(57)【要約】      （修正有）【課題】黒液をフラッシュするためのフラッシュタンクが、クラフト蒸解システムのようなケミカルパルプ化システムから化学薬品を回収するために用いられている。従来のフラッシュタンクにおいては、黒液は固定された入口径を有する入口パイプからフラッシュタンクに入るが、黒液流路のサイズを調節するために可変／制御できるものではなく、可変／制御が望まれている。黒液の流量の調節を可能にするフラッシュタンクの提供。【解決手段】フラッシュタンク１０であって、閉鎖内部室；該内部室の上部に連結している気体排出部；上記内部室の低部に連結している液体排出部；上記内部室の入口部に取り付けられ、流路４０を含む入口ノズル３４；および可動バルブプレート４２を含み、該バルブプレート４２は、上記流路４０内の第１のど部を規定する第１位置Ｔおよびこの第１のど部よりも小さい横断面積を有する第２のど部を規定する第２位置Ｔを含むものである。【選択図】図２
2013227710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部室；
該内部室の上部に連結している気体排出部；
上記内部室の低部に連結している液体排出部；
上記内部室の入口部に取り付けられ、のど部を有する流路を含む入口ノズル；および
上記流路内の可動バルブプレートを含み、このバルブプレートは、上記流路内ののど部の第１のど部領域を規定する第１位置およびこの第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置を含むものであることを特徴とするフラッシュタンク。
【請求項２】
バルブプレートが、端部に結合した平面状表面を有する方形プレートである請求項１のフラッシュタンク。
【請求項３】
流路の側壁に取り付けられたヒンジをさらに含み、該ヒンジがバルブプレートの上流端に取り付けられ、バルブプレートのためのピボット軸を生じる請求項１のフラッシュタンク。
【請求項４】
バルブプレートに連結したアクチュエーターをさらに含み、アクチュエーターはバルブプレートを第１位置と第２位置との間で移動させる請求項１のフラッシュタンク。
【請求項５】
流路が方形断面を有する請求項１のフラッシュタンク。
【請求項６】
バルブプレートに連結されたアクチュエーターをさらに含み、アクチュエーターはバルブプレートを多くの位置の間で移動させる請求項１のフラッシュタンク。
【請求項７】
バルブプレートを移動させるためにバルブプレートに連結した延伸し得るシャフトを有するアクチュエーターを含む請求項５のフラッシュタンク。
【請求項８】
加圧された液体をフラッシュタンクの入口ノズルに供給し；
上記液体が入口ノズルからフラッシュタンクの内部室に流入するときに、上記加圧された液体をフラッシュさせ；
フラッシュにより形成された気体排出物を上記内部室の上部から排出させ；
フラッシュにより形成された液体を上記内部室の下部から排出させ；および
入口ノズルにおける流路の横断面積のど部領域を上記流路におけるバルブプレートを移動させることにより調節することを含むことを特徴とする加圧された液体をフラッシュさせるための方法。
【請求項９】
供給工程が、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる請求項８の方法。
【請求項１０】
請求項８の方法であって、供給工程が、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を少なくとも規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する複数ののど部を規定する複数の位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる請求項８の方法。
【請求項１１】
形成された気体排出物がスチームである請求項８の方法。
【請求項１２】
形成された液体が凝縮物である請求項８の方法。
【請求項１３】
フラッシュタンクの入口ノズルに供給される加圧された液体が黒液である請求項８の方法。
【請求項１４】
入口ノズルにおける流路の横断面積を調節し、フラッシュタンクに入る黒液の流量の調節を可能にする請求項８の方法。
【請求項１５】
入口ノズルにおける流路の横断面積を調節し、フラッシュタンクに入る黒液の流速の調節を可能にする請求項８の方法。
【請求項１６】
入口ノズルにおける流路の横断面積を調節し、フラッシュタンクにおける圧力損失のコントロールを可能にする請求項８の方法。
【請求項１７】
入口ノズルにおける流路の横断面積を調節し、フラッシュタンクへの入口ノズルの上流にある導管内における十分な圧力を保証する請求項８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧反応槽から抽出された流体をフラッシュさせることに関し、特にパルプ化又はバイオマス処理システム内の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関する。
