흑액 생산을 위한 제지 산업용 스테인리스 스틸 베개 플레이트 자켓 증발기
기본 정보
흑액에는 다량의 무기 화합물이 포함되어 있습니다. 증발 과정에서 이러한 무기 화합물은 용해도 한계에 도달하여 증발기의 열 전달 표면에 스케일을 형성하여 증발 장치와 전체 회수 스테이션의 용량을 크게 제한합니다.
제지 펌프에서 나오는 흑액은 일반적으로 13-18% ts입니다. 대부분의 물은 회수 보일러에서 효율적인 연소를 지원할 수 있는 충분한 높이의 고형물을 생성하기 위해 증발되어야 하며, 일반적으로 65%에서 80% ts 사이입니다.
이 고형물 수준을 얻기 위해 증발하는 과정에서 황 화합물, 메탄올 및 기타 휘발성 성분이 액체에서 방출되며, 재사용 및 섬유 라인에서 재녹 제거를 위해 응축수에서 분리해야 합니다. 이러한 관점에서 증발 장치는 실제로 제분소의 "물 공장"입니다.
다중 효과 증발은 흑액 증발에 널리 사용됩니다. 다중 효과 증발 시스템에서 증발기 효율이 높을수록 경제성이 향상되지만 투자 비용도 증가합니다. 증발의 다양한 요구 사항에 따라 현재 5-7 효과 증발 시스템이 널리 사용되며 경제성이 좋습니다.
두 개의 증발기 장비
오늘날 흑액 증발에 사용되는 두 가지 기본 유형의 증발기 장비
상승 필름 증발기
Long Tube Vertical 증발기라고도 하며, 이 설계는 수십 년 동안 업계를 지배해 왔으며 오래된 제분소 운영에서 흔히 볼 수 있습니다.
낙하 필름 (FF) 증발기
이 증발기 설계는 열 전달 표면으로 플레이트와 튜브에 의존합니다. 액체는 튜브형 장치 내부에서 처리되지만 플레이트 설계에서는 열 전달 표면 외부에서 처리됩니다.
증발기는 정의된 부피의 액체가 지속적으로 가열 요소의 상단으로 재순환되는 액체 섬프로 구성됩니다.
분배 장치, 일반적으로 트레이 또는 일부 설계의 스프레이 노즐은 액체의 흐름을 전체 가열 표면에 분산시킵니다. 튜브형 장치의 구멍 또는 플레이트 장치의 슬롯은 액체가 튜브 시트 또는 플레이트로 떨어지도록 배치됩니다. 액체의 균일한 분배는 이러한 유형의 설계에서 중요한 고려 사항이며 트레이와 튜브 시트 (또는 플레이트 요소) 모두 수평이어야 합니다.
분배 장치에 이어 가열 표면에 얇은 액체 필름이 형성되어 부분적으로 증발되면서 액체 섬프로 다시 아래로 흐릅니다. 열 전달 속도는 상승 필름 설계보다 낙하 필름 설계를 사용할 때 특히 농도가 높을 때 훨씬 더 좋습니다. 액체가 가열 표면 위로 난류적으로 떨어지기 때문입니다. 액체 예열 요구 사항도 낙하 필름 설계에서 효율적으로 수행됩니다.
공장은 흑액 증발을 위해 열을 효율적으로 전달해야 합니다.
흑액의 고유한 복잡한 구성은 증발기에 대한 여러 상호 의존적인 설계 요구 사항으로 이어집니다.
열 전달 표면에 스케일 형성을 방지하면서 그렇게 해야 합니다.
증발 공장은 또한 펄프 공장 및 재가성 부위의 요구 사항을 충족하기 위해 충분히 깨끗한 응축수 분획을 생성해야 하므로 공장의 신선한 물 섭취량을 크게 줄입니다.
휘발성 성분과 NCG는 소각을 통해 안전하게 폐기하기 위해 제거하고 조정해야 합니다.
