SE518075C2

SE518075C2 - Ways of Removing Hard Soluble Coatings

Info

Publication number: SE518075C2
Application number: SE0004510A
Authority: SE
Inventors: Thomas Ericsson; Sten Gylfe; Olof Hallgren
Original assignee: Stora Kopparbergs Bergslags Ab
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-08-20
Also published as: WO2002046680A1; SE0004510D0; SE0004510L; AU2002218621A1

Abstract

A method of removing deposits containing oxalate that are difficult to dissolve, from the heating surfaces of a heat exchanger in an evaporation apparatus, having a vessel in which the heat exchanger is arranged. In accordance with the invention the following steps are performed: (a) stopping the evaporation process for evaporating spent liquor containing oxalate and emptying the vessel of its spent liquor contents; (b) rinsing the heating surfaces clean from residue of spent liquor with water and emptying the vessel of its contents of this mixture; (c) supplying heat to the vessel to raise the temperature therein to a predetermined minimum value; (d) causing gas to flow through the vessel to remove moisture therefrom until a dry environment is obtained so that the deposits become dry and assume said minumum temperature, whereby the deposits fracture into brittle particle structures; (e) discontinuing step (c) and step (d) and causing liquid to circulate through the vessel to remove the particles from the heating surfaces; and (f) drawing off the mixture of liquid and particles from the vessel.

Description

n aan »»;on 10 15 20 25 30 35 51 s o 7 s 2 oxalat och dess hydrat CaC2O4H2O är olösliga i såväl kallt som varmt vatten. De vattenolösliga, hårda oxalat- haltiga beläggningarna, s.k. inkruster, försämrar värme- överföringen och måste därför avlägsnas på något sätt för att återfå åtminstone en väsentlig del av värmeväxlarens fulla verkningsgrad. n ox »»; on 10 15 20 25 30 35 51 s o 7 s 2 oxalate and its hydrate CaC2O4H2O are insoluble in both cold and hot water. The water-insoluble, hard oxalate-containing coatings, so-called incubates, impairs heat transfer and must therefore be removed in some way to regain at least a significant part of the full efficiency of the heat exchanger.

För att rengöra de invändiga värmeytorna i en indunst- ningsapparat från oxalathaltiga olösliga beläggningar ut- nyttjas syratvätt med saltsyra eller salpetersyra. Syra- tvätt måste dock utföras med relativt korta intervall, vilket således innebär många oönskade driftstopp under en bestämd tidsperiod. En syratvätt utgör en investering och ökar således anläggningens kapitalkostnad. Den innebär en relativt hög kemikaliekostnad och utföres till en rela- tivt hög rengöringskostnad. Den är förknippad med hante- ring av miljöfarligt avfall som i sig aldrig är önskvärd och som medför extra driftskostnader. Den är dessutom ogynnsam ur arbetsmiljösynpunkt och ger heller inte full- gott resultat inom rimlig tid. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat sätt att rengöra en indunstningsapparat från svårlösliga, oxalathaltiga beläggningar för att väsentligt reducera ovannämnda problem och olägenheter i samband med en syratvätt.To clean the internal heating surfaces in an evaporator from oxalate-containing insoluble coatings, acid wash with hydrochloric acid or nitric acid is used. However, acid washing must be performed at relatively short intervals, which thus means many unwanted downtimes during a certain period of time. An acid wash is an investment and thus increases the facility's capital cost. It involves a relatively high chemical cost and is performed at a relatively high cleaning cost. It is associated with the management of environmentally hazardous waste, which in itself is never desirable and which entails extra operating costs. It is also unfavorable from a work environment point of view and also does not give a satisfactory result within a reasonable time. The object of the present invention is to provide an improved way of cleaning an evaporator from sparingly soluble, oxalate-containing coatings in order to substantially reduce the above-mentioned problems and inconveniences associated with an acid wash.

