Évaporateur à plaque d'oreiller en acier inoxydable dans la production de papier pour les liqueurs noires

Évaupratrice de plaques d'oreiller en acier inoxydable dans la production de papier pour les liqueurs noires

Informations de base

La liqueur noire contient un grand nombre de composés inorganiques.ces composés inorganiques atteignent leur limite de solubilité et leur échelle de dépôt sur la surface de transfert de chaleur de l'évaporateur, ce qui limite considérablement la capacité du dispositif d'évaporation et de l'ensemble de la station de récupération.

Le liquide noir provenant d'une pompe à papier est généralement de 13 à 18% ts. La majeure partie de l'eau doit être évaporée pour produire des solides d'une hauteur suffisante pour permettre une combustion efficace dans la chaudière de récupération,généralement entre 65% et 80%.

Dans le processus d'évaporation pour obtenir ce niveau solide, des composés de soufre, du méthanol et d'autres composants volatils sont libérés du liquide,Ils doivent être séparés du condensat pour être réutilisés et déshydratés dans la ligne de fibre.De ce point de vue, l'appareil d'évaporation est en fait l'"usine d'eau" de l'usine.

Dans le système d'évaporation à effet multiple, plus l'efficacité de l'évaporateur est élevée, meilleure est l'économie,mais cela augmente aussi le coût de l'investissementSelon les différentes exigences de l'évaporation, le système d'évaporation à effet 5-7 est largement utilisé à l'heure actuelle, ce qui a une bonne économie

Deux équipements d'évaporation

Deux types d'équipements d'évaporation de base utilisés aujourd'hui pour l'évaporation des liquides noirs

Les évaporateurs de film sont en plein essor

Connu sous le nom d'évaporateur vertical à tube long, ce modèle a dominé l'industrie pendant des décennies et reste un spectacle courant dans les anciennes usines.

Évaporateurs à pellicule de chute (FF)
Cette conception d'évaporateur repose soit sur des plaques et des tubes comme surfaces de transfert de chaleur.Le liquide est traité à l'intérieur des unités tubulaires, mais à l'extérieur de la surface de transfert de chaleur dans les conceptions de plaques.

Les évaporateurs sont constitués d'un réservoir liquide à partir duquel un volume défini de liquide est continuellement recirculé vers le haut de l'élément chauffant.
Un dispositif de distribution, typiquement un plateau ou une buse de pulvérisation dans certains modèles, répartit ensuite le débit de liquide sur toute la surface chauffante.Les trous dans les unités tubulaires ou les fentes pour les unités de plaques sont placés pour permettre à la liquide de tomber sur la feuille de tube ou les plaquesLa répartition même des liqueurs est une considération essentielle pour ce type de conception et le plateau et la plaque doivent être tous égaux.
Après le dispositif de distribution, un film mince de liquide est établi sur les surfaces chauffantes et s'écoule vers le bas vers le réservoir de liquide tout en étant partiellement évaporé.Les taux de transfert de chaleur sont considérablement meilleursEn particulier à des concentrations plus élevées, lorsque l'on utilise des motifs de film en chute sur des motifs de film en hausse puisque la liquide tombe turbulemment sur la surface chauffante.Toute exigence de préchauffage de liquide est également efficacement réalisée dans la conception du film de chute.

L'usine doit transférer efficacement la chaleur pour l'évaporation de liquide noir.

La composition complexe inhérente à la liqueur noire se traduit par plusieurs exigences de conception interdépendantes pour les évaporateurs:

Il doit le faire en évitant la formation d'écailles sur les surfaces de transfert de chaleur.

L'usine d'évaporation doit également produire des fractions de condensat suffisamment propres pour satisfaire les besoins de la pâtisserie et de la zone de recouvrement, réduisant ainsi considérablement l'apport en eau douce de la pâtisserie.

Les composants volatils et les GNC doivent être enlevés et conditionnés pour être éliminés en toute sécurité par incinération.

Consommation de l'évaporateur MVR par rapport à l'équipement d'évaporation traditionnel, calculée en évaporant 1 T d'eau

À propos des concentrateurs

Il s'agit d'une classe de conceptions d'évaporateurs spécialement conçus pour répondre aux deux problèmes associés au traitement de la liqueur noire à haute concentration:

1.Précipitation des composants sursaturés de la liqueur

Généralement, 50-55% de TS, de sulfate soluble dans l'eau et de sels de sodium carbonatés dépassent leurs limites de solubilité et commencent à précipiter à partir de la liqueur noire qui s'évapore.Le double sel burkeite est le premier à précipiter dans le processus de concentration tandis que le dicarbonateLe contrôle de ce processus de précipitation est un problème de cristallisation.et pour atteindre des concentrations plus élevées, il est nécessaire de concevoir des équipements d'évaporation en tant que cristalliseurs pour permettre à ces sels de se former dans la majeure partie de la liqueur., et non pas comme échelle sur les surfaces de transfert de chaleur.

2Viscosité élevée de l'alcool

Lorsque la concentration augmente, le comportement réologique de la liqueur noire passe d'un fluide newtonien à un fluide pseudo-plastique extrêmement visqueux.Ces viscosités élevées se traduisent par un mauvais transfert de chaleur dans les concentrateurs (faible nombre de Reynolds, donc faible turbulence), mais représentent également un obstacle à la croissance des cristaux dans la masse du liquide.En outre, le stockage de l'alcool concentré, surtout s'il dépasse largement 75% de la teneur en alcool,peut être nécessaire d'être dans un réservoir sous pression afin de maintenir la capacité de pomper le liquide à la chaudière ainsi que des schémas de pulvérisation appropriésPour résoudre ces problèmes de viscosité, 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.

Le fonctionnement à des températures élevées accélère la dégradation des complexes calcium-organiques présents dans la liqueur et, par conséquent,le risque de précipitation de carbonate de calcium sur les surfaces de transfert de chaleur est considérablement accru;- La précipitation d'autres composés insolubles dans l'eau, tels que les sels de silice et d'oxalate, s'ils sont présents dans la liqueur, peut également se produire à ces températures plus élevées,augmentation du risque de mise à l'échelle des unités de concentration.

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 viscosityUn tel traitement a généralement lieu dans un réacteur continu fonctionnant à haute pression et température (au-dessus de 350°F).Pour obtenir une réduction maximale de la viscosité, un temps de séjour supérieur à 30 min dans le réacteur doit être prévu..

Par nature, les concentrateurs FF, où l'évaporation se produit à partir d'un film liquide dans l'élément chauffant, entraînent une sursaturation élevée de la liquide.Les concentrateurs à pellicule en chute sont en fait une adaptation pour le service de solides élevés de la conception de l'évaporateur FF décrite ci-dessus.Cela peut entraîner une formation d'écailles incontrôlée due à une nucléation cristalline excessive plutôt qu'à une croissance cristalline douce.

Certaines conceptions de concentrateurs FF n'essaient même pas de contrôler la formation d'écailles sur les surfaces chauffantes.mais plutôt fournir un moyen d'enlever une telle échelle plus rapidement qu'elle ne se forme et avant qu'elle ne puisse avoir un impact négatif sur la capacité ou conduire à un bouchon- Des modèles à commutation rapide, couramment utilisés avec des unités à plaques et tubulaires,s'appuyer sur cette stratégie en déplaçant continuellement plusieurs corps de concentrateur (ou chambres au sein du même corps) entre les positions de liquide du produit et de lavage.

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