(57)【要約】      （修正有）【課題】フラッシュタンクに流入する黒液の分断及び乱流を抑制できるフラッシュタンクを提供する。【解決手段】フラッシュタンク１０であって、このフラッシュタンク１０は、フラッシュタンク１０の側壁によって形成された内部表面２２を有する内部チャンバー；チャンバーの上部部分に連結されている蒸気排出ポート３３；前記チャンバーの下部部分に連結されている液体排出ポート３１；挿入出口を有し、前記チャンバーの入口ポートに挿入された挿入入口チューブ３４を含み、挿入入口チューブ３４は側壁の内側に延びており、挿入出口３１はフラッシュタンク１０の中心垂直軸に対して実質的に平行に、且つフラッシュタンク１０の半径ラインに対して実質的に垂直に配向された伸長した断面形状を有し、それによって挿入出口３１が側壁に実質的に接している。【選択図】図５
2014231667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッシュタンクであって、このフラッシュタンクは、
フラッシュタンクの側壁によって形成された内部表面を有する内部チャンバー；
前記チャンバーの上部部分に連結されている蒸気排出ポート；
前記チャンバーの下部部分に連結されている液体排出ポート；
挿入出口を有し、前記チャンバーの入口ポートに挿入された挿入入口チューブを含み、
前記挿入入口チューブは側壁の内側に延びており、前記挿入出口はフラッシュタンクの中心垂直軸に対して実質的に平行に、且つフラッシュタンクの半径ラインに対して実質的に垂直に配向された伸長した断面形状を有し、それによって挿入出口が側壁に実質的に接していることを特徴とするフラッシュタンク。
【請求項２】
挿入入口チューブの長手軸が、フラッシュタンクの垂直軸から半径方向に延びているラインに対して垂直である請求項１に記載のフラッシュタンク。
【請求項３】
挿入入口チューブが円形断面を有する円筒状セクション、及び円形セクションと挿入出口との間のフレア状セクションを含み、
前記フレア状セクションが、円筒状セクションの長手軸から、挿入出口に近接するフラッシュタンクの側壁の方へ徐々にオフセットされている請求項１に記載のフラッシュタンク。
【請求項４】
挿入入口チューブの断面積が挿入入口チューブの長さに沿って実質的に均一である請求項１に記載のフラッシュタンク。
【請求項５】
挿入入口チューブの初期長さの断面積が挿入入口チューブのフレア状セクションより実質的に大きい請求項１に記載のフラッシュタンク。
【請求項６】
側壁及び入口ポートを含むフラッシュタンクのための挿入入口チューブアセンブリであって、この挿入入口チューブアセンブリは、
入口ポートに挿入され、入口ポートに固定されるように構成されたたチューブ状セクション、及び
チューブ状セクションの挿入出口を含み、
前記挿入入口チューブアセンブリはチャンバーの入口ポートに挿入されており、
前記挿入入口チューブは側壁の内側に延びており、挿入出口はフラッシュタンクの中心垂直軸に対して実質的に平行に、且つフラッシュタンクの半径ラインに対して実質的に垂直に配向された伸長した断面形状を有し、それによって挿入出口が側壁に実質的に接していることを特徴とする挿入入口チューブアセンブリ。
【請求項７】
チューブ状セクションの断面積がチューブ状セクションの長さに沿って実質的に均一である請求項６に記載の挿入入口チューブアセンブリ。
【請求項８】
挿入出口がフラッシュタンクの垂直軸及び挿入入口チューブの長手軸に対して垂直に延びている半径ラインに実質的に位置合わせされている請求項６に記載の挿入入口チューブアセンブリ。
【請求項９】
チューブ状セクションが円形断面及び長手軸を有するセクション、及び円形セクションと挿入出口との間のフレア状セクションを含み、
前記フレア状セクションが長手軸から、挿入出口に近接するフラッシュタンクの側壁の方へ徐々にオフセットされている請求項６に記載の挿入入口チューブアセンブリ。
【請求項１０】
チューブ状セクションに固定され、チューブ状セクションの一部に沿って長手方向に延びている少なくとも１つの添え板をさらに含む請求項６に記載の挿入入口チューブアセンブリ。
【請求項１１】
挿入出口が楕円形に形成されている請求項６に記載の挿入入口チューブ状アセンブリ。
【請求項１２】
挿入出口が競技用トラック形に形成されている請求項６に記載の挿入入口チューブ状アセンブリ。
【請求項１３】
挿入出口が実質的に伸長した形状に形成され、挿入出口が黒液を１秒当たり１０フィート〜５，０００フィートの範囲でフラッシュタンクに導入するように構成されている請求項６に記載の挿入入口チューブ状アセンブリ。
【請求項１４】
挿入入口チューブのフレア状セクションが耐摩耗性チップをさらに含む請求項６に記載の挿入入口チューブ状アセンブリ。
【請求項１５】
加圧された薬液をフラッシュするための方法であって、この方法は、
加圧された薬液をフラッシュタンクの挿入入口チューブに供給する工程；
加圧された薬液を挿入入口チューブから挿入出口を通じて側壁の内側表面上にスムーズに流す工程；
加圧された薬液が側壁の内部表面上に流れるとき、加圧された薬液をフラッシュする工程；
フラッシュすることによって形成された蒸気をチャンバーの上部部分を通じて排出する工程；及び
フラッシュすることによって形成された液体をチャンバーの下部部分から排出する工程を含み、
前記挿入入口チューブがフラッシュタンクの側壁の内側表面を越えて延びており、側壁の内側表面に隣接する挿入出口を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項１６】
加圧された薬液をスムーズに流す前記工程が、加圧された薬液を挿入出口から側壁の内側表面に接する方向に流すことを含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
加圧された薬液を挿入入口チューブを通じて流す工程をさらに含み、
前記挿入入口チューブは、加圧された薬液の流路に沿って実質的に均一な断面積を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
加圧された薬液を挿入入口チューブを通じて流す工程をさらに含み、
前記挿入入口チューブの初期長さの断面積が、挿入入口チューブのフレア状セクションより実質的に大きい請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、加圧反応槽から抽出された流体をフラッシュすることに一般的に関連し、パルプ化又はバイオマス処理システムにおける加圧反応槽からの黒液をフラッシュするためのフラッシュタンクに特に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュタンクは、スチーム及び凝縮物を含む高圧の流体薬液流をフラッシュするために一般に使用される。フラッシュタンクは、高圧入口ポート、内部チャンバー、上部のスチーム又は気体排出ポート、及び下部の凝縮物又は液体排出ポートを典型的に有する。フラッシュタンクは、加圧された流体流における圧力を安全且つ効率的に減少させ、上記流体流により生じた蒸気からの熱エネルギーの回収を可能にし、上記流体流のうちの凝縮物から化学薬品を捕集する。
【０００３】
フラッシュタンクはケミカルパルプ化システム、例えばクラフト蒸解システムから化学薬品を回収するために使用される。フラッシュタンクは、ケミカルパルプ化システム及びメカニカル−ケミカルパルプ化システムのための他のタイプの蒸解システムにおいても使用される。木材チップ又は他の細砕セルロース繊維有機材料（本明細書では「セルロース材料」と総称する）をパルプ化するために、セルロース材料は薬液、例えば水及び蒸解化学薬品と混合され、加圧処理槽にポンプ輸送される。水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウム及び他のアルカリ化学薬品は、例えばクラフト蒸解プロセスにおいて、セルロース材料を「蒸解」するために使用される。これらの化学薬品は、セルロース材料内の、リグニン、並びにヘミセルロース化合物及びセルロース化合物を分解し、可溶化させることに貢献する。クラフト蒸解プロセスはセ氏１００度（１００℃）〜１７０℃の範囲の温度、及び大気圧か、大気圧より高い圧力か又は実質的に大気圧より高い圧力、例えば５バールゲージ〜１５バールゲージを超える圧力で行われる。他の従来の蒸解プロセスにおいて、セルロース材料は、主にヘミセルロース化合物を可溶化させることを目的として酸加水分解を開始するために水又は酸と処理されている。
【０００４】
蒸解（反応）槽は、バッチ式槽又は連続流式槽である。蒸解槽は一般に垂直に配向され、１日につき１，０００トン又はそれ以上のセルロース材料を処理するために十分な大きさである。連続流式槽において、セルロース材料は連続的に槽に流入、流出し、槽に数分間又は数時間も滞留する。蒸解槽に加えて、従来のパルプ化システムは、他の反応槽（例えば、大気圧、大気圧近く、又は大気圧超で稼働している槽）を、例えば、蒸解槽に先行してセルロース材料を薬液に含浸させるために含むことがある。含浸槽及び蒸解槽中の大量のセルロース材料を考慮すると、大量の黒液がこれらの槽から典型的に抽出される。