Sättet enligt uppfinningen kännetecknas av att det inne- fattar följande steg: (a) indunstningsprocessen stoppas och kärlet tömmes på sitt innehåll av avlut, (b) värmeytorna spolas rena från rester av avlut med vatten och kärlet tömmes på sitt innehåll av den så erhållna blandningen av vatten och avlut, (c) värme tillföres kärlet för att höja temperaturen däri till ett förutbestämt minsta värde, :nnpn 10 15 20 25 30 35 (d) (e) 518 075 3 gas bringas att genomströmma kärlet för att avlägsna fukt därur tills en torr miljö erhålles i kärlet sä att de oxalathaltiga beläggningarna blir torra och antager nämnda minsta temperatur genom nämnda värme- tillförsel, varigenom beläggningarna spricker sönder till bildning av spröda partikelstrukturer, steg (c) och steg (d) avbrytes och vätska bringas att cirkulera genom kärlet för att avlägsna partik- larna fràn värmeytorna, och (f) blandningen av vätska och partiklar avtappas ur kärlet.The process according to the invention is characterized in that it comprises the following steps: (a) the evaporation process is stopped and the vessel is emptied of its contents of effluent, (b) the heating surfaces are rinsed clean of residues of effluent with water and the vessel is emptied of its contents of the mixture thus obtained of water and effluent, (c) heat is supplied to the vessel to raise the temperature therein to a predetermined minimum value,: (d) (e) 518 075 3 gas is caused to flow through the vessel to remove moisture therefrom until a dry environment is obtained in the vessel so that the oxalate-containing coatings become dry and assume said minimum temperature by said heat supply, whereby the coatings break to form brittle particle structures, step (c) and step (d) are interrupted and liquid is circulated through the vessel to remove the particles from the heating surfaces, and (f) the mixture of liquid and particles is drained from the vessel.

I en föredragen utföringsform av sättet enligt uppfin- ningen är gasen i steg (d) omgivningsluft, som insuges genom ett nedre inlopp hos kärlet, varvid den fuktupp- tagande luften strömmar ut genom ett övre utlopp genom sin temperaturhöjning. Det föredrages därvid att den värme, som tillföres i steg (c) tillföres via nämnda värmeväxlare, som matas med ånga med en temperatur av minst 70°C så att temperaturen i kärlet höjes till ett värde över 70°C. Lämpligen är tiden för stegen (c) och (d) minst omkring 5 timmar, företrädesvis minst omkring 10 timmar. Normalt uppnàr man önskat resultat vid en tid av 12 timmar. Temperaturen 70°C gäller vid atmosfärs- tryck.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the gas in step (d) is ambient air, which is sucked in through a lower inlet of the vessel, the moisture-absorbing air flowing out through an upper outlet through its temperature increase. It is then preferred that the heat supplied in step (c) is supplied via said heat exchanger, which is fed with steam at a temperature of at least 70 ° C so that the temperature in the vessel is raised to a value above 70 ° C. Preferably, the time for steps (c) and (d) is at least about 5 hours, preferably at least about 10 hours. Normally, the desired result is achieved in a time of 12 hours. The temperature 70 ° C applies at atmospheric pressure.

Uppfinningen beskrives närmare i det följande genom ett exempel pà genomförandet av det nya sättet att avlägsna de hàrda, vattenolösliga oxalathaltiga beläggningarna, vilket exempel inte är avsett att begränsa uppfinningen.The invention is described in more detail below by means of an example of the implementation of the new method of removing the hard, water-insoluble oxalate-containing coatings, which example is not intended to limit the invention.

