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Verfahren zur Verhinderung und Beseitigung von Inkrustationen
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bei der Eindampfung von Schwarzlaugen aus EintjahresDflan2en Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung und Beseitigung von Inkrustationen
bei der kontinuierlichen mehrstufigen Eindampfung von Schwarzlaugen aus E'.njahrespflanzen,
wobei die Beheizung der ersten Stufe mit Frischdampf und der nachfolgenden Stufen
mit Brüden durchgeführt wird.
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Es ist bekannt, bei Verdampfung von Verkrustungen bildenden Flüssigkeiten
in einer VerdampfungsatAage die Heizflächen abwechselnimit dem einzudampfenden Medium
und dem beim Wärmetausch anfallenden Kondensat zu beaufschlagen und auf diese Weise
anfallende Verkrustungen abzuspülen (DE-PS 889 136).
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In der DE-PS 1 091 532 wird eine Schaltanordnung zum Reinigen hintereinandergeschalteter
Verdampfer oder Erhitzer und deren Verbindungs-, Zu- und Abfuhrleitungen, die von
einer Inkrustierungen absetzenden Flüssigkeit, z.B. Zellstoffablauge, durchströmt
werden, beschrieben, bei der mittels einer parallel zu dieser geführten Reinigungsflüssigkeit
in Zeitabständen mit Hilfe von Schaltorganen die Strömungswege beider Flüssigkeiten
durch Teile der Apparatur miteinander vertauscht werden. Die Leitungen für die reinigende
Flüssigkeit werden hierbei parallel zu den die Betriebsflüssigkeit führenden Zu-und
Ableitungen sowie parallel zu den Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Anlage
stufen verlegt, wobei durch gleichzeitige Betätigung zweier Umschaltorgane ein oder
mehrere zu reinigende Anlagenteile gegen ein Reinigungsstück
der
Reinigungsmittelleitung austauschbar sind.
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Es ist ferner ein Verfahren zur Entfernung der kalkhaltigen Krusten
in Laugenerhitzern sowie den zur Laugenumwälzung dienenden Teilen von Laugenumwälzanlagen
in Zellstofffabriken bekannt, wobei die Laugenerhitzer sowie die zur Laugenunwälzung
dienenden Teile mit einer etwa 20 bis 40 0C warmen Lösung gespült werden, welche
sch:rach SO2- oder S03-haltig ist (DE-PS 898 706).
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Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, daß
sie aufwendig und mit hohen Investitionskosten verbunden sind. Diese bestehen zum
Beispiel darin, daß zusätzliche Reserveeinheiten benötigt werden. Weiterhin erfordern
die bekannten Methoden hohe Betriebsmittelkosten, z.B. zusätzliche Spülmittel, Darüber
hinaus ist der Betrieb oftmals ungleichmäßig und er muß in periodischen Abständen
zwecks Reinigung unterbrochen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden und ein Verfahren fUr das Eindampfen von Schwarzlaugen
aus Einjahrespflanzen vorzuschlagen, das es ermöglicht, Inlcrustationen zu verhindern
und zu beseitigen. Ferner soll das neue Verfahren ermöglichen, mit geringem Investitionsaufwand
auszukommen und eine einfache Bedienung zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die aufzuarbeitende
Schwarzlauge vorkonzentriert und mittels Zwangsumlauf weiter konzentriert, wobei
man die Schwarzlauge so führt, daß abwechselnd die Zwangsumlaufstufen mit hochkonzentrierter
und vorkonzentrierter Schwarzlauge beaufschlagt werden.
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Bevorzugt wird, die aufzuarbeitende Schwarzlauge so vorzukonzentrieren,
daß sie in der laugeseitig ersten Zwangsumwälzstufe mit einer Konzentration unter
30 Gew.-% Trockensubstanz (TS) anfällt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es besonders günstig, die aufzuarbeitende
Schwarzlauge so vorzukonzentrieren, daß die Konzentration in der laugeseitig ersten
Zwangsumwälzstufe 15 bis 25 Gew.-5'a TS beträgt.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird so verfahren,
daß man die vorkonzentrierte Schwarzlauge vor dem Einführen in die Zwangsumlaufstufen
vorwärmt.
