Verfahren zum Eindampfen von krustenbildende Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten
T) Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Eindampfen von solchen Fl s sigkeiten, zum Beispiel Sulfitablauge, die krustenbildende Stoffe, zum Beispiel Kaliumsulfat, enthalten, und bezweckt, derartige Flüssigkeiten in der Weise zu behandeln, dass die Bildung von Krusten auf den WÏrmeflachen der Eindampfer soweit wie möglieh verhindert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass einzudampfende Flüssigkeit, gegebenenfalls nach einer teilweisen Eindampfung in einer oder mehreren Stufen, unter kontinuierlicher Zumischung einer weiteren Venge einzudampfender Fl s sigkeit in einem Kreislauf zirkuliert, wobei die Flüssigkeit im Kreislauf auf einer solchen Temperatur gehalten wird, dass die krustenlildenden Bestandteile ganz oder teilweise ausgefällt werden, und dass dem Kreislauf eine der eingeführten Flüssigkeitsmenge ent sprechende Flüssigkeitsmenge kontinuierlich entnommen wird, die man in mindestens einer Stufe eindampft.
Das Verfahren nach der Erfindung ist an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel beschrieben ; es zeigen :
Fig. 1 sehematiseh eine Eindampfungsan- lage für Sulfitablauge, in der das erfindungs- gemässe Verfahren zur Anwendung kommt,
Fig. 2 ein Diagramm über die Loslichkeit von Kalziumsulfat in Sulfitablauge.
Die Anlage gemäss Fig. 1 umfasst f nf Eindampfer 1 bis 5 mit zugehörigen Wärmeaustauschern 6 bis 10, durch die die Lauge mit Hilfe von Pumpen 11 bis 115 und zugehörigen Leitungen zum Umlauf gebracht wird. Die Lauge wird durch eine Leitung 16 in den Eindampfer 3 eingeführt und gelangt dann durch eine Leitung 17 in den Eindampfer 4 und von letzterem durch eine Leitung 18 zum Eindampfer 5. Ihm wird sie durch eine Leitung 19 entnommen und mittels einer Pumpe 20 in einen von zwei Apparaten eingeführt, in denen die Ausfällung von krustenbildendem Kalziumsulfat aus der Sulfitablauge in der nachstehend näher beschriebenen Weise durchge- führt wird.
Hierauf gelangt die Lauge durch eine Leitung 21 in den Eindampfer 1 und aus ihm durch eine Leitung 22 in den Eindampfer 2, dem die fertig eingedampfte Lauge durch eine Leitung 23 entnommen wird.
Die Leitungen 24 bis 29 sind Dampfleitungen, die dazu dienen, Frischdampf in den Wärmeaustauscher 6 bzw. die beim Eindampfen entwickelten Dämpfe zum Wärmeaustauscher der nächsten Eindampfungsstufe zu leiten und sie a. us der let. zten Stufe aus- zuscheiden. Die Leitungen 30 bis 34 sind dazu bestimmt, das Kondensat aus den Wärme- a. ustauschern abzufiihren. Das Kondensat des s Frischdampfes im WÏrmeaustauscher 6 wird f r sich abgeführt, während die übrigen Kon densate gemeinsam in einem geeigneten BehÏlter 35 gesammelt werden.
Die Behandlung zur Ausfällung der krustenbildenden Stoffe wird, wie oben angef hrt, zwischen den Eindampfern 5 und 1 durchgeführt, und der hierfür bestimmte Ap- parat besteht aus einem WÏrmeaustauscher, einer Umlaufpumpe und zugehörigen Lei tungen, so dass eine Flüssigkeit zur Zirkulation durch den Wärmeaustauscher gebracht werden kann. In diesem Kreislauf wird die La. uge auf hohe Temperatur erwärmt, so da. B Kal ziunLsulfat ausgefällt wird, und unter Druek k gehalten, so daB kein Dampf abgetrieben wird, sondern die Konzentration konstant bleibt.
Im Ausführungsbeispiel sind, wie oben angegeben, zwei Apparate dieser Art vorhan- den, die parallel geschaltet sind, so dass die Lauge in den einen oder andern Apparat eingeführt werden kann. Was hiermit bezweekt wird, ergibt sich aus dem Folgenden :
Die Wärmeaustauscher, die mit 36 und 36' bezeichnet sind, sind mit Hilfe von Leitun- gen 37, 37' mit Ventilen 38, 38' an cine Dampfzufuhrleitung 39 angeschlossen. Weiter sind Leitungen 40 und 40'mit Ventilen 41 und 41 ! zwecks Ableitung des gebildeten Kondensats vorhanden.