【０００５】
黒液は、蒸解化学薬品、及び有機化学薬品若しくは有機化合物、例えば、セルロース供給材料から溶解した、加水分解物、残留アルカリ、リグニン、ヘミセルロース及び他の溶解有機物質を含む。黒液はスチーム及び凝縮物を生成するためにフラッシュタンクで典型的にフラッシュされる。蒸解化学薬品及び有機化合物は、フラッシュ後の液体画分に一般に含まれる。フラッシュにより形成されたスチームは、蒸解化学薬品及び有機化合物を一般に含まない。液体画分は、例えば蒸解化学薬品を回収し、再苛性化するために処理される。スチームはパルプ化システムにおいて熱エネルギーとして使用される。
【０００６】
従来のフラッシュタンクにおいて、黒液はタンクの側壁上の入口ポートに連結された入口パイプを通って通常流入する。他の従来のフラッシュタンクでは、入口ポートは槽の頂部に位置している。入口ポートは、典型的には、フラッシュタンクの側壁において円形又は楕円形の開口である。黒液は入口パイプからフラッシュタンクに典型的に流入する。入口パイプからフラッシュタンクまでの遷移は断続的（abrupt）であり、これがフラッシュタンクに流入する黒液の分断（disruption）及び乱流（turbulence）を引き起こす。
【発明の概要】
【０００７】
例示的な実施形態において、フラッシュタンクが発明され、このフラッシュタンクは、
フラッシュタンクの側壁によって形成された内部表面を有する内部チャンバー、
前記チャンバーの上部部分に連結されている蒸気排出ポート、
前記チャンバーの下部部分に連結されている液体排出ポート、
挿入出口を有し、チャンバーの入口ポートに挿入された挿入入口チューブを含み、
前記挿入入口チューブは側壁の内側に延びており、前記挿入出口はフラッシュタンクの中心垂直軸に対して実質的に平行に、且つフラッシュタンクの半径ラインに対して実質的に垂直に配向された伸長した断面形状を有し、それによって挿入出口は側壁に実質的に接している。
【０００８】
挿入入口チューブは、フラッシュタンクの垂直軸から半径方向に延びているラインに垂直な長手軸を有する。挿入入口チューブアセンブリは、フラッシュタンクの垂直軸及び挿入入口チューブの長手軸に対して垂直に延びている半径ラインに実質的に位置合わせされた挿入出口を有する。挿入入口チューブは、長手軸を中心とする円形の断面を有する円筒状セクション、及び円形セクションと挿入出口との間のフレア状セクションを含み、フレア状セクションは、円筒状セクションの長手軸から、挿入出口に近接するフラッシュタンクの側壁の方へと徐々にオフセットされている。挿入入口チューブの断面積は挿入入口チューブの長さに沿って実質的に均一である。
【０００９】
別の例示的な実施形態において、側壁及び挿入入口ポートを含むフラッシュタンクのための挿入入口チューブアセンブリが発明され、この挿入入口チューブアセンブリは、入口ポートに挿入されて入口ポートに固定されるように構成されたチューブ状セクション、及びチューブ状セクションの挿入出口を含み、
前記挿入入口チューブアセンブリはチャンバーの入口ポートに挿入されており、
前記挿入入口チューブは側壁の内側に延びており、
前記挿入出口はフラッシュタンクの中心垂直軸に対して実質的に平行に、且つフラッシュタンクの半径ラインに対して実施的に垂直に配向された伸長した断面形状を有し、それによって挿入出口は側壁に実質的に接している。
【００１０】
例示的な挿入入口チューブは、挿入入口チューブを通過する供給材料の圧力、温度及び腐蝕性に耐えられるように構成された金属、ポリマー又は他の材料で作製されている。例えば供給材料が黒液であるとき、例示的な挿入入口チューブは、黒液の腐蝕性、及び黒液が挿入入口チューブを通って運ばれる場所での温度及び圧力に耐えられるように構成されたステンレス鋼又は他の適切な材料で作製されている。
【００１１】
また別の例示的な実施形態において、入口挿入チューブは耐摩耗性材料、例えば長期間に渡って材料流の圧力及び温度に耐えるように構成された金属、ポリマー又は他の材料で作製された耐摩耗性チップ（wear-tip）をさらに含む。例示的な耐摩耗性材料は、ステンレス鋼、チタン及びタングステンである。他の例示的な実施形態において、耐摩耗性材料は挿入入口チューブの材料の表面を被覆してもよい。
【００１２】
ある例示的なチューブ状セクションは、円形断面及び長手軸を有するセクションを含む。フレア状セクションは円形セクションと挿入出口との間にあり、フレア状セクションは、長手軸から挿入出口に近接するフラッシュタンクの側壁の方へと徐々にオフセットされている。挿入入口チューブアセンブリは、チューブ状セクションに固定され、チューブ状セクションの部分に沿って長手方向に延びている少なくとも１つの添え板（gusset）をさらに含む。
【００１３】
また別の例示的なフラッシュタンクにおいて、挿入入口チューブの初期長さ（initial length）の断面積は挿入入口チューブのフレア状セクションより実質的に大きい。
【００１４】
加圧された薬液をフラッシュするための例示的な方法が発明され、この方法は、
加圧された薬液をフラッシュタンクの挿入入口チューブに供給する工程；
加圧された薬液を挿入入口チューブから挿入出口を通じて側壁の内側表面上にスムーズに流す工程；
薬液が側壁の内部表面上に流れるとき、加圧された薬液をフラッシュする工程；
フラッシュすることによって形成された蒸気をチャンバーの上部部分を通じて排出する工程；及び
フラッシュすることによって形成された液体をチャンバーの下部部分から排出する工程を含み、
前記挿入入口チューブはフラッシュタンクの側壁の内側表面を越えて延びており、側壁の内側表面に隣接する挿入出口を含んでいる。
【００１５】
この方法は、加圧された薬液を挿入入口チューブを通じて流すことをさらに含み、挿入入口チューブの初期長さの断面積は、挿入入口チューブのフレア状セクションより実質的に大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
前述のことは、添付図面を参照しての本開示の例示的な実施形態のより詳細な説明から明らかとなるが、添付図面において、同様な参照符号は異なる図面に渡って類似の部材を示すものとする。図面は必ずしも一定の縮尺を表しているものではなく、開示される実施形態を説明することに力点が置かれている。
【００１７】
【図１】図１は、黒液を受け入れる従来のフラッシュタンクの概略図であり、タンクの側壁部分がタンクに流入している薬液のための入口ポートを示すために切り欠かれている。
【００１８】
【図２】図２は、挿入された入口チューブを有する、本開示の例示的なフラッシュタンクの部分のトップダウンの断面図であり、断面は入口ポートの高さで取られている。
【００１９】
【図３】図３は本開示の例示的な入口チューブアセンブリの正面図を示す。
【００２０】
【図４】図４は本開示の例示的な入口チューブアセンブリの斜視図を示す。
【００２１】
【図５】図５は、黒液をフラッシュタンクに供給する、本開示の例示的な入口チューブアセンブリの概略図であり、フラッシュタンクの側壁の一部が入口チューブアセンブリの例示的な入口ポートを示すために切り欠かれている。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、黒液３７の給源１１に連結されている従来のフラッシュタンク９の概略図である。黒液３７の給源１１は母管１４、例えば円筒状母管又は混合スプールであり、母管１４は、黒液３７を受け入れ、黒液３７を複数の流れから、フラッシュタンク９に流入する、単一の流れ２６に合同させるものであるが、黒液３７はパルプを生産するためのクラフト蒸解プロセスにおける加圧されたバッチ式又は連続式の蒸解槽から抽出されることもある。母管１４は、黒液３７のための、円形断面を有する内部通路（図２参照）を有する。
【００２３】
黒液３７は、母管１４からフランジのついた連結部１６を通って入口ポート１８に流入する。黒液３７が従来の出口２０を通って入口ポート１８を出るとき、黒液３７は黒液３７の流れ２６になる。従来の出口２０からフラッシュタンク９の内側側壁面２２への遷移は断続的であり、黒液３７の流れ２６が不均一な態様で従来の出口２０を出るときに分断及び乱流が起こる。
【００２４】
入口ポート１８から、黒液３７が従来のフラッシュタンク９の内側側壁面２２上にある従来の出口２０を通過する。内側側壁面２２は一般に円筒状であるか、連続的に湾曲しているか、又は曲線状である表面を有し、それによって内側側壁面は内部チャンバーを規定している。特に入口ポート１８の長手軸（図２の４０参照）が従来のフラッシュタンク９の中心垂直軸２４を横切る半径ラインと同軸であれば、従来の出口２０は断面が円形である。入口ポート１８が中心垂直軸２４に対して実質的に垂直に位置合わせされていなければ、従来の出口２０の断面は楕円である。黒液３７の流れ２６は従来の出口２０から流れ、従来の出口２０から従来のフラッシュタンク９内の液体の表面２８に落下し、それにより従来のフラッシュタンク９における分断及び乱流のさらなる原因となる。
【００２５】
