NO143984B - Fremgangsmaate og anordning for inndamping av vaesker - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for inndamping av væsker, og spesielt en slik væske som i fortynnet tilstand har en tendens til å skumme ved omblanding eller oppkoking, idet under trykk stående og varm væske som skal inndampes, innmates i en inndampingsanordning hvor væsken bringes i indirekte varmevekslingskontakt med et varmt medium for oppkonsentrering av væsken i et inndampingsrom, og den fordampede del fjernes fra den øvre del av inndampingsrommet samt konsentrert væske fra bunnen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er spesielt bereg-net for forinndamping av avfallslut, såsom sulfatsvartlut, som kommer fra en kontinuerlig arbeidende koker, idet svartluten oppkonsentreres fra ca. 15-18 % til ca. 23 - 25 % i membran-inndampingsanlegg som virker i samsvar med "falling-film"-prinsippet under anvendelse av såkalt bufferdamp fra kokingen for inndampingen.

I de vanlige kontinuerlig virkende cellulosekokere tas svartluten som går til inndampingsanordningen ut ved et trykk på ca. 8 atmosfærers absolutt trykk og ved en temperatur på ca. 170°C. Således inneholder den en betydelig mengde varmeenergi som kan utnyttes i prosessen.

Inntil nu er svartluten vanligvis først forinndam-pet ved senking av trykket i to etter hverandre følgende ek-spansjonstrinn, slik at man fra det første trinn oppnår en for basing av kokeflisen egnet lutdamp med ca. 120°C temperatur,

og lutdampen som benyttes i det andre trinn benyttes for frem-stilling av varmtvann. Herved har lutens temperatur oppnådd en temperatur på ca. 100°C, som anses å være egnet innløpstem-peratur for den endelige inndamping. Den endelige inndamp-

ing skjer i en på indirekte varmeoverføring basert inndampingsanordning i flere trinn, idet det til det første trinn innføres fersk damp som avgir den varmeenergi som er nødvendig for prosessen. Utnyttelsen av denne varme er ikke den best mulige.

Hvis man som varmekilde for svartlutens inndampingsanordning benytter ekspansjonsdamp fra kokeren, reduseres behovet for fersk damp. Dertil oppnår man fordeler sett fra et miljøvernsynspunkt.

Anvendelse av svartlutens ekspansjonsdamp for for-inndampningen er som sådan kjent og blant annet angitt i U.S. patent nr. 3.286.763- Hensikten med oppfinnelsen er å unngå

et problem som angår anvendelsen av denne.

Konsentrasjonen til svartluten som kommer fra kokeren er vanligvis ca. 15 %• Hvis konsentrasjonen er under 20 %, skummer luten lett ved omblanding eller oppkoking. I inndamp-ningsanordninger som baserer seg på indirekte varmeoverføring forårsaker dette en nedsmussing av varmeoverføringsflåtene og oppdemming av strømningspassasjene. For å unngå dette problem har man vanligvis i den svake lut som i flertrinnsinndampere innmates til det første trinn innblandet konsentrert lut som kommer fra senere trinn i et slikt forhold at konsentrasjonen er steget til over 20 %. Denne fremgangsmåte kan ikke utnyttes uten reduksjon av varmeøkonomien i slike inndampningssy-stem hvor man som varmekilde benytter ekspansjonsdamp fra kokeren .

Fra U.S. patent nr. 2.786.518 kjenner man f. eks. en inndampningsanordning for sulfittavlut, hvor sulfittavluten i en varmeveksler bringes i indirekte varmeoverføringskontakt med et varmt medium for oppkonsentrering av avluten ved inndampning. I denne anordning returneres en del av den oppkonsentrerte avfallslut og sammenføres med den svakere avlut som skal inndampes for økning av dennes konsentrasjon før den indirekte varmeoverføringskontakten. Hensikten med oppkonsentreringen er å redusere belegget på varmeoverføringsflåtene som fremkom-mer hvis. svak avfallslut oppvarmes.

Et anlegg av denne type er varmeøkonomisk ufordelak-tig på grunn av at man sammenfører avfallslutstrømmer med for-skjellig temperatur, dvs. den varme returstrøm sammenføres med den koldere strøm av avfallslut som skal inndampes. I dette anlegg utsettes hele væskemengden som skal inndampes for indirekte varmeoverføringskontakt sammen med den returnerte lut.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er dermed å eliminere skumningsproblemet uten å redusere varmeøkonomien. Oppfinnelsen egner seg spesielt for svartlutinndampere, hvor forinndampingen av luten utføres i en såkalt "falling film"-inndamper, hvis virkningsprinsipp blant annet er angitt i U.S.

143984

patent nr. 3.366.158.

