FI60133C - Foerfarande foer industning av vattenhaltiga vaetskor - Google Patents

Description

RSr^l rBl KUULUTUSJULKAISU ,Λ17, ffiTA lBJ UTLAGG NI NGSSKRI FT Οϋΐόό (45) paterit n; "loisi ^ ^ ' (51) K«.ik.3/int.a.3 B 01 D 1/06 SUOMI—FINLAND (21) PKuntclhakumua — PatentanaSknlng 771075 (22) Hakrnibpfhrl —AiMekningtdag 05.0^.77 * (23) AlkuplM—GHtlghmdag 05.0H.77 (41) Tullut lulkiMksi — Blhrft offantl1| 06.10.77

Patentti- ja rekisterihallitut .... ..... . . .

Patent- och regifterstyrelsen ' ' Araekui utla|d eeh utUkrifeen pubikend 31.08.8l (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begird priorlut 05.0H.76

Saksan Liittotasavalta-FÖrbundsrepubliken Tyskland(DE) P 261Π587.9 (71) Ekono Oy, Tekniikantie H, 02150 Otaniemi, Suomi-Finland(Fl) (72) Konrad Mattern, Bad Homburg, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7H) Oy Kolster Ab (5Π) Menetelmä vesipitoisten nesteiden haihduttamiseksi - Förfarande för indunstning av vattenhaltiga vätskor

Keksinnön kohteena on menetelmä vesipitoisten nesteiden haihduttamiseksi erityisesti, putoushaihduttimissa käyttämällä haihdutusputkia, jotka on varustettu ruuvimuotoisesti kulkevilla vaoilla, jotka mataloituvat putken päätä kohti, jolloin a) haihdutettava aine jaetaan tasaisesti haihdutusputkiin, b) haihdutettavasta aineesta ja kayttöhöyrystä koostuvaa seosta pyöritetään haidutusputken pituusakselin ympäri, ja c) suuren väkevyyden omaava saatu haihdutettu tuote jaetaan nesteeksi ja höyryksi sekä kosteaksi höyryksi ja poistetaan.

Dn tunnettua haihduttaa nesteitä putkihaihduttimissa. Tällöin tuodaan haihdutettava aine kuumennus- ja haihdutusputkiin, joita kuumennetaan ulkoapäin ja joihin sisälle syötetään haihdutettavaa nestettä.

Sellainen laite nesteiden haihduttamiseksi on tunnettu kuumennus- ja haihdutusputkista, jotka on varustettu putkenak-selia pitkin kulkevilla vaoilla tai sentapaisilla syvennyksillä sillä tavalla, että samana pysyvällä putkenkehällä putkien pituus- 2 601 33 suunnassa ja aikaansaadun höyryn virtaussuunnassa saadaan tulokseksi putken poikkileikkauksen suureneminen (saksalainen hakemus-julkaisu 1 933 462).

Edelleen on tunnettua tehdä kuumennus- ja haihdutusputket putous- tai nousuhaihduttimissa sellaisiksi, että jokaisessa putkessa on ruuvinmuotoisesti ympäri kulkevia vakoja, jotka on muotoiltu siten, että putken kehän pysyessä samana putken poikkileikkaus kasvaa pituussuunnassa, jolloin vaot voivat päättyä ennen putkien päitä ja jokaisessa putkessa voi olla kolme tai neljä vakoa (saksalainen patenttijulkaisu 1 519 658).

Näillä laitteilla voidaan vesipitoisia nesteitä haihduttaa suhteellisen suuriin loppuväkevyyksiin. Näiden tunnettujen laitteiden avulla ei tosin onnistuta tiivistämään nesteitä korkeisiin viskositeetteihin ilman jatkuvassa käytössä tapahtuvia häiriöitä. Erityisesti on olemassa vaara, että tulipinnat likaantuvat, että muodostuu kerrostumia ja laitteen käyttö täytyy keskeyttää tulipintojen puhdistamista varten.