【背景技術】
【０００２】
フラッシュタンクは、一般に、スチームおよび凝縮物を含む高圧流体流をフラッシュするために用いられている。フラッシュタンクは、典型的には、高圧入口部、内部室、上部スチーム又はガス排出部および下部凝縮物又は液体排出部を有する。フラッシュタンクは、加圧流体流の圧力を安全かつ効率的に低減させ、スチームからの熱回収を可能にし、かつ凝縮物中の流れから化学薬品を捕集する。
【０００３】
フラッシュタンクは、クラフト蒸解システムのようなケミカルパルプ化システムから化学薬品を回収するために用いられている。フラッシュタンクは、ケミカルパルプ化システムやメカニカル−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用いられている。木材チップや他の細砕セルロース繊維状有機材料（これらを、本明細書において、「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、例えば水や蒸解薬剤のような液体と混合され、加圧処理槽にポンプ輸送される。水酸化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよび他のアルカリ薬剤がクラフト蒸解プロセスにおいてセルロース材料を「蒸解」するために用いられる。これらの薬剤は、セルロース材料中のリグニンや他のヘミセルロース化合物を分解する。クラフト蒸解プロセスは、典型的には、セッ氏１００°（１００℃）〜１７０℃の温度と大気圧又は大気圧よりも実質的に高い圧力で行われている。
【０００４】
蒸解（反応）槽はバッチ式又は連続流式反応槽のいずれでもよい。蒸解槽は、一般に、垂直に配置され、１日当たりセルロース材料を１０００トン以上処理するに十分な大きさである。セルロース材料は、反応槽に連続的に流入し、流出するが、数時間だけ反応槽に滞留する。従来のパルプ化システムは、蒸解槽に加えて、他の反応槽、例えばセルロース材料を蒸解槽に供給するに先立ち液体で含浸させるための槽（大気圧又はその近傍の圧力で又は大気圧を超える圧力に加圧されて運転される槽）を含んでいてもよい。含浸槽や蒸解槽においてセルロース材料の量が多いことから、典型的には、多量の黒液がこれらの槽から抽出される。
【０００５】
黒液は蒸解薬剤および有機薬剤又は有機化合物、例えば、加水分解物、残留アルカリ、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロース材料から溶出した他の溶解有機物質を含んでいる。黒液はフラッシュタンクでフラッシュされてスチームと凝縮物を生成する。蒸解薬剤および有機化合物が、蒸解薬剤がフラッシュされたときに形成される液体凝縮物とともに含まれている。フラッシュにより形成されたスチームは、一般に、薬剤および有機化合物を含まない。凝縮物は、例えば、蒸解薬剤を回収し、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は、黒液は固定された入口径を有する入口パイプからフラッシュタンクに入るが、この入口は、黒液流路のサイズを調節するために可変できるものではなく、又、制御できるものでもなかった。従来のフラッシュタンクへの黒液の入口における流路の変更はフラッシュタンクへの入口パイプを交換することによりなされており、従来のフラッシュタンクは、流路を調節し；フラッシュタンクへの黒液流の体積と速度、フラッシュタンクでの圧力損失をコントロールし；又はフラッシュタンクへの入口に連結している黒液含有導管中の圧力を制御するための手段を有していない。
【発明の開示】
【０００７】
本発明によれば、フラッシュタンクへの入口の流路面積を可変して、上記入口又はフラッシュタンクの物理的又は機械的コンポーネントを変化させないで、フラッシュタンクへの入口の流路面積の制御を可能にするフラッシュタンク用入口が提供された。流路面積はフラッシュタンクへの入口にあるピボット状ヒンジプレートによって調節される。この可動ヒンジプレートは、パイプとフラッシュタンクへの入口との間の接続部、その近傍又はその後に配置される。この接続部において、パイプは、典型的には、方形横断面を有するパイプから横断面が円形のパイプへと遷移している。
【０００８】
可動ヒンジプレートは、入口の横断面積を変化させて、高温黒液が流れる流路の面積を全開からより小さい面積に、又はより小さい面積からより大きい面積に調節する。入口開口径のこの調節は流体のタンクへの流入速度をコントロールするための手段を提供する。
【０００９】
可動ヒンジプレートは空気圧式又は電気機械式アクチュエーターによって操作されるが、可動ヒンジプレート又はパイプの内部に形成性シール（formable seal）を設置して高温黒液がパイプから又はプレートの側端を通って漏出するのを防止してもよい。
