Odparowywanie blachy ze stali nierdzewnej do czarnego ługu do produkcji papieru

Odparowywanie blachy ze stali nierdzewnej do czarnego ługu do produkcji papieru

WPROWADZENIE

Słaby czarny likier (WBL) z brązowych podkładek ma zazwyczaj 13-18% TS.Większość tej zawartości wody musi zostać odparowana, aby wytworzyć materiał o wystarczająco wysokiej zawartości części stałych, aby wspierać efektywne spalanie w kotle odzysknicowym, zwykle między 65% ​​a 80% TS.

Podczas odparowywania do tego poziomu ciał stałych różne lotne składniki (związki siarki, metanol itp.) są uwalniane z cieczy i muszą być oddzielone od kondensatu, aby umożliwić ponowne wykorzystanie we włóknach i ponownej kaustyzacji.Z tego punktu widzenia wyparnia faktycznie służy jako „fabryka wody” w młynie.Ług czarny zawiera również znaczną część związków nieorganicznych, które podczas procesu odparowywania osiągają granicę rozpuszczalności i mogą osadzać się w postaci kamienia na powierzchniach wymiany ciepła parownika, znacznie ograniczając wydajność operacyjną wyparni i całej wyspy odzysku.

Nieodłączny złożony skład ługu czarnego przekłada się na kilka współzależnych wymagań projektowych dla parowników:

Instalacja wyparna musi wydajnie przenosić ciepło w celu odparowania ługu czarnego.

Musi to robić, unikając tworzenia się kamienia na powierzchniach wymiany ciepła.

Instalacja wyparna musi również wytwarzać wystarczająco czyste frakcje kondensatu, aby zaspokoić potrzeby celulozowni i obszaru ponownego kaustyzacji, co znacznie zmniejsza pobór świeżej wody do młyna.

Składniki lotne i NCG muszą być usunięte i kondycjonowane w celu bezpiecznej utylizacji poprzez spalanie.

WYPOSAŻENIE PAROWNIKA

Obecnie używane są dwa podstawowe typy urządzeń parownika do odparowywania ługu czarnego:

Parowniki z błoną wznoszącą

Nazywany również wyparką pionową z długimi rurami (LTV), konstrukcja ta dominuje w branży od dziesięcioleci i pozostaje powszechnym widokiem w starszych operacjach młynarskich.

Parowniki z opadającym filmem (FF)
Ta konstrukcja parownika opiera się na rurach lub płytach jako powierzchniach wymiany ciepła.Alkohol jest przetwarzany po wewnętrznej stronie jednostek rurowych, ale po zewnętrznej stronie powierzchni wymiany ciepła w postaci płyt.

Parowniki FF składają się z miski na ług, z którego określona objętość ługu jest w sposób ciągły recyrkulowana do górnej części elementu grzejnego
Urządzenie rozprowadzające, zwykle taca lub dysza rozpylająca w niektórych konstrukcjach, następnie rozprowadza strumień płynu na całej powierzchni grzewczej.Otwory w zespołach rurowych lub szczeliny na zespoły płytowe są ustawione tak, aby umożliwić opadanie płynu na dno sitowe lub płyty. Nawet rozprowadzanie płynu jest krytycznym czynnikiem dla tego typu konstrukcji, a zarówno taca, jak i ściana sitowa (lub element płytowy) muszą być być na poziomie.
Za urządzeniem rozprowadzającym na powierzchniach grzewczych tworzy się cienka warstwa ługu, która spływa w dół z powrotem do miski ściekowej, częściowo odparowując.Szybkości przenikania ciepła są znacznie lepsze, zwłaszcza przy wyższych stężeniach, gdy stosuje się konstrukcje z opadającą warstewką w stosunku do konstrukcji z wznoszącą się warstewką, ponieważ płyn opada turbulentnie na powierzchnię grzejną.Wszelkie wymagania dotyczące wstępnego podgrzewania ługu są również skutecznie realizowane w konstrukcji opadającego filmu.