I detta exempel är indunstningsapparaten av fallfilms- typen och innefattar ett vertikalt kärl och en däri an- ordnad värmeväxlare, som är uppbyggd av lameller. Oxalat- haltig avlut för indunstning cirkulerar genom en yttre ledning från botten till toppen av kärlet och fördelas genom strålar över toppen av värmeväxlaren för att rinna 10 15 20 25 30 35 518 07 s 4 ner längs lamellernas värmeytor, varigenom vätska för- ångas och den bildade ångan ledes till en nästföljande indunstningsapparat av indunstningsanläggningen. Värme- växlaren förses med ånga, som kan vara färskånga eller ånga från en föregående indunstningsapparat.In this example, the evaporator is of the fall film type and comprises a vertical vessel and a heat exchanger arranged therein, which is built up of slats. Oxalate-containing effluent for evaporation circulates through an outer conduit from the bottom to the top of the vessel and is distributed by jets over the top of the heat exchanger to flow down along the heating surfaces of the slats, thereby evaporating liquid and the the formed steam is led to a next evaporator by the evaporator. The heat exchanger is supplied with steam, which can be fresh steam or steam from a previous evaporator.

Dà en indunstningsapparat skall rengöras fràn oxalat- haltig inkruster, som bildar ett vattenolösligt skal på värmeväxlarens värmeytor, stoppas industningsprocessen för åtminstone den aktuella indunstningsapparaten och kärlet tömmes på sitt innehåll av avloppsvatten. Kärlet fylles med rent vatten till en lämplig nivå och vattnet får cirkulera genom kärlet för att spola ren värmeväxla- rens värmeytor från kvarvarande avloppsvatten, som är relativt trögflytande. Allt eller en del av spolvattnet avtappas och ersättes med rent vatten av lägre temperatur så att temperaturen i kärlet sänkes till en lämplig, låg nivå, som möjliggör inspektion av värmeväxlaren, om så skulle vara nödvändigt efter den inledande spolningen.When an evaporator is to be cleaned of oxalate-containing encrusters, which form a water-insoluble shell on the heat surfaces of the heat exchanger, the evaporation process of at least the evaporator in question is stopped and the vessel is emptied of its waste water content. The vessel is filled with clean water to a suitable level and the water is allowed to circulate through the vessel to flush the heat surfaces of the heat exchanger clean from the remaining wastewater, which is relatively viscous. All or part of the rinsing water is drained and replaced with clean water of lower temperature so that the temperature in the vessel is lowered to a suitable, low level, which enables inspection of the heat exchanger, if necessary after the initial rinsing.

Tiden för renspolningen med åtföljande temperatursänkning är omkring 4-5 timmar.The cleaning time with the accompanying temperature drop is about 4-5 hours.

Efter avslutad renspolning och avtappning av spolvätskan öppnas en nedre manlucka vid botten av kärlet och en övre manlucka vid toppen av kärlet. Kärlet kan nu inspekteras invändigt om så anses nödvändigt och eventuella avlag- ringar av det trögflytande avloppsvattnet kan avlägsnas manuellt med lämpliga verktyg från värmeväxlaren så att de oxalathaltiga beläggningarna på värmeytorna frilägges, vilka beläggningar minskar vârmeväxlarens kapacitet.After rinsing and draining of the rinsing liquid is completed, a lower manhole opens at the bottom of the vessel and an upper manhole at the top of the vessel. The vessel can now be inspected internally if deemed necessary and any deposits of the viscous wastewater can be removed manually with suitable tools from the heat exchanger so that the oxalate-containing coatings on the heating surfaces are exposed, which coatings reduce the heat exchanger's capacity.

