The Formation and Dissolution of Sodium Salt Scales in Black Liquor Evaporators
Doctoral thesis, 2017
black liquor
falling film evaporation
sodium carbonate
evaporator cleaning
crystallization fouling
sodium sulphate
scaling
solid dissolution
Author
Erik Karlsson
Chalmers, Chemistry and Chemical Engineering, Chemical Technology
Cleaning of Water-Soluble Scales in Black Liquor Evaporators – A Modeling Approach
Industrial & Engineering Chemistry Research,;Vol. 53(2014)p. 19600-19611
Journal article
Solid Dissolution into a Vertical Falling Film under Industrial-like Conditions
Industrial & Engineering Chemistry Research,;Vol. 53(2014)p. 9478-9487
Journal article
Modelling and Evaluation of Evaporator Cleaning
Journal of Science and Technology for Forest Products and Processes,;Vol. 4(2014)p. 23-33
Journal article
Crystallization fouling of sodium salts in black liquor falling film evaporators – development of experimental method and first results
Nordic Pulp and Paper Research Journal,;Vol. 28(2013)p. 506-513
Journal article
Separation and recirculation of bulk crystals to potentially mitigate sodium salt scaling in black liquor evaporators
Nordic Pulp and Paper Research Journal,;Vol. 31(2016)p. 592-599
Journal article
Karlsson, Erik; Gourdon, Mathias; Vamling, Lennart, The effect of bulk crystals on sodium salt scaling in black liquor evaporators
I denna avhandling har bildningen av natriuminkruster studerats experimentellt i pilotskala, med fokus på kopplingen till de fria bulkkristallerna. En metod för kristallseparation (med hjälp av en hydrocyklon) utvecklades för att tillåta ändringar av bulkkristallernas mängd och sammansättning i pilotindunstaren. Då en vanlig hypotes är att mer bulkkristaller ger mindre inkruster har detta undersökts och ett förslag på hur bulkkristaller kan recirkuleras i industriell skala har tagits fram. Dessutom har upplösningen av inkruster studerats experimentellt och en modell har utvecklats för att kunna simulera och utvärdera hur tvättning av industriella indunstare ska genomföras för att kunna avlägsna inkruster så effektivt som möjligt.
Mätresultaten visar att inkrusteringshastigheten är tiofaldigt högre när svartluten koncentreras under total avsaknad av bulkkristaller, för då uppstår en övermättnad vilket orsakar en snabb initiering av inkruster på större delen av den värmeöverförande ytan. Därför är det viktigt att tillföra kristaller till indunstaren under uppstart eller efter rengöring annars finns en stor risk för betydande problem. Under förutsättning att ett minimum av bulkkristaller finns tillgängligt under normal drift, visade det sig att en ytterligare ökning av mängden bulk-kristaller inte minskade inkrusteringen och alltså gick det inte att undvika inkrustering helt med denna metod. Det visade sig också att det i huvudsak är de större kristallerna som håller nere inkrusteringen och de är därför viktigare att behålla i systemet än mindre kristaller.
Kapaciteten hos svartlutsindunstare kan förbättras genom att införa ett systematiskt tillvägagångssätt som undviker onödig och otillräcklig tvättning. Genom att tolka och förstå processdata, exempelvis värmegenomgångstal och kokpunktsförhöjning, kan man avgöra när det är dags för tvätt och hur länge man ska tvätta för att få helt rent.
Driving Forces
Sustainable development
Areas of Advance
Energy
Subject Categories
Chemical Process Engineering
ISBN
978-91-7597-533-7
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4214
Publisher
Chalmers
KA-salen, Kemigården 4
Opponent: Nikolai DeMartini, Åbo Akademi, Finland