Keksinnön tehtävänä on välttää nämä ja muut epäkohdat ja saada aikaan menetelmä, jolla onnistutaan tunnetuilla laitteilla haihduttamaan haihdutettavat nesteet häiriöttömästi hyvin suuriin loppuväkevyyksiin. Menetelmän tulee toimia taloudellisesti eikä sen pidä vaatia valvontaa.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti siten, että d) samanaikaisesti haihdutettavan aineen kanssa tuodaan käyttöhcyryä haihdutusputkiin, e) käyttöhöyryn nopeus määrätään siten paineesta riippuvaisesti, että putken sisäänmenon pienimmän poikkileikkauksen kohdalla esiintyy pyörteilyä, ja f) haihdutettava aine saatetaan yhdellä läpimenolla haih-dutusputken läpi haluttuun väkevyyteen.

Keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesti johdetaan haihdutettava aine niin korkeassa lämpötilassa haihdutusputkien yläpuolella olevaan tilaan, että osa haihdutettavaan aineeseen sisältyvästä vedestä höyrystyy paisunnan tai paineen alenemisen vuoksi.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti tuodaan paisunnan tai paineen alenemisen vuoksi höyrystynyt vesi sisään käyttö-höyrynä kohdan d) mukaisesti.

3 60133

Keksinnön erään edullisen käyttötavan mukaisesti suoritetaan aineen haihduttaminen useissa vaiheissa ja höyry tuodaan korkeamman paineen omaavasta vaiheesta käyttöhöyrynä kohdan d) mukaisesti .

Keksinnön eräs erittäin edullinen suoritusmuoto on sellainen, että haihdutettavan aineen tasaiseksi jakamiseksi tämä padotaan ja annostetaan haihdutusputkiin sovitetuilla pystyputki11a, joissa on yhtä suuret alhaalla sivussa olevat aukot ja että samanaikaisesti syötetään pystyputkiin ylhäältäpäin käyttöhöyryä.

Keksinnön avulla saavutettavat edut ovat nähtävissä erityisesti siinä, että tunnettujen laitteiden avulla voidaan haihduttaa vesipitoisia nesteitä hyvin suuriin loppuväkevyyksiin. Siten voidaan esim. sulfaatti-selluloosajätelipeitä haihduttaa väkevyyteen, jossa on 65 % kuiva-ainetta ja joka väkevyys on suotuisa jätelipeän vaaratonta polttamista varten, Haihduttaminen onnistuu ilman mitään tulipintojen likaantumisesta ja kuorettumista johtuvaa käy t-töhäiriöitä. Menetelmälle on ominaista erittäin suuri taloudellisuus. Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa myös monivaiheisissa laitteistoissa, jolloin käyttöhöyrynä voidaan käyttää yksittäisissä vaiheissa saatavaa höyryä.

Keksintöä on kuvattu piirustuksessa esimerkin ja kaavamaisesti ja seuraavassa sitä kuvaillaan lähemmin.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen sopivaa haihdutinta.

Kuvio 2 esittää kuvion 1 poikkileikkausta, jossa on tarkoituksenmukaisesti muotoiltu haihdutusputki sekä pystyputki haihdutettavan aineen ja käyttöhöyryn annostamiseksi, jolloin pysty-putki on sovitettu haihdutusputken tulpan avulla.

Kuvio 3 esittää pystyputken leikkausta kohdasta C - C'.

Kuvio 4 esittä leikkausta haihdutusputken ahtaimmasta kohdasta A - A’ sisääntulosivun takana putken yläpohjassa.

Kuvio 5 esittää haihdutusputken suurinta vapaata poikkileikkausta B - B' putken alapohjan yläpuolelta.

Kuvioissa on viitenumeroilla seuraavat merkitykset: 1 kostean höyryn erotin, 2 haihduttimen kuumennuskappaleen vaippa, 3 haihduttimen yläsosa, 4 ja 5 putken pohjat, 6 haihdutusputket, 7 haihdutusputken 6 esiin kohoava putkenpää, 7a pystyputki, Θ put-kenpäissä 7 oleva sivuaukko 9 putkiyhde haihdutettavan aineen tuomiseksi, 10 ja 11 putkiyhteet höyryn tuomiseksi, 12 kuumennuskam- „ 60133 4 mioita, 13 putkiyhde kostean höyryn poisjohtamiseksi kostean höyryn erottimesta 1, 14 putkiyhde haihdutusaineen poisjohtamiseksi, 15 putkiyhde kuumahöyryväkevoitteen poisjohtamiseksi, 16 putkiyhde lauhduttamattomien kaasujen poistamiseksi, 17 tulppa pysty-putkien 7a sovittamiseksi haihdutusputkiin 6, 1B haihdutusput-ken 6 vaot.

