Evaporatore a piatto di cuscino in acciaio inossidabile per la produzione di carta per liquori neri

Evaporatore per la produzione di carta per liquori neri

Informazioni di base

Il liquore nero contiene un gran numero di composti inorganici.questi composti inorganici raggiungono il loro limite di solubilità e la scala di deposito sulla superficie di trasferimento del calore dell'evaporatore, che limita notevolmente la capacità del dispositivo di evaporazione e dell'intera stazione di recupero.

Il liquido nero della pompa di carta è generalmente del 13-18% ts. La maggior parte dell'acqua deve essere evaporata per produrre solidi di altezza sufficiente a sostenere una combustione efficiente nella caldaia di recupero,di solito tra il 65% e l'80%.

Nel processo di evaporazione per ottenere questo livello solido, i composti di zolfo, il metanolo e altri componenti volatili vengono rilasciati dal liquido,e devono essere separati dal condensato per il riutilizzo e la ri-derustazione nella linea di fibraDa questo punto di vista, il dispositivo di evaporazione è in realtà l'"impianto idrico" del mulino.

L'evaporazione multi-effetto è ampiamente utilizzata nell'evaporazione di liquori neri.ma aumenta anche il costo dell'investimentoSecondo le diverse esigenze di evaporazione, 5-7 effetto sistema di evaporazione è ampiamente utilizzato al momento, che ha una buona economia

Due apparecchiature di evaporazione

Due tipi di apparecchiature di base per l'evaporazione di liquori neri

L'aumento degli evaporatori a pellicola

Questo disegno, denominato evaporatore verticale a tubo lungo, ha dominato l'industria per decenni e rimane una visione comune nelle operazioni di fabbrica più vecchie.

Evaporatori a pellicola cadente (FF)
Questa progettazione dell'evaporatore si basa su piastre e tubi come superfici di trasferimento del calore.Il liquido viene trattato all'interno delle unità intubolari, ma all'esterno della superficie di trasferimento del calore nei disegni di piastre.

Gli evaporatori sono costituiti da una vasca liquida da cui viene continuamente ricircolato un volume definito di liquido verso la parte superiore dell'elemento di riscaldamento.
Un dispositivo di distribuzione, in genere un vassoio o un ugello di spruzzo in alcuni progetti, distribuisce quindi il flusso di liquido su tutta la superficie di riscaldamento.I fori nelle unità tubolari o le fessure per le unità di piastre sono posizionati in modo da consentire al liquido di cadere sul foglio del tubo o sulle piastreAnche la distribuzione del liquore è una considerazione fondamentale per questo tipo di disegni e sia il vassoio che l'elemento del tubo devono essere tutti piatti.
In seguito al dispositivo di distribuzione, una pellicola sottile di liquido si stabilisce sulle superfici di riscaldamento e scorre verso il basso verso il serbatoio di liquido mentre viene parzialmente evaporato.I tassi di trasferimento del calore sono notevolmente migliori, soprattutto a concentrazioni più elevate, quando si utilizzano disegni di pellicola in caduta rispetto a disegni di pellicola in aumento poiché il liquido cade turbolentemente sulla superficie di riscaldamento.Qualsiasi esigenza di pre-riscaldamento liquido è anche efficiente realizzato nel progetto di pellicola in caduta.

L'impianto deve trasferire efficacemente il calore per l'evaporazione del liquido nero.

La composizione complessa intrinseca del liquore nero si traduce in diversi requisiti di progettazione interdipendenti per gli evaporatori:

Deve farlo evitando la formazione di squame sulle superfici di trasferimento del calore.

L'impianto di evaporazione deve inoltre produrre frazioni di condensato sufficientemente pulite per soddisfare le esigenze del mulino di cellula e della zona di ricustificazione, riducendo così notevolmente l'assunzione di acqua dolce del mulino.

I componenti volatili e i NCG devono essere rimossi e preparati per essere smaltiti in modo sicuro mediante incenerimento.