Von der Flüssigkeitsseite jedes WÏrmeaustauschers 36, 316'geht eine Leitung 42 bzw. 4 2'zou einer Umlaufpumpe 43 bzw. 43' ab, von der eine Leitung 44 bzw. 44' zum Wärmeaustauscher 36 bzw. 36' zur ckf hrt, so dass die Flüssigkeit im Umlauf durch die WÏrmeaustauscher 36, 36' gehalten werden kann. Die Druekseite der Pumpe 20 ist durch eine Leitung 45 und eine Zweigleitung 45' mit Ventil 46 bzw. 46'mit der Leitung 42 bzw. 2' verbunden. Die Leitungen 45 und 45'solen in die Leitungen 42 und 42'so nahe wie möglieh an deren Anschluss an die Wärmeaustauseher 36, 36' einm nden.
Zwischen den Wärmeaustauschern 36, 36'und der Einmündungsstelle der Flüssigkeitszuflussleitungen 45, 45'in die Leitungen 42, 42'sind an letztere Auslasslei- tungen 47 und 47' angeschlossen, die mit gewiclitsbelasteten Ventilen 48 und 48'versehen sind und in die Leitung 21 einmünden.
Sind die Ventile 38', 41', 46' und 48' geschlossen und die Ventile 38, 41, 46 und 48 offen, so wird die Lauge von der Pumpe 20 in die Leitung 42 gepumpt, in der sie in die dureh den Wärmeaustauseher 36, die Leitung 42, die Pumpe 43 und die Leitung 44 zirkulierende Lauge eintritt, die im WÏrmeaustauseher 36 auf eine so hohe Temperatur erwärmt wird, dass die Losliehkeit des krustenbildenden Kalziumsulfats gering wird und diese in der eingef hrten Lauge zum grössten Teil sehr feinkornig ausgefällt wird. Diese Ausfällung kann ohne Kru. stenbildungsgefahr der Lauge durch die Eindampfer l und 2 erfolgen.
In der Leitung 21 erfolgt zwar eine gewisse Wiederauflösung des ausgefällten Stoffes, aber wenn die Flüssigkeit sehr schnell str¯mt, ist dieses ohne Bedeutung.
Wenn beispielsweise die in den WÏrmeaustauscher 316 oder 3ss'eingeführte Lauge einen Kalziumsulfatgehalt von etwa 0,22% haut, land wenn die zirkulierende Lauge im Wärmeaustauseher auf etwa 170 C erwärmt wird, wobei sie in der Leitung 43 bzw. 42' eine Temperatur von etwa 160¯ C haben kann, so wird, wie aus dem Diagramm der Fig. 2 hervorgeht, dabei eine Ka. lziumsulfatmenge ausgefällt, die dem senkrechten Abstand zwischen den Punkten A (eingef hrte Lauge) und B (umlaufende Lauge) entsprieht, das heisst, der Gehalt an gelöstem Kalziumsulfat wird auf etwa 0, 11 /o gesenkt.
Bei der nachfolgenden Eindampfung im Eindampfer 1, der beispielsweise bei 100 C arbeiten kann, kann die Lauge daher eingedampft werden, bis die Losung mit Walziumsulfat bei dieser Temperatur gesättigt ist. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, entspricht dies 0, 23%, weswegen eine Abtreibung von ungefähr der halben Fl ssigkeitsmenge in diesem Fall ohne Krustenbildung im Eindampfer moglieh ist.
Wünscht man indessen die Eindampfung noch weiterzutreiben, so kann dieses gemäss einer besonderen Ausführungsform ohne Tent- peraturerhöhung im Wärmeaustauscher 36 oder 36' dadurch geschehen, da¯ man dem Eindampfer 1 eine ausreichende Menge Lauge entnimmt und sie erneut der Behandlung in den Wärmeaustausehern 36 bzw. 36' zwecks AusfÏllung einer weiteren Menge krusten- bildender Stoffe mterwirft sowie danach diese Fliissigkeitsmenge zusammen mit der nen zugeführten Lauge wieder in den Verdamp- fer 1 einführt, so dass eine gewisse Laugen- menge zwischen dem Eindampfer 1 und dem Wärmeaustauscher 36 bzw. 36'da.
uernd zir kuliert. Zu diesem Zweek geht vom Eindampfer 1 eine Leitung 49 7, Li einer Pumpe 50, mit deren IIilfe die Lauge durch Leitungen 51 und 51' mit Ventil 52 bzw. 52' in die Leitung 45 bzw. 45' eingef hrt werden kann.