Hensikten med oppfinnelsen er således å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for inndampning av væsker, spesielt en slik væske som i svak tilstand har tendens til å skumme ved omblanding, idet væsken som skal inndampes innmates i en inndunstningssone hvor den bringes i indirekte varmeover-føringskontakt med et varmt medium for oppkonsentrering av væsken, og den fordmapede del samt oppkonsentrert væske fjernes fra inndampningssonen.

De hovedsakelige kjennetegnende trekk for oppfinnelsen fremgår av krav 1. ^

Skumming av svartlut forhindres slik at konsentrasjonen til luten som innmates til inndamperens varmeoverfør-ingsflater holdes tilstrekkelig høyt. Dette tilveiebringes ved at varmeveksleren innpasses i et sirkulasjonssystem til hvilket det kontinuerlig tilføres en del av den fra kokeren kommende svake lut og fra hvilken det kontinuerlig fjernes konsentrert lut. Dette tilveiebringes uten reduksjon av varmeøkonomien, slik at hele væskemengden som skal inndampes innmates i et inndampningsrom hvor dog bare en del av væsken bringes i indirekte varmeoverføringskontakt med det varme mediet.

Ifølge en foretrukket utførelsesform for oppfinnelsen bringes en del av væsken som skal inndampes til å fordampe ved oppvarming av denne indirekte, mens igjen en annen del ekspansjonsfordampes. Begge fordampninger utføres i det samme inndampningsrom i forskjellige væskeavdelinger som har et felles gassrom, idet den del av den gjennom oppvarming oppkonsentrerte væske som ikke returneres til den den indirekte varme-overføringskontakt sammenføres med den væskeandel som skal for-dampes ved ekspansjon før den oppkonsentrerte væske fjernes fra inndampningsrommet. Sammenføringen kan eventuelt utføres også utenfor inndampningsrommet.

Oppfinnelsen vedrører også en inndamper som utgjø-res av en kombinert ekspansjonsbeholder og en varmeveksler, og med hvilken det tilveiebringes en betydelig enklere og billi-gere samt lettere regulerbar inndampningsanordning for væsker. Således er samtlige sammenbindingsrør mellom ekspansjonsbeholderen og inndamperen blitt erstattet med en mellomwegg og for dampen er det oppnådd et felles utløpsrør.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere beskrives under henvisning til et utførelseseksempel som er fremstilt på tegningene, hvor: fig. 1 og 2 viser en inndampningsenhet ifølge oppfinnelsen, sett fra siden og forfra,

fig. 3a-b viser et skjematisk sideriss av et inndamp-ningsanlegg som inneholder inndampningsenheter ifølge fig. 1

og 2, og

fig. 4 viser et delriss av en alternativ utførel-sesform for oppfinnelsen.

På fig. 1 og 2 er inndampningsenhetens sylindriske rom kjennetegnet med henvisningstallet 2 og dens lokk som kan åpnes er betegnet med 3- I rommet er det opphengt som varme-vekslere virkende lameller 4 som er forenet til grupper 5-

Inn i lamellene ledes oppvarmingsdamp via et rør 6. Ovenfor lamellgruppene befinner det seg en fordelingskasse 7, til hvilken oppløsningen som skal inndampes ledes via et rør 8 og via perforerte fordelingsrør 9- Via hull i fordelingskassens bunn utstrømmer oppløsningen jevnt i samsvar med "falling film"-prinsippet på lamellenes ytre flater hvor den oppvarmes og koker. Oppløsningen strømmer ' langs varmeflåtene overfra og nedover, og den oppkonsentrerte oppløsning oppsamles i inndamperens bunndel. Den tilveiebragte inndampningsdamp fjernes via et rør 10 i inndamperens øvre del.

Inndamperens nedre del er ved hjelp av en mellom-vegg 11 oppdelt i to avdelinger. Ved hjelp av en styreskive 12 ledes oppløsningen som strømmer ned fra lamellene til den ene avdeling 13 fra hvilken den ved hjelp av en pumpe 14 returneres via rør 15 og 8 til ytterflatene på varmevekslerens lameller 4. Til den andre avdeling 16 i inndamperens nedre del ledes via et rør 17 under trykk stående, varm oppløsning som etter å ha avgitt ekspansjonsdamp går ut via et rør 18 i bunndelen. Konsentratet fjernes fra varmevekslerne via et rør 19 i den nedre del.

Når væske kontinuerlig går ut av oppløsningen som sirkulerer fra inndamperens bunndel til varmeoverføringsflåte-ne , må det til sirkulasjonen tilføres ny oppløsning. Denne føres inn i bunnpartiet via et rør 20. Mengden av oppløsning som bør tilføres reguleres slik at konsentrasjonen til oppløs-ningen som føres inn på varmeflåtene holdes på ønsket nivå.

