SE516692C2 - Förfarande och anordning vid behandling av smälta - Google Patents

Description

1516 692 2 stiga över denna nivå, emedan man då råkar ut för okont- rollerbar kokning i tanken, vilket i sin tur förorsakar farligt omkringstänkande, tilltagande smällande när smäl- tan och vattnet kommer i beröring med varandra samt kemi- kalieförluster på grund av avloppsångan som bildas vid upplösningen.

Temperaturen vid lösandet av smältan hålls under kontroll huvudsakligen genom att reglera den för lösandet använda vätskans temperatur och/eller mängd. Med ångan som fri- görs från lösartanken avgår även energi. Som vätska för lösandet används oftast svag, från kaustiseringen retur- nerad vitlut, vars temperatur ofta redan är tämligen hög.

Man borde därför kunna avkyla denna lut innan den leds till lösartanken, för att reglering av temperaturen i lösartanken vore möjlig. I praktiken är det emellertid svårt att kyla denna lut, emedan värmeytorna i den värme- växlare som används för detta ändamål är täckta av avla- gringar bildade av svaglutens svårlösliga föreningar. Även om det vore möjligt att kyla på detta sätt skulle detta resultera i en stor mängd vatten med en temperatur av 30 - 40°C, för vilket det inte finns just någon an- vändning i massafabriken.

En bättre värmeekonomi skulle kunna erhållas genom att överföra värmet direkt från grönluten som bildas i lösar- tanken till vatten medelst en värmeväxlare, varigenom det vore möjligt att erhålla vatten med en temperatur av 80°C. Den rikliga utfällningen av grönlutens salter på kylytorna, varigenom värmeväxlarens värmeöverföringsytor snabbt blir blockerade, utgör dock ett hinder för ett dylikt tillvägagångssätt. Detta fenomen har förhindrat direkt kylning av' grönluten :medelst värmeväxlare. Den från lösartanken till kaustiseringen gående grönlutens temperatur har nedsatts genom vakuumkylning, varvid luten inte kommer i beröring med värmeöverföringsytor. Syftet med kylningen av grönluten är därvid att förhindra kok- 10 15 20 25 30 35 5.16 692 3 ning vid släckningen av kalken i kaustiseseringsanlägg- ningen.

För reglering av lösartankens temperatur har dock ej hittills någon fungerande eller energiekonomisk metod presenterats. Ett i praktiken använt sätt att förhindra kokning i lösartanken är att svaglut inmatas i tanken i så stora mängder att kokningen förhindras. Detta har emellertid resulterat i att hela massafabrikens lutar har varit betydligt svagare än vad som för processens vidkom- mande vore fördelaktigast. Det finns fall där man i onö- dan har cirkulerat till och med en tredjedel överlopps- vatten till kokeriet och därifrån vidare till kemika- liecirkulationen.

Nuförtiden strävar man allt mera till att sluta fabriker- nas ämnescirkulationer. Därvid krävs att massafabrikernas lutar är starkare än tidigare, vilket emellertid. med hittills kända metoder ytterligare försvårar kontrollen över energin. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att undanröja ovannämnda nackdelar, vilka föranleds av de kända meto- derna att behandla grönlut. Ändamålet med uppfinningen är speciellt att erbjuda medel för minimering av vätske- mängden som behövs för att upplösa kemikaliesmältan samt förbättring av återvinningen av den vid upplösningen frigjorda värmeenergin.

För uppnående av dessa syften kännetecknas förfarandet enligt uppfinningen av att grönlut som bildas i lösartan- ken expanderas och att så avsvalnad grönlut återförs till lösartanken för reglering av temperaturen i denna.

I förfarandet enligt uppfinningen används för överföring av värme från grönluten till något värmeöverföringsme- dium, t.ex. vatten, en värmeväxlare, men så att grönluten 10 15 20 25 30 35 516 692 4 inte är i direkt kontakt med värmeöverföringsytorna.

Värmeöverföringen utförs genom att först bringa grönluten att expandera vid ett måttligt undertryck. Grönluten expanderas förträdesvis vid ett tryck av under 0,7 bar, lämpligen 0,4 - 0,6 bar. Därefter kondenseras ångan som alstrats, som då den kondenserar avger värmet direkt till vatten eller indirekt till vatten eller annat medium, varvid ett rent kondensat bildas på värmeytan som inte förorsakar tilltäppning av värmeväxlaren. Kondensatet som bildats kan helt enkelt återföras till lösaren eller användas annorstädes som hetvatten. Den avkylda grönluten återförs till lösartanken för kylning av tanken. Den så överförda värmemängden är ej beroende av vätskeflödet enligt processen, utan en önskad mängd värmeenergi kan bortföras från lösarbehållaren och användas för fram- ställning av hetvatten eller användas som värme på annat sätt. Rikliga mängder hett tvättvatten behövs exempelvis för tvättning av massan i massafabrikens blekeri.