Als Beispiel kann genannt werden, dass man, wenn die Laugenmenge 25 t/h mit dem angegebenen Gehalt von 0,22% Kalziumsulfat beträgt, gemäss den obigen Ausführun en im Eindampfer 1 etwa 12 Tonnen Lauge/h eindampfen kann. Wünscht man statt dessen zum Beispiel 17 t/h einzudampfen, so kann clisses dadurch gesehehen, dass man 8 Tonnen Lauge/h oder etwas mehr zwisehen dem Eindampfer 1 und dem rmeaustauscher 36 bzw. 36' zirkulieren lϯt. Hierdurch wird die Menge an gelöstem Kalziumsulfat im Eindampfer unter dem Sättigungswert 0, 23% gehalten.
Die Leitungen 42 und 44 bzw. 42'und 44' sollen so bemessen. sein, dass die Lauge sieh ansreiehend lange im Kreislauf aufhält, damit die Ausfälhing so vollständig wie m¯glich wird. Gewohnlich ist die zirkulierende Flüs- sigkeitsmenge im VerhÏltnis zur eingeführten Flüssigkeitsmenge sehr gro¯, und in dem angegebenen Beispiel, in dem. die zugeführte Flüssigkeitsmenge 25 t/h beträgt, kann die zirkulierende Menge beispielsweise 180 t/h sein.
Indessen wird der WÏrmeaustauscher 36 allmällliell inkrustiert, und aus diesem Grunde werden zweckmϯig zwei Apparate vorgesehen. Hierdureh wird es nämlieh möglieh, den Wärmeaustauscher auszusehalten und ihn zwecks Aufl¯sung der Krusten zn durehspülen. Soll dieses geschehen, so werden die Ventile 38, 41, 46 und 48 geschlossen und gleichzeitig die Ventile 38', 41', 46' und 48' ge¯ffnet, so dass die Behandlung statt dessen im Wärmeaustauscher 38'und seiner Zirkulations- leitung stattfindet.
Zum Durchspülen des Wärmeaustauschers 36 kann eine krustenlösende Flüssigkeit eingeführt werden. Zweckmässig benutzt man hierfür das Kondensat der in der Eindampi- anlage gebildeten DÏmpfe. Zu diesem Zweck wird ein Ventil 53 in einer an die Leitung 45 angeschlossenen Leitung 54 und ein Ventil in einer an die Leitung 47 angeschlossenen Leitung 56 geöffnet, und darauf wird das Kondensat aus dem Behälter 35 durch eine Leitung 57 mittels einer Pumpe 58 der Leitung 54 und dem Wärmeaustauscher 36 mit zugehörenden Zirkulationsanordnungen zugeführtt, wonach man schliesslieh das Kondensat der Leitung 56 entnimmt.
Ist der Wärmeaustauseher 36'inkrustiert, so werden in gleicher Weise die Ventile 38', 41', 46' und 48'geschlossen und die Ventile 38, 41, 46 und 48 von neuem geöffnet. Gleich- zeitig werden die Ventile 53 und 515 geschlos- sen. Zweeks Durchsp lens des Wärmeaustauschers 36'werden dann die Ventile 63'und 55'in den den Leitungen 54 und 56 entspreehenden Leitungen 54'und 56'geöffnet.
Wenn die genannte Zirkulation der Lauge zwischen dem Eindampf er l und dem Wärme- austauscher 36 bzw. 36' benutzt wird, werden natiirlich die Ventile 52 und 52' gleichzeitig mit den Ventilen 46 und 46' ge¯ffnet.
Dureh die beschriebene Umkehr des Flüs- sigkeitsstroms mit ausreichend kurzen Zeit- intervallen kann der Krustenansatz in den Wärmeaustauschern immer unter einer gewissen, vorher bestimmten Dicke gehalten werden.
Sollte es sieh zeigen, dass die in dieser Weise zur Verfügung stehende Sp lzeit zur Auflösung der Krusten nicht ausreicht, können drei parallel geschaltete Systeme vorgeschen werden, von denen zwei durchspült werden, während das dritte in Betrieb ist. Hierdurch wird die Spülzeit verdoppelt.