I nästa steg tillföres ånga till värmeväxlaren så att temperaturen i kärlet höjs till en temperatur av minst 70°C, företrädesvis minst lOO°C, vilket innebär att den fuktiga luften i kärlet blir varm och vatten på värmeväx- larens utsida eller värmeytor och övriga ställen i kärlet föràngas. Den varma fuktiga luften stiger uppåt genom »soon 10 15 20 25 30 35 is1s 075 5 kärlet och strömmar ut genom den övre öppnade manluckan samtidigt som ny torrare luft sugs in genom den nedre öppnade manluckan från omgivningen. Denna värmebehandling pågår under en tillräcklig tid så att en så torr miljö som möjligt erhålles i kärlet och särskilt i anslutning till de oxalathaltiga beläggningarna på värmeväxlarens värmeytor. Normalt är denna tid omkring 12 timmar. Den torra, varma miljön i kärlet leder till att de oxalat- haltiga beläggningarna spricker sönder och blir spröda så att deras vidhäftning vid värmeytorna minskar. De hårda oxalathaltiga beläggningarna övergår således efter hand till en spröd struktur av fina partiklar. En del av par- tiklarna faller ned av sig självt till kärlets botten.In the next step, steam is supplied to the heat exchanger so that the temperature in the vessel is raised to a temperature of at least 70 ° C, preferably at least 100 ° C, which means that the moist air in the vessel becomes hot and water on the outside or heat surfaces and other places of the heat exchanger in the vessel evaporates. The hot moist air rises upwards through the vessel and flows out through the upper opened manhole at the same time as new drier air is sucked in through the lower opened manhole from the surroundings. This heat treatment lasts for a sufficient time so that as dry an environment as possible is obtained in the vessel and especially in connection with the oxalate-containing coatings on the heat surfaces of the heat exchanger. Normally this time is about 12 hours. The dry, warm environment in the vessel causes the oxalate-containing coatings to crack and become brittle so that their adhesion to the heating surfaces is reduced. The hard oxalate-containing coatings thus gradually change to a brittle structure of fine particles. Some of the particles fall down by themselves to the bottom of the vessel.

Nästa steg är att avlägsna partiklarna från värmeytorna och ur kärlet. Initialt föredrages lossgöring av den spröda beläggningen från ytorna (som kan vara 20 meter höga eller högre) medelst mekanisk påverkan i form av lätta slag. Kraften är liten, varför någon risk för de- formation av ytorna inte föreligger. De två manluckorna stänges sedan och kärlet fylls med vatten till en lämplig nivå, varefter vattnet får cirkulera genom kärlet via en cirkulationsledning och strålmunstycken, som fördelar vattnet över toppen av värmeväxlaren så att vattnet rinner utefter värmeytorna och tar med sig partiklarna.The next step is to remove the particles from the heating surfaces and out of the vessel. Initially, release of the brittle coating from the surfaces (which may be 20 meters high or higher) by mechanical action in the form of light blows is preferred. The force is small, so there is no risk of deformation of the surfaces. The two manhole covers are then closed and the vessel is filled with water to a suitable level, after which the water is allowed to circulate through the vessel via a circulation line and jet nozzles, which distribute the water over the top of the heat exchanger so that the water flows along the heat surfaces.

Sköljningen med vatten kan ske under en tid av omkring 1 timma och om så önskas kan den upprepas med en andra mängd vatten efter att den första mängden, som innehåller största delen av partiklarna, har avlägsnats. Slutresul- tatet är värmeytor, som är så rena att metallmaterialet är helt frilagt. Det oxalathaltiga avloppsvattnet ledes sedan till en lämplig reningsanläggning.The rinsing with water can take place over a period of about 1 hour and, if desired, it can be repeated with a second amount of water after the first amount, which contains most of the particles, has been removed. The end result is heating surfaces, which are so clean that the metal material is completely exposed. The oxalate-containing wastewater is then led to a suitable treatment plant.

Beläggningarna innehåller givetvis andra föreningar än oxalat som är mer eller mindre svårlösliga och som så- ledes ingår i de oxalathaltiga partiklarna, som erhålles genom det enligt uppfinningen föreslagna sättet. Sådana v ..-~ w n av. v. 10 15 20 25 30 35 rs1s- 075 6 föreningar kan vara t.ex. bariumsulfat och olika hartser.The coatings of course contain compounds other than oxalate which are more or less sparingly soluble and which are thus included in the oxalate-containing particles obtained by the method proposed according to the invention. Such v ..- ~ w n of. v. 10 15 20 25 30 35 rs1s- 075 6 compounds may be e.g. barium sulphate and various resins.