Det finns ett otal andra möjliga användningsområden för energin som avgår från lösartanken. Gemensamt för dem är att hetvattnet med nuvarande teknik måste göras av kallt eller varmt vatten genom att utnyttja höggradig energi, såsom bränsle, ånga eller annat dylikt. Vad andra sätt att använda energin som avgår från lösartanken beträffar, kan nämnas att ångan som erhålls från kylningen används som sådan eller komprimerad i indunstare, som finns i massafabriken på många ställen, för avdunstning av vatten från lösningar. Ãngan som erhålls från grönlutskylningen kan ersätta annan ånga, som i sin tur kan användas för värdefullare tillämpningar såsom produktion av elektrisk energi. En likadan fördel erhålls då ångan som avgår från grönlutskylningen ersätter ångan som används för stripp- ning av kondensat.

Det är även tänkbart att använda ångan som erhålls från kylningen av grönluten för indirekt uppvärmning av matar- 10 15 20 25 30 35 5,16, 692 5 luft till sodapannan eller någon annan förbränningsanord- ning, varigenom ifrågavarande förbränningsanordnings 'energiekonomi förbättras. Uppvärmning av byggnader med energi som enligt uppfinningen erhålls ur vitluten i form av hetvatten eller -luft är fördelaktigare än att använda dyrare energiformer för detta ändamål. Temperaturen hos varmvattnet som erhålls enligt förfarandet som beskrivs här är gynnsam för användning som fjärrvärmevatten.

Med denna metod kan nästan hela överloppsenergin i lös- ningen tillvaratas vid en temperatur av 65 - 80°C beroen- de på tillvägagångssättet och värmeväxlarens dimen- sionering. Med kända metoder kan i bästa fall energin tillvaratas vid en temperatur av 30 - 50°C, medan en betydande del av energin avgår med avloppsångan och går förlorad.

Förfarandet enligt uppfinningen är såtillvida elastiskt att man från lösartanken vid behov kan utta endast en sådan mängd grönlut att värmeenergin som den innehåller räcker till för något bestämt behov. Lösartankens tempe- ratur regleras därvid dessutom på något annat känt sätt, såsom genom att tillföra lösningsvätska, t.ex. svag vit- lut, av lämplig temperatur och i lämplig mängd, så att lösartankens temperatur hålls på önskad nivå. Lösartan- kens temperatur regleras således såväl medelst lösnings- vätskeflödet som medelst grönlutsexepansionen.

Uppfinningen beskrivs i det följande närmare under hän- visning till bifogade ritningar, där FIG. 1 visar schema- tiskt en fördelaktig utföringsform för utförande av för- farandet enligt uppfinningen; och FIG. 2 visar schema- tiskt en annan fördelaktig utföringsform för utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

I utföringsformen enligt FIG. 1 leds smältan 2 som alst- rats i återvinningspannan till en lösartank 11, till 10 15 20 25 30 35 516 692 6 vilken även lösningsvätska, t.ex. svaglut 1 från kaus- tiseringen förs. I lösartanken 11 omblandas svagluten och smältan effektivt medelst en omrörare 12 för lösande av smältan i svagluten. Grönluten 3 med en temperatur av 90 - 95°C som bildas i lösartanken leds till en vakuumtank 13, i vilken upprätthålls ett undertryck motsvarande 80 - 85°C (400 - 600 mbar). I vakuumtanken 13 expanderar grön- luten bildande ånga, och avkyls samtidigt till ca 84 - 89°C. Ãngan 4 med en temperatur av 80 - 85°C leds till en värmeväxlare 14, där värmet som överförts till ångan från grönluten leds till vatten 7 eller annat medium, medelst vilket det från grönluten tillvaratagna värmet kan ut- nyttjas. Därvid erhålls t.ex. vatten 8 med en temperatur av 75 - 80°C. Expansionsångan kan med fördel komprimeras för att ytterliga höja kondensationstemperaturen.

Hetvattnet 8 som alstras i samband med kylningen leds till tidigare beskrivna användningsställen och kondensa- tet 5 som bildas av ångan återförs till den kylda grönlu- ten i lösaren 11 eller avlägsnas från processen genom en ledning 15. De okondenserade gaserna 6 som småningom samlar sig i värmeväxlaren 14 sugs ut av en vakuumpump 16. Den kylda grönluten 9 återförs till lösartanken 11 för reglering av temperaturen.

