SE522392C2 - Förfarande för behandling av kondensat i en indunstningsanläggning - Google Patents

Description

30 522 392 2 renas vanligtvis genom àngstrippning. Kondensaten kan uppdelas i rent kondensat och kondensat som skall renas till exempel med hjälp av en viss konstruktion hos indunstarens värmeöverföringselementet. I US-patentet 4,878,535 visas en dylik konstruktion. Mängden av det förorenade kondensatet kan fritt varieras inom vissa gränser genom utformningvav elementet i beroende av de krav som användaren ställer för kondensatets renhetsgrad. Normalt utgör denna mängd 10 - 20 % av totalmängden av indunstningsanläggningens kondensat.

Med tanke på fabrikens värmeekonomi är det viktigt att utnyttja det sekundära kondensatets värme. Därför expanderas kondensatet från varje indunstningssteg vanligtvis i àngans flödesriktning för nästa steg, i vilket expansionsàngans värme utnyttjas. Även mängden av de flyktiga föroreningama i kondensatet minskar vid expansionen.

Det förorenade kondensatet renas oftast genom àngstrippning. Vanligtvis integreras strippningskolonnen för förorenat kondensat med indunstningsanläggningen för att minimera värmeförbrukningen. För strippningen används antingen ånga som alstras vid indunstningen eller ånga som producerats med färskànga utav kondensatet som strippats i bottenkokaren. När strippern för förorenat kondensat befinner sig mellan indunstningsstegen 1 och 2, leds den från strippern avdrivna ångan som innehåller föroreningar till det andra steget för att användas som värmeànga, till förvärmaren för svartlut eller till båda två. De resterande strippergaserna leds genom rekondensorn till förbränning eller till metanolkondensation.

Det allmänna målet pà fabrikerna, till exempel pà cellulosa- och pappersbruken, är att sträva efter ännu mera slutna processer för att minska utsläppen till miljön. En sluten vattencirkulation resulterar i att föroreningarna har en tendens att koncentreras och kan förorsaka störningar i fabrikens processer. Av denna anledning skall till exempel Kondensaten renas efter behov innan de återanvänds till exempel som processvatten. Den allt ökande mängden kondensat som skall renas förutsätter större strlppningskolonner och större àngmängder, varvid b|.a. fabrikens energiekonomi försämras. Avsikten med föreliggande uppfinning är att minimera dessa problem och åstadkomma ett förfarande som pà ett enkelt och ekonomiskt sätt minskar mängden av det förorenade kondensatet som produceras i f - v... nova .nu 1 u-u- u 10 15' 20 25 30 522 392 ~:I=. -- 3 indunstningsanläggningen och således minskar reningsbehovet hos kondensaten.

Med förfarandet enligt föreliggande uppfinning produceras väsentligen luktfritt och rent kondensat som kan användas utan extra rening i produktionsanläggningen i stället för ràvatten.

Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfarande för behandling av kondensat i en indunstningsanläggning, där till exempel cellulosa- eller pappersbrukets avlut indunstas i flera steg och där kondensaten som produceras vid indunstningen renas. Det är kännetecknande för förfarandet att icke-expanderade kondensat från åtminstone två steg förenas och expanderas tillsammans och att ångan från expansionen förs i beröring med någon av de kondensatströmmar som skall renas i en strippningskolonn, varifrån ångan som innehåller föroreningarna och den renade kondensatströmmen avleds. Strippningskolonnen enligt föreliggande uppfinning kallas i fortsättningen för expansionsångstripper.

Vanligtvis expanderas indunstningskondensat mellan indunstningsstegen och den producerade ångan används för indunstningen i nästa steg. I inkopplingen enligt föreliggande uppfinning expanderas kondensaten inte separat mellan varje steg, utan kondensat förenas före expansionen och de förenade kondensaten expanderas i önskat steg, och expansionsàngan leds till expansionsångstrippems nedre del. På detta sätt kan man åstadkomma en tillräcklig àngmängd för strippning. För att kunna uppnå en önskad reningseffekt i expansionsàngstrippern behöver kondensaten som leds till expansion vara renare än kondensatet som skall renas. Till exempel i en indunstningsanläggning med sex steg, där strippern enligt föreliggande uppfinning befinner sig mellan indunstningsstegen 4 och 5, utgör ångmängden som alstras vid expansion av rena kondensat ca 15 % av den kondensatmängd som matas in i expansionsàngstrippern för rening.