Es hat sieh gezeigt, da. Krusten leicht in den Leitungen 47 und 47' auftreten. Dieses lässt sich indessen in einfacher Weise vermeiden, wenn man um diese Leitungen Kühlmäntel, wie bei 47 bzw. 47' angedeutet ist, anordnet, so da¯ die beiden genannten Lei tungen auf so niedriger Temperatur gehalten werden, dass in ihnen eine Ausfällung nicht stattfindet. Diese Kühlmäntel sollen sieh bis zu den Ventilen 48 und 48' erstrecken.
Process for the evaporation of liquids containing crust-forming substances
T) The invention relates to a process for evaporating such liquids, for example sulphite waste liquor, which contain crust-forming substances, for example potassium sulphate, and aims to treat such liquids in such a way that the formation of crusts on the heat surfaces of the Evaporator is prevented as far as possible.
The method according to the invention is characterized in that liquid to be evaporated, possibly after partial evaporation in one or more stages, circulates in a circuit with continuous admixture of a further liquid to be evaporated, the liquid in the circuit being kept at a temperature such that the crust-forming constituents are wholly or partially precipitated, and that an amount of liquid corresponding to the amount of liquid introduced is continuously removed from the circuit, which is evaporated in at least one stage.
The method according to the invention is described with reference to the drawing in one embodiment; show it :
1 shows a schematic view of an evaporation plant for sulphite waste liquor in which the method according to the invention is used,
2 shows a diagram of the solubility of calcium sulfate in sulfite waste liquor.
The plant according to FIG. 1 comprises five evaporators 1 to 5 with associated heat exchangers 6 to 10, through which the liquor is circulated with the aid of pumps 11 to 115 and associated lines. The liquor is introduced through a line 16 into the evaporator 3 and then passes through a line 17 into the evaporator 4 and from the latter through a line 18 to the evaporator 5. It is removed from it through a line 19 and into one of the by means of a pump 20 two apparatuses were introduced in which the precipitation of calcium sulphate which forms crusts from the sulphite liquor is carried out in the manner described in more detail below.
The lye then passes through a line 21 into the evaporator 1 and from there through a line 22 into the evaporator 2, from which the completely evaporated lye is removed through a line 23.
The lines 24 to 29 are steam lines which serve to guide live steam into the heat exchanger 6 or the vapors developed during evaporation to the heat exchanger of the next evaporation stage and they a. us the let. nth level to be eliminated. The lines 30 to 34 are intended to remove the condensate from the heat a. to dissipate exchangers. The condensate of the live steam in the heat exchanger 6 is discharged by itself, while the remaining condensates are collected together in a suitable container 35.
The treatment for the precipitation of the crust-forming substances is carried out, as mentioned above, between the evaporators 5 and 1, and the device intended for this consists of a heat exchanger, a circulation pump and associated lines, so that a liquid can circulate through the heat exchanger can be brought. In this cycle, the La. uge heated to high temperature, so there. B calcium sulphate is precipitated and kept under pressure so that no steam is driven off, but the concentration remains constant.
In the exemplary embodiment, as indicated above, there are two apparatuses of this type which are connected in parallel so that the liquor can be introduced into one or the other apparatus. What is intended here follows from the following:
The heat exchangers, which are designated with 36 and 36 ', are connected to a steam supply line 39 with the aid of lines 37, 37' with valves 38, 38 '. Next are lines 40 and 40 'with valves 41 and 41! for the purpose of draining off the condensate formed.
From the liquid side of each heat exchanger 36, 316 ', a line 42 or 42' to a circulating pump 43 or 43 'leads off, from which a line 44 or 44' leads back to the heat exchanger 36 or 36 'so that the liquid can be kept in circulation through the heat exchangers 36, 36 '. The pressure side of the pump 20 is connected to the line 42 and 2 'by a line 45 and a branch line 45' with valve 46 or 46 '. The lines 45 and 45 'flow into the lines 42 and 42' as close as possible to their connection to the heat exchangers 36, 36 '.
Between the heat exchangers 36, 36 'and the junction of the liquid inflow lines 45, 45' into the lines 42, 42 'are connected to the latter outlet lines 47 and 47', which are provided with weight-loaded valves 48 and 48 'and into the line 21 merge.
If the valves 38 ', 41', 46 'and 48' are closed and the valves 38, 41, 46 and 48 are open, the liquor is pumped by the pump 20 into the line 42, in which it enters the heat exchanger 36 , the line 42, the pump 43 and the line 44 circulating lye enters, which is heated in the heat exchanger 36 to such a high temperature that the looseness of the crust-forming calcium sulfate is low and this is for the most part very fine-grained in the introduced lye . This precipitation can be done without Kru. There is a risk of stenformation of the lye by the evaporators 1 and 2.