【００１０】
本発明によれば、フラッシュタンクが提供され、このフラッシュタンクは、閉鎖内部室；該内部室の上部に連結している気体排出部；上記内部室の低部に連結している液体排出部；上記内部室の入口部に取り付けられ、のど部を有する流路を含む入口ノズル；および上記流路内の可動バルブプレートを含み、このバルブプレートは、上記流路内の第１のど部領域を規定する第１位置および上記第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置を有するものである。
【００１１】
バルブプレートは、端部に結合した平面状表面を有する方形プレートであり、流路は方形横断面を有する。方形プレートは流路の側壁に取り付けられたヒンジに取り付けられている。このヒンジは、バルブプレートの上流端に取り付けられ、バルブプレートのためのピボット軸を生じる。
【００１２】
バルブプレートは、バルブプレートに連結したアクチュエーターを有していてもよく、この場合に、アクチュエーターはバルブプレートを第１位置と第２位置との間で移動させる。
【００１３】
バルブプレートは、バルブプレートに連結した延伸し得る（ｅｘｔｅｎｄｉｂｌｅ）シャットを有するアクチュエーターによって移動させられてもよく、この場合、アクチュエーターはバルブプレートを第１位置と第２位置の間で移動させる。
【００１４】
本発明によれば、加圧された液体をフラッシュさせるための方法が提供され、この方法は、
加圧された液体をフラッシュタンクの入口ノズルに供給し；
上記液体が入口ノズルからフラッシュタンクの内部室に流入するときに、上記加圧された液体をフラッシュさせ；
フラッシュにより形成された気体排出物を上記内部室の上部から排出させ；
フラッシュにより形成された液体を上記内部室の下部から排出させ；および
入口ノズルにおける流路の横断面積を上記流路におけるバルブプレートを移動させることにより調節することを含むものである。
【００１５】
供給工程は、バルブプレートが流路中の第１のど部領域を規定する第１位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第１供給工程と、バルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する第２のど部領域を規定する第２位置にあるときに、加圧された液体が流路を流れる第２供給工程を含んでいる。追加のバルブプレートの位置は、流路に沿う多くの位置においてバルブプレートが第１のど部領域よりも小さい横断面積を有する多くののど部領域を規定する場合に存在する。
【００１６】
この方法は、入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することを含み、フラッシュタンクに入る黒液の流量の調節を可能にする。入口ノズルにおける流路の横断面積の調節により、フラッシュタンクに入る黒液の流速の調節も可能になる。さらに、入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することにより、フラッシュタンクにおける圧力損失をコントロールすることが可能になる。入口ノズルにおける流路の横断面積を調節することにより、フラッシュタンクへの入口ノズルの上流にある導管内における十分な圧力も保証する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、加圧された反応槽から抽出された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る。
【００１８】
【図２】図２は、水平ラインに沿ったフラッシュタンクの横断面図であり、入口ノズルはタンクに正接し、タンクに取り付けられている。
【００１９】
【図３】図３は、バルブプレートおよびフラッシュタンク側壁へのノズルの連結を示すための一部が切除された斜視図を示す。
【００２０】
【図４】図４は、バルブプレートを示すための垂直面に沿った入口ノズルの横断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、槽１２、例えば含浸槽又は蒸解槽に連結しているフラッシュタンク１０を含むパルプ化システムの概略図である。セルロース材料１４と液体とのスラリーは槽１２の上部入口１５に流入される。白液１６が中央入口パイプ１８を経由して槽１２に添加される。槽１２内の種々の高さにあるスクリーンアセンブリー２０が、槽１２を下降するセルロース材料から黒液を抽出し、セルロース材料は槽の底部２４からパルプ２２として排出される。
【００２２】
槽１２から抽出された黒液は、スクリーンアセンブリー２０と流通している導管２６経由でそれぞれのフラッシュタンク１０に流入される。フラッシュタンク１０の数および一つのフラッシュタンク１０が複数のスクリーンアセンブリー２０からの黒液を受け入れるかどうかは設計上の選択である。フラッシュタンク１０の数、大きさおよび配置は、フラッシュタンク１０に導く導管２６中に熱交換装置を有すべきかどうかという設計上の選択である。