黒液の流れ２６が従来のフラッシュタンク９に入るとき、液体の圧力は解放される。母管１４における黒液への圧力は実質的に大気圧を超え、例えば５バールゲージ超又は１０バールゲージ超である。従来のフラッシュタンク９の内部チャンバー内の圧力は実質的に大気圧であり、例えば０．１〜１．５バールゲージである。黒液３７の流れ２６が従来のフラッシュタンク９に入るとき、圧力が解放されることによって、黒液３７中のスチーム及び他の蒸気が「フラッシュ」されるが、これは液体から蒸気へ相が変化し、黒液の残留液体、例えば凝縮物と分離することを意味する。フラッシュされたスチーム及び他の蒸気３０は、従来のフラッシュタンク９の上部部分にある蒸気排出ポート３３から排気される。液体を凝縮した黒液３２は、従来のフラッシュタンク９の下部部分にある液体排出ポート３１から抜き出される。
【００２６】
図２は本開示の例示的なフラッシュタンク１０の部分のトップダウンの断面図であり、断面は入口ポート１８の高さにおいて取られている。フラッシュタンク１０は、入口ポート１８において中空の挿入入口チューブ３４を付加することにより、図１に示された構成を修正している。挿入入口チューブ３４は母管１４への入口連結部４４を有し、挿入出口３６を有する。挿入出口３６は狭い隙間６１に隣接しているか、又は狭い隙間６１により隔てられており、例えば内側側壁面２２の領域３８から６インチ未満〜１インチ未満（１５２ミリメートル未満〜２５ミリメートル未満）である。
【００２７】
領域３８は挿入入口チューブの長手軸４０に一般に平行である。ある構成において、挿入出口３６はフラッシュタンク１０の中心垂直軸２４を通って延びているライン４２にまで延びている。挿入出口３６はライン４２と位置合わせされることは必要ではないが、本明細書に開示されている例示的な実施形態において、挿入出口３６は、ライン４２からの距離がフラッシュタンク１０の直径の２５％未満である。内側側壁面２２の領域３８の近くに挿入出口３６を有することの利点は、挿入出口３６からの黒液３７の流れが、流れの広範な分断又は乱流なしに、内側側壁面２２上に直接的且つスムーズに流れることである。挿入出口３６からの黒液３７の流れは、内側側壁面２２の領域３８に実質的に接している。
【００２８】
挿入入口チューブ３４の断面積は、チューブの全長（Ｌ）に沿って一般に均一である。挿入入口チューブ３４の断面の一部は、母管１４の入口連結部４４からフレアの始点（Ｌ１）まで円形である。挿入入口チューブ３４の部分（Ｌ１）は、長手軸４０を有する。挿入入口チューブ３４のフレアセクション（Ｌ２）（図４の６２参照）に沿って、断面は円形から楕円形、競技用トラック、又は他の伸長した形状４６に例えば図３に示されるように徐々に変化する。挿入出口３６の伸長した形状４６の利点は、黒液３７が挿入出口３６を従来の出口２０より速い速度で、及び、従来のフラッシュタンク９よりも内側壁面２２にはるかに近接して流出することである。
【００２９】
挿入入口チューブ３４は、その断面積が挿入入口チューブ３４の長さ（Ｌ）に沿って実質的に一定であるように設計されている。実質的に一定とは、挿入入口チューブ３４の長さ（Ｌ）に渡って１０％を超えて断面積が変化しないことを意味する。実質的に一定の断面積を維持することは、挿入入口チューブ３４を通って流れている黒液３７において、分断、例えば乱流及び非層流を最小化することに役立つ。挿入入口チューブ３４の長さ（Ｌ）に沿って実質的に一定の断面積を維持することは、黒液３７が実質的に一定の速度で挿入入口チューブ３４を流れることを可能にする。同様に、挿入入口チューブ３４の滑らかな内側壁を維持すること、及び挿入入口チューブ３４の断面形状を徐々に変化させることにより、黒液３７の流れにおける分断が最小化される。さらに、挿入入口チューブ３４の初期長さ（Ｌ１）の断面積及び直径（Ｄ１）を、母管１４の断面積及び直径（Ｄ１）にマッチングさせることにより、母管１４と挿入入口チューブ３４との間の遷移部、例えば入口連結部４４を通る流れにおける分断が防止される。
【００３０】
別の例示的な実施形態において、挿入入口チューブ３４の初期長さ（Ｌ１）の直径（Ｄ１）は、挿入出口３６のフレア状セクション（Ｌ２）（図４の６２参照）の断面積より実質的に大きい断面積を規定する。実質的に大きいとは、断面積が挿入入口チューブ３４の長さ（Ｌ）に渡って１０％を超えて変化することを意味する。
【００３１】
挿入入口チューブ３４は、フラッシュタンク１０の従来の入口ポート１８に挿入される。入口ポート１８の直径（Ｄ２）は挿入入口チューブ３４の直径（Ｄ１）より実質的に大きく、例えば挿入入口チューブ３４の直径（Ｄ１）の２倍である。挿入入口チューブ３４を入口ポート１８に取り付けるために、ブラケット及び他の取り付け具が挿入入口チューブ３４に固定される。これらの取り付け具は、入口ポート１８のフランジの付いた連結部１６に連結される円形プレート４８を含む。円形プレート４８は入口ポート１８の末端をシールするものであり、締結具、例えばボルトを受け入れ、円形プレート４８をフランジの付いた連結部１６に締め付けるための開口５２を有する。円形プレート４８は、挿入入口チューブ３４を受け入れ支持する開口５２を有する。開口５２は、タンク１０の内側側壁面２２の領域３８に向かう方向に円形プレート４８の中心からオフセットしており、挿入入口チューブ３４の挿入出口３６に隣接している。
【００３２】
円形ブレースプレート５４は典型的には金属であるが、他の適切な材料でもよく、入口ポート１８中にフィットし、入口ポート１８の内径（Ｄ２）と実質的に同じ直径を有する。円形ブレースプレート５４は挿入入口チューブ３４のための開口５６を有し、例えば溶接されるなどで、挿入入口チューブ３４を支持する。円形ブレースプレート５４は、挿入入口チューブ３４の長手軸４０及び入口ポート１８に対して一般に垂直である。第１の添え板５８、例えば挿入入口チューブ３４を支持するのに十分な金属又は他の材料は、三角形のプレートであり、挿入入口チューブ３４に対して長手方向の支持を提供し、円形ブレースプレート５４から挿入入口チューブ３４の長さの一部へ延びている。第１の添え板５８は挿入入口チューブ３４の外表面に固定、例えば溶接され、挿入入口チューブ３４の長手方向の支持を提供する。
【００３３】
第２の添え板６０は、内側側壁面２２の領域３８に隣接する挿入入口チューブ３４のサイド上、及び挿入入口チューブ３４の挿入出口３６の近くにある。第２の添え板６０は、１インチ（２５ｍｍ）の高さ及び１インチ（２５ｍｍ）の幅より小さく（第１の添え板５８と比較して）相対的に狭小のリブである。第２の添え板６０は、挿入入口チューブ３４の補強（stiffening）を提供し、構造的支持を挿入入口チューブ３４に提供するために挿入入口チューブ３４に固定されている。第２の添え板６０はフラッシュタンクの内側壁３８、又は入口ポート１８に対して着座している。第２の添え板６０は、フラッシュタンク１０の内側側壁面２２に対する挿入出口３６の振動を最小化もする。挿入出口３６とフラッシュタンク１０の内側側壁面２２との間の振動を想定して、１インチ（２５ｍｍ）より小さい狭小の隙間６１が、挿入出口３６とフラッシュタンク１０との間に形成される。狭小の隙間６１は第２の添え板６０の寸法によって決定される。
【００３４】
図３は例示的な挿入入口チューブ３４の正面図である。図３の示すように、挿入入口チューブ３４のフレア状セクション６２は、挿入入口チューブ３４の断面部分（Ｌ１）における円形の長手軸４０からオフセットされている。このオフセット６４は、挿入出口３６をポジショニングすることに役立ち、その結果、フラッシュタンク１０の内側側壁面２２及び領域３８に近い黒液の流れ（図２における３７）をポジショニングすることに役立つ。挿入出口３６の形状４６は、黒液が挿入出口３６からスムーズ且つ直接的に、フラッシュタンク１０の内側側壁面２２上を流れるように使用される。形状４６はフラッシュタンク１０の中心垂直軸（図２及び図５における２４）に対して平行な方向に伸長されている。形状４６は、黒液３７がフラッシュタンク１０の内部チャンバー（図５参照）に、従来の出口２０を通って流れる黒液３７よりも高速度で流入することを可能にする。例示的な実施形態において、黒液及び蒸気３７は、１秒あたり１０フィート（ｆｔ／ｓｅｃ）から１秒あたり５０００フィートまでの範囲の速度でフラッシュタンク１０に流入する。
【００３５】
図４は、フラッシュタンク１０の入口ポート１８に挿入される前の挿入入口チューブ３４の例示的な実施形態の斜視図である。挿入入口チューブ３４は、前もって製作されたものであり、母管１４への入口連結部４４のためのフランジ、入口ポート１８のフランジ１６に取り付けられるための円形プレート４８、挿入入口チューブ３４へとスライドし、挿入入口チューブ３４に対して着座する円形ブレースプレート５４、及び挿入入口チューブ３４に補強及び長手方向の支持を提供する第１の添え板５８及び第２の添え板６０を含む。さらに、挿入入口チューブ３４は前もって製造されたものであり、フレア状セクション６２が競技用トラックの外形を有する形状４６を有するように形成されている。挿入出口３６の形状４６は、挿入入口チューブ３４がフラッシュタンク１０に挿入される前に、前もって製作されている。
【００３６】
