Ατμοσφαιρικός εξατμιστής μαξιλαροπλακέτας για την παραγωγή χαρτιού για μαύρο αλκοόλ

        Εξατμιστής πλάκας μαξιλαριού από ανοξείδωτο χάλυβα σε παραγωγή χαρτιού για μαύρο υγρό

Βασικές πληροφορίες

Το μαύρο υγρό περιέχει μεγάλο αριθμό ανόργανων ενώσεων. Στη διαδικασία εξάτμισης, αυτές οι ανόργανες ενώσεις φτάνουν στο όριο διαλυτότητάς τους και εναποθέτουν άλατα στην επιφάνεια μεταφοράς θερμότητας του εξατμιστή, γεγονός που περιορίζει σημαντικά την ικανότητα της συσκευής εξάτμισης και ολόκληρου του σταθμού ανάκτησης.

Το μαύρο υγρό από την αντλία χαρτιού είναι συνήθως 13-18% ts. Το μεγαλύτερο μέρος του νερού πρέπει να εξατμιστεί για την παραγωγή στερεών επαρκούς ύψους για την υποστήριξη της αποτελεσματικής καύσης στον λέβητα ανάκτησης, συνήθως μεταξύ 65% και 80% ts.

Στη διαδικασία εξάτμισης για την απόκτηση αυτού του επιπέδου στερεών, θειούχες ενώσεις, μεθανόλη και άλλα πτητικά συστατικά απελευθερώνονται από το υγρό και πρέπει να διαχωριστούν από το συμπύκνωμα για επαναχρησιμοποίηση και επανα-αποσκωρίωση στη γραμμή ινών. Από αυτή την άποψη, η συσκευή εξάτμισης είναι στην πραγματικότητα το «εργοστάσιο νερού» στο μύλο.

Η εξάτμιση πολλαπλών επιδράσεων χρησιμοποιείται ευρέως στην εξάτμιση μαύρου υγρού. Στο σύστημα εξάτμισης πολλαπλών επιδράσεων, όσο υψηλότερη είναι η απόδοση του εξατμιστή, τόσο καλύτερη είναι η οικονομία, αλλά αυξάνει επίσης το κόστος επένδυσης. Σύμφωνα με τις διαφορετικές απαιτήσεις εξάτμισης, το σύστημα εξάτμισης 5-7 επιδράσεων χρησιμοποιείται ευρέως προς το παρόν, το οποίο έχει καλή οικονομία

ΔΥΟ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΙ ΕΞΑΤΜΙΣΗΣ

Δύο βασικοί τύποι εξοπλισμού εξατμιστή σε λειτουργία σήμερα για την εξάτμιση μαύρου υγρού

Εξατμιστές ανερχόμενης μεμβράνης

Αναφέρεται ως εξατμιστής Long Tube Vertical, αυτό το σχέδιο κυριαρχεί στη βιομηχανία εδώ και δεκαετίες και παραμένει ένα κοινό θέαμα σε παλαιότερες λειτουργίες μύλων.

Εξατμιστές πτώσης μεμβράνης (FF)
Αυτός ο σχεδιασμός εξατμιστή βασίζεται είτε σε πλάκες και σωλήνες ως επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας. Το υγρό υποβάλλεται σε επεξεργασία στο εσωτερικό των σωληνοειδών μονάδων, αλλά στο εξωτερικό της επιφάνειας μεταφοράς θερμότητας σε σχέδια πλάκας.

