SE518647C2 - Förfarande och anordning för återvinning av värmeenergi från förorenad ånga under samtidig avskiljning av flyktiga organiska ämnen - Google Patents

Description

lO l5 518 647 2 direkt skall kunna utsättas för konventionell rening innefattande biologisk rening.

Ett annat exempel är vattenavdrivning vid t ex svartlutsindunstning inom massa- och pappersindustrin.

Förfarandet kan där ersätta eller komplettera den stripp- ning av terpener som görs av kondensaten i en s k konden- satstripper.

En annan applikation av förfarandet är vid indunst- ning av avloppsvatten, t ex förbrukade oljeemulsioner där flyktiga komponenter såsom ammoniak, etanol, metanol, ättiksyra och dylikt tillsammans med flyktiga lösnings- medel tenderar att förorena kondensaten från indunstning- en. I flera fall anordnas värmeväxlaren i indunstaren för värmeåtervinning genom s k mekanisk ångkompression. Den avdrivna ångan från avloppsvattnet komprimeras härvid i en eller flera fläktar eller kompressorer till ett högre tryck. Det högre trycket medför högre kondenseringstempe- ratur och medger att ångan kan kondensera för att värma indunstaren. Ledes ångan in nedtill i värmeväxlaren kan de flyktiga föroreningarna blödas ut koncentrerade på toppen medan kondensatet rinner ut renat från botten.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhanda- hålla en anordning för genomförande av förfarandet.

För uppnående av dessa ändamål har förfarandet och anordningen fått de kännetecken, som framgår av de bifo- gade patentkraven.

Den värmeväxlare, som kommer till användning vid förfarandet enligt uppfinningen respektive ingår i anord- ningen enligt uppfinningen är av sådan typ, som uppvisar ett eller flera värmeväxlarpaket innefattande exempelvis tuber eller lameller av konventionell konstruktion, samt av manteltyp, dvs värmeväxlaren har ett yttre hölje eller skal. På sedvanligt sätt har värmeväxlaren ett inlopp och ett utlopp för medium, såsom fjärrvärmevatten, matarvat- ten, etc som genomströmmar värmeväxlaren för upptagning av värme. Enligt en föredragen utföringsform är värmeväx- larens höjd större än dess bredd och paketen anordnade 518 647 3 c | o o n u ao koncentriskt kring värmeväxlarens vertikalaxel. Då den förorenade ångan leds in nedtill i värmeväxlaren sker en rektifiering, dvs anrikning på samma sätt som vid destil- lation. Vattenånga kondenserar på sin väg uppåt medan flyktiga beståndsdelar förångas från kondensatet, som rinner nedåt. Ångans närvaro innebär också att vissa komponenter vattenångdestilleras, dvs deras flyktighet ökar i närvaro av vattenånga. I toppen av värmeväxlaren återfinns en gasfas, som är anrikad på flyktiga bestånds- delar och i botten ett kondensat, som är fattigt på lik- nande komponenter. Från toppen kan gas/ångblandningen kondenseras i en separat kondensor eller ledas till för- bränning. För att förstärka ovan beskrivna förlopp är enligt en föredragen utföringsform element, som ökar den effektiva beröringsytan mellan gas och vätska, exempelvis Raschig-ringar, anordnade i respektive utrymme mellan ytterväggen och paketens yttre begränsningsyta. Detta förlopp bidrar i allt väsentligt till uppnåendet av sär- draget enligt uppfinningen, nämligen erhållandet av ett kondensat med sådan renhet att det direkt kan inmatas i en avloppsvattenreningsanläggning.

Enligt en föredragen utföringsform enligt uppfin- ningen har ångan, då den införes i värmeväxlaren, ett tryck av l-5 bar och en temperatur av 110-180°C.