別の例示的な実施形態において、フラッシュタンク１０は大きな直径の入口ポート１８なしで挿入入口チューブ３４を直接受け入れるように設計される。挿入入口チューブ３４のための適切な支持部材が、挿入入口チューブ３４を支持するためにフラッシュタンク１０の内側側壁面２２の内側及び外側に配置されている。挿入出口３６は、挿入入口チューブ３４からフラッシュタンク１０の内側側壁面２２までの黒液の均一な流れを促進するために、例えばフラッシュタンク１０に溶接されるなどで、固定されたエッジを有する。
【００３７】
図５は、フラッシュタンク１０の入口ポート１８に挿入された後の例示的な挿入入口チューブ３４の側面図である。黒液３７の流れは母管１４に入り、挿入入口チューブ３４及びフレア状セクション６２をそれぞれ流れる。フレア状領域は、黒液３７の流れの圧力、温度及び腐蝕性に耐えるように構成された材料で作製された耐摩耗性チップ７２をさらに含む。例示的な実施形態において、耐摩耗性チップ７２は全体のフレア状のセクション６２を含むことがある。他の例示的な実施形態において、耐摩耗性チップ７２は挿入出口３６に近接するフレア状領域の一部を含むことがある。さらに他の例示的な実施形態において、耐摩耗性チップ７２はフレア状セクション６２の全部又は一部を被覆している。挿入出口３６は、フラッシュタンク１０の中心垂直軸２４に実質的に接している。
【００３８】
フラッシュタンク１０の中心垂直軸２４に対して平行に配向された、競技用トラック、楕円形、又は他の伸長された開口である形状４６は、黒液が挿入出口３６からフラッシュタンク１０の内側側壁面２２上へ、スムーズ且つ最小の分断で流れることを補助する。形状４６は、黒液３７が従来のフラッシュタンクにおける黒液３７よりも高速度でフラッシュタンク１０に流入することを可能にする。例示的な実施形態において、黒液３７は１０ｆｔ／ｓｅｃ〜５０００ｆｔ／ｓｅｃの範囲で、かつそれらの間の一つの範囲又は一連の範囲でフラッシュタンクに流入する。黒液３７が高速度であり、挿入出口３６がフラッシュタンク１０の中心垂直軸２４と交差する半径ラインに対して垂直に位置していることによって、フラッシュタンク１０に流入する黒液が分離流８６を形成することが可能になる。この分離流は、フラッシュタンク１０における液体の表面２８上及び中へと内側側壁面２２に沿って接線方向及び下方向に流れる遠心分離流８６である。黒液３７が内側側壁面２２上に流れると、黒液３７の流れ２６は内側側壁面２２に沿って広がり、狭まる。分離流８６は、内側側壁表面２２に沿って黒液３７の鞘（sheaths）又は層（layers）を形成する。分離流８６の広がり及び狭まりによって、黒液からのスチーム及び他の蒸気３０の放出が促進される。同様に、黒液３７の流れにおける乱れ(disturbances)を減少させることによって、黒液３７からのスチーム及び他の蒸気３０の放出が促進される。
【００３９】
本発明は、最も実用的で好ましい実施形態であると現在考えられているものとの関係で説明されたが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、種々の修正及び等価な構成が添付の特許請求の範囲内に含まれることを意図していることを理解されたい。
【図１】
2014231667.tif 000003
【図２】
2014231667.tif 000004
【図３】
2014231667.tif 000005
【図４】
2014231667.tif 000006
【図５】
2014231667.tif 000007
【外国語明細書】
【TITLE OF INVENTION】
FLASH TANK WITH FLARED INLET INSERT AND METHOD FOR INTRODUCING FLOW INTO A FLASH TANK
【TECHNICAL FIELD】
【０００１】The present disclosure relates generally to flashing fluids extracted from pressurized reactor vessels and particularly to flash tanks for flashing black liquor from a pressurized reactor vessel in a pulping or biomass treatment system. 
【BACKGROUND ART】
【０００２】Flash tanks are generally used to flash a high pressure fluid liquor stream including steam and condensate.  A flash tank typically has a high pressure inlet port, an interior chamber, an upper steam or gas discharge port and a lower condensate or liquid discharge port.  Flash tanks safely and efficiently reduce pressure in a pressurized fluid stream, allow recovery of heat energy from the vapors produced by the stream, and collect chemicals from the condensate of the stream.
【０００３】Flash tanks may be used to recover chemicals from chemical pulping systems, such as Kraft cooking systems.  Flash tanks are also used in other types of cooking systems for chemical and mechanical-chemical pulping systems.  To pulp wood chips or other comminuted cellulosic fibrous organic material (collectively referred to herein as “cellulosic material”), the cellulosic material is mixed with liquors, e.g., water and cooking chemicals, and pumped in a pressurized treatment vessel.  Sodium hydroxide, sodium sulfite, and other alkali chemicals can be used to “cook” the cellulosic material such as in a Kraft cooking process.  These chemicals tend to degrade and solubilize lignin as well as hemicellulose and cellulose compounds in the cellulosic material.  The Kraft cooking process is typically performed at temperatures in a range of 100 degrees Celsius (100 oC) to 170 oC and at pressures at, greater than, or substantially greater than atmospheric pressure, such as above 5 bar gauge to 15 bar gauge.  In other conventional cooking processes, the cellulosic material may be treated with water or an acid to initiate acid hydrolysis with the focus of solubilizing primarily hemicellulose compounds.  