Koncentratory

Terminologia ta odnosi się do klasy konstrukcji parowników zaprojektowanych specjalnie w celu rozwiązania dwóch problemów związanych z przetwarzaniem ługu czarnego w wysokich stężeniach:

1. Wytrącanie przesyconych składników z ługu

W pewnym momencie, typowo około 50-55% TS, rozpuszczalne w wodzie siarczany i węglanowe sole sodowe przekraczają granice rozpuszczalności i zaczynają wytrącać się z odparowywanego ługu czarnego.Podwójna sól burkeit jest pierwszą, która wytrąca się w procesie zatężania, podczas gdy diwęglan, inna podwójna sól sodu, osiąga później granicę rozpuszczalności, około 60% TS. Kontrola tego procesu wytrącania jest problemem krystalizacji, a osiągnięcie wyższych stężeń wymaga odparowania sprzęt powinien być zaprojektowany jako krystalizator, aby umożliwić tworzenie się tych soli w masie ługu, a nie jako kamień na powierzchniach wymiany ciepła.

2. Wysoka lepkość alkoholu

Wraz ze wzrostem jego stężenia, właściwości reologiczne ługu czarnego zmieniają się z płynu newtonowskiego w płyn pseudoplastyczny o bardzo dużej lepkości.Tak wysokie lepkości przekładają się na słabą wymianę ciepła w koncentratorach (niska liczba Reynoldsa, a zatem niska turbulencja), ale również stanowią przeszkodę we wzroście kryształów w masie roztworu.Ponadto, przechowywanie stężonego płynu, zwłaszcza jeśli znacznie powyżej 75% TS, może wymagać umieszczenia w zbiorniku ciśnieniowym w celu utrzymania zdolności pompowania płynu do kotła, jak również odpowiednich wzorów natryskiwania.Aby rozwiązać te problemy z lepkością, koncentratory ługu czarnego są zwykle obsługiwane w znacznie podwyższonych temperaturach, a właściwa kontrola temperatury ługu w różnych warunkach pracy staje się krytycznym parametrem projektu, ponieważ wzrost temperatury ługu o zaledwie 20 ° F może przełożyć się na zmniejszenie lepkości w niektórych przypadkach 50%.

Praca w podwyższonych temperaturach wzmaga rozkład kompleksów wapniowo-organicznych obecnych w płynie iw rezultacie znacznie zwiększa się ryzyko wytrącania się węglanu wapnia na powierzchniach wymiany ciepła.W tych wyższych temperaturach może również wystąpić strącanie innych nierozpuszczalnych w wodzie związków, takich jak krzemionka i sole szczawianowe, co zwiększa ryzyko powstawania kamienia na urządzeniach zagęszczających.

Obróbka cieplna ługu przed zatężaniem może trwale zmniejszyć lepkość ługu przez kraking termiczny długiej ligniny i innych związków organicznych odpowiedzialnych za lepkość ługu.Taka obróbka zwykle odbywa się w ciągłym reaktorze pracującym pod wysokim ciśnieniem i w temperaturze (powyżej 350°F).Aby osiągnąć maksymalne zmniejszenie lepkości, należy zapewnić ponad 30 minut czasu przebywania w reaktorze.

Koncentratory opadającego filmusą tak naprawdę adaptacją do obsługi wysokiej zawartości części stałych konstrukcji parownika FF omówionej powyżej.Koncentratory FF, w których odparowywanie odbywa się z warstwy cieczy w elemencie grzejnym, powodują powstawanie wysokich poziomów przesycenia w cieczy.Może to skutkować niekontrolowanym tworzeniem się kamienia z powodu nadmiernego zarodkowania kryształów, a nie delikatnego wzrostu kryształów.

Niektóre konstrukcje koncentratorów FF w rzeczywistości nie próbują nawet kontrolować tworzenia się kamienia na powierzchniach grzejnych, ale raczej zapewniają sposób usuwania takiego kamienia szybciej, niż tworzy się i zanim może negatywnie wpłynąć na wydajność lub doprowadzić do zatkania.Konstrukcje z szybkim przełączaniem, powszechnie stosowane w zespołach płytowych i elementów rurowych, opierają się na tej strategii poprzez ciągłe przemieszczanie wielu korpusów koncentratorów (lub komór w tym samym korpusie) między płynem produktu a pozycjami mycia.

Mechaniczna rekompresja pary MVR Zużycie parownika w porównaniu z tradycyjnym sprzętem do odparowywania obliczone na podstawie odparowania 1T wody

Szczegółowy obraz

Zdjęcie obiektu