A certain redissolution of the precipitated substance takes place in the line 21, but if the liquid flows very quickly, this is of no importance.
If, for example, the lye introduced into the heat exchanger 316 or 3ss' has a calcium sulphate content of about 0.22%, if the circulating lye in the heat exchanger is heated to about 170 ° C., with a temperature of about 160¯ C, as can be seen from the diagram in FIG. 2, an amount of calcium sulphate precipitates which corresponds to the vertical distance between points A (introduced caustic) and B (circulating caustic), that is, the content of dissolved calcium sulfate is reduced to about 0.11 / o.
During the subsequent evaporation in the evaporator 1, which can work, for example, at 100 ° C., the lye can therefore be evaporated until the solution is saturated with walium sulfate at this temperature. As can be seen from the diagram, this corresponds to 0.23%, which is why an abortion of approximately half the amount of liquid is possible in this case without crust formation in the evaporator.
If, however, one wishes to continue the evaporation process, this can be done according to a special embodiment without increasing the temperature in the heat exchanger 36 or 36 'by removing a sufficient amount of lye from the evaporator 1 and re-treating it in the heat exchangers 36 or 36. 36 'for the purpose of filling up a further quantity of crust-forming substances and then introduces this quantity of liquid back into the evaporator 1 together with the caustic supplied, so that a certain quantity of caustic solution between the evaporator 1 and the heat exchanger 36 or 36' there.
utterly circulated. For this purpose, a line 49 7, Li of a pump 50 goes from the evaporator 1, with the aid of which the liquor can be introduced through lines 51 and 51 'with valves 52 and 52' into the line 45 and 45 '.
As an example it can be mentioned that if the amount of lye is 25 t / h with the stated content of 0.22% calcium sulfate, about 12 tonnes of lye / h can be evaporated in the evaporator 1 according to the above. If, instead, you want to evaporate 17 t / h, for example, clisses can be seen by circulating 8 tons of lye / h or a little more between the evaporator 1 and the heat exchanger 36 or 36 '. This keeps the amount of dissolved calcium sulphate in the evaporator below the saturation value 0.23%.
The lines 42 and 44 or 42 'and 44' should be dimensioned in this way. Make sure that the lye stays in the cycle for a long time so that the precipitation is as complete as possible. Usually the amount of liquid circulating is very large in relation to the amount of liquid introduced, and in the example given, in the. the amount of liquid supplied is 25 t / h, the circulating amount can be 180 t / h, for example.
Meanwhile, the heat exchanger 36 is gradually incrusted, and for this reason, two devices are expediently provided. This makes it possible to turn off the heat exchanger and rinse it through to dissolve the crusts. If this is to happen, the valves 38, 41, 46 and 48 are closed and at the same time the valves 38 ', 41', 46 'and 48' are opened, so that the treatment instead takes place in the heat exchanger 38 'and its circulation line takes place.
A crust-dissolving liquid can be introduced to flush the heat exchanger 36. The condensate from the vapors formed in the evaporation plant is expediently used for this. For this purpose, a valve 53 in a line 54 connected to the line 45 and a valve in a line 56 connected to the line 47 are opened, and the condensate is then removed from the container 35 through a line 57 by means of a pump 58 of the line 54 and fed to the heat exchanger 36 with associated circulation arrangements, after which the condensate is finally removed from the line 56.
If the heat exchanger 36 'is encrusted, the valves 38', 41 ', 46' and 48 'are closed and the valves 38, 41, 46 and 48 are opened again in the same way. At the same time, the valves 53 and 515 are closed. For the purpose of flushing the heat exchanger 36 ', the valves 63' and 55 'in the lines 54' and 56 'corresponding to the lines 54 and 56 are then opened.
If the aforementioned circulation of the liquor between the evaporator oil and the heat exchanger 36 or 36 'is used, the valves 52 and 52' are of course opened simultaneously with the valves 46 and 46 '.
By reversing the liquid flow as described with sufficiently short time intervals, the crust build-up in the heat exchangers can always be kept below a certain, predetermined thickness.
Should it show that the rinsing time available in this way is not sufficient to dissolve the crusts, three systems connected in parallel can be used, two of which are rinsed while the third is in operation. This doubles the flushing time.
It showed you see there. Crusts easily occur in lines 47 and 47 '. However, this can be avoided in a simple manner if cooling jackets are arranged around these lines, as indicated at 47 or 47 ', so that the two lines mentioned are kept at such a low temperature that precipitation does not take place in them . These cooling jackets are intended to extend to valves 48 and 48 '.