【０００４】The cooking (reactor) vessels may be batch or continuous flow vessels.  The cooking vessels are generally vertically oriented and may be sufficiently large to process 1,000 tons or more of cellulosic material per day.  In continuous flow vessels, the material continuously enters and leaves the vessel, and remains in the vessel for multiple minutes or as much as several hours.  In addition to the cooking vessel, a conventional pulping system may include other reactor vessels (such as vessels operating at or near atmospheric pressure or pressurized above atmospheric pressure) such as for impregnating the cellulosic material with liquors prior to the cooking vessel.  In view of the large amount of cellulosic material in the impregnation and cooking vessels, a large volume of black liquor is typically extracted from these vessels. 
【０００５】The black liquor generally includes the cooking chemicals and organic chemicals or compounds, e.g., hydrolysate, residual alkali, lignin, hemicellulose, and other dissolved organic substances, dissolved from the cellulosic feed materials.  The black liquor is typically flashed in a flash tank to generate steam and condensate.  The cooking chemicals and organic compounds are generally included with the liquid fraction after flashing.  The steam formed from flashing is generally free of the cooking chemicals and organic compounds.  The liquid fraction may be processed, for example, to recover and recausticize the cooking chemicals.  The steam may be used as heat energy in the pulping system. 
【０００６】In conventional flash tanks, the black liquor usually enters through an inlet pipe coupled to an inlet port on a sidewall of the tank.  Other conventional flash tanks may position the inlet port on the top of the vessel.  The inlet port is typically a circular or oval-shaped opening in the sidewall of the flash tank.  Black liquor typically flows from the inlet pipe into the flash tank.  The transition from the inlet pipe to the flash tank is abrupt, which causes disruption and turbulence in the liquor flowing into the flash tank. 
【BRIEF SUMMARY OF INVENTION】
【０００７】In an exemplary embodiment, a flash tank has been conceived, the flash tank may include: an interior chamber having a interior surface formed by a sidewall of the flash tank, a vapor exhaust port coupled to an upper portion of the chamber, a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber, an insert inlet tube having an insert outlet and inserted into an inlet port of the chamber, wherein the insert inlet tube extends inward of the sidewall and the insert outlet has an elongated cross-sectional shape oriented substantially parallel to a center vertical axis of the flash tank and substantially perpendicular to a radial line of the flash tank, such that the insert outlet is substantially tangential to the sidewall.
【０００８】The insert inlet tube may have a longitudinal axis that is perpendicular to a line extending radially from the vertical axis of the flash tank.  The insert inlet tube assembly may have an insert outlet that is substantially aligned with a radial line extending perpendicular to the vertical axis of the flash tank and a longitudinal axis of the insert inlet tube.  The insert inlet tube may include a cylindrical section having a circular cross-section centered on the longitudinal axis, and a flared section between the circular section and the insert outlet, wherein the flared section is gradually offset from the longitudinal axis of the cylindrical section toward a sidewall of the flash tank proximate to the insert outlet.  The cross-sectional area of the insert inlet tube may be substantially uniform along the length of the tube. 
【０００９】In another exemplary embodiment, an insert inlet tube assembly for a flash tank including a sidewall and an insert inlet port has been conceived, the insert inlet tube assembly may comprise: a tubular section configured to be inserted into the inlet port and fixed to the inlet port, and an insert outlet of the tubular section, and inserted into an inlet port of the chamber, wherein the insert inlet tube extends inward of the sidewall and the insert outlet has an elongated cross-sectional shape oriented substantially parallel to a center vertical axis of the flash tank and substantially perpendicular to a radial line of the flash tank, such that the insert outlet is substantially tangential to the sidewall.
