Konfigurowalny pod względem rozmiaru arkusz ze stali nierdzewnej do wymiennika ciepła w czarnym likierze z pulpy papierowej

Odparowywanie ługu czarnego: projektowanie i działanie

Wymóg

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.

Koncentratory
Specjalna konstrukcja parowników zaprojektowana 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.

Obecnie w użyciu są dwa rodzaje koncentratorów ługu czarnego, które można ogólnie sklasyfikować jako konstrukcje z opadającym filmem (FF) i wymuszonym obiegiem (FC).

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

Koncentrator opadającego filmu

Koncentratory opadającego filmu są tak naprawdę adaptacją do obsługi wysokiej zawartości części stałych omówionej powyżej konstrukcji wyparki FF.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.

Koncentrator z wymuszonym obiegiem

Koncentratory z wymuszonym obiegiem istnieją od lat pięćdziesiątych XX wieku i dobrze sprawdzają się w obsłudze ługu czarnego.Konstrukcja składa się z wymiennika ciepła i komory parowo-cieczowej, połączonych ze sobą pętlą recyrkulacyjną.