Suoritusesimerkki Tätä esimerkkiä varten käytetään haihdutusputkia 6, joissa vakojen 18 syvyys kohtien A - A’ ja B - B’ välillä yhdellä kierroksella kutakin metriä kohti kulkee siten, että suhteessa haih-dutusputkien 6 pituuteen vapaa poikkileikkaus kasvaa kunnes se on kohdassa B - B1 saavuttanut suurimman, pyöreän poikkileikkauksen. Haihdutusputkien 6 putkenpäät 7 tai pystyputket 7a päättyvät 300 mm putken yläpohjan 5 yläpuolelle. Sivuaukon Θ poikkileikkauspinta-2 ala on 20 mm . Haihdutusputkien 6 halkaisija on syöttökohdissa ja 2 kohdassa B - B’ 32 mm, mikä vastaa poikkileikkausta 806 mm ; kohdassa A - A’ (katso kuvio 4) 135 mm. Kohtien A - A' ja B - B' /alinen pituus on 6m. Paineen ollessa 1 ata kostean höyryn erotti-~essa 1 syötetään putkiyhteen 9 kautta tunnissa 600 kg esiväkevöi-tyä sulfaatti-selluloosajätelipeää, joka sisältää 40 % kuiva-ainetta ja jonka kiehumispiste on 105°0; samanaikaisesti tuodaan putkiyhteen 10 kautta höyryä 21 kg/h. Putkiyhteen 11 välityksellä kuumennetaan haihdutinta niin paljolla höyryllä, että kuumennuskammi-oon 12 voi syntyä noin 2,5 ata:n paine. Putken pohjan 5 yläpuolelle muodostuu 200 mm korkea nestepylväs, jonka yläpuolelle haihdutusputkien putkenpäät 7 kohoavat, niin että käyttnhöyry voi virrata niihin sisään. Käyttöhöyry ja haihdutusaine virtaavat tässä laitteessa pyörteilevänä virtauksena haihdutusputkissa alaspäin, samalla kun haihdutus tapahtuu ulkoapäin kuumentamisen avulla. Kostean höyryn erottimessa 1 erotetaan väkevöite, jonka lämpötila on 115°C ja väkevyys 65 % kuiva-ainetta viskositeetin ollessa 50 cst, kosteasta höyrystä, joka poistetaan yhteen 13 kautta lauh-dutukseen. Väkevöite, jossa on 65 % kuiva-ainetta, poistetaan yhteen 14 kautta haihduttimesta. Kuumahöy ry vä kevöi te virtaa yhteen 1? kautta mitta-astioihin, kun taas lauhduttamattomatkaasut poistetaan yhteestä 16. Mittausten avulla saatiin tässä esimerkissä seuraavat arvot: 5 60133 Lämmönläpikulkuarvo = 2100 kcal haihdutusputkien koko 2 0

pituudelle laskettuna, m h UC

käynnistettäessä Lämmönläpikulkuarvo = 2100 kcal 112 käyttötunnin jälkeen 2 0 (kestoaika) rn h °0

Plahdollinen syöttö (käsittelyteho) = 600 kg/h Höyryn nopeus putken ahtaimmassa poikkileikkauksessa putken sisään- = 10 m/s menossa, leikkaus A - A', kuvio 2 Höyryn nopeus haihdutusputken ulostulossa, = 21 m/s leikkaus B - B’, kuvio 2

Vertailuesimerkki 1

Saksalaisen hakemusju1kaisun 1 933 462 mukaisen tekniikan tason vertaamiseksi toistetaan suoritusesimerkki. Käytetään muotoiltuja haihdutusputkia, joilla on putken pituuden suhteen suureneva poikkileikkaus, mutta ei kuitenkaan ruuvimuotoisia putkiin sovitettuja vakoja.