I fJ70t Ved inndampning av svartlut som kommer fra en cellulosekoker bør det for å unngå skumdannelse benyttes en konsentrasjon for luten på minst ca. 20 %. Overskuddsmengden av oppløsning strøm-mer over en mellomskive 11 til avdelingen 16 hvor væskeflatens nivå kan holdes konstant ved hjelp av en regulator.

På fig. 3a-b er det som utførelseseksempel vist en bufferdampinndamper hvor svartluten som kommer fra kokeren forinndampes ved anvendelsen av fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen.

Inndampningsenhetene ifølge oppfinnelsen er her kjennetegnet med henvisningstallene 101, 102, 103 og 104. Henvisningstallet 105 vedrører en ekspansjonsbeholder i hvilken trykket til den fra kokeren kommende svake lut reduseres slik at man oppnår ekspansjonsdamp hvis temepratur er 140°C, som via et rør 106 ledes til inndamperen 101 og benyttes som oppvarmingsdamp i dennes varmeveksler 107. Til varmeveksleren ledes også ferskdamp via et rør 108. Avdelingene for lutdamp og ferskdamp er separert fra hverandre i varmeveksleren og konsentratet fra varmeveksleren ledes til to forskjellige ekspansjonsbeholdere 109 og 110 ved hjelp av rør 111 og 112.

Fra ekspansjonsbeholderen 105 ledes svartluten via et rør 113 til inndamperens ekspansjonsrom 114, hvor luten etter å ha avgitt ekspansjonsdamp avgår via et rør 126. En del av luten fra ekspansjonsbeholderen 105 ledes via et rør 115 og blandes opp i den oppløsning som bringes til å strømme ut fra varmevekslerens flater og sirkuleres ved hjelp av en pumpe 116. Konsentrasjonen til luten som sirkuleres reguleres til ca. 20 % ved hjelp av en regulator 117- Fra sirkulasjons-lutens rom 118 strømmer den til et ekspansjonsrom 114 hvor væskeflatens nivå reguleres på i og for seg kjent måte (ikke vist).

Ekspansjonsdampen og inndampningsdampen avgår fra inndamperens 101 øvre del via et rør 119 og ledes til den følg-ende inndamper 102 hvor den benyttes som oppvarmingsdamp for varmeveksleren 120. Til varmeveksleren ledes også ekspansjonsdamp fra konsentratbeholderne 109 og 110......

Luten fra inndamperen 101 ledes via rør 126, 127

og 121 til inndamperens 102 ekspansjonsrom og via et rør 122 til lutsirkulasjonen.

Fra inndamperen 102 ledes dampen via et rør 12 3 samt benyttes for basning.av kokeflisen, og luten føres via et rør 124 til en ekspansjonsbeholder 125, fra hvilken det oppnås oppvarmingsdamp for følgende inndampingstrinn.

Etter den siste inndampingsenhet 104 behandles luten i en konvensjonell serieinndampingsanordning. F. eks. er i det på fig. 3 viste system den til inndamperens varmeveksler gående luts andel i inndamperen 101 19 %, i inndamperen 102 54 %, i inndamperen 103 59 % og i inndamperen 104 100 % av to-talméngden.

I den som eksempel angitte utførelse er det etter begge ekspansjonsbeholdere 105 og 125 benyttet to inndampingsenheter, men det er klart at disses antall kan være mindre eller større.

Inndamperen ifølge fig. 4 adskiller seg fra inndamperen ifølge fig. 1 og 2 i det henseende at det til det første væskerom 13 førende materør 20 for væsken som skal inndampes er eliminert og erstattet ved at væskens overflatenivå i inndamperen holdes noe høyere enn mellomveggens 11 øvre kant, slik at væsken kan strømme fra det første væskerom 13 til det andre 16 og tilbake. På denne måte kan inndamperens konstruksjon forenkles ytterligere.

Inndamperens oppbygging kan også forandres f. eks. ved at styreskiven 12 utelates, idet en del av den konsentrerte oppløsning strømmer over til ekspansjonsrommet 16 og en annen del til sirkulasjonsoppløsningens rom 13.