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Bevorzugt wird die vorkonzentrierte Schwarzlauge vor Eintritt in die
laugeseitig erste Zwangsumwälzstufe mit Brüden vorgewärmt.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die vorkonzentrierte Schwarzlauge
vor Eintritt in die laugeseitig erste Iiangsl#wäl##t##fe mit in d#r ersten Stufe
anfallendem Frischdampfkondensat vorgewärmt, Die mit der Erfindung erzielten Vorteile
bestehen insbesondere darin, daß es nach einem einfachen und wirtschaftlichen Verfahren
gelingt, bei der kontinuierlichen mehrstufigen Eindampfung von Schwarzlauge aus
Einjahrespflanzen Inkrustationen zu verhindern und zu beseitigen.
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Dies ist besonders wichtig, da Schwarzlaugen aus Einjahrespflanzen
gegenüber Schwarzlaugen aus Holz wesentlich mehr Silikate enthalten, Zusätzlich
ist ihre Zähigkeit merklich größer. Solche Laugen neigen deshalb eher zu Verkrustungen.
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Die Erfindung ermöglicht eine laugenseitige Umschaltung von Stufe
I und Stufe II ohne Unterbrechung des Betriebs. Die
Wasserdampfleistung
ist konstant. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine weiteren Reinigungsvorgänge
mit zusätzlicher Spülflüssigkeit. Dies hat den Vorteil, daß Beispielsweise Lagertanks
für Spülflüssigkeit entfallen und Investitionskosten eingespart werden. Die Bedienung
der Anlage ist sehr einfach und erfordert wenig Überwachung.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen und des Zahlenbeispiels schematisch
und beispielsweise erläutert und wird im folgenden näher beschrieben.
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Figur 1 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren, Figur 2 eine weitere
Ausgestaltung der Erfindung.
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In den Zeichnungen bedeuten: 1 bis 5 Abscheider (Separatoren); 6 bis
10 Heizkörper) 11 bis 14 Vorwärmer; 15 bis 18 Entspanner; 19 Mischkondensatorp 20
Fallwassergefäß; 21 bis 30 Pumpen; 31 Dampfstrahler; 32 bis 34 Umschaltorgane; 35
bis 59 Leitungen; 60 Vorwärmer.
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I bis V bedeuten Äusdampfstufen, bestehend aus Je einem Abscheider
und einem Heizkörper.
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Verfahrensbeschreibung Die einzudampfende Bagasse-Schwarzlauge wird
gemäß Fig. 1 in einer 5-stufigen Eindampfanlage aufkonzentriert. Die Eindampfanlage
besteht aus zwei Zwangsumwälz-Verdampfern (Stufen 1 und II) und drei Kletter-Verdampfern
(Stufen III bis V).
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Die Bagasse-Schwarzlauge wird über die Pumpe 21 und die Leitung 35
in den Heizkörper 10 der Stufe V und dort weiter über die Pumpe 22 und die Vorwärmer
14 und 13 in den Heizkörper 9 der Stufe IV gepumpt. Von dort wird die Schwarzlauge
mit
der Pumpe 23 über den Vorwärmer 12 in den Heizkörper 8 der Stufe III, von dort über
die Pumpe 24 durch den Vorwärmer 11 über ein Umschaltorgan 32 und die Rohrleitung
36 in den Umwälzkreislauf 37 der Stufe II gefördert. Von dort wird die Schwarzlauge
weiter über die Pumpe 25, das Urnachaltorgan 33 und die Rohrleitung 38 in den Umwälzkreislauf
39 der Stufe I geführt. Mittels der Pumpe 26 wird die Lauge über ein weiteres Umschaltorgan
34 und die Rohrleitung 39 in den Entspanner 15 gefördert, dort entspannt und mittels
der Pumpe 27 über die Rohrleitung 40 aus der Anlage mit der gewünschten Endkonzentration
abgezogen. Die Entspannungsbrüden des Dicklauge-Entspanner 15 werden zum Beheizen
des Heizkörpers 8 verwendet.
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Alternativ kann erfindungsgemäß Jedoch die Lauge so geführt werden,
daß sie mittels der Pumpe 24 durch den Vorwärmer 11 und das Umschaltorgan 32 über
die Rohrleitung 41, das Umschaltorgan 33 und die Rohrleitung 38 direkt in den Umwälzkreislauf
39 der Stufe I gefördert wird. Die Lauge wird dann weiter mit der Pumpe 26 über
das Umschaltorgan 34, die Rohrleitung 42 und das Umschaltorgan 32 und die Rohrleitung
36 in den Umwälzkreislauf 37 der Stufe II gepumpt, von dort wird die Lauge mit der
Pumpe 25 über das Umschaltorgan 33, die Rohrleitung 43, das Umschaltorgan 34 und
die Rohrleitung 39 in den Entspanner 15 gefördert und - wie vorher beschrieben -
aus der Anlage abgezogen.