Οι εξατμιστές αποτελούνται από μια δεξαμενή υγρού από την οποία ένας καθορισμένος όγκος υγρού ανακυκλοφορεί συνεχώς στην κορυφή του θερμαντικού στοιχείου
Μια συσκευή διανομής, συνήθως ένας δίσκος ή ένα ακροφύσιο ψεκασμού σε ορισμένα σχέδια, στη συνέχεια κατανέμει τη ροή του υγρού σε ολόκληρη τη θερμαντική επιφάνεια. Οι οπές σε σωληνοειδείς μονάδες ή οι σχισμές για μονάδες πλάκας είναι τοποθετημένες έτσι ώστε να επιτρέπουν στο υγρό να πέφτει στην πλάκα σωλήνων ή στις πλάκες. Η ομοιόμορφη κατανομή του υγρού είναι μια κρίσιμη εξέταση για αυτόν τον τύπο σχεδίων και τόσο ο δίσκος όσο και η πλάκα σωλήνων (ή το στοιχείο πλάκας) πρέπει να είναι όλα επίπεδα.
Μετά τη συσκευή διανομής, μια λεπτή μεμβράνη υγρού δημιουργείται στις θερμαντικές επιφάνειες και ρέει προς τα κάτω πίσω στη δεξαμενή υγρού ενώ εξατμίζεται μερικώς. Οι ρυθμοί μεταφοράς θερμότητας είναι σημαντικά καλύτεροι, ειδικά σε υψηλότερες συγκεντρώσεις, όταν χρησιμοποιούνται σχέδια πτώσης μεμβράνης έναντι σχεδίων ανερχόμενης μεμβράνης, καθώς το υγρό πέφτει τυρβωδώς πάνω από τη θερμαντική επιφάνεια. Οποιαδήποτε απαίτηση προθέρμανσης υγρού επιτυγχάνεται επίσης αποτελεσματικά στο σχέδιο πτώσης μεμβράνης.

Το εργοστάσιο πρέπει να μεταφέρει αποτελεσματικά τη θερμότητα για την εξάτμιση μαύρου υγρού.

Η εγγενής πολύπλοκη σύνθεση του μαύρου υγρού μεταφράζεται σε αρκετές αλληλεξαρτώμενες απαιτήσεις σχεδιασμού για τους εξατμιστές:

Πρέπει να το κάνει αποφεύγοντας τον σχηματισμό αλάτων στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας.

Το εργοστάσιο εξάτμισης πρέπει επίσης να παράγει επαρκώς καθαρά κλάσματα συμπυκνώματος για να ικανοποιήσει τις ανάγκες του μύλου πολτού και της περιοχής επανακαυστικοποίησης, μειώνοντας έτσι σημαντικά την πρόσληψη γλυκού νερού του μύλου.

Τα πτητικά συστατικά και τα NCG πρέπει να απομακρύνονται και να προετοιμάζονται για ασφαλή διάθεση μέσω αποτέφρωσης.

Μηχανική συμπίεση ατμών Η κατανάλωση εξατμιστή MVR σε σύγκριση με τον παραδοσιακό εξοπλισμό εξάτμισης που υπολογίζεται με εξάτμιση 1T νερού

Σχετικά με τους συμπυκνωτές

Αυτό αναφέρεται σε μια κατηγορία σχεδίων εξατμιστή που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για την αντιμετώπιση των δύο ζητημάτων που σχετίζονται με την επεξεργασία μαύρου υγρού σε υψηλές συγκεντρώσεις:

1. Κατακρήμνιση υπερκορεσμένων συστατικών από το υγρό

Γενικά, 50-55% TS, τα υδατοδιαλυτά θειικά και ανθρακικά άλατα νατρίου υπερβαίνουν τα όρια διαλυτότητάς τους και αρχίζουν να κατακρημνίζονται από το μαύρο υγρό που εξατμίζεται. Το διπλό άλας burkeite είναι το πρώτο που κατακρημνίζεται στη διαδικασία συγκέντρωσης, ενώ το δικάρμπονικό, ένα άλλο διπλό άλας νατρίου, φτάνει στο όριο διαλυτότητάς του αργότερα, γύρω στο 60% TS. Ο έλεγχος αυτής της διαδικασίας κατακρήμνισης είναι ένα πρόβλημα κρυστάλλωσης και η επίτευξη υψηλότερων συγκεντρώσεων απαιτεί ο εξοπλισμός εξάτμισης να σχεδιαστεί ως κρυσταλλωτές για να επιτρέψει σε αυτά τα άλατα να σχηματιστούν στο μεγαλύτερο μέρος του υγρού και όχι ως άλατα στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας.

