Vloeibaar staal verdamper voor het vervaardigen van papier voor zwarte drank

        Roestvrijstalen kussenplaatmantelverdamper in papierproductie voor zwart loog

Basis informatie

Zwart loog bevat een groot aantal anorganische verbindingen. In het verdampingsproces bereiken deze anorganische verbindingen hun oplosbaarheidsgrens en slaan ze aan op het warmteoverdrachtsoppervlak van de verdamper, wat de capaciteit van het verdampingsapparaat en de hele terugwinningsinstallatie aanzienlijk beperkt.

Zwart loog van de papierpomp is meestal 13-18% ts. Het meeste water moet worden verdampt om vaste stoffen te produceren die voldoende hoog zijn om een efficiënte verbranding in de terugwinningsketel te ondersteunen, meestal tussen 65% en 80% ts.

In het verdampingsproces om dit vaste stofgehalte te verkrijgen, komen zwavelverbindingen, methanol en andere vluchtige componenten vrij uit de vloeistof, en deze moeten worden gescheiden van het condensaat voor hergebruik en opnieuw ontkalken in de vezellijn. Vanuit dit oogpunt is het verdampingsapparaat in feite de "waterfabriek" in de fabriek.

Meervoudige verdamping wordt veel gebruikt bij de verdamping van zwart loog. In het meervoudige verdampingssysteem geldt: hoe hoger de efficiëntie van de verdamper, hoe beter de economie, maar het verhoogt ook de investeringskosten. Afhankelijk van de verschillende eisen van de verdamping wordt momenteel veel gebruik gemaakt van een 5-7 effect verdampingssysteem, dat een goede economie heeft

TWEE VERDAMPERS APPARATUUR

Twee basistypen verdampers die tegenwoordig in gebruik zijn voor de verdamping van zwart loog

Stijgende filmverdampers

Deze constructie, aangeduid als een Long Tube Vertical verdamper, domineert de industrie al tientallen jaren en is nog steeds een veel voorkomend gezicht in oudere fabrieksactiviteiten.

Vallende film (FF) verdampers
Dit verdampersontwerp is afhankelijk van platen en buizen als warmteoverdrachtsoppervlakken. Vloeistof wordt verwerkt aan de binnenkant van de buisvormige eenheden, maar aan de buitenkant van het warmteoverdrachtsoppervlak in plaatontwerpen.

Verdampers bestaan uit een vloeistofput waaruit een bepaald volume vloeistof continu wordt gerecirculeerd naar de bovenkant van het verwarmingselement
Een verdeelapparaat, meestal een bak of een sproeikop in sommige ontwerpen, verdeelt vervolgens de vloeistofstroom over het gehele verwarmingsoppervlak. Gaten in buisvormige eenheden of sleuven voor plaatunits zijn zo gepositioneerd dat de vloeistof op de buizenplaat of de platen kan vallen. Een gelijkmatige verdeling van de vloeistof is een cruciale overweging voor dit type ontwerp en zowel de bak als de buizenplaat (of het plaatelement) moeten allemaal waterpas staan.
Na het verdeelapparaat wordt een dunne film van vloeistof aangebracht op de verwarmingsoppervlakken en stroomt deze naar beneden terug naar de vloeistofput, terwijl deze gedeeltelijk verdampt. De warmteoverdrachtssnelheden zijn aanzienlijk beter, vooral bij hogere concentraties, bij het gebruik van vallende filmontwerpen ten opzichte van stijgende filmontwerpen, aangezien de vloeistof turbulent over het verwarmingsoppervlak valt. Elke vereiste voor het voorverwarmen van vloeistof wordt ook efficiënt bereikt in het vallende filmontwerp.

De fabriek moet efficiënt warmte overdragen voor de verdamping van zwart loog.

De inherente complexe samenstelling van zwart loog vertaalt zich in verschillende onderling afhankelijke ontwerpeisen voor de verdampers:

Het moet dit doen terwijl de vorming van aanslag op de warmteoverdrachtsoppervlakken wordt vermeden.

De verdampingsinstallatie moet ook voldoende schone condensaatfracties produceren om te voldoen aan de behoeften van de pulpfabriek en het herverkalkingsgebied, waardoor de inname van zoet water van de fabriek aanzienlijk wordt verminderd.

Vluchtige componenten en NCG's moeten worden verwijderd en geconditioneerd voor veilige verwijdering via verbranding.