Grönluten 10 som behövs för kaustiseringen tas från den kylda grönlut som skall återföras till lösartanken. Den kylda grönluten återförs med fördel till sugsidan av omrörarpropellern 12.

Temperaturen hos grönluten 10 som går till kaustiseringen kan regleras genom att ta en del av grönluten från lösar- tanken genom en rörledning 17.

I den i FIG. 2 visade utföringsformen är vakuumtanken 22 anordnad ovanför lösartanken 21. Smältan 23 och svagluten eller annan lösningsvätska 24 förs till lösartanken för 10 15 20 25 30 35 516- 692 7 bildande av grönlut. vakuumtanken är försedd med en man- tel 25, vars nedre kant 26 sträcker sig in i lösartanken och under vätskenivån 27 i denna. Undertrycket som råder i vakuumtanken drar grönlut in i vakuumtanken, där luten expanderar och återvänder till lösartanken genom naturlig cirkulation.

Den med vätska fyllda delen av manteln 25 delas av en mellanvägg 28 så, att skilda kanaler bildas för den heta luten som skall kylas och den kylda luten som återförs till lösartanken. I FIG. 2 återförs luten till lösartan- ken längs en rörformig kanal 29. Mellanväggen 28 kan med fördel vara försedd med. hål eller öppningar, som vid behov kan helt eller delvis tillslutas. Detta därför att grönlutens temperatur i praktiken kan variera något, vilket resulterar i att trycket i vakuumtanken varierar och därigenom även vätskenivån i tanken. För att fungera på bästa möjliga sätt bör den på naturlig cirkulation helt eller delvis baserade grönlutscirkulationen hållas på en lämplig nivå. För detta behövs en regleringsme- kanism av något slag, av vilka ovannämnda reglerbara hål i mellanväggen utgör ett exempel. Ångan som alstrats vid expansionen kondenseras i värme- växlaren 30 som är anordnad i vakuumtankens 22 övre del.

De okondenserade gaserna 31 sugs bort av en vakuumpump 32. Kondensatet 33 som uppstår återförs till grönluten.

Kondensorn kan även vara belägen utanför vakuumtankens mantel.

En förlängningsdel 29a, genom vilken grönluten återförs till sugsidan av lösartankens omrörare 34, är anordnad i den i vakuumtanken belägna kanalen 29. Luten som skall kylas (illustreras av pilarna 35) kan tas in i vakuumtan- ken med hjälp av trycket som alstras på omrörarens tryck- sida. 10 15 20 25 30 516 692 8 Från lösartanken leds grönluten 36 till kaustiseringen.

Grönluten kan även kylas så, att ur grönluten tas genom expandering endast den energimängd som behövs för något bestämt ändamål. Den slutliga regleringen av temperaturen i lösartanken kan då ske med nu känd teknik t.ex. genom att reglera grönlutsuttaget från lösaren och svagluts- tillförseln för ersättande av den uttagna mängden eller genom att i motsvarande mån reglera svaglutens tempera- tur.

Det fördelaktiga i uppfinningen accentueras av att med denna är det för första gången möjligt att funktionssä- kert utta överloppsvärmeenergi ur lösartanken så, att man inte direkt påverkar den egentliga huvudprocessens, dvs grönlutproduktionens, övriga funktioner. Funktionssäker- heten har, jämfört med tidigare kända kylmetoder, för- bättrats därigenom att direkta värmeväxlare för grönlut eller svaglut, som är benägna att täppas till, har er- satts med undertrycksexpandering, varvid den heta grönlu- ten avger sitt överloppsvärme direkt i form av ånga.

Uppfinningen kännetecknas ytterligare av att ångan som bildas är lika varm som den kylda grönluten, dvs betyd- ligt hetare än t.ex. motsvarande svaga vitlut, varigenom ångans energiinnehåll kan tillvaratas för användning vid en högre temperatur än vad som är möjligt med svaglut.

Detta är för de flesta användningsändamål en stor fördel.

Föreliggande uppfinning fungerar även med mycket koncent- rerade, t.o.m. vad gäller natriumkarbonat, övermättade lutar, varigenom framställningen av extra starka lösnin- gar är lättare än tidigare.

Claims (20)

10 15 20 25 30 35 516 692 av: v. Patentkrav:

1.Förfarande för reglering av temperaturen i en lösartank (11:21) (2;23) förbränning av avlut från en massafabrik, i vilken tank för kemikaliesmälta som alstras vid smältan (2;23) löses i vätska för att bilda grönlut, k ä n n e t e c k n a t av av att grönlut som bildats i lösartanken (ll;21) uttages och expanderas i anslutning till lösartanken och på detta sätt avsvalnad grönlut (9) àterförs till lösartanken (11;21) för reglering av temperaturen i denna.

