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来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/04/28 16:45:57

蒸发浓缩工艺在造纸黑液处理中的应用

更新时间:09-4-17 15:05

 造纸黑液包括蒸煮过程中纤维原料与蒸煮药剂化学反应生成的全部溶解物,未起反应的部分游离碱和水,因呈黑色而称为黑液。换言之,黑液是由固形物和大量的水组成的。黑液固形物组成比较复杂,大体上可分为有机物和无机物两部分。有机物是黑液固形物在碱炉中可以燃烧的部分,它是燃烧时发热量的主要来源。无机物是碱回收的物质基础,是黑液中可回收碱和硫的部分。


 黑液是一种特殊的溶液,具有胶体性、腐蚀性和易氧化性。黑液中胶体物质主要有木浆黑液所含的树脂酸和脂肪酸盐的缔合胶体以及苇浆黑液所含的水玻璃胶体,这种胶体进人蒸发器后会加速管垢的形成,降低传热系数。黑液的腐蚀性主要是因为它的二次蒸汽及其冷凝水含有挥发性有机酸或各种酸性硫化物,因而对接触二次蒸汽及其冷凝水的设备例如后几效汽室加热管外壁、污冷凝水排出系统及冷凝器等有严重的腐蚀性,硫化度越高,腐蚀性越大。黑液的易氧化性是指黑液与空气接触后其中的无机硫化物和有机糖类容易被氧化,从而使黑液pH值降低,粘度增大,蒸发过程中容易结垢。

蒸发器选型关系到蒸发强度、蒸发效率、黑液浓度的提高、投资、节能和碱回收率等一系列问题。

自由降膜板式蒸发器作为增浓效、蒸发草浆黑液时蒸发强度在10~11kg水/ m2·h之间,而长管蒸发器一般只能达到6~7kg水/m2h。由于板式蒸发器中,黑液蒸发是在加热元件表面自由空间进行,无需象管式蒸发器中,草浆黑液必须到达分离室才能自由蒸发,同时它的黑液和二次蒸汽的流向与重力方向一致,因此无液柱引起的静压温度差损失。板式蒸发器在运行中能定期洗涤,使加热面经常保持清洁,即便草浆黑液蒸发时结垢,在加热面上形成平板状的垢片,也比较容易在生产过程中因温度变化和稀黑液的冲刷自由剥落,使加热片随时保持良好的热传导性能,从而具有蒸发效率高、节约蒸汽的优点。根据某一测试,板式蒸发器蒸发草浆黑液,终浓可比管式蒸发器提高10%~15%,蒸发强度可提高20%~50%,传热系数平均可达1500kcal/m2·h·℃,因而热效率提高15%~30%。

蒸发浓缩工艺中的结垢问题需要引起足够的重视。为了除去黑液在蒸发过程中蒸发器产生的垢层,在设计上除考虑定期水洗以外,还应设置酸洗系统,供半浓黑液预热器和蒸发器的定期酸洗。

蒸发器除了节能外,还具有传热效率高(实践证明在蒸发草浆黑液时为长管蒸发器的1.6倍)、不易结垢、易清洗等适合浓缩草浆黑液的要求。因此,在蒸发器的选型上,值得我们进一步探讨,应根据工程的具体情况,进行全面的分析对比和计算,然后作出决定。

从理论上说,蒸发器的效数越多,节约的蒸汽也越多。但随着效数的增加,蒸汽节约的程度降低,而投资却升高,特别是草类纤维制浆的黑液,由于灰分大、二氧化硅多、粘度大的特点,效数多了,黑液在进入最后浓缩阶段更容易结垢,使传热系数下降,耗汽量增多。尤其是制浆能力小的蒸发站,甚至增加效数节约的蒸汽,还补偿不了增加效数的热损失,反而增加蒸汽消耗量,得不偿失。在木浆黑液蒸发站的效数应根据生产规模决定,而草浆黑液蒸发站的效数除了生产规模外,还必须考虑黑液性质这个不容忽视的因素。

决定蒸发器的效数,应根据生产规模、黑液性质、并与投资、能耗、投资回收期限、经济效益等结合起来进行全面考虑,绝不能凭经验和习惯做法轻易决定,否则增加投资,不但没有效益,还要增加生产时的维护费用,甚至给生产管理带来麻烦。

在中、小规模的蒸发站,如通过方案对比,选用四效板式是合理的,那么两板三管蒸发站的设备投资基本接近,但节能效果尤为显著,维护费用减少,生产管理操作也较为简便,更能显示出蒸发器的优越性和先进性。

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