I den oxalathaltiga beläggningen kan halten olösligt oxa- lat variera inom ett brett intervall och den behöver inte nödvändigtvis vara en huvudhalt av det olösliga saltinne- hållet.In the oxalate-containing coating, the insoluble oxalate content can vary within a wide range and it does not necessarily have to be a major content of the insoluble salt content.

Nuvarande metoder medelst syratvätt är, såsom tidigare nämnts, besvärliga att utföra och att erhålla helt eller i det närmaste helt rengjorda parallella ytor, till 10-20 meter höga, medelst denna teknik föreligger som är upp inte. Den föreliggande uppfinningen däremot ger förutom bättre reningseffekt på själva ytan också en mycket bättre rengöring över hela anläggningen inklusive skryms- len och vrår oavsett anläggningens storlek. Förutom renare värmeytor med åtföljande ökning av verkningsgraden medför sättet enligt föreliggande uppfinning att investe- ringskostnaden för en syratvätt undvikes. Intervallen mellan driftstoppen för nämnda rengöring blir fördel- aktigt, väsentligt längre genom det nya förfarandet i jämförelse med syratvätt. Dessutom reduceras kemikalie- användningen och -kostnaden liksom även rengöringskost- naden genom det nya sättet i jämförelse med syratvätt.Current methods by means of acid washing are, as previously mentioned, difficult to perform and to obtain completely or almost completely cleaned parallel surfaces, up to 10-20 meters high, by means of this technique are present which are not up. On the other hand, in addition to a better cleaning effect on the surface itself, the present invention also provides a much better cleaning over the entire plant, including nooks and crannies, regardless of the size of the plant. In addition to cleaner heating surfaces with a concomitant increase in efficiency, the method of the present invention means that the investment cost of an acid wash is avoided. The intervals between the downtimes for the said cleaning become advantageous, significantly longer through the new procedure in comparison with acid washing. In addition, the use and cost of chemicals as well as the cost of cleaning are reduced by the new method in comparison with acid washing.

Hantering av miljöfarligt avfall med åtföljande extra kostnader undvikes genom det nya sättet, vilket också är en väsentlig fördel i jämförelse med syratvätt. Det nya sättet innebär härutöver en betydande förbättring av arbetsmiljön i förhållande till syratvätt.Management of environmentally hazardous waste with accompanying extra costs is avoided through the new method, which is also a significant advantage in comparison with acid washing. In addition, the new method means a significant improvement of the working environment in relation to acid washing.

Orsaken till den oxalathaltiga beläggningens ändring från ett tillstànd som en sammanhängande hård, vattenolöslig beläggning till ett tillstånd som uppluckrad, spröd be- läggning är inte helt klarlagd, men en teori är att hydratvattnet i oxalatet torkas bort genom att det av- dunstar i den torra miljön vid den förhöjda temperaturen.The reason for the change in the oxalate-containing coating from a state such as a cohesive hard, water-insoluble coating to a state such as a loose, brittle coating is not entirely clear, but one theory is that the hydrate water in the oxalate is wiped off by evaporating in the dry the environment at the elevated temperature.