Inndampingsanlegget kan også bestå av flere på hverandre anordnede inndampingsenheter som danner en tårnkonstruk-sjon, idet oppløsningen som skal inndampes først innføres i den øverste enhet og fra denne videre til de underliggende.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for inndamping av væsker, og spesielt en slik væske som i fortynnet tilstand har en tendens til å skumme ved omblanding eller oppkoking, idet under trykk stående og varm væske som skal inndampes, innmates i en inndampingsanordning hvor væsken bringes i indirekte varmevekslingskontakt med et varmt medium for oppkonsentrering av væsken i et inndampingsrom, og den fordampede del fjernes fra den øvre del av inndampingsrommet samt konsentrert væske fra bunnen, karakterisert ved at hele væskemengden som skal inndampes, ma-tes inn (17, 20) i inndampingsanordningen (1), men at bare en del derav bringes i direkte varmevekslingskontakt i inndampingsrommet (2), idet en del av den ved indirekte varmeveksling konsentrerte væske (13) returneres (8, 14, 15) til den indirekte varmevekslingskontakt for hindring av oppskumming av væsken som skal inndampes der, mens overskudd av den væske (13) som oppkonsentreres ved den indirekte varmeveksling sammenføres med den andre del (17) av den under trykk stående og varme væske, og ek-spans jons fordampes i en avdeling (16) adskilt i samme inndampingsrom (2), mens man fjerner (18) konsentrert væske fra ekspansjonsrommet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det foretas en inndamping av en fra en cellulosekoker etter eventuell ekspansjons-fordamping oppnådd avfallslut, såsom sulfatsvartlut, karakterisert ved at væske (20) som skal inndampes tilset-tes til den konsentrerte avfallslut i så stor mengde at konsentrasjonen for avfallsluten som returneres, er minst ca. 20 %.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og/eller 2, karakterisert ved at for oppvarming av væsken som skal inndampes ved indirekte vamevekslingskontakt, fordeles denne (7, 9) jevnt over varme varmevekslingsflater (4), samt bringes til å strømme i det vesentlige ovenfra og nedover langs nevnte varmevekslingsflater, hvoretter oppkonsentrert væske oppbevares og en del derav returneres for fordeling over varmevekslingsflå-tene (4) sammen med svakere væske som skal inndampes.

4. Anordning for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge krav 1 for inndamping av væsker, som i fortynnet tilstand har en tendens til å skumme ved omblanding eller oppkoking, hvilken c anordning (1) har et inndampingsrom (2) og omfatter en kombina-sjon av a) en i rommet anordnet varmeveksler (5) samt anordnin-ger (7, 9) for å bringe væsken som skal inndampes til å strømme langs varmevekslingsflater (4} på varmeveksleren (5) for oppkoking og konsentrering av væsken, innmatingsåpninger (17, 20) for innmating av væsken som skal inndampes i rommet (2), en i rommets nedre del beliggende utløpsåpning (18) for fjerning av konsentrert væske og en i den øvre del beliggende utløpsåpning (10) for fjerning av den fordampede væskedel fra rommet (2), og b) sirkulasjonsorgan (8, 14, 15) for å returnere konsentrert væske som er oppsamlet i rommets nedre del til varmevekslerens (5) varmevekslingsflater (4), og et organ for oppdeling av inndamp-ingsrommets (2) nedre del i to væskeavdelinger (13, 16), som har et felles damprom, karakterisert ved at sirkuleringsorganenes (8, 14) inhgangsåpning (15) er tilsluttet til den første væskeavdeling (13) og at det til den andre væskeavdeling (16) er tilsluttet inngangsåpningen (17) for væske som skal ekspansjonsfordampes samt utgangsåpningen (18) for den konsentrerte væske.

5. Anordning ifølge krav 4,karakterisert v e d at det mellom de to væskeavdelinger (13, 16) er anordnet en forbindelse som tillater en del av den konsentrerte væske i den første væskeavdeling (13) å strømme over til den andre væskeavdeling (16), og at innmatingsåpningen (20) for væsken som skal inndampes, er tilsluttet til den første væskeavdeling (13).

6. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved en i bunnen av inndampingskammeret (2) tilpasset mellom-vegg (11), som adskiller den første væskeavdeling (13) fra den andre væskeavdeling (16), men tillater væske å strømme mellom væskeavdelingene over mellomveggen.

7. Anordning ifølge krav 4-6, karakterisert ved en til sirkuleringsorganenes ?8,.l4) utgangsåp-ning (18) tilsluttet, over varmeveksleren (5) tilpasset, forde-leranordning (7, 9) for avgivning av væske til varmevekslerens (5) varmevekslingsflater (4), hvilken varmeveksler er tilpasset over væsken på kammerets (2) bunn.

8. Anordning ifølge krav 3-7, karakterisert ved at mellomveggen (11) er tilpasset under varmeveksleren (5), slik at minst en del av den gjennom koking oppkonsentrerte væske strømmer over til den første væskeavdeling (13).

9. Anordning ifølge krav 6, 7 eller 8, karakterisert ved at det mellom varmeveksleren (5) og mellomveggen (11) er tilpasset en styreflate (12) for styring av væske som er oppkonsentrert ved koking til den første væskeavdeling (13).