Siyah Likör Buharlaştırma Mücadelesi
Kraft hamuru değirmenleri, pişirme kimyasallarını geri kazanmak ve organik katıları geri kazanım kazanında yakılmak üzere konsantre etmek için siyah likörü-çözünmüş lignin, hemiselüloz, inorganik tuzlar ve sudan oluşan karmaşık bir karışım- buharlaştırır. Evaporatör ısı eşanjörleri banyo sıcaklığını yükseltir ve suyu uzaklaştırır. Likör yoğunlaştıkça çözünmüş lignin çözünürlük sınırına ulaşır ve çöker.
Evaporatör ısı eşanjörlerindeki lignin tortusu, kraft kağıt hamuru fabrikalarındaki en büyük bakım sorunudur. Kireç, zamanla sertleşen, ısı transferini %30-60 oranında azaltan ve her 1-4 haftada bir mekanik veya kimyasal temizlik gerektiren, yapışkan, katran benzeri bir tabaka halinde oluşur. Temizlemenin aksama süresi ve buharlaşma kapasitesi kaybı önemli üretim kısıtlamalarıdır.
PTFE ısı eşanjörleri, yüzey özelliklerinin bir kombinasyonu yoluyla lignin birikmesine karşı direnç gösterir. Yapışmaz-yüzey çöken ligninle bağlanmaz. Pürüzsüz yüzey, lignin çökelmesi için çekirdeklenme bölgeleri sunmaz. Oluşan ölçek gevşektir ve kolayca çıkarılabilir.
Lignin Yağış Mekanizması
Siyah likör, 100-200 g/L konsantrasyonlarda çözünmüş lignin içerir. Lignin, alkalin pH (12-13) ve yüksek sıcaklık nedeniyle çözelti içinde tutulur. Likör buharlaştıkça katı konsantrasyonu artar. Yaklaşık %55-65 katı maddede lignin çökelmeye başlar. Sıcaklığın en yüksek olduğu ısı değiştirici yüzeyinde çökelme hızlanır ve sıcak yüzeyde suyun buharlaşmasıyla lokal konsantrasyon artar.
Metalik ısı eşanjörleri, lignin çökelmesi için bol miktarda çekirdeklenme alanı sağlar. Sıcak metal yüzey yerel buharlaşmaya neden olur. Metal oksit yüzeyi kimyasal bağlanma bölgeleri sağlar-liyininin fenolik grupları metal oksitle etkileşime girer. Çöken lignin yüzeye ve kendisine bağlanarak giderek kalınlaşan bir kabuk tabakası oluşturur.
PTFE hiçbir bağlanma alanı sağlamaz. Ligninin fenolik grupları C-F yüzeyiyle etkileşime girmez. Çökelme tercihen yüzeyde değil, dökme sıvıda meydana gelir. PTFE'nin üzerine çöken tortu zayıf bir şekilde yapışmıştır ve sıvı akışıyla kolayca yerinden çıkar.
| Lignin Ölçeklendirme Parametresi | Paslanmaz çelik | Titanyum | PTFE |
|---|---|---|---|
| Lignin fenolikleriyle yüzey bağlanması | Evet (oksit etkileşimleri) | Ilıman | Hiçbiri |
| Çekirdeklenme bölgesi yoğunluğu | Yüksek | Ilıman | Düşük |
| Lignin ölçeği yapışması (göreceli) | 1,0 (temel) | 0.6-0.8 | 0.1-0.2 |
| Ölçek sertliği | Sert, katran{0}}gibi (sıkıca yapışır) | Zor | Gevşek, tozlu |
| Temizleme yöntemi | Mekanik + asit | Mekanik | Likör akışı floş |
| Temizleme sıklığı | 1-4 hafta | 2-6 hafta | 3-6 ay |
Termal Performans Kararlılığı
Lignin ölçeğinin, PTFE tüp duvarının kendisine benzer şekilde yaklaşık 0,3-0,5 W/m·K-'lik bir termal iletkenliği vardır. PTFE duvarına eşit kalınlıkta bir metalik eşanjör üzerindeki kireç tabakası, toplam termal direnci iki katına çıkaracaktır. Metaller üzerindeki kademeli kireç oluşumu, çalışma döngüsü boyunca U değerini sürekli olarak azaltarak, daha yüksek buhar sıcaklıklarına ve daha düşük buharlaşma oranlarına neden olur.
PTFE eşanjörleri önemli miktarda kireç birikimi olmadan çalışır. U-değeri sabit kalır. Evaporatör kapasitesi korunur. Enerji tüketimi tahmin edilebilir. Kararlı çalışma, buharlaştırıcı dizisinin tüm kimyasal geri kazanım süreci için darboğaz oluşturduğu kağıt hamuru değirmeninde özellikle değerlidir.
Bakım ve Kesinti Süresinin Azaltılması
Kağıt hamuru değirmeni buharlaştırıcıları, tortunun giderilmesi için planlı kapatmalar gerektirir. Temizlik olayı başına-tipik olarak 4-8 saatlik temizlik kesintisi süresi, yılda 12-50 temizlik olayıyla çarpılır ve yıllık 50-400 saatlik buharlaşma kapasitesi kaybına karşılık gelir. Temizleme sıklığını %75 oranında azaltan PTFE eşanjör, bu kayıp kapasitenin önemli bir kısmını geri kazanmaktadır. Geri kazanılan kapasite, değirmenin kağıt hamuru üretimini artırmasına veya buharlaştırma sürecinin enerji yoğunluğunu azaltmasına olanak tanıyor.
Özet
PTFE ısı eşanjörleri, kireç oluşumuna neden olan yüzey bağlanma bölgelerini ve çekirdeklenme bölgelerini ortadan kaldırarak siyah likör buharlaştırıcılarında lignin çökelmesini durdurur. Oluşan tortu gevşektir ve sıvı akışıyla kolaylıkla giderilebilir. Temizleme sıklığı 1-4 haftadan 3-6 aya düşer. Kararlı ısı transferi evaporatör kapasitesini korur ve enerji tüketimini azaltır. Kraft kağıt hamuru fabrikaları için PTFE, kimyasal geri kazanım sürecinin verimliliğini doğrudan artıran, kirlenmeye karşı dayanıklı bir yüzey sağlar.
Siyah likör PTFE ısı eşanjörü spesifikasyonu için mühendislik desteği, likör katı içeriği, sıcaklık profili, mevcut ölçeklendirme geçmişi ve temizleme prosedürlerinin gönderilmesi üzerine sağlanır.