Vid expansionen avdrivs flyktiga föroreningar från kondensatet till expansionsàngan. Kondensatet som expanderats på detta sätt är i flesta fall tillräckligt rent för att användas som processvatten utan någon extra behandling.

Således kan det expanderade kondensatet och det i expansionsàngstrippern strippade kondensatet förenas för vidare behandling. Om man önskar förena det expanderade kondensatet och det strippade kondensatet, kan expansionen utföras i 10 15 20 25 30 u u a ~ | | v : a a o nu expansionsàngstripperns nedre del, varvid inget separat expansionskärl behövs. Då leds indunstningskondensatet fràn indunstningsstegen före till expansionsångstripperns nedre del, där det som resultat av tryckreduceringen alstras ånga för att användas som strippningsànga.

Expansionsàngan flödar från strippningskolonnens botten genom massöverföringsbottnar eller fyllnadsstycken till kolonnens övre del, varifrån ångan leds till nästa indunstningssteg. Det är mest föredraget att anordna expansionen och expansionsàngstrippern före indunstningsenheten, varifrån kondensatet som skall strippas matas in i strippningskolonnen. Då är kondensatet som skall strippas vid mättad temperatur som motsvarar trycket i strippningskolonnen och ingen strippningsànga går alltså åt till uppvärmning av kondensatet. Om mängden strippningsànga utgör 15 % av kondensatmängden som skall renas, kan ca 75 % av metanolen i kondensatet som skall renas avskiljas vid ett tryck på 40 kPa. Ur värmeekonomisk synpunkt är det fördelaktigt att leda den smutsiga ångan från expansionsångstripperns topp till nästa indunstningssteg efter strippern för att användas som värmeànga. lndunstningsenheten, in i vilken stripperângan leds, skall vara försedd antingen med uppdelning av kondensatet i rent och smutsigt kondensat eller med rejäl avgasning i syfte att undvika av stripperângan förorsakad nedsmutsning av kondensatet från indunstningsenheten. Stripperàngan kan ledas även till en separat ångavdelning i indunstningsenheten eller till en separat Kondensor, varvid den smutsiga ångan från stripperns topp kan kondenseras till sin egen fraktion och renas till exempel i strippern för förorenat kondensat. l det följande beskrivs uppfinningen under hänvisning till de bifogade ritningarna 1 och 2 som visar nâgra föredragna utföringsformer av föreliggande uppfinning.

FlG. 1 visar två successiva steg A och C i en flerstegsindunstningsanläggning, vilka steg är försedda med värmeöverföringselement B och D.

Värmeöverföringselementen kan utgöras även av andra element än de i FIG. 1 visade lamellerna, till exempel av rör.

Till steget A förs sekundärànga från föregående indunstningssteg genom en ledning 1, vilken sekundärànga kondenseras i Värmeöverföringselementen B. Det 10 15 20 25 *522 392 producerade kondensatet i en ledning 5, tillsammans med det fràn steget eller stegen före hopsamlade kondensatet som flödar i en ledning 2, förs genom en ledning 6 till en strippningskolonn E som är placerad mellan indunstningsstegen A och C. l denna utföringsform är målet att förena det expanderade kondensatet och det strippade kondensatet och därför försiggår expansionen i expansionsàngstripperns E nedre del. lndunstningskondensatet 6 från indunstningsstegen före leds till strippningskolonnens E nedre del, där det som resultat av tryckreduceringen alstras ånga.

