanh. Ở miền phản ứng này phản ứng xảy ra rất nhanh và thực tế thời gian phản ứng rất nhỏ so với thời gian khuếch tán tương đương, và phản ứng xảy ra ngay trong thời gian dừng của phân tố lỏng ngay trên bề mặt phân chia pha hay trong màng lỏng (theo thuyết thay đổi bề mặt mới của Higbie). Như vậy trong màng lỏng sẽ xảy ra quá trình khuếch tán và phản ứng hóa học, phương trình cân bằng vật chất cho cấu tử A trong màng lỏng bao gồm khuếch tán và động học.
Việc lựa chọn thiết bị phản ứng cho quá trình này cũng rất quan trọng, thiết bị của chúng ta cần tạo bề mặt tiếp xúc pha lớn càng tốt.
SVTH: VÕ MẠNH HOANH GVHD: PHAN ĐÌNH TUẤN
Loại thiết bị Diện tich bề mặt tiếp xúc pha/thể tích chất lỏng, m2/m3 (σ) Diện tích bề mặt tiếp xúc pha/thể tích bình phản ứng, m2/m3 (ε) Phần thể tích của chất lỏng Thể tích chất lỏng /thể tích lớp phim Tháp phun 1200 60 0.05 2-10 Tháp đệm 1200 100 0.08 10-100 Tháp mâm 1000 150 0.15 40-100 Khuấy sủi bọt 200 200 0.90 150-800 Tháp sủi bọt 20 20 0.98 4000-10000
Từ bảng số liệu trên ta thấy rằng tháp phun và tháp mâm có hiệu quả cao cho các phản ứng nhanh, còn các phản ứng sủi bọt thì có hiệu quả cao hơn cho các phản ứng chậm.
Phản ứng sản xuất bột nhẹ chúng ta cần thời gian phản ứng nhỏ, để tránh trường hợp CaCO3 bị tan khi tiếp xúc với CO2, đồng thời thời gian lưu thiết bị ngắn nhằm tránh trường hợp các hạt CaCO3 tạo ra kết lại thành một khối lớn sẽ làm giảm chất lượng của sản phẩm.
Tuy nhiên, sẽ có một lượng Ca(OH)2 chưa phản ứng còn dư sẽ được đưa vào thiết bị sấy, nhưng sau thời gian chúng sẽ tự chuyển hóa thành CaCO3 do hấp thụ CO2 ngoài không khí. Nên sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
