SE515507C2 - Förfarande för värmeutnyttjande genom kondensation av ånga i koncentrerade lösningar - Google Patents

Description

515 507 2 Det primära syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande för effektiv utvinning av energi vid spädning av vätskor med stor kokpunktsför- höjning. _ Detta syfte uppnås medelst det i ingressen till pa- tentkrav 1 definierade förfarandet med de i den känneteck- nande delen därav angivna särdragen. Den till grund för uppfinningen liggande idén är att genom att kondensera ånga i en kemikalieinnehållande vätska, och under samti- digt utnyttjande av kondensationsvärmet och alstrat lös- ningsvärme vid spädning kan hetvatten av högre temperatur än ångan framställas.

Innan uppfinningen förklaras i detalj följer nedan några definitioner av häri använda uttryck.

Uttrycket "kokpunktsförhöjning" avser den skillnad i koktemperatur som erhålles vid kokning av en vattenlösning av en kemikalie och rent vatten vid samma tryck.

Uttrycket "kemikalie" skall tolkas mycket brett och avser vattenlösliga organiska eller oorganiska föreningar och blandningar därav. Icke begränsande föredragna exempel därpå är natriumhydroxid och svavelsyra.

Uppfinningen skall nedan närmare förklaras genom hän- visning till bifogade ritningar, på vilka fig l är ett generellt flödesschema, som visar ett exempel på tillämpningen av uppfinningen inom massaindust- rin, och fig 2 är en schematisk vy av en föredragen anläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen, där en absorbator av flerfackstyp utnyttjas.

Med hänvisning till fig l införes ånga i en absorba- tor l med tillhörande kylare (inte visad). Ångan har en temperatur av ca 5300 och utgöres av utflödet från en eva- porator, som matas med förorenad lutånga av en temperatur av ca 58OC. Detta reningssteg är inte nödvändigt om lut- ångan bedöms ha acceptabel renhet. Samtidigt införs i ab- sorbatorn 50% natronlut. Det vid kondensation av ångan i absorbatorn bildade kondensatet utnyttjas för att späda 515 507 3 den 50%-iga luten och ca 20%-ig lut uttas fràn absorba- torn. Varmvatten med en temperatur av ca 53°C används som medium för att absorbera det värme som alstras som en följd av kondensationen och lösningsvärmet vid spädningen, och detta varmvatten införes i en värmeväxlare (icke visad) anordnad i eller i anslutning till absorbatorn genom ett separat inlopp och uttas genom ett separat ut- lopp som hetvatten med en temperatur av ca 70°C. Värmeväx- laren kan exempelvis bestå av en tubvärmeväxlare, där varmvatten cirkulerar i tuberna och ånga och lut utanför dessa. De ovan angivna värdena på koncentration, tempera- tur etc är endast tagna som exempel. I tabellen nedan återfinns exempel pà olika kokpunktsförhöjningar och där- till relaterade parametrar.

Tabell över kokpunktsförhöjning Delar NaOH Delar vatten % NaOH Kokpunktsför- Luttempe- höjning °C ratur °C l l 50 43 96 1 1,5 40 25 78 l 2 33,3 15 68 1 3 25 9 62 Av värdena i tabellen framgår, att ju högre kok- punktsförhöjning, dvs ju högre lutkoncentration, som an- vänds, desto högre är luttemperaturen och desto mer energi kan utvinnas. Koncentrationen är företrädesvis mellan 20% och mättnadskoncentrationen, och helst 30-50% i den kemi- kalielösning, som införes i absorbatorn.

Med hänvisning till fig 2 visas schematiskt en som exempel vald utföringsform av en anläggning för genomfö- rande av förfarandet enligt uppfinningen. Absorbatorn 1 är uppdelad i tre fack, la, lb, lc, och en värmeväxlare 3a, 3b, 3c är ansluten till varje fack. De olika facken är förbundna med varandra. ~ 30 515 507 4 Ånga med normal kondensationstemperatur 53°C tillfö- res samtliga fack och kondenserar i vätskan i facken. Kon- densationsvärmet avleds via värmeväxlaren ansluten till varje fack. 50% aatriumnydroxialöaning tillföras fack la.