【００１０】An exemplary insert inlet tube may be made of metal, polymer, or other material configured to withstand the pressure, temperature, and corrosiveness of the feed material that may pass through the insert inlet tube.  For example, when the feed material is black liquor, an exemplary insert inlet tube may be made of stainless steel or other suitable material configured to withstand the corrosiveness of the black liquor, temperature, and pressure at which the black liquor is conveyed through the insert inlet tube.  
【００１１】In yet another exemplary embodiment, the inlet insert tube may further comprise a wear tip constructed of wear-resistant materials such as metals, polymers, or other material configured to withstand the pressure and temperature of flow material for extended time periods.  Exemplary wear-resistant materials may be stainless steel, titanium, and tungsten.  In other exemplary embodiments, the wear-resistant material may overlay the material of the insert inlet tube.  
【００１２】An exemplary tubular section may include a section having a circular cross section and a longitudinal axis. The flared section may be between the circular section and the insert outlet, wherein the flared section is gradually offset from the longitudinal axis toward a sidewall of the flash tank proximate to the insert outlet.  The insert inlet tube assembly may further comprise at least one gusset fixed to the tubular section and extending longitudinally along a portion of the section.
【００１３】In yet another exemplary flash tank a cross-sectional area of an initial length of the insert inlet tube may be substantially greater than a flared section of the insert inlet tube.
【００１４】An exemplary method to flash a pressurized liquor has been conceived comprising: feeding a pressurized liquor to an insert inlet tube of a flash tank, wherein the insert inlet tube extends beyond an inside surface of a sidewall of the flash tank and includes an insert outlet adjacent an inside surface of the sidewall; smoothly flowing the pressurized liquor from the insert inlet tube, through the insert outlet, and onto the inside surface of the sidewall; flashing the pressurized liquor as the liquor flows onto the inside surface of the sidewall; exhausting a vapor exhaust formed by the flashing through an upper portion of the chamber, and discharging a liquid formed by the flashing from a lower portion of the chamber.
【００１５】The method may further comprise flowing the pressurized liquor through the insert inlet tube, wherein a cross-sectional area of an initial length of the insert inlet tube may be substantially greater than a flared section of the insert inlet tube.
【BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS】
【００１６】The foregoing will be apparent from the following more particular description of exemplary embodiments of the disclosure, as illustrated in the accompanying drawings in which like reference characters refer to the same parts throughout the different views.  The drawings are not necessarily to scale, with emphasis instead being placed upon illustrating the disclosed embodiments.
【００１７】FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional flash tank receiving black liquor, wherein a portion of the sidewall of the tank has been cut away to show the inlet port for the liquor entering the tank. 
【００１８】FIG. 2 is a top-down cross-sectional view of a portion of an exemplary flash tank of the present disclosure, having an inserted inlet tube wherein the cross-section is taken at an elevation of the inlet port.
【００１９】FIG. 3 shows a front view of an exemplary inlet tube assembly of the present disclosure. 
【００２０】FIG. 4 is a perspective view of an exemplary inlet tube assembly of the present disclosure. 
【００２１】FIG. 5 is a schematic diagram of an exemplary inlet tube assembly of the present disclosure feeding black liquor into a flash tank, wherein a portion of the sidewall of the flash tank of the flash tank has been cut away to show an exemplary inlet port of the inlet tube assembly.
【MODE FOR CARRYING OUT INVENTION】
【００２２】FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional flash tank 9 coupled to a source 11 of black liquor 37.  The source 11 of black liquor 37 may be a header 14, e.g., a cylindrical header or a mixing spool that receives and combines black liquor 37 from multiple streams into a single stream 26 that enters the flash tank 9, but the black liquor 37 may also be extracted from a pressurized batch or continuous digester vessel in a Kraft cooking process for producing pulp.  The header 14 may have an internal passage (see FIG. 2) for the black liquor 37 having a circular cross-section.
【００２３】The black liquor flows 37 from the header 14 through a flanged coupling 16 into an inlet port 18.  As the black liquor 37 exits the inlet port 18 through a conventional outlet 20, the black liquor 37 becomes a stream 26 of black liquor 37.  The transition from the conventional outlet 20 to the inside sidewall surface 22 of the flash tank 9 is abrupt.  Disruption and turbulence can occur as the stream 26 of black liquor 37 exits the conventional outlet 20 in a non-uniform manner. 
【００２４】From the inlet port 18, the black liquor 37 passes through a conventional outlet 20 on the inside sidewall surface 22 of the conventional flash tank 9.  The inside sidewall surface 22 is a generally cylindrical, continuously curved, or curvilinear surface, such that the inside sidewall surface defines an interior chamber.  The conventional outlet 20 may be circular in cross-section, especially if a longitudinal axis (see 40 in FIG. 2) of the inlet port 18 is coaxial to a radial line that intersects a center vertical axis 24 of the conventional flash tank 9.  If the inlet port 18 is not aligned substantially perpendicular to center vertical axis 24, the cross-section of the conventional outlet 20 is elliptical.  The stream 26 of black liquor 37 flows from the conventional outlet 20 and falls from the conventional outlet 20 to the surface 28 of the liquid in the conventional flash tank 9, thereby further contributing to disruption and turbulence in the conventional flash tank 9.  
【００２５】As the stream 26 of black liquor enters the conventional flash tank 9, the pressure on the liquor is released.  The pressure on the liquor in the header 14 may be substantially above atmospheric pressure, such as above 5 bar gauge or above 10 bar gauge.  The pressure within the interior chamber of a conventional flash tank 9 may be substantially at atmospheric pressure, such as 0.1 to 1.5 bar gauge.  As the stream 26 of black liquor 37 enters the conventional flash tank 9, the pressure release causes steam and other vapor in the black liquor 37 to “flash”, which means to change phase from a liquid to a vapor, and separate from the remaining liquid, e.g., condensate, of the black liquor.  The flashed steam and other vapors 30 are vented from vapor exhaust port 33 at an upper portion of the conventional flash tank 9.  The liquid-condensed black liquor 32 is extracted from a liquid discharge port 31 at a lower portion of the conventional flash tank 9.
【００２６】 FIG. 2 is a top-down cross-sectional view of a portion of an exemplary flash tank 10 of the present disclosure, wherein the cross-section is taken at an elevation of the inlet port 18.  The flash tank 10 has been modified from the configuration shown in FIG. 1 by adding a hollow insert inlet tube 34in the inlet port 18.  The insert inlet tube 34 may have an inlet coupling 44 to the header 14 and may have an insert outlet 36.  The insert outlet 36 may be adjacent to or separated by a narrow gap 61, e.g., less than 6 inches to less than 1 inch (less than 152 millimeters to less than 25 millimeters) from a region 38of the inside sidewall surface 22. 
【００２７】The region 38 may be generally parallel to the longitudinal axis 40 of the insert inlet tube.  In one configuration, the insert outlet 36 extends to a line 42 that extends through the center vertical axis 24 of the flash tank 10.  It is not necessary for the insert outlet 36 to be aligned with the line 42, however in the exemplary embodiments disclosed herein, the insert outlet 36is within a distance from the line 42that is less than 25 percent of the diameter of the flash tank 10.  An advantage of having the insert outlet 36 near a region 38 of the inside sidewall surface 22 is that the flow of black liquor 37 from the insert outlet 36flows directly and smoothly onto the inside sidewall surface 22 without extensive disruption or turbulence in the flow.  The flow of black liquor 37 from the insert outlet 36 is substantially tangential to the region 38 of the inside sidewall surface 22.