Uppfinningen skall nedan närmare beskrivas under hänvisning till en föredragen utföringsform med samtidig hänvisning till bifogade ritning, som är en schematisk vy av en föredragen utföringsform av en anordning enligt uppfinningen. Ånga från en bränsletork med ett tryck av ca 3-4 bar och med en temperatur av 140-150°C inmatas nedtill på mantelsidan av värmeväxlaren. Samtidigt infö- res ett värmeabsorberande medium, i detta fall vatten, genom ett inlopp (inte visat) och får strömma genom tuberna eller lamellerna i värmeväxlarpaketen och uttas genom ett utlopp (inte visat) för användning som fjärr- värmevatten eller matarvatten. Den enligt ovan införda ångan kondenserar på sin väg uppåt på mantelns innerytor 1 3 54 7 Éï* 'z liksom på värmeväxlarpaketens ytor medan flyktigare be- ståndsdelar förångas från kondensatet, som rinner nedåt.

Detta kondensat ansamlas på bottnen av värmeväxlaren och uttas i den nedre delen därav. Kondensatet kyles innan det inmatas i en konventionell kommunal avloppsvattenre- ningsanläggning. Den i toppen av värmeväxlaren anrikade gasfasen, som innehåller flyktiga beståndsdelar, kan an- tingen kondenseras i en separat kondensor såsom visas på ritningen, eller ledas till förbränning (icke visad).

Enligt uppfinningen har man överraskande genom kombination av desti1lering-kondensering-värmeväxling uppnått den väsentliga fördelen att man i en och samma process dels erhåller ett kondensat, som är av sådan renhet, att det direkt kan tillföras en vattenreningsan- läggning, dels återvinning av värme från den förorenade ångan. Med andra ord uppfyller kondensatet de specifika- tioner, som erfordras för just en sådan anläggning.

Nedan återfinns resultaten från nitrifikationshäm- ningsförsök med nitrifierande slam och provvatten utfört enligt modifierad ISO 9509-1989 (E).

Prov Provmärkning: MG 11331 (kondensat uttaget vid bott- nen av värmeväxlaren i enlighet med uppfinningen) och MG 11332 (prov taget av ”toppkondensat”).

Proverna förvarades kylda till tiden fram till ana- lysen.

Material och metoder Testmetod Försöket utfördes vid rumstemperatur. Metoden är förenklad, då endast två provkoncentrationer undersöktes.

Försöksprincipen innebär i korthet att i ett antal cy- lindrar blandas olika volymer provvatten och syntetiskt medium. Blandningarna späds till 125 ml med destillerat vatten. Därefter tillsättes 125 ml nitrifierande slam och cylindrarna inkuberas vid rumstemperatur under ca 4 h under luftning. Prover för analys av summan av nitrit och nitrat tas ut från varje cylinder både före och efter in- 3 10 7 ) 2 20 1" 25 . 30 518 647 kuberingen. Mängden bildad nitrit och nitrat i de cylind- rar, som innehàllit prov jämförs med bildad mängd i cy- lindrar, som ej innehållit något prov.

Provberedning Proven pH-justerades till ca 7,6 före försöket.

Följande testkoncentrationer (vol%) av provet under- söktes: 20 och 40.

Ymp Det nitrifierande slammet kom från Klagshamns Reningsverk och luftades tills det användes.

Analys Efter filtrering (Whatman GF/A) analyserades filtra- tets innehåll med avseende på nitrit- och nitratkväve enligt svensk standard SS 028133-2.

Resultat Tabell 1 Bildad mängd nitrit- och nitratkväve. Prov jämfört med blindprov och inhibitor.

Provmärkning Prov (vol%) Oxid N (mg/l) Hämning (%) Blindprov 0 29,9* - MG 11331 20 24,7 17 MG 11331 40 17,3** 42 MG 11332 20 0,0 100 MG 11332 40 0,45** 98 Inhib*** - 0 100 * Medelvärde av tre blindprov ** Medelvärde av dubbelprov *** Referensinhibitor: Allyltiourea 8 mg/l Halten suspenderad substans i försöket var 1,52 g/1.

Slammets specifika nitrifieringshastighet uppmättes till 7,9 mg/N/(g.h). På grund av den höga nitrifierings- hastigheten i slammet förkortades försökstiden till 2,5 h.