När hydratvattnet avdunstar spricker utfällningens väte- bindningar sönder, vilka bildar nätverket i strukturen och hàrdheten hos utfällningen. När nätverket på detta 10 15 20 25 30 35 51 s 075 . . ø n . .. 7 sätt bryts upp förloras bindkraften hos oxalatmolekylerna och oxalatet blir därigenom sprött. Ångan till värmeväxlaren bör ha ett minimum av vatten- innehåll och därför användes företrädesvis torr ånga av en temperatur av minst 70°C och mest föredraget färsk torr ånga, som har en temperatur av llO°C. Behovet av ånga är litet, ett tryck av omkring 0,1-1 bar är till- räckligt. Även om det ovan beskrivna exemplet är en ut- föringsform, som för närvarande är den mest föredragna, kan sättet utföras på många andra sätt inom ramen för patentkraven. Således kan åtminstone en del av den värme, som tillföres kärlet i steg (c), tillföras medelst gasen i steg (d), vilken gas är torr för att avlägsna fukt i kärlet vid sin genomströmning, varvid eventuell rester- ande värme tillföres via värmeväxlaren. Den varma gas som tillföres kärlet i steg (d) kan således svara för hela temperaturhöjningen.When the hydrate water evaporates, the hydrogen bonds of the precipitate break, which form the network in the structure and hardness of the precipitate. When the network on this 10 15 20 25 30 35 51 p 075. . ø n. 7 is broken up, the binding force of the oxalate molecules is lost and the oxalate thereby becomes brittle. The steam for the heat exchanger should have a minimum of water content and therefore dry steam of a temperature of at least 70 ° C is preferably used and most preferably fresh dry steam having a temperature of 10 ° C. The need for steam is small, a pressure of about 0.1-1 bar is sufficient. Although the example described above is an embodiment which is currently the most preferred, the method can be carried out in many other ways within the scope of the claims. Thus, at least a portion of the heat supplied to the vessel in step (c) may be supplied by the gas in step (d), which gas is dry to remove moisture in the vessel during its flow, any remaining heat being supplied via the heat exchanger . The hot gas supplied to the vessel in step (d) can thus account for the entire temperature rise.

Enligt ett modifierat sätt sker torkningen av de oxalat- haltiga beläggningarna genom frystorkning, dvs. utan temperaturökning men genom trycksänkning. own-un 0According to a modified method, the oxalate-containing coatings are dried by freeze-drying, ie. without temperature increase but by pressure drop. own-un 0

Claims

10 15 20 25 30 35 51 s * o 7 s "" 'o «n u ~; u 8 P A T E N T K R A V

A method of removing sparingly soluble oxalate-containing coatings on heat surfaces of a heat exchanger in an evaporator comprising a vertical vessel in which the heat exchanger is arranged and in which evaporator the oxalate-containing effluent is evaporated, characterized in that the following step: (a) the evaporation process is stopped and the vessel is emptied of its contents of effluent, (b) the heating surfaces are rinsed clean of residues of effluent with water and the vessel is emptied of its content of the mixture of water and liquor thus obtained, (c) heat is added to the vessel to raise the temperature therein to a predetermined minimum value, (d) gas is caused to flow through the vessel to remove moisture therefrom until a dry environment is obtained in the vessel so that the oxalate-containing coatings become dry and assume said minimum temperature by said heat supply, whereby the coatings break to form brittle particle structures, (e) step (c) and step (d) are interrupted and liquid is brought to c circulate through the vessel to remove the particles from the heating surfaces, and (f) the mixture of liquid and particles is drained from the vessel.

Process according to Claim 1, characterized in that the temperature in step (c) is at least 70 ° C.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that said gas in step (d) is ambient air, which is sucked in through a lower inlet of the vessel, the moisture-absorbing air flowing out through an upper outlet through its temperature increase. nnuao 10 15 20 25 30 35 51-a ~ 07 s šïï * - IÅÉÉ - f * 9

A method according to any one of claims 1-3, characterized in that said heat in step (c) is supplied via said heat exchanger, which is fed with steam with a temperature of at least 70 ° C.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least a part of the heat supplied to the vessel in step (c) is supplied by means of the gas in step (d), which gas is dry to remove moisture in the vessel at its through - flow.

Method according to claim 5, characterized in that the hot gas supplied to the vessel in step (d) is also responsible for the entire temperature increase.

Method according to Claim 1 or 2, characterized in that steps (c) and (d) are carried out for a period of time which is adapted to the current conditions and in which a higher temperature and a higher air flow rate give a shorter period of time.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that steps (c) and (d) are performed for a time of at least about 5 hours, preferably at least about 10 hours.

Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the brittle coating is released before step (e) by means of a mechanical action in the form of light blows against parts of the heating surfaces.