【００２８】The cross-sectional area of the insert inlet tube 34 may be generally uniform along the entire length (L) of the tube.  A portion of the cross-section of the insert inlet tube 34 may be circular from the inlet coupling 44 of the header 14 to the start of the flare (L1).  The portion (L1) of the insert inlet tube 34 may have a longitudinal axis 40.  Along the flare section (L2), (See 62 in FIG. 4) of the insert inlet tube 34, the cross-section gradually changes from a circle to an oval, race-track, or other elongated shape 46, such as shown in FIG. 3.  An advantage of the elongated shape 46 of the insert outlet 36 is that the black liquor 37 exits the insert outlet 36 at a higher velocity than conventional outlets 20 and in much greater proximity to the inside sidewall surface 22 than a conventional flash tank 9.  
【００２９】The insert inlet tube 34 may be designed such that its cross-sectional area remains substantially constant along the length (L) of the insert inlet tube 34.  Substantially constant refers to a cross-sectional area that does not change by more than ten percent over the length (L) insert inlet tube 34.  Maintaining a substantially constant cross-sectional area assists in minimizing the disruptions, e.g., turbulence and non-laminar flow, in the black liquor 37 flowing through the insert inlet tube 34.  Maintaining a substantially constant cross-sectional area along the length (L) of the insert inlet tube 34 allows the black liquor 37 to flow through the insert inlet tube 34 at a substantially constant velocity.  Similarly, maintaining smooth inside walls of the insert inlet tube 34 and gradual changes in the cross-sectional shape of the insert inlet tube 34 minimize disruptions in the flow of black liquor 37.  Further, matching the cross-sectional area and the diameter (D1) of the initial length (L1) of the insert inlet tube 34 to the cross-sectional area and diameter (D1) of the header 14 avoids disruptions in the flow through the transition, e.g., inlet coupling 44, between the header 14 and insert inlet tube 34.
【００３０】In another exemplary embodiment, the diameter (D1) of the initial length (L1) of the insert inlet tube 34 may define a cross-sectional area that is substantially greater than the cross-sectional area of a flared section (L2), (See 62in FIG. 4) of the insert outlet 36.  Substantially greater refers to a cross-sectional area that changes by more than ten percent over the length (L) of the insert inlet tube 34.
【００３１】The insert inlet tube 34 may be inserted into a conventional inlet port 18 of a flash tank 10.  The diameter (D2) of the inlet port 18 may be substantially larger e.g.twice the diameter (D1) of the insert inlet tube 34.  To mount the insert inlet tube 34 in the inlet port 18, brackets and other mounting devices are fixed to the insert inlet tube 34.  These mounting devices include a circular plate 48 coupled to the flanged coupling 16 of the inlet port 18.  The circular plate 48 seals the end of the inlet port 18 and has openings 50to receive fasteners, e.g., bolts, to secure the circular plate 48 to the flanged coupling 16.  The circular plate 48 has an opening 52that receives and supports the insert inlet tube 34.  The opening 52 may be offset from the center of the circular plate 48 in a direction towards the region 38 of the inside sidewall surface 22 of the tank 10 to be adjacent to the insert outlet 36 of the insert inlet tube 34. 
【００３２】A circular brace plate 54, which is typically metal, but could be another suitable material, fits in the inlet port 18 and has substantially the same diameter as the inside diameter (D2) of the inlet port 18.  The circular brace plate 54 has an opening 56 for the insert inlet tube 34and supports, e.g., is welded to, the insert inlet tube 34.  The circular brace plate 54 may be generally perpendicular to the longitudinal axis 40 of the insert inlet tube 34 and the inlet port 18.  A first gusset 58, e.g., metal or other material sufficient to support the insert inlet tube 34, may be a triangular plate, which provides longitudinal support for the insert inlet tube 34 and extends from the circular brace plate 54down a portion of the length of the insert inlet tube 34.  The first gusset 58 may be fixed, e.g., welded, to an outer surface of the insert inlet tube 34 to provide the longitudinal support of the insert inlet tube 34.
【００３３】A second gusset 60 is on the side of the insert inlet tube 34adjacent the region 38 of the inside sidewall surface 22 and near the insert outlet 36 of the insert inlet tube 34.  The second gusset 60 may be a relatively narrow (as compared to the first gusset 58) rib that is less than an inch (25 mm) high and wide.  The second gusset 60 is fixed to the insert inlet tube 34 to provide stiffening of the insert inlet tube 34 and structural support to the insert inlet tube 34.  The second gusset 60 may seat against the inside wall 38 of the tank or inlet port 18.  The second gusset 60 may also minimize vibration of the insert outlet 36 against the inside sidewall surface 22 of the flash tank 10.  Due to possible vibration between the insert outlet 36 and the inside sidewall surface 22 of the flash tank 10, a narrow gap 61 of less than an inch (25 mm) may be formed between the insert outlet 36 and the flash tank 10.  The narrow gap 61 may be determined by the dimensions of the second gusset 60. 
【００３４】FIG. 3 is a front view of an exemplary insert inlet tube 34.  As shown in FIG. 3, the flared section 62 of the insert inlet tube 34 may be offset from the longitudinal axis 40 of the circular in cross-section portion (L1) of the insert inlet tube 34.  The offset 64 assists in positioning the insert outlet 36, and hence the flow of black liquor (37 in FIG. 2), near the inside sidewall surface 22 and region 38 of the flash tank 10.  The shape 46 of the insert outlet 36may also be used to cause black liquor to flow from the insert outlet 36 smoothly and directly on the inside sidewall surface 22 of the flash tank 10.  The shape 46 may be elongated in a direction parallel to the center vertical axis (24 in FIG. 2 and FIG. 5) of the flash tank 10.  The shape 46 allows for black liquor 37 to enter the interior chamber (see FIG. 5) of the flash tank 10 at higher velocities than black liquor 37 flowing through conventional outlets 20.  In exemplary embodiments, the black liquor and vapor 37 may enter the flash tank 10 at a velocity ranging from 10 feet per second (ft/sec) to 5000 feet per second. 
【００３５】FIG. 4 is a perspective view of an exemplary embodiment of the insert inlet tube 34 before being inserted into the inlet port 18 of a flash tank 10.  The insert inlet tube 34 may be prefabricated to include a flange for the inlet coupling 44 to the header 14, the circular plate 48 to be mounted to the flange 16 of the inlet port 18, the circular brace plate 54 that slides into and seats against the insert inlet tube 34, and the first gusset 58 and second gusset 60 that provide stiffening and longitudinal support to the insert inlet tube 34.  Further, the insert inlet tube 34 may be prefabricated such that the flared section 62 is formed to have a shape 46 that has a race-track profile.  The shape 46 of the insert outlet 36may be prefabricated before the insert inlet tube 34 is inserted into the flash tank 10. 
【００３６】In another exemplary embodiment, the flash tank 10 may be designed without a large diameter inlet port 18 and to receive the insert inlet tube 34 directly.  Appropriate supports for the insert inlet tube 34 may be placed on the inside and outside of the inside sidewall surface 22of the flash tank 10 to support the insert inlet tube 34.  The insert outlet 36 may have an edge that is fixed, e.g., welded to the flash tank 10, to promote uniform flow of black liquor from the insert inlet tube 34 to the inside sidewall surface 22 of the flash tank 10.
