흑액 증발 : 설계 및 운영
요구 사항
흑액의 고유한 복잡한 구성은 증발기에 대한 몇 가지 상호 의존적인 설계 요구 사항으로 해석됩니다.
증발 설비는 흑액의 증발을 위해 효율적으로 열을 전달해야 합니다.
열 전달 표면에 스케일이 형성되는 것을 피하면서 그렇게 해야 합니다.
증발 공장은 또한 펄프 공장 및 재가소화 영역의 요구를 충족시키기 위해 충분히 깨끗한 응축수 분획을 생성해야 하므로 공장의 담수 섭취량을 크게 줄여야 합니다.
휘발성 성분과 NCG를 제거하고 소각을 통한 안전한 폐기를 위해 조절해야 합니다.
집중 장치
고농도 흑액 처리와 관련된 두 가지 문제를 해결하기 위해 특별히 설계된 특별한 증발기 설계:
1. 액체에서 과포화 성분의 침전
어떤 지점에서 일반적으로 약 50-55%TS, 수용성 황산염 및 탄산나트륨 염은 용해도 한계를 초과하고 증발되는 흑액에서 침전되기 시작합니다.이중염 burkeite는 농축 과정에서 가장 먼저 침전되는 반면 다른 나트륨 이중염인 중탄산염은 나중에 약 60%TS의 용해도 한계에 도달합니다. 이 침전 과정의 제어는 결정화 문제이며 더 높은 농도를 달성하려면 증발이 필요합니다. 장비는 결정화기로 설계되어 이러한 염이 열 전달 표면의 스케일이 아닌 대부분의 액체에서 형성되도록 합니다.
2. 높은 액체 점도
농도가 증가함에 따라 흑액의 유변학적 거동은 뉴턴 유체에서 극도로 점성이 있는 유사 소성 유체로 변합니다.이러한 높은 점도는 농축기(낮은 레이놀즈 수에 따른 낮은 난류)에서 열전달이 잘 되지 않는 것으로 해석되지만 액체 벌크 내에서 결정 성장을 방해하기도 합니다.또한, 농축액의 저장, 특히 75%TS를 훨씬 초과하는 경우, 액체를 보일러로 펌핑하는 능력과 적절한 분무 패턴을 유지하기 위해 가압 탱크에 보관해야 할 수 있습니다.이러한 점도 문제를 해결하기 위해 흑액 농축기는 일반적으로 상당히 높은 온도에서 작동되며 다양한 작동 조건에서 액체 온도의 적절한 제어는 액체 온도의 단순한 20°F 증가가 점도 감소로 해석될 수 있으므로 설계의 중요한 매개변수가 됩니다. 경우에 따라 50%.
상승된 온도에서의 작동은 액체에 존재하는 칼슘-유기 복합체의 분해를 향상시키고 결과적으로 열 전달 표면에 탄산칼슘이 침전될 위험이 상당히 증가합니다.실리카 및 옥살산염과 같은 기타 수불용성 화합물의 침전이 액체에 존재하는 경우 이러한 더 높은 온도에서 발생할 수 있어 농축기 장치의 스케일링 위험이 증가합니다.
농축기 이전에 액체를 열처리하면 액체 점도의 원인이 되는 긴 리그닌 및 기타 유기 화합물의 열분해에 의해 액체 점도를 영구적으로 감소시킬 수 있습니다.이러한 처리는 일반적으로 고압 및 온도(350°F 이상)에서 작동되는 연속 반응기에서 발생합니다.최대 점도 감소를 달성하려면 반응기에서 30분 이상의 체류 시간이 제공되어야 합니다.
오늘날 두 가지 유형의 흑액 농축기가 사용되며 이들은 크게 떨어지는 필름(FF) 및 강제 순환(FC) 설계로 분류할 수 있습니다.
기계적 증기 재압축 MVR 1T 물을 증발시켜 계산한 기존 증발 장비와 비교한 증발기 소비량
| 이름 | 증기 | 전력 | 총 비용(RMB) | ||
| 증발능력(kg/h) | 소비(T) | 비용(RMB) | 소비(kw) | 비용(RMB) | |
| 단일 효과 증발기 | 1.1 | 220 | 삼 | 2.1 | 222.1 |
| 이중 효과 증발기 | 0.55 | 110 | 삼 | 2.1 | 112.1 |
| 세 가지 효과 증발기 | 0.4 | 88 | 삼 | 2.1 | 90.1 |
| MVR 증발기 | 0.02 | 4.4 | 30 | 21 | 25.4 |
떨어지는 필름 집중 장치
Falling Film Concentrators는 실제로 위에서 논의한 FF 증발기 설계의 고형물 서비스에 대한 적응입니다.본질적으로, 가열 요소 내의 액체 필름에서 증발이 일어나는 FF 농축기는 액체 내에서 발생하는 높은 과포화 수준을 초래합니다.이는 부드러운 결정 성장보다는 과도한 결정 핵 생성으로 인해 제어되지 않은 스케일 형성을 초래할 수 있습니다.
강제 순환 집중 장치
강제 순환 농축기는 1950년대부터 사용되어 왔으며 흑주 서비스에서 잘 입증되었습니다.이 디자인은 열교환기와 재순환 루프를 통해 서로 연결된 증기/액체 플래시 챔버로 구성됩니다.