Resultaten visar att prov märkt MG 11331 uppvisade 17% hämning vid 20% inblandning och 42% hämning vid 40% inblandning. För kommunal rening anges en gräns av 20% hämning vid 20% inblandning, vilket innebär, att konden- øvu 518 647 6 satet erhållet enligt uppfinningen kan slutrenas i kommu- nalt reningsverk.

Däremot orsakade prov märkt MG 1l332 en mycket kraf- tig hämning av nitrifikationen mot den testade ympen. Vid vol% provinblandning var hämningen total (100%).

Analys av de ovan angivna proverna särskilt med avseende på COD (kemisk syreförbrukning) och BOD (bioke- misk syreförbrukning) företogs: Prov: MG 11331 Analysstorhet Resultat Enhet KRUT-kod pH 3,6 PH-25 Konduktivitet 10,3 mS/m KOND-25 Biokemisk syreförbruk- 193 mg/l BOD7-NAE ning, BOD7 Kemisk syreförbrukning, 400 mg/1 CODCR-NH kromat Suspenderade ämnen 51 mg/1 STR-STG Prov: MG 11332 Analysstorhet Resultat Enhet KRUT-kod pH 3,9 PH-25 Konduktivitet 18,1 mS/m KOND-25 Biokemisk syreförbruk- 3400 mg/l BOD7-NAE ning, BOD7 Kemisk syreförbrukning, 13700 mg/l CODCR-NH kromat Suspenderade ämnen 50 mg/l STR-STG Acceptabla värden för kondensat för biologisk rening är: COD 1000-5000 mg/l BOD 800-3000 mg/l Slutsats: Bottenkondensatet uppfyller kriterierna ovan.

Claims (8)

ÅBO an: ~ w sb.o av: u 10 15 20 25 30 35 518 647 o :en »n PATENTKRAV

1. Förfarande för återvinning av värmeenergi från förorenad ånga under samtidig avskiljning av flyktiga organiska ämnen, vid vilket ångan införes i en värme- växlare och ett värmeabsorberande medium införes i värme- växlaren och värmeabsorberat medium uttas därifrån, k ä n n e t e c k n a t av att ångan införes nedtill i värmeväxlaren, varvid ångan kondenserar på sin väg uppåt medan de flyktiga ämnena förångas från kondensatet, som rinner nedåt, och en gasfas anrikad på nämnda ämnen uttas från toppen av värmeväxlaren och kondensatet fattigt på nämnda ämnen uttas från botten av värmeväxlaren.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a t av att den förorenade ångan är ånga från en tork för termisk behandling av trä, företrädesvis vedbränsle.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att värmeväxlaren är mantlad och att ångan införes vid mantelsidan.

4. Anordning för genomförande av förfarandet enligt krav 1 för återvinning av värmeenergi från förorenad ånga under samtidig avskiljning av flyktiga organiska ämnen innefattande en värmeväxlare, som uppvisar ett inlopp för ett värmeabsorberande medium och ett utlopp för värmeab- sorberat medium, ett inlopp för den förorenade ångan, ett utlopp för kondensat samt ett utlopp för de flyktiga ämnena, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet för den förorenade ångan är anordnat nedtill i värmeväxlaren och att utloppet för kondensatet är anordnat vid botten av värmeväxlaren.

5. Anordning enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a d av att värmeväxlaren är mantlad och att inloppet för ånga är anordnat vid mantelsidan.

6. Anordning enligt krav 4 eller 5, k ä n n e ~ t e c k n a d av att den förorenade ångan är ånga från »J 518 647 o u . n n o | oo en tork för termisk behandling av trä, företrädesvis ved- bränsle.

7. Anordning enligt något av krav 4-6, k ä n n e - t e c k n a d av att den införda ångan har ett tryck av 1-5 bar och en temperatur av 110-l80°C.

8. Anordning enligt något av krav 4-7, k ä n n e - t e c k n a d av att värmeväxlaren ingår i en indunst- ningsanläggning.