2. Υψηλό ιξώδες υγρού

Όταν αυξάνεται η συγκέντρωση, η ρεολογική συμπεριφορά του μαύρου υγρού αλλάζει από ένα νευτώνειο ρευστό σε ένα ψευδο-πλαστικό ρευστό εξαιρετικά παχύρευστο. Τέτοια υψηλά ιξώδη μεταφράζονται σε κακή μεταφορά θερμότητας στους συμπυκνωτές (χαμηλός αριθμός Reynolds, επομένως χαμηλή αναταραχή), αλλά αντιπροσωπεύουν επίσης ένα εμπόδιο στην ανάπτυξη κρυστάλλων στο μεγαλύτερο μέρος του υγρού. Επιπλέον, η αποθήκευση του συμπυκνωμένου υγρού, ειδικά εάν είναι πολύ πάνω από 75% TS, μπορεί να χρειαστεί να γίνει σε μια δεξαμενή υπό πίεση προκειμένου να διατηρηθεί η ικανότητα άντλησης του υγρού στον λέβητα καθώς και τα κατάλληλα μοτίβα ψεκασμού. Για την αντιμετώπιση αυτών των προβλημάτων ιξώδους, οι συμπυκνωτές μαύρου υγρού λειτουργούν συνήθως σε σημαντικά αυξημένες θερμοκρασίες και ο σωστός έλεγχος της θερμοκρασίας του υγρού υπό διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας γίνεται μια κρίσιμη παράμετρος του σχεδιασμού, καθώς μια αύξηση μόλις 20 °F στη θερμοκρασία του υγρού μπορεί να μεταφραστεί σε μείωση του ιξώδους κατά 50% σε ορισμένες περιπτώσεις.

Η λειτουργία σε αυξημένες θερμοκρασίες ενισχύει τη διάσπαση των συμπλεγμάτων ασβεστίου-οργανικών που υπάρχουν στο υγρό και, ως αποτέλεσμα, ο κίνδυνος κατακρήμνισης ανθρακικού ασβεστίου στις επιφάνειες μεταφοράς θερμότητας αυξάνεται σημαντικά. Η κατακρήμνιση άλλων αδιάλυτων στο νερό ενώσεων, όπως πυριτίου και οξαλικών αλάτων, εάν υπάρχουν στο υγρό, μπορεί επίσης να συμβεί σε αυτές τις υψηλότερες θερμοκρασίες, αυξάνοντας τον κίνδυνο σχηματισμού αλάτων στις μονάδες συμπυκνωτή.

Η θερμική επεξεργασία του υγρού πριν από τον συμπυκνωτή μπορεί να μειώσει μόνιμα το ιξώδες του υγρού με θερμική ρωγμή της μακράς λιγνίνης και άλλων οργανικών ενώσεων που είναι υπεύθυνες για το ιξώδες του υγρού. Αυτή η επεξεργασία λαμβάνει συνήθως χώρα σε έναν συνεχόμενο αντιδραστήρα που λειτουργεί σε υψηλή πίεση και θερμοκρασία (πάνω από 350 °F). Πρέπει να παρέχεται χρόνος παραμονής άνω των 30 λεπτών στον αντιδραστήρα για να επιτευχθεί η μέγιστη μείωση του ιξώδους.

Από τη φύση τους, οι συμπυκνωτές FF, όπου η εξάτμιση λαμβάνει χώρα από μια μεμβράνη υγρού μέσα στο θερμαντικό στοιχείο, έχουν ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη υψηλών επιπέδων υπερκορεσμού μέσα στο υγρό.Οι συμπυκνωτές πτώσης μεμβράνης είναι πραγματικά μια προσαρμογή για υπηρεσία υψηλών στερεών του σχεδιασμού εξατμιστή FF που συζητήθηκε παραπάνω. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτο σχηματισμό αλάτων λόγω υπερβολικού πυρηνισμού κρυστάλλων και όχι ήπιας ανάπτυξης κρυστάλλων.

Ορισμένα σχέδια συμπυκνωτή FF στην πραγματικότητα δεν προσπαθούν καν να ελέγξουν τον σχηματισμό αλάτων στις θερμαντικές επιφάνειες, αλλά μάλλον παρέχουν ένα μέσο για την αφαίρεση αυτών των αλάτων πιο γρήγορα από ό,τι σχηματίζονται και πριν μπορέσουν να επηρεάσουν αρνητικά την ικανότητα ή να οδηγήσουν σε φράξιμο. Τα σχέδια γρήγορης εναλλαγής, που χρησιμοποιούνται συνήθως με μονάδες πλάκας και σωληνοειδών στοιχείων, βασίζονται σε αυτή τη στρατηγική μετακινώντας συνεχώς πολλαπλά σώματα συμπυκνωτή (ή θαλάμους μέσα στο ίδιο σώμα) μεταξύ του υγρού προϊόντος και των θέσεων πλύσης.

Λεπτομερής εικόνα

Εικόνα εγκατάστασης