Koe antoi seuraavan tuloksen: Lämmönläpikulkuarvo = 2100 kcal

haihdutusputkien koko 2 Q

pituudelle laskettuna alussa rn h °Γ Lämmönläpikulkuarvo _ ,nnn r > 112 käyttötunnin jälkeen --S3··

(kestoaika) rn h °C

Mahdollinen syöttö (käsittelyteho) = 600 kg/h alussa

Mahdollinen syöttö lopussa = 310 kg/h 112 tunnin jäkeen Höyryn nopeus putken sisäänmenossa käynnistettäessä, kohta A - A’, = 10 m/s kuviot 2 ja 4 Höyryn nopeus putken sisäänmenossa kohta A - A’, kuviot 2 ja 4, =5 m/s 112 tunnin jälkeen Höyryn nopeus putken ulostulossa, kohta B - B', kuviot 2 ja 5, = 21 m/s käynnistettäessä 6 60133 Höyryn nopeus putken ulostulossa, kohta B - B’, kuviot 2 ja 5, = 10 m/s 112 tunnin jälkeen

Vertai luesimerkki 2

Toisessa vertailuesimerkissä käytetään tavanomaisia haih- dutusputkia, joilla on sileä muotoilematon, siis putken koko pi- 2 tuudella samana pysyvä poikkileikkaus, 806 mm . Käyttöolosuhteet vastasivat suoritusesimerkin oloja.

Saatiin seuraavat tulokset: Lämmönläpikulkuarvo = 1100 kca1 putken koko pituudelle 2 0

laskettuna, käynnistettäessä m h C

Länmönläpikulkuarvo = 850 kcal 12 tunnin jälkeen (kestoaika) rn h °Γ

Mahdollinen käsittelyteho käynnistettäessä = 310kg/h Höyryn nopeus putken sisään-menossa, käynnistettäessä, kohta A - A’, kuvio 2 = 1,65 m/s Höyryn nopeus putken ulostulossa, kohta B - B', kuvio 2 =12 m/s käynnistettäessä

Keksinnön merkitys käy ilmi suoritusesimerkin ja vertailu-esimerkkien vertailusta.

Vertailuesimerkki 1 osoittaa, että vaikka saavutetaan samat korkeat lämmönläpikulkuarvot kuin vertailuesimerkissä 2, kuitenkin kestoaika on oleellisesti lyhyempi käyttöajan myötä lisään^ tyvän haihduttimen tulipintojen likaantumisen vuoksi.

Vertailuesimerkki 2 osoittaa, että asetettua väkevöitys-tehtävää ei voida ratkaista tavanomaisilla, sileillä haihdutus-putkilla.

i

Claims (5)

1. 7 Patenttivaatimukset: 6 O 3 3
2. 1. Menetelmä vesipitoisten nesteiden haihduttamiseksi erityisesti putous-haihduttimissa käyttämällä haihdutusputkia, jotka on varustettu ruuvimuotoisesti kulkevilla vaoilla, jotka mataloituvat putken päätä kohti, jolloin a) haihdutettava aine jaetaan tasaisesti haihdutusputkiin, b) haihdutettavasta aineesta ja käyttöhöyrystä koostuvaa seosta pyöritetään haihdutusputken pituusakselin ympäri, ja c) suuren väkevyyden omaava saatu haihdutettu tuote jaetaan nesteeksi ja höyryksi sekä kosteaksi höyryksi ja poistetaan, tunnettu siitä, että d) samanaikaisesti haihdutettavan aineen kanssa tuodaan käyttöhöyryä haihdutusputkiin, e) käyttöhöyryn nopeus määrätään siten paineesta riippuvaisesti, että putken sisäänmenon pienimmän poikkileikkauksen kohdalla esiintyy pyörteilyä, ja f) haihdutettava aine saatetaan yhdellä läpimenolla haihdutusputken läpi haluttuiin väkevyyteen.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutettava aine tuodaan niin korkeassa lämpötilassa haihdutusputkien yläpuolella olevaan tilaan, että osa haihdutettavaan aineeseen sisältyvästä vedestä höyrystyy paisunnan tai paineen alenemisen vuoksi.
4. 3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, t u n n e t tu siitä, että paisunnan tai paineen alenemisen vuoksi höyrystynyt vesi otetaan käyttöhöyryksi kohdan .d) mukaisesti. 1*. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aineen haihduttaminen suoritetaan useissa vaiheissa ja höyry otetaan korkeamman paineen omaavasta vaiheesta käyttöhöyryksi kohdan d) mukaisesti.
5. 5. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen 1-U mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että haihdutettavan aineen tasaiseksi jakamiseksi tämä padotaan ja annostetaan haihdutusputkiin sovitetuilla pystyputkilla, joissa on yhtä suuret alhaalla sivussa olevat aukot ja että samanaikaisesti syötetään pystyputkiin ylhäältäpäin käyttöhöyryä. S ' \ 60133 θ