【００２３】
黒液はフラッシュタンク１０においてフラッシュされてスチーム２８と凝縮物３０を生成する。スチーム２８はフラッシュタンク１０の上部出口１７から流出し、凝縮物３０はフラッシュタンク１０の底部排出部１９から液体として流出する。
【００２４】
図２は、フラッシュタンク１０の横断面図であり、横断面はフラッシュタンク１０への入口パイプシステムを等分する水平面に沿っている。フラッシュされる黒液を輸送する導管２６は円筒状パイプである。フラッシュタンク１０への入口ノズル３４は断面が方形である。導管２６の端部出口３２はフラッシュタンク１０に取り付けられた入口ノズル３４に連結している。入口ノズル３４はフラッシュタンク１０の円筒状部分３８に対して正接している。
【００２５】
フラッシュタンク１０は円筒状である必要がなく、入口ノズル３４はフラッシュタンク１０に対して正接している必要はない。フラッシュタンク１０はその側壁において平面部分を有していてもよい。入口ノズル３４の他の適切な構造は、垂直に配置されて、フラッシュタンク１０の頂部に取り付けられてもよく、フラッシュタンク１０の側壁に対して正接であることなく、フラッシュタンク１０の側面に取り付けられていてもよい。
【００２６】
入口ノズル３４を通る流路４０は断面が方形、例えば正方形であり、方形断面は流路４０においてバルブプレート４２が流路４０内で移動、例えばピボット移動することを可能にする。バルブプレート４２はフラッシュタンク１０への黒液流の速度をコントロールする。
【００２７】
入口ノズル３４の上流端にある遷移部分４４は、円形入口を、入口ノズル３４を通る残りの流路４０で方形横断面へと変化させる。遷移部分４４の入口は導管２６の端部に連結し、遷移部分４４の出口は入口ノズル３４に連結している。遷移部分４４は導管２６の端部出口３２に取り付けるためにフランジカップリング３１を含んでいてもよい。
【００２８】
図３は、入口ノズル３４内のバルブプレート４２の一例を示す。入口ノズル３４はフラッシュタンク１０の円筒部分に対して正接に伸びており、バルブプレート４２が、入口ノズル３４を通る流路４０の側壁４８に固定されたヒンジ４６に取り付けられている。バルブプレート４２の上流端５０はヒンジ４６に取り付けられて、側壁４８に隣接していてもよい。
【００２９】
加圧された黒液は流路４０、特にバルブプレート４２と入口ノズル３４の反対側の側壁５２との間の流路４０を流れる。バルブプレート４２は、バルブプレート４２の下流端５４がフラッシュタンク１０の円筒状部分３８の側にある開口５６と近接するように下流に伸びている。
【００３０】
バルブプレート４２はヒンジ４６の垂直軸の回りを矢印５８に示すようにピボット回転する。バルブプレートがピボット回転する角度範囲は入口ノズル３４の設計時に選択されるべき設計パラメータであり、角度範囲によって、バルブプレート４２は側壁４８へ隣接した状態（角度ゼロの位置）から下流端５４が反対側の側壁５２の端部に隣接した最大角度位置まで振動する。
【００３１】
バルブプレート４２の下流端５４は、流路４０ののど部領域の端部（図２および図４においてＴ）を形成する。のど部領域Ｔは流路４０の最も狭い横断面領域である。のど部領域Ｔは黒液の収容能力、量に直接関係し、流路４０はフラッシュタンク１０に黒液を流通することが可能である。バルブプレート４２の角度がゼロであり、バルブプレート４２が側壁４８に隣接しているとき、流路４０ののど部領域Ｔは最も広く最大の収容能力を有する。バルブプレート４２が最大角度であり、下流端５４がフラッシュタンク１０の反対側の側壁５２に最も近いとき、流路４０ののど部領域Ｔは最も狭く、最小の収容能力を有し、このとき流量がゼロである。
【００３２】
バルブプレート４２の下流端５４は、交換可能なまたは硬質のストリップ６０、例えば銅のような軟質金属またはプラスチック材を有してもよく、これらの材料は、黒液由来の摩耗条件に耐えられるものであって、バルブプレート４２の下流端５４と反対側の側壁５２またはフラッシュタンク１０の内壁との間でシールとして作用することが可能である。類似のストリップ６０は、バルブプレート４２の上側端部から下側端部へと沿っていてもよい。
【００３３】
図４は、入口ノズル３４の垂直面に沿った横断面の概略図であり、フラッシュタンク１０の側面を示す。図４は、流路４０の下流方向に入口ノズル３４の中を直接見た図を示す。フラッシュタンク１０への開口５６は楕円形または円形であるのに対して、流路４０は方形横断面形状であることが示されている。バルブプレート４２は、流路４０を部分的に横切って伸びており、方形ののど部領域（Ｔ）を形成しているのが示されている。バルブプレート４２は、フラッシュタンク１０への開口５６の一部を横切って伸び、遮断している。