Genom kondensation av den tillförda ångan spades luten till 40%. Kokpunktsförhöjningen gör att fackets temperatur blir högre än kondensationstemperaturen, dock max 78°C.

Praktiskt taget allt kondensationsvärme avledes via den anslutna värmeväxlaren. Från fack la föres 40% natrium- hydroxid till fack lb. Ånga kondenserar och värme avledes på samma sätt som beskrives ovan. Luten spädes i detta fack till 33,3%. På grund av utspädningen sjunker tempera- turen till max 68°C. Överskottsluten föres till fack lc.

Natriumhydroxiden spädes i detta fack till 25% koncentra- tion. Temperaturen sjunker till max 62°C. I detta exempel används kondensationsvärmet för värmning av varmvatten.

Vatten med en temperatur av 45°C tillföres värmeväxlaren i fack lc, uppvärmes successivt vidare först i fack lb och slutligen i fack lo till 7Ö°C. Se nedanstående tabell. 515 507 Tabell Räknebasen är 1 ton 100% lut Totalt Fack la Fack lb Fack lc Inkommande natrium- hydroxidlösning Viktandel natrium- hydroxid % 50 50 40 33,3 Natriumhydroxid ton 1,00 1,00 1,00 1,00 Vatten i natrium- 3 hydroxiden 1,00 1,00 1,50 2,00 Temperatur °C 20 78 68 62 Kondenserande ånga ton 2,00 0,50 0,50 1,00 Utgående natrium- hydroxidlösning Viktandel natrium- .hyaroxid % 25 40 33,3 25 xoxpunxtsförnöjning °c ' 25 15 9 Natriumnyaroxid tan 1,00 1,00 1,00 1,00 Vatten i natrium- hydroxiden 3,00 1,50 2,00 3,00 Temperatur °C 62 Varmvatten Ingående temperatur °C 45 65 58 45 Utgående temperatur °C 70 70 65 58 Varmvattenmängd 40 40 40 40 Sammanfattningsvis uppnås väsentliga fördelar enligt uppfinningen genom att all energi i processen, bortsett från oundvikliga förluster, överföres till högvärdig ener- gi, och detta med användning av i förhållande till känd teknik färre antal enheter. besparing av primärvärme, Detta medför i sin tur en stor som uppskattas till storleksord- ningen 2 millioner kronor årligen, enbart i en normalstor massafabrik. Den stora fördelen enligt uppfinningen är att 515 507 6 man i en och samma process erhåller ett förbättrat utnytt- jande av sekundärvärme samtidigt som man erhåller den öns- kade utspädningen av kemikalier. Därvid har man enligt 'uppfinningen dragit fördel av kokpunktsförhöjningen på ett . effektivt sätt. I

Claims (2)

5-15 507 PATENTKRAV

1. Förfarande för förbättrat värmeutnyttjande genom kondensation av ånga i koncentrerade lutlösningar i en anläggning inom cellulosaindustrin, vid vilket ånga och koncentrerad lutlösning införes i en absorbator innefat- tande en kylare, k ä n n e t e c k n a t av att vid V kondensationen bildat kondensat utnyttjas för spädning av den koncentrerade lutlösningen i absorbatorn under bild- ning av utspädd lutlösning_för användning pà andra ställen i anläggningen och att kondensationsvärmet och vid späd- ningen alstrat lösningsvärme utvinnes genom värmeväxling med ett värmeabsorberande medium för bildning av hetvat- ten, varvid hetvattnets temperatur överskrider tempera- turen för den i absorbatorn införda ångan.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att den i absorbatorn införda koncentrerade lutlös- ningen har en koncentration av mellan 20% och mättnads- koncentrationen, företrädesvis 30-50%.