MVR Consumo di evaporatore rispetto alle apparecchiature di evaporazione tradizionali calcolato evaporando 1T di acqua

A proposito dei concentratori

Questo si riferisce a una classe di progetti di evaporatori specificamente progettati per affrontare i due problemi associati alla lavorazione di liquore nero ad alte concentrazioni:

1.Precipitazione di componenti sovrasaturi dal liquido

Generalmente, il 50-55% di TS, il solfato idrosolubile e i sali di sodio carbonato superano i loro limiti di solubilità e iniziano a precipitare dal liquido nero che si evapora.Il doppio sale burkeite è il primo a precipitare nel processo di concentrazione mentre il dicarbonatoIl controllo di questo processo di precipitazione è un problema di cristallizzazione.e raggiungere concentrazioni più elevate richiede che le apparecchiature di evaporazione siano progettate come cristallizzatori per consentire a questi sali di formarsi nella maggior parte del liquido, e non come scala sulle superfici di trasferimento di calore.

2Viscosità elevata del liquore

Quando la concentrazione aumenta, il comportamento reologico del liquore nero cambia da un fluido newtoniano a un fluido pseudo-plastico estremamente viscoso.Tali elevate viscosità si traducono in un cattivo trasferimento di calore nei concentratori (basso numero di Reynolds quindi bassa turbolenza), ma rappresentano anche un impedimento alla crescita dei cristalli all'interno della massa del liquido.- inoltre, lo stoccaggio del liquore concentrato, soprattutto se superiore al 75% del valore totale,può essere necessario essere in un serbatoio pressurizzato al fine di mantenere la capacità di pompare il liquido alla caldaia e corretti modelli di spruzzaturaPer risolvere questi problemi di viscosità, black liquor concentrators are typically operated at substantially elevated temperatures and proper control of the liquor temperature under varying operating conditions becomes a critical parameter of the design as a mere 20 °F increase in liquor temperature can translate into a viscosity reduction of 50% in some cases.

L'operazione a temperature elevate favorisce la degradazione dei complessi calcio-organici presenti nel liquido e, di conseguenza,il rischio di precipitazione di carbonato di calcio sulle superfici di trasferimento del calore è notevolmente aumentato;- La precipitazione di altri composti insolubili in acqua, quali sali di silice e ossalati, se presenti nel liquore, può verificarsi anche a queste temperature più elevate,aumentare il rischio di ridimensionamento delle unità di concentrazione.

Heat treatment of the liquor prior to the concentrator can permanently reduce the liquor viscosity by thermal- cracking of the long lignin and other organic compounds responsible for the liquor viscosityTale trattamento avviene in genere in un reattore continuo a pressione e temperatura elevate (oltre 350° F).Per ottenere una riduzione massima della viscosità è necessario garantire un tempo di permanenza nel reattore superiore a 30 min..

I concentratori FF, in cui l'evaporazione avviene da un film liquido all'interno dell'elemento di riscaldamento, producono per loro natura elevati livelli di sovrasaturazione all'interno del liquido.I concentratori a pellicola cadente sono in realtà un adattamento per il servizio a solidi elevati del progetto dell'evaporatore FF di cui sopra.Questo può causare una formazione di scala incontrollata a causa di un'eccessiva nucleazione cristallina piuttosto che una crescita delicata dei cristalli.

Alcuni progetti di concentratori FF non tentano nemmeno di controllare la formazione di scaglie sulle superfici di riscaldamento.ma piuttosto fornire un mezzo per rimuovere tale scala più velocemente di quanto si forma e prima che possa avere un impatto negativo sulla capacità o portare al blocco. disegni di commutazione rapida,comunemente utilizzati con unità a piastra e a tubulari,si basano su questa strategia spostando continuamente più corpi di concentratore (o camere all'interno dello stesso corpo) tra il liquido del prodotto e le posizioni di lavaggio.

Immagine dettagliata

Immagine dell'impianto