【００３４】
バルブプレート４２によって遮断または閉鎖される流路４０と開口５６の部分の領域は、バルブプレート４２の位置、特にバルブプレート４２の下流端５４（図３参照）の位置に依存している。バルブプレート４２は、流路４０を完全に横切って伸びており、頂部から底部、側面から側面へと流路４０の全体を覆うこともあり、一方、バルブプレート４２は、側壁４８と平行に側壁４８に隣接して位置し、これにより流路４０および開口５６を開放させることもある。
【００３５】
可動ヒンジバルブプレート４２の動きは、空気圧式または電気機械式アクチュエーター６２、例えば空気圧式ピストンポンプによってコントロールされる。アクチュエーター６２は、フラッシュタンク１０の側面に取り付けられた円筒状体６４および円筒状体内のピストンによって駆動される往復シャフト６６を有する。シャフト６６の遠位末端はピボット運動が可能であり、バルブプレート４２の背面に取り付けられている。アクチュエーター６２は、バルブプレート４２を動かすためにシャフト６６を伸長、収縮し、流路４０ののど部領域Ｔを開放したり、流路４０ののど部領域Ｔを閉鎖したりする。シャフト６６は、入口ノズル３４の側壁４８の内にあるポート６７を通って伸長している。ポート６７は黒液の漏出を防ぐためのシールを含むこともある。
【００３６】
コントローラー６８、例えばコンピューターまたは手動による調節器が、シャフト６６の伸長およびバルブプレート４２の位置を決定する。コントローラー６８はバルブプレート４２の位置を設定し、流路４０のための所望ののど部領域Ｔを達成するためにシャフト６６を伸長させる。コントローラー６８はバルブプレート４２の位置を変えるかまたは調節するために手動で調節されてもよい。あるいは、コントローラー６８は、例えば流路４０において所望される圧力と流路４０において計測された圧力との比較に基いて、コンピューターや手動による調節または他の適切な手段によってバルブプレート４２の位置を調節する。
【００３７】
槽１２のスクリーン２０から抽出された高温の黒液は、入口ノズル３４を通って流れ、フラッシュタンク１０に入る。入口ノズル３４ののど部領域Ｔは、フラッシュタンク１０に入る黒液の流れを制限する流路４０における背圧を用いて流量または流速を決定する。のど部領域Ｔはバルブプレート４２の位置によって決定されるので、コントローラー６８はバルブプレート４２を動かして、のど部領域Ｔを調節し、その結果、流路４０を通る流速または流量を調節する。
【００３８】
入口ノズル３４における流量または流速をコントロールすることによって、フラッシュタンク１０に入る黒液の速度および量を調整することが可能となり、またフラッシュタンク１０における圧力損失に対してある程度コントロールすることが可能となり、さらに入口ノズル３４の上流の導管２６において十分な圧力を維持することが可能となる。
【００３９】
黒液がフラッシュタンク１０に入るとき、黒液はフラッシュし、スチーム２８および凝縮物３０を生成する。スチーム２８は、槽１２、含浸槽（図示せず）、チップ供給ビン（図示せず）、チップスチーミング槽（図示せず）において、または未使用蒸解液、例えば白液を保持するタンクまたはスチームが必要とされる製紙工場の他の場所において熱エネルギーとして使用される。凝集物３０は、追加のフラッシュタンク１０または他の化学回収装置（図示せず）、例えば回収ボイラー、蒸発システムまたは他の化学回収システムに流れてもよい。
【００４０】
入口ノズル３４内のバルブプレート４２の配向は設計上の選択である。バルブプレート４２のためのヒンジ６６は、側壁４８またはフラッシュタンク１０の頂部壁ないし底部壁のいずれかに取り付けられてもよい。
【００４１】
現時点で最も現実的で、好ましい態様と考えられているものとの関連で本発明を記載したが、本発明は、本明細書に開示された態様に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に含まれる種々の変形例および等価物を含むことを意図していると理解されたい。
【図１】
2013227710.tif 000003
【図２】
2013227710.tif 000004
【図３】
2013227710.tif 000005
【図４】
2013227710.tif 000006
【外国語明細書】
【TITLE OF INVENTION】
FLASH TANK WITH ADJUSTABLE INLET AND METHOD FOR ADJUSTING INLET FLOW TO A FLASH TANK
【TECHNICAL  FIELD】
【０００１】The present invention relates 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 stream, and collect chemicals from the stream in condensate.