Angan flödar genom massöverföringsdelen till kolonnens E topp, varifrån ångan förs genom en ledning 8 till nästa stegs C värmeöverföringsdel D. Kondensatet 11 från indunstningssteget C som skall renas leds till kolonnens E övre del, varifrån kondensatet rinner ner genom massöverföringsdelen till kolonnens botten. Det expanderade kondensatet och det renade kondensatet sammanblandas i kolonnens nedre del och det förenade kondensatet leds ut från kolonnens botten genom en ledning 9.

Värmeöverföringselementet D i steget C är i sin inre del försett med en mellanvägg, såsom visas till exempel i US-patentet 4,878,535. På motsvarande sätt kan uppdelningen i rent och smutsigt kondensat utföras med hjälp av en mellanvägg i en rörindunstare. Till värmeöverföringselementet D förs expansionsångan 8 i en ledning 10 samt den i steget A bildade sekundärángan i en ledning 4.

Lamellvärmeöverföringselementets inre del, in i vilken sekundärànga matas för att användas som värmemedium, är medelst en lutande mellanvägg delad i en övre och en nedre avdelning. Angan inmatas i elementets nedre avdelning, i vilken naturligtvis de lättare kondenserbara komponenterna, såsom vattenånga, kondenseras. Det i denna avdelning bildade kondensatet utgörs av relativt rent vatten, men innehåller emellertid en del metanol, varför det leds till expansionsångstrippern E för att renas på ovan angivet sätt. Från den nedre avdelningen flödar ångan vidare in i den övre avdelningen, där ångan alltså innehåller en större procentsats flyktiga föroreningar, varför det i den övre avdelningen bildas ett förorenat kondensat 13 som erfordrar rening och leds till en stripper för förorenat kondensat (ej visad). 10 15 20 25 30 35 522 592 6 l ledningarna 3, 7 och 14 flödar vätskan som skall indunstas. l utföringsformen enligt FIG. 2 försiggår expansionen av kondensatet i ett separat expansionskärl F för att hàlla det expanderade kondensatet och det strippade kondensatet isär. I FlG. 2 används samma hänvisningssiffror som FIG. 1, där lämpligt. lndunstningskondensatet i en ledning 6 från indunstningsstegen före leds till ett separat expansionskärl F som är kopplat till en expansionsàngstripper E genom en ledningen i 15 :in flödar massöverföringsdel till kolonnens topp och vidare till en värmeöverföringsdel D i àngledning 15. Den expanderade ångan förs genom strippningskolonnens E nedre del, varifrån ångan genom en nästa steg C. Kondensatet 11 från indunstningssteget C som skall renas leds till kolonnens E övre del, varifrån kondensatet rinner ner genom massöverföringsdelen till kolonnens botten. Det expanderade kondensatet 16 och det renade kondensatet 9 leds ut genom separata ledningar.

Eftersom sekundära kondensat expanderas ihopsamlade, är àngekonomin, dvs. förhållandet mellan den totala indunstningen och den förbrukade ångan, i inkopplingen enligt föreliggande uppfinning mindre än i en motsvarande anläggning, där det sekundära kondensatet expanderas mellan varje indunstningssteg.

Försämringen av àngekonomin är emellertid tämligen obetydlig. När strippern befinner sig mellan stegen 4 och 5 i en indunstningsanläggning med sex steg, är àngekonomin i en inkoppling enligt föreliggande uppfinning ca 1,5 % mindre än i en motsvarande anläggning, där de sekundära kondensaten expanderas mellan varje indunstningssteg.