【００３７】FIG. 5 is side view of an exemplary insert inlet tube 34 after being inserted into the inlet port 18 of a flash tank 10.  A flow of black liquor 37 enters the header 14 and flows through the insert inlet tube 34 and flared section 62 respectively.  The flared region may further comprise a wear-tip 72 made from materials configured to withstand the pressure, temperature, and corrosiveness of the flow of black liquor 37.  In an exemplary embodiment, the wear-tip 72 may comprise the entire flared section 62.  In other exemplary embodiments, the wear-tip 72 may comprise a portion of the flared region proximate to the insert outlet 36.  In yet other exemplary embodiments, the wear-tip 72may overlay all or a portion of the flared section 62.  The insert outlet 36 is substantially tangential to the center vertical axis 24 of the flash tank 10. 
【００３８】A shape 46 that is race-track, oval, or other elongated opening oriented parallel to the center vertical axis 24 of the flash tank 10 aids in causing the black liquor 37 to flow smoothly and with minimal disruption from the insert outlet 36onto the inside sidewall surface 22 of the flash tank 10.  The shape 46 allows for the black liquor 37 to enter the flash tank 10 at a higher velocity than black liquor 37 in conventional flash tanks.  In exemplary embodiments, the black liquor 37 may enter the flash tank in a range of 10 ft/sec to 5000 ft/sec and a range or a series of ranges there between.  The high velocity of the black liquor 37 and the inset outlet 36 being located perpendicular to a radial line intersecting the center vertical axis 24 of the flash tank 10 allows the black liquor entering the flash tank 10 to form a separation stream 86.  This separation stream may be a centrifugal separation stream 86that flows tangentially and downwardly along the inside sidewall surface 22 onto and into the surface 28 of the liquid in the flash tank 10.  As the black liquor 37 flows onto the inside sidewall surface 22, the stream 26 of black liquor 37 expands and narrows along the inside sidewall surface 22.  The separation stream 86 may form sheaths or layers of black liquor 37 along the inside sidewall surface 22.  The expansion and narrowing of the separation stream 86promotes the release of steam and other vapors 30 from the black liquor.  Similarly, reducing the disturbances in the flow of black liquor 37 promotes the release of steam and other vapors 30 from the black liquor 37. 
【００３９】While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiment, but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.  
1.  A flash tank comprising:
an interior chamber having an interior surface formed by a sidewall of the flash tank;
a vapor exhaust port coupled to an upper portion of the chamber;
a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber;
an insert inlet tube having an insert outlet and inserted into an inlet port of the chamber, wherein the insert inlet tube extends inward of the sidewall and the insert outlet has an elongated cross-sectional shape oriented substantially parallel to a center vertical axis of the flash tank and substantially perpendicular to a radial line of the flash tank, such that the insert outlet is substantially tangential to the sidewall.
2.    The flash tank of claim 1, wherein a longitudinal axis of the insert inlet tube is perpendicular to a line extending radially from the vertical axis of the flash tank.
3.    The flash tank of claim 1, wherein the insert inlet tube includes a cylindrical section having a circular cross section, and a flared section between the circular section and the insert outlet, wherein the flared section is gradually offset from a longitudinal axis of the cylindrical section towards a sidewall of the flash tank proximate to the insert outlet.
4.    The flash tank as in claim 1, wherein a cross-sectional area of the insert inlet tube is substantially uniform along the length to the tube.
5. The flash tank as in claim 1, wherein a cross-sectional area of an initial length of the insert inlet tube is substantially greater than a flared section of the insert inlet tube.
6.    An insert inlet tube assembly for a flash tank including a sidewall and an inlet port, the insert inlet tube assembly comprising:
a tubular section configured to be inserted into the inlet port and fixed to the inlet port, and
an insert outlet of the tubular section, and inserted into an inlet port of the chamber, wherein the insert inlet tube extends inward of the sidewall and the insert outlet has an elongated cross-sectional shape oriented substantially parallel to a center vertical axis of the flash tank and substantially perpendicular to a radial line of the flash tank, such that the insert outlet is substantially tangential to the sidewall.
7.    The insert inlet tube assembly as in claim 6, wherein a cross-sectional area of the tubular section is substantially uniform along the length to the tubular section.
8.    The insert inlet tube assembly as in claim 6, wherein the insert outlet is substantially aligned with a radial line extending perpendicular to the vertical axis of the flash tank and a longitudinal axis of the insert inlet tube.
9.    The insert inlet tube assembly as in claim 6, wherein the tubular section includes a section having a circular cross section and the longitudinal axis, and a flared section between the circular section and the insert outlet, wherein the flared section is gradually offset from the longitudinal axis towards a sidewall of the flash tank proximate to the insert outlet.
10.   The insert inlet tube assembly as in claim 6 further comprising at least one gusset fixed to the tubular section and extending longitudinally along a portion of the section.
11.   The insert inlet tubular assembly as in claim 6, wherein the insert outlet is shaped as an oval.
12.   The insert inlet tubular assembly as in claim 6, wherein the insert outlet is shaped as a race-track.
13.   The insert inlet tubular assembly as in claim 6, wherein the insert outlet is shaped as a substantially elongated shape and the insert outlet is configured to introduce black liquor into the flash tank at a range of 10 feet per second to 5,000 feet per second.
14.   The insert inlet tubular assembly as in claim 6, wherein the flared section of the insert inlet tube further comprises a wear-tip.
15.   A method to flash a pressurized liquor comprising:
feeding a pressurized liquor to an insert inlet tube of a flash tank, wherein the insert inlet tube extends beyond an inside surface of a sidewall of the flash tank and includes an insert outlet adjacent an inside surface of the sidewall;
smoothly flowing the pressurized liquor from the insert inlet tube, through the insert outlet and onto the inside surface of the sidewall;
flashing the pressurized liquor as the liquor flows onto the inside surface of the sidewall; 
exhausting a vapor exhaust formed by the flashing through an upper portion of the chamber; and
discharging a liquid formed by the flashing from a lower portion of the chamber. 
16.   The method of claim 15, wherein the step of smoothly flowing includes the pressurized liquor flowing from the insert outlet in a direction tangent to the inside surface of the sidewall. 
17.   The method claim 15 further comprising flowing the pressurized liquor through the insert inlet tube, wherein the insert inlet tube has a substantially uniform cross-sectional area along a flow path of the pressurized liquor.
18. The method claim 15 further comprising flowing the pressurized liquor through the insert inlet tube, wherein a cross-sectional area of an initial length of the insert inlet tube is substantially greater than a flared section of the insert inlet tube.
1.ABSTRACT
A flash tank including: an interior chamber having a interior surface formed by a sidewall of the flash tank; a vapor exhaust port coupled to an upper portion of the chamber; a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber; an insert inlet tube having an insert outlet and inserted into an inlet port of the chamber, wherein the insert inlet tube extends inward of the sidewall and the insert outlet has an elongated cross-sectional shape oriented substantially parallel to a center vertical axis of the flash tank and substantially perpendicular to a radial line of the flash tank, such that the insert outlet is substantially tangential to the sidewall. 
2. SELECTED DRAWING
Fig.5
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