【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 are used to “cook” the cellulosic material such as in a Kraft cooking process. These chemicals degrade lignins and other hemicellulose compounds in the cellulosic material. The Kraft cooking process is typically performed at temperatures in a range of 100 degrees Celsius (100oC) to 170oC and at pressures at or substantially greater than atmospheric.  
【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.  The material continuously enters and leaves the vessel, and remains in the vessel for 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 cellulosic material in the impregnation and cooking vessels, a large volume of black liquor is typically extracted from these vessels. 
【０００５】The black liquor 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 materials. The black liquor is flashed in a flash tank to generate steam and condensate. The cooking chemicals and organic compounds are included with the liquid condensate formed when the liquor is flashed. The steam formed from flashing is generally free of the chemicals and organic compounds. The condensate is processed to, for example, recover and recausticize the cooking chemical. The steam may be used as heat energy in the pulping system. 
【０００６】In conventional flash tanks, the black liquor enters flash tanks through an inlet pipe having a fixed inlet diameter. The inlet is not variable or otherwise controllable to adjust the size of the black liquor flow passage.  Changes to the flow passage at the inlet to a conventional flash tank for black liquor have been made by changing the inlet piping to the flash tank. Conventional flash tanks do not have a means for adjusting the flow passage; controlling of the volume or the velocity of the black liquor flow into the flash tank, pressure drop in the flash tank, or regulating the pressure in the conduits containing black liquor connected to the inlets to the flash tanks.
【DISCLOSURE OF INVENTION】
【０００７】An inlet for a flash tank has been conceived where the flow passage area of the inlet to the flash tank is varied to allow for control of the flow passage area of the inlet to the flash tank without changing of physical or mechanical components of the inlet or flash tank.  The flow passage area is adjusted by a pivoting hinged plate in the inlet to the flash tank.  This movable, hinged plate may be located at, near or after the junction between piping and the inlet to the flash tank.  At this junction, the piping typically transitions from piping having a rectangular cross-section to piping circular in cross-section.  
【０００８】The movable, hinged plate changes of the cross-sectional area of the inlet to adjust the flow passage area through which hot black liquor flows from fully open to smaller area or from a smaller area to a larger area.  This adjustment of the inlet opening size provides a means to control the velocity of the fluid into the tank.
【０００９】The movable, hinged plate may be operated by a pneumatic or electro-mechanical actuator.  A formable seal may be provided on either the movable hinged plate or the interior of the pipe to prevent leaking of hot black liquor out of the pipe or past the side edges of the plate. 
【００１０】 A flash tank has been conceived including: a closed interior chamber; a gas exhaust port coupled to an upper portion of the chamber; a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber; an inlet nozzle attached to an inlet port of the chamber, wherein the inlet nozzle includes a flow passage having a throat, and a movable valve plate in the flow passage, wherein the valve plate has a first position which defines a first throat area in the flow passage and a second position which defines a second throat area having a smaller cross-sectional area than the first throat area. 
【００１１】The valve plate may be a rectangular plate having planar surfaces bounded by edges and the flow passage may have a rectangular cross-section.  The rectangular plate may be attached to a hinge attached to a sidewall of the flow passage.  The hinge may be attached to an upstream end of the valve plate and creates a pivoting axis for the valve plate.
【００１２】The valve plate may have an actuator connected to the valve plate, wherein the actuator moves the valve plate between the first and second positions.
【００１３】The valve plate may be moved by an actuator having an extendible shaft connected to the valve plate, wherein the actuator moves the valve plate between the first and second positions.
【００１４】A method has been conceived to flash a pressurized liquor comprising: feeding a pressurized liquor to an inlet nozzle of a flash tank; flashing the pressurized liquor as the liquor flows from the inlet nozzle into an interior chamber of the flash tank; exhausting a gas exhaust formed by the flashing through an upper portion of the chamber; discharging a liquid formed by the flashing from a lower portion of the chamber, and adjusting a cross-sectional area of a flow passage in the inlet nozzle by moving a valve plate in the flow passage.
