Scambiatore di calore a piastre a cuscino nel processo di liquore nero durante la produzione della carta
Liquore Nero
Il liquore nero è il liquido di scarto del processo di spappolamento del kraft dopo il completamento della spappolatura.Contiene la maggior parte degli elementi inorganici di cottura originali e la sostanza legnosa degradata e disciolta.Quest'ultimo comprende acido acetico, acido formico, acidi saccarinici, numerosi altri acidi carbossilici (tutti come i sali di sodio), emicellulose disciolte (soprattutto xilani), metanolo e centinaia di altri componenti.È una miscela estremamente complessa.Circa 7 tonnellate di liquore nero al 15% di solidi (circa il 10% di sostanze chimiche organiche e il 5% di sostanze chimiche inorganiche con un solido totale viene prodotto per tonnellata di polpa. Il liquore nero deve essere concentrato a un contenuto di solidi il più alto possibile prima di essere bruciato la caldaia di recupero per massimizzare il recupero di calore. La viscosità aumenta rapidamente con una concentrazione superiore al 50%, con i liquori neri di legno tenero che sono più viscosi dei liquori neri di legno duro. Il liquore nero viene solitamente cotto con un contenuto di solidi del 65%-70%.
Requisiti di processo di base
Uso efficiente dell'energia
Separazione efficiente del vapore acqueo dal liquor nero
Separazione corretta di metanolo, sapone di tallolio
Concentrazione di liquore nero al 75-85% di solidi secchi
Tecnologia
La complessa composizione intrinseca del liquore nero si traduce in diversi requisiti di progettazione interdipendenti per gli evaporatori:
L'impianto di evaporazione deve trasferire efficacemente il calore per l'evaporazione del liquor nero.
Deve farlo evitando la formazione di incrostazioni sulle superfici di trasferimento del calore.
L'impianto di evaporazione deve inoltre produrre frazioni di condensa sufficientemente pulite per soddisfare le esigenze della cartiera e dell'area di ripulitura, riducendo così notevolmente l'assunzione di acqua dolce del mulino.
I componenti volatili e gli NCG devono essere rimossi e condizionati per uno smaltimento sicuro tramite incenerimento.
ATTREZZATURA EVAPORATORE
Esistono due tipi di base di apparecchiature per evaporatori in servizio oggi per l'evaporazione del liquore nero:
Evaporatori a film in aumento
Denominato anche evaporatore a tubo lungo verticale (LTV), questo design ha dominato l'industria per decenni e rimane una vista comune nelle vecchie operazioni di mulino.
Evaporatori a film cadente (FF).
Questo design dell'evaporatore si basa su tubi o piastre come superfici di trasferimento del calore.Il liquore viene lavorato all'interno delle unità intubolari ma all'esterno della superficie di trasferimento del calore nei modelli a piastre.
Evaporatori a film cadente sono costituiti da un pozzetto da cui un volume definito di liquido viene continuamente ricircolato alla sommità dell'elemento riscaldante
Un dispositivo di distribuzione, tipicamente un vassoio o un ugello spruzzatore in alcuni modelli, distribuisce quindi il flusso del liquore sull'intera superficie di riscaldamento.I fori nelle unità tubolari o le fessure per le unità a piastra sono posizionati per consentire al liquido di cadere sulla piastra tubiera o sulle piastre. Anche la distribuzione del liquore è una considerazione fondamentale per questo tipo di design e sia il vassoio che la piastra tubiera (o l'elemento della piastra) devono essere a livello.
Seguendo il dispositivo di distribuzione, una sottile pellicola di liquore si stabilisce sulle superfici riscaldanti e rifluisce verso il basso verso il pozzetto del liquore mentre viene parzialmente evaporata.Le velocità di trasferimento del calore sono considerevolmente migliori, specialmente a concentrazioni più elevate, quando si utilizzano progetti di film in caduta su progetti di film in aumento poiché il liquido cade in modo turbolento sulla superficie di riscaldamento.Qualsiasi esigenza di preriscaldamento del liquore viene soddisfatta in modo efficiente anche nella progettazione del film cadente.
Concentratori di film in cadutasono davvero un adattamento per il servizio ad alto contenuto di solidi del progetto dell'evaporatore FF discusso sopra.Per natura, i concentratori FF, in cui l'evaporazione avviene da una pellicola di liquore all'interno dell'elemento riscaldante, determinano lo sviluppo di elevati livelli di supersaturazione all'interno del liquore.Ciò può comportare una formazione incontrollata di squame a causa dell'eccessiva nucleazione dei cristalli piuttosto che della delicata crescita dei cristalli.
Alcuni modelli di concentratori FF in realtà non tentano nemmeno di controllare la formazione di incrostazioni sulle superfici riscaldanti, ma forniscono piuttosto un mezzo per rimuovere tali incrostazioni più velocemente di quanto si formino e prima che possano influire negativamente sulla capacità o portare a ostruzioni.I design a commutazione rapida, comunemente usati con unità a piastre e a elementi tubolari, si basano su questa strategia spostando continuamente più corpi concentratori (o camere all'interno dello stesso corpo) tra il liquido del prodotto e le posizioni di lavaggio.
Un altro approccio progettuale prevede il funzionamento del concentratore FF a basso flusso di calore per ridurre la quantità di supersaturazione sviluppata nel liquore durante il trasferimento di calore.In questo caso deve essere fornita una quantità sostanziale di area di scambio termico, nonché una velocità di ricircolo proporzionata, per ridurre sia l'AT operativo che l'evaporazione specifica per unità di area di scambio termico.
Ricompressione meccanica del vapore MVR Consumo dell'evaporatore rispetto all'apparecchiatura di evaporazione tradizionale calcolato facendo evaporare 1T di acqua
| Nome | Vapore | Energia elettrica | Costo totale (RMB) | ||
| Capacità di evaporazione (kg/h) | Consumo (T) | Costo (RMB) | Consumo (kw) | Costo (RMB) | |
| Evaporatore a singolo effetto | 1.1 | 220 | 3 | 2.1 | 222.1 |
| Evaporatore a doppio effetto | 0,55 | 110 | 3 | 2.1 | 112.1 |
| Evaporatore a tre effetti | 0.4 | 88 | 3 | 2.1 | 90.1 |
| Evaporatore MVR | 0.02 | 4.4 | 30 | 21 | 25.4 |
Metodo per ottenere l'80-85% di solidi secchi?
Materiale da costruzione duplex
un alto contenuto di alcali può causare cracking da corrosione da stress (SCC)
Tempo di ritenzione del liquore
l'evaporatore funge anche da reattore LHT
A causa dell'elevata viscosità
MP-vapore come mezzo di riscaldamento
temperatura del liquore 175 ℃ nel concentratore finale
Evaporatore e concentratore multieffetto
Gli impianti di evaporazione sono ben collaudati nelle installazioni di tutto il mondo.
Sono disponibili una varietà di configurazioni e modelli, dai pre-evaporatori ai treni di evaporazione a effetto multiplo, per soddisfare anche le esigenze di evaporazione di una cartiera o di un impianto di effluenti più impegnative.
Il principale vantaggio degli evaporatori a effetto multiplo è l'utilizzo di comprovate superfici riscaldanti a lamelle per un'elevata efficienza e affidabilità.
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