2.Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n et e c k n a t av att expansionen sker vid ett tryck av under 0,7 bar, företrädesvis 0,4-0,6 bar.

3.Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av (22) undertryck som råder i att expansionen sker i en vakuumtank (21), så att vakuumtanken drar grönlut fràn i direkt förbindelse med lösartanken lösartanken in i vakuumtanken, där luten expanderar och àtervänder till lösartanken genom naturlig cirkulation.

4.Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att vid expansionen alstrad ånga för kondensering värme- växlas inne i vakuumtanken (22).

5.Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e - t e c Jc n a t av (13), tanken (11) till vakuumtanken (13) styrs av lutinnehàllet att expansionen sker i en separat vakuumtank varvid flödet av grönlut från lösar- i vakuumtanken.

6.Förfarande enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a t av att den kylda grönluten (9) àterförs till lösartanken (11) till sugsidan av en omrörare (12) i lösartanken. 10 15 20 25 30 35 516 692 u uu; v. 10

7.Förfarande enligt patentkrav 5 eller 6, k ä n n e- (10) i kaustisering tas från den kylda grönlut (9), som återförs till lösartanken (ll). t e c k n a t av att grönlut och för

8.Förfarande enligt något av patentkraven 5-7, k ä n n e- t e c k n a t av att temperaturen hos grönlut (10) som tas till kaustisering regleras genom att en del av grön- luten (17) tas från lösartanken.

9.Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att vid expansionen endast en för en bestämd vidareanvändning av värmet erforderlig värmeenergimängd avlägsnas från grönluten och att den så avkylda grönluten återförs till lösartanken (1l;2l), var- vid temperaturen i tanken dessutom regleras på något annat sätt, företrädesvis genom att lösningsvätska (l;24), såsom svag lut, tillförs lösartanken.

10.Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k à n n e t e c k n a t av att expansionsångan används för direkt eller indirekt uppvärmning (l4;30) av vätska, gas eller annat ämne.

11. l1.Förfarande enligt patentkravet 10, k ä n n e- t e c k n a t av att kondensat (5;33) som bildats av expansionsångan återförs till grönluten.

12.Förfarande enligt patentkravet 10, k ä n n e- t e c k n a t av att kondensat (15) som bildats av expansionsångan avlägsnas från processen.

13.Förfarande enligt patentkravet 10, k ä n n e- t e c k n a t av att expansionsångan komprimeras innan den används. 10 15 20 25 30 35 516 692 ll

14.Anordning för reglering av temperaturen i en lösartank (ll;2l) för kemikaliesmälta (2;23) som alstras vid förbränning av avlut från en massafabrik, i vilken tank smältan löses i vätska (1;24) för att bilda grönlut, k ä n n e t e c k n a d av att med lösartanken (11;21) har i anslutning till lösartanken hopkopplats en vakuumtank (13;22) så att grönlut från lösartanken expanderas i vakuumtanken och därefter återförs till lösartanken för reglering av temperaturen i denna.

15.Anordning enligt patentkrav 14, k ä n n e - t e c k n a t av att den innefattar en kondensor (14;30) för vid expansionen av grönlut alstrad ånga.

16.Anordning enligt patentkravet 14 eller 15, (22) är så att undertryck som att vakuumtanken (21) råder i vakuumtanken drar in grönlut i vakuumtanken från k ä n n e t e c k n a d av anordnad ovanför lösartanken lösartanken.

17.Anordning enligt patentkravet 14, 15 eller 16, k ä n n e t e c k n a d av att vakuumtanken (22) är anordnad ovanför lösartanken (21) så att den varma grön- luten (35) stiger upp i vakuumtanken och den avsvalnade grönluten återgår därifrån utan särskild pumpning.

18.Anordning enligt patentkravet 16 eller 17, k ä n n e- t e c k n a d sträcker sig in i lösartanken (21) under dess vätskenivà (27). av att vakuumtankens (22) mantel (25)

19. l9.Anordning enligt patentkravet 15 och patentkravet 16 eller 17, k ä n n e t e c k n a d av att kondensorn (30) är anordnad inne i vakuumtanken (22).

20.Anordning enligt patentkravet 14 eller 15, 12 k ä n n e t e c k n a d av att vakuumtanken (13) är anordnad separat från lösartanken (11), varvid en ledning är anordnad fràn lösartanken till vakuumtanken för att leda grönlut (3) fràn lösartanken till vakuum- 5 tanken, vilken ledning innehåller en från vakuumtanken styrd ventil (LIC), och varvid en ledning är anordnad från vakuumtanken till lösartanken för att leda avkyld grönlut (9) tillbaka till lösartanken, företrädesvis till sugsidan av en i lösartanken anordnad omrörar- 10 propeller (12). 15