【００１５】The step of feeding may include a first feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is at a first position which defines a first throat area in the flow passage and a second feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is in a second position which defines a second throat area having a smaller cross-sectional area than the first throat area.  Additional valve plate positions may also exist where the valve plate in multiple positions along the flow passage define multiple throats having smaller cross-sectional areas than the first throat area.
【００１６】The method may include adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle allows for control of the volume of flow of black liquor entering the flash tank.  Adjusting of the cross-sectional area of the flow passage inlet nozzle may also allow for control of the flow velocity of the black liquor entering the flash tank.  Additionally, adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle allows for a degree of control over the pressure drop in the flash tank.  Adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle may also ensure sufficient pressure in the conduits upstream of the inlet nozzle to the flash tank.
【BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS】
【００１７】FIGURE 1 is a schematic diagram of a conventional flash tank receiving black liquor extracted from a pressurized reactor vessel.
【００１８】FIGURE 2 is cross-sectional view of the flash tank taken along a horizontal line, wherein the inlet nozzle is attached to the tank along a tangent to tank.
【００１９】FIGURE 3 shows a perspective and partially cut-away view of the inlet nozzle to illustrate the valve plate and the connection of the nozzle to the sidewall of the flash tank.
【００２０】FIGURE 4 is a cross-sectional schematic view of the inlet nozzle taken along a vertical plane to illustrate the valve plate.
【MODE FOR CARRYING OUT INVENTION】
【００２１】FIGURE 1 is a schematic diagram of a pulping system including a flash tank 10 coupled to a  vessel 12, e.g., an impregnation vessel or a cooking vessel.  A slurry of cellulosic material 14 and liquor flow to an upper inlet 15 of the vessel 12. White liquor 16 may be added to the vessel 12 such as through center inlet pipes 18.  Screen assemblies 20 at various elevations in the vessel 12 extract black liquor from the cellulosic material moving down through the vessel 12. The material is discharged as pulp 22 from the bottom 24 of the vessel.
【００２２】The black liquor extracted from the vessel 12 may flow to the flash tank 10 through conduits 26 fluidly coupling the screen assemblies 20 to a respective flash tank 10. The number of flash tanks 10 and whether one flash tank 10 receives black liquor from multiple screen assemblies 20 are design choices.  The number, size and arrangement of flash tanks 10 may also depend on the design choice of whether to have heat exchange equipment in the conduits 26 leading to the flash tanks 10.
【００２３】Black liquor flashes in the flash tank 10 to form steam 28 and condensate 30. The steam 28 flows out upper outlets 17 of the flash tanks 10.  The condensate 30 flows as a liquid from bottom discharges 19 of the flash tanks 10.
【００２４】FIGURE 2 is a cross-sectional view of the flash tank 10, wherein the cross-section is along a horizontal plane bisecting the inlet piping system to the flash tank 10.  The conduits 26 transporting the black liquor to be flashed may be cylindrical pipes. The inlet nozzle 34 to the flash tank 10 may be rectangular in cross-section.  An end outlet 32 of the conduits 26 connects to the inlet nozzle 34 attached to the flash tank 10. The inlet nozzle 34 may be tangential to a cylindrical portion 38 of the flash tank 10.  
【００２５】The flash tank 10 need not be cylindrical and the inlet nozzle 34 need not be tangential to the flash tank 10. The flash tank 10 may have planar sections in its sidewall.  Other suitable configurations of the inlet nozzle 34 may be oriented vertically and attached to the top of the flash tank 10 or to the side of the flash tank 10 without being tangential to the sidewall of the flash tank 10.
【００２６】The flow passage 40 through inlet nozzle 34 may be rectangular, e.g., square, in cross-section. The rectangular cross section allows a valve plate 42 in the flow passage 40 to move, e.g., pivot, within the flow passage 40.  The valve plate 42 regulates the velocity of the flow stream of black liquor to the flash tank 10.
【００２７】A transition section 44 at the upstream end of the inlet nozzle 34 may convert a round inlet to a rectangular cross section of the remainder of the flow passage 40 through the inlet nozzle 34.  The inlet of the transition section 44 connects to the end of the conduit 26.  The outlet of the transition section 44 connects to the inlet nozzle 34.  The transition section 44 may include a flange coupling 31 to attach to an  end outlet 32 of the conduit 26.
【００２８】FIGURE 3 illustrates an exemplary valve plate 42 in the inlet nozzle 34.  The inlet nozzle 34 extends tangentially to the cylindrical portion 38 of the flash tank 10. The valve plate 42 may be attached to a hinge 46 fixed to a sidewall 48 of the flow passage 40 through the inlet nozzle 34. An upstream end 50 end of the valve plate 42 is fixed to the hinge 46 and may be adjacent the sidewall 48. 
【００２９】Pressurized black liquor flows through the flow passage 40 and, specifically, between the valve plate 42 and an opposite  sidewall 52 of the inlet nozzle 34. The valve plate 42 may extend downstream such that the downstream edge 54 of the valve plate 42 is proximate to an opening 56 in the side of the cylindrical portion 38 of the flash tank 10.
【００３０】The valve plate 42 pivots, see arrow 58, about the vertical axis of the hinge 46. The range of angles through which the valve plate 42 pivots is a design parameter to be selected during the design of the inlet nozzle 34. The range of angles may swing the valve plate 42 from being adjacent to the sidewall 48 (a zero angle position) to a maximum angle position where the downstream edge 54 abuts the end of the opposite sidewall 52.  
【００３１】The downstream edge 54 of the valve plate 42 will form an edge of the throat area (T in Figs. 2 and 4) of the flow passage 40.  The throat area T is the narrowest cross-sectional area of the flow passage 40. The throat area T is directly related to the capacity, quantity of black liquor  the flow passage 40 is capable of passing to the flash tank 10.  The throat area T of the flow passage 40 is widest and has a maximum capacity when the angle of the valve plate 42 is zero and the valve plate 42 is adjacent the sidewall 48.  The throat area T of the flow passage 40 is narrowest and has a minimum capacity, which may be a zero flow rate, when the valve plate 42 is at a maximum angle the downstream edge 54 nearest the opposite sidewall 52 of the flash tank 10.  
【００３２】The downstream edge 54 of the valve plate 42 may have a replaceable or hardened strip 60, e.g., soft metal such as copper or a plastic material capable of withstanding the abrasive conditions such as those from the black liquor, which may be available to act as a seal between the downstream edge 54 of the valve plate 42 and the opposite sidewall 52 or interior wall of the flash tank 10.  A similar strip 60 may be along the upper and lower side edges of the valve plate 42.
【００３３】FIGURE 4 is a cross-sectional schematic diagram of the inlet nozzle 34 taken along a vertical plane and showing a side of the flash tank 10. Figure 4 shows a view looking directly into the inlet nozzle 34 in a downstream direction of the flow passage 40. The rectangular cross-sectional shape of the flow passage 40 is evident as is the oval or circular shape of the opening 56 to the flash tank 10. The valve plate 42 is shown extending partially across the flow passage 40 and forming a rectangular throat area (T).  The valve plate 42 also extends across and blocks a portion of the opening 56 to the flash tank 10.
【００３４】The area of the flow passage 40 and portion of the opening 56 blocked or closed off by the valve plate 42 depends on the position of the valve plate 42 and particularly on the position of the downstream edge 54 (see Figure 3) of the valve plate 42. The valve plate 42 may extend completely across the flow passage 40 and cover the entire flow passage 40, from top to bottom and side to side. On the other hand, the valve plate 42 may be positioned to be parallel and adjacent the sidewall 48 and thereby open the flow passage 40 and opening 56.
【００３５】The motion of the movable, hinged valve plate 42 is controlled by a pneumatic or electro-mechanical actuator 62, such as a pneumatic piston pump. The actuator 62 may have a cylindrical body 64 attached to the side of the flash tank 10 and a reciprocating shaft 66 driven by a piston in the cylindrical body 64.  A distal end of the shaft 66 is pivotable and is attached to the backside of the valve plate 42. The actuator 62 may extend and retract the shaft 66 to move the valve plate 42 to open the throat area T or close the throat area T of the flow passage 40. The shaft 66 extends through a port 67 in the sidewall 48 of the inlet nozzle 34.  The port 67 may include a seal to prevent leakage of black liquor.
【００３６】A controller 68, e.g., a computer or manual adjustment, determines the extension of the shaft 66 and the position of the valve plate 42. The controller 68 may extend the shaft 