Med inkopplingen enligt föreliggande uppfinning kan mängden av det förorenade kondensatet från en indunstningsanläggning reduceras. Om indunstningskondensaten uppdelas i tre fraktioner, dvs. i rent, medelrent och förorenat kondensat, är mängden förorenat kondensat i en inkoppling enligt föreliggande uppfinning ca 25 % mindre än i en inkoppling, där det rena sekundära kondensatet expanderas separat mellan varje steg, dà metanolens avskiljningsgrad till det förorenade kondensatet samt det rena kondensatets metanolhalt är 10 20 25 1 n nøuuoo n 0 522 392 7 ... i. desamma i bàda fallen. Med metanolens avskiljningsgrad till det förorenade kondensatet avses förhållandet mellan metanolhalten i det förorenade kondensatet luten. Ångförbrukningen i strippern för förorenat kondensat sjunker nästan i takt med och metanolhalten i den i indunstningsanIäggningens inmatade mängden förorenat kondensat fràn indunstningsanläggningen. När mängden förorenat kondensat och àngmängden som behövs för strippningen minskar, kan strippningskolonnen som används för rening av förorenat kondensat göras betydligt mindre. Förfarandet enligt föreliggande uppfinning är ekonomiskt lönsamt, eftersom inbesparingen medförd av en mindre stripper för förorenat kondensat och de eliminerade expansionskärlen är större än merkostnaden som förorsakas av en liten expansionsàngstripper.

Vid användning av inkopplingen enligt FIG. 1, där det expanderade och strippade sekundära kondensatet förenas kan mängden rent sekundärt kondensat fràn indunstarseriens början ökas. l inkopplingen enligt föreliggande uppfinning är mängden rent sekundärt kondensat t.o.m. 30 % större än i en motsvarande indunstningsanläggning med sex steg, där det sekundära kondensatet expanderas separat mellan varje indunstningssteg, när metanolhalten i det sekundära kondensatet är densamma i bägge fallen. Även om det i det ovanstående beskrivs endast nägra föredragna utföringsformer av förfarandet enligt föreliggande uppfinning, omfattar uppfinningen alla sàdana modifikationer och variationer av olika slag som ingär i skyddsomfànget som bestäms av de bifogade patentkraven. .-aan o

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 522 392 PATENTKRAV

1. Förfarande för behandling av kondensat som innehåller flyktigare föreningar än vatten i en indunstningsanläggning, där vätska, såsom cellulosa- och pappersbrukets avlut, indunstas l flera steg och där kondensaten som produceras vid indunstningen renas, kännetecknat av att kondensaten från åtminstone två indunstningssteg förenas och expanderas tillsammans, och att ångan från expansionen förs i beröring med någon av de kondensatströmmar som skall renas i en strippningskolonn, varifrån ångan som innehåller föroreningarna och den renade kondensatströmmen avleds.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att kondensatet som skall renas i en strippnlngskolonn härrör från ett efter nämnda åtminstone två indunstningssteg följande steg som har ett lägre ångtryck än nämnda åtminstone två steg.

3. Förfarande enligt patentkravet 1 eller 2, kännetecknat av att den ånga från strippningskolonnen som innehåller föroreningarna kondenseras i det indunstningssteg, varifrån kondensatet som skall renas härrör.

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att expansionen och strippningen utförs i olika kärl så, att expansionen utförs i ett expansionskärl före strippningskolonnen, in i vilken expansionsångan leds.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, kännetecknat av att den expanderade kondensatströmmen avleds från expansionskärlet och används som processvatten.

6. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 3, kännetecknat av att expansionen utförs i strippningskolonnens nedre del, kondensatet som skall renas förs in i strippningskolonnens övre del, varifrån kondensatet flödar nedåt och kommer i beröring med expansionsångan, och att det expanderade kondensatet och det strippade kondensatet avleds tillsammans från strippningskolonnens nedre del.

7. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att ångan från strippningskolonnen kondenseras i indunstningssteget, i vilket avgasning utförs 10 15 522 592 9 så att det bildade kondensatet inte blir väsentligen nedsmutsat av föroreningarna i strippningsångan.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 1 - 6, kännetecknat av att den från strippningskolonnen härrörande ångan som innehåller föroreningar kondenseras i en separat Kondensor.

9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att den från strippningskolonnen härrörande ångan som innehåller föroreningar kondenseras till första och andra kondensatdelströmmmar, av vilka den första, vars volym är större, ' renas med expansionsångan i strippningskolonnen, och den andra, vars volym är mindre, innehåller huvuddelen av föroreningarna och renas i en strippningskolonn för förorenat kondensat.