Mechanische damprecompressie MVR-verdamperverbruik vergeleken met traditionele verdampingsapparatuur berekend door 1T water te verdampen

Over concentratoren

Dit verwijst naar een klasse van verdampersontwerpen die specifiek zijn ontworpen om de twee problemen aan te pakken die verband houden met de verwerking van zwart loog bij hoge concentraties:

1. Neerslag van oververzadigde componenten uit de vloeistof

Over het algemeen overschrijden 50-55% TS, wateroplosbare sulfaat- en carbonaatnatriumzouten hun oplosbaarheidsgrenzen en beginnen ze neer te slaan uit het zwart loog dat wordt verdampt. Het dubbele zout burkeiet is het eerste dat neerslaat in het concentratieproces, terwijl dicarbonaat, een ander natriumdubbelzout, later zijn oplosbaarheidsgrens bereikt, rond de 60% TS. De controle van dit neerslagproces is een kristallisatieprobleem, en het bereiken van hogere concentraties vereist dat verdampingsapparatuur wordt ontworpen als kristallisatoren om deze zouten te laten vormen in de bulk van de vloeistof, en niet als aanslag op de warmteoverdrachtsoppervlakken.

2. Hoge vloeistofviscositeit

Wanneer de concentratie toeneemt, verandert het reologische gedrag van zwart loog van een Newtoniaanse vloeistof in een pseudo-plastische vloeistof die extreem viskeus is. Dergelijke hoge viscositeiten vertalen zich in een slechte warmteoverdracht in concentratoren (laag Reynoldsgetal, dus lage turbulentie), maar vormen ook een belemmering voor de kristalgroei in de bulk van de vloeistof. Bovendien kan de opslag van het geconcentreerde loog, vooral als het ruim boven de 75% TS ligt, in een tank onder druk moeten plaatsvinden om de mogelijkheid te behouden om het loog naar de ketel te pompen, evenals de juiste sproeipatronen. Om deze viscositeitsproblemen aan te pakken, worden zwart loogconcentratoren doorgaans bij aanzienlijk verhoogde temperaturen geëxploiteerd en wordt een goede controle van de vloeistoftemperatuur onder wisselende bedrijfsomstandigheden een kritieke parameter van het ontwerp, aangezien een toename van slechts 20 °F in de vloeistoftemperatuur zich kan vertalen in een viscositeitsvermindering van 50% in sommige gevallen.

Werking bij verhoogde temperaturen bevordert de afbraak van calcium-organische complexen die in de vloeistof aanwezig zijn en als gevolg daarvan wordt het risico op neerslag van calciumcarbonaat op de warmteoverdrachtsoppervlakken aanzienlijk verhoogd. Neerslag van andere in water onoplosbare verbindingen, zoals silica en oxalaatzouten, indien aanwezig in de vloeistof, kan ook optreden bij deze hogere temperaturen, waardoor het risico op aanslag van de concentratoreenheden toeneemt.

Warmtebehandeling van de vloeistof voorafgaand aan de concentrator kan de vloeistofviscositeit permanent verminderen door thermisch kraken van de lange lignine en andere organische verbindingen die verantwoordelijk zijn voor de vloeistofviscositeit. Een dergelijke behandeling vindt doorgaans plaats in een continue reactor die wordt geëxploiteerd bij hoge druk en temperatuur (boven 350 °F). Meer dan 30 minuten verblijftijd in de reactor moet worden voorzien om een maximale viscositeitsvermindering te bereiken.

Van nature resulteren FF-concentratoren, waarbij verdamping plaatsvindt vanuit een vloeistoffilm in het verwarmingselement, in hoge oververzadigingsniveaus die zich in de vloeistof ontwikkelen.Vallende filmconcentratoren zijn eigenlijk een aanpassing voor service met hoge vaste stoffen van het FF-verdamperontwerp dat hierboven is besproken. Dit kan leiden tot ongecontroleerde aanslagvorming als gevolg van overmatige kristalkernvorming in plaats van zachte kristalgroei.

Sommige FF-concentratordesigns proberen zelfs niet eens de aanslagvorming op de verwarmingsoppervlakken te beheersen, maar bieden eerder een middel om dergelijke aanslag sneller te verwijderen dan deze zich vormt en voordat deze de capaciteit negatief kan beïnvloeden of tot verstopping kan leiden. Snelle schakelontwerpen, die vaak worden gebruikt met plaat- en buiselementen, vertrouwen op deze strategie door continu meerdere concentratoreenheden (of kamers binnen dezelfde eenheid) te verplaatsen tussen productvloeistof- en wasposities.

Gedetailleerde afbeelding

Faciliteit Foto