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Der Heizkörper 6 wird mittels Frischdampf über die Leitung 44 beheizt.
Die Brüden aus den einzelnen Stufen dienen Jeweils zum Beheizen der nächsten Stufen
und werden über die Rohrleitungen 45, 46, 47, 48, den Heizkörpern 7, 8, 9, 10 zugeführt.
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Die Brüden aus dem Abscheider 5 werden über die Rohrleitung 49 einem
Mischkondensator 19 zugeführt. Dort erfolgt mittels Kühlwasser, das über die Rohrleitung
50 dem Mischkondensator 19 zugeleitet wird, eine Kondensation. Das Kühlwasser wird
zusammeln mit dem im Mischkondensator 19 kondensierten Brüden
über
ein barometrisches Fallrohr 51 einem Fallwasserbehälter 20 zugeführt und läuft dann
weiter über eineRohrleitung 52 in einen Kanal. Die nichtkondensierbaren Brüden aus
dem Mischkondensator 19 werden mittels eines Dampfstrahlers 31 über eine Rohrleitung
53 in die A>mosphäre geleitet. Der benötigte Treibdampf wird über die Leitung
54 dem Dampfstrahler 31 zugeführt. Alternativ kann z.B. die Kondensation mittels
eines Oberflächen-Kondensators durchgeführt werden bzw. die Inerten mit einer Vakuumpumpe
abgeführt werden.
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Das Frischdampfkondensat aus dem Heizkörper 6 wird über die Rohrleitung
55 abgezogen. Die Brüderikondensate aus den einzelnen Stufen werden kontinuierlich
in den Entspannern 16, 17 und 18 entspannt, wobei die Entspannungsbrüden über die
Rohrleitungen 56, 57 und 58 zusätzlich zum Beheizen der entsprechenden Stufen dienen.
Das gesammelte Brüdenkondensat wid dann mittels der Pumpe 28 über die Rohrleitung
59 aus der Anlage abgezogen.
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Zahlenbeispiel Der Eindampfanlage gemäß Fig. 1 werden mit der Pumpe
21 38 550 kg/h Bagasse-Schwarzlauge mit 65 0C und 8 Gew.-% TS (Trockensubstanz)
zugeführt. Die mit der Pumpe 27 abgezogene aufkonzentrierte Bagasse-Schwarzlauge
fällt mit einer Menge von 6 850 kg/h, einer Temperatur von ca. 100 0C und einer
Konzentration von 45 Gew.-% TS an, Die zum Beheizen des Heizkörpers 6 benötigte
Frischdainpfmenge beträgt 8 200 kg/h. Zum Kondensieren der Brüden aus dem Abscheider
5 werden 190 m3/h Kühlwasser mit 25 0Qbenötigt. Das anfallende Brüdenkondensat beträgt
25 000 kg/h und hat eine Temperatur von 66 °C. Die Gesamtwasserverdampfungsleistung
der Anlage beträgt durchschnittlich 31 700 kg/h. Wöchentlich werden die Umschaltorgane
32, 33 und 34 einmal für 4 bis 8 Stunden so gepolt, daß die höher konzentrierte
Lauge in der Stufe II anfällt und von dort
in den Entspanner 15
gefördert wird. Die Konzentration der vorkonzentrierten Lauge nach Austritt aus
Stufe III beträgt 15 Gew.-,%' TS, die Konzentration der mittels der Umwälzpumpe
29 umgewälSen Schwarzlauge 22 Gew.-% TS. Damit arbeitet die Eindampfanlage ohne
zusätzliche Spülungen mittels Chemikalien bzw. es ist kein Abstellen zum Zweck des
mechanischen Reinigens der Heizrohre notwendig.
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Selbstverständlich können die Umschaltorgane 32, 33 und 34 durch andere
Armaturen bei entsprechender Anordnung ersetzt werden.
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Es ist ferner möglich, die Lauge gemäß Fig. 2 über die Stufen III,
IV und V und dann nach kontinuierlicher Vorwärmung in die Stufen II und I zu führen.
Die vorkonzentrierte Schwarzlauge wird in zwei Vorwärmern 11 und 60 unter gleichzeitiger
Abkühlung des Frischdampfkondensats vorgewärmt.