기계적 증기 재압축 MVR 증발기 소비량은 1T 물을 증발시켜 계산한 기존 증발 장비와 비교
| 이름 | 증기 | 전력 | 총 비용 (RMB) | ||
| 증발 용량 (kg/h) | 소비량 (T) | 비용 (RMB) | 소비량 (kw) | 비용 (RMB) | |
| 단일 효과 증발기 | 1.1 | 220 | 3 | 2.1 | 222.1 |
| 이중 효과 증발기 | 0.55 | 110 | 3 | 2.1 | 112.1 |
| 3중 효과 증발기 | 0.4 | 88 | 3 | 2.1 | 90.1 |
| MVR 증발기 | 0.02 | 4.4 | 30 | 21 | 25.4 |
농축기에 관하여
이것은 고농도에서 흑액을 처리하는 것과 관련된 두 가지 문제를 해결하기 위해 특별히 설계된 증발기 설계 클래스를 나타냅니다.
1. 액체에서 과포화 성분의 침전
일반적으로 50-55%TS, 물에 용해되는 황산염 및 탄산나트륨 염은 용해도 한계를 초과하여 증발되는 흑액에서 침전되기 시작합니다. 이중 염 burkeite는 농축 과정에서 먼저 침전되는 반면, 또 다른 나트륨 이중 염인 dicarbonate는 약 60%TS에서 용해도 한계에 도달합니다. 이 침전 과정의 제어는 결정화 문제이며, 더 높은 농도를 달성하려면 증발 장치가 이러한 염이 열 전달 표면의 스케일이 아닌 액체의 벌크에서 형성되도록 결정화기로 설계되어야 합니다.
2. 높은 액체 점도
농도가 증가하면 흑액의 유변학적 거동이 뉴턴 유체에서 매우 점성이 있는 의사 소성 유체로 바뀝니다. 이러한 높은 점성은 농축기에서 열 전달 불량 (낮은 레이놀즈 수이므로 난류가 낮음)으로 이어질 뿐만 아니라 액체 벌크 내에서 결정 성장을 방해합니다. 또한, 농축된 액체의 저장, 특히 75%TS 이상인 경우, 액체를 보일러로 펌핑하고 적절한 분무 패턴을 유지하기 위해 가압 탱크에 보관해야 할 수 있습니다. 이러한 점도 문제를 해결하기 위해 흑액 농축기는 일반적으로 상당히 높은 온도에서 작동하며, 다양한 작동 조건에서 액체 온도를 적절하게 제어하는 것이 설계의 중요한 매개변수가 됩니다. 액체 온도가 20 °F만 증가해도 일부 경우 점도가 50% 감소할 수 있기 때문입니다.
높은 온도에서 작동하면 액체에 존재하는 칼슘-유기 복합체의 분해가 촉진되어 결과적으로 열 전달 표면에 탄산칼슘이 침전될 위험이 크게 증가합니다. 액체에 존재하는 경우 이산화규소 및 옥살산염과 같은 기타 물에 녹지 않는 화합물의 침전도 이러한 더 높은 온도에서 발생하여 농축기 장치의 스케일링 위험을 증가시킬 수 있습니다.
농축기 전에 액체를 열처리하면 액체 점성을 담당하는 긴 리그닌 및 기타 유기 화합물의 열 분해로 인해 액체 점성을 영구적으로 줄일 수 있습니다. 이러한 처리는 일반적으로 고압 및 고온 (350°F 이상)에서 작동하는 연속 반응기에서 수행됩니다. 최대 점도 감소를 달성하려면 반응기에서 30분 이상의 체류 시간을 제공해야 합니다.
본질적으로, 가열 요소 내에서 액체 필름으로부터 증발이 발생하는 FF 농축기는 액체 내에서 높은 과포화 수준이 개발되도록 합니다.낙하 필름 농축기는 위에 설명된 FF 증발기 설계의 고형물 서비스에 대한 실제 적응입니다. 이는 과도한 결정 핵 생성으로 인해 제어되지 않는 스케일 형성을 초래할 수 있으며, 부드러운 결정 성장으로 이어지지 않습니다.
일부 FF 농축기 설계는 실제로 열 전달 표면에서 스케일 형성을 제어하려고 시도하지 않고, 스케일이 형성되는 것보다 더 빠르게 제거하고 용량에 부정적인 영향을 미치거나 막힘을 유발하기 전에 제거하는 수단을 제공합니다. 플레이트 및 튜브형 요소 장치에 일반적으로 사용되는 빠른 전환 설계는 여러 농축기 본체 (또는 동일한 본체 내의 챔버)를 제품 액체와 세척 위치 사이에서 지속적으로 이동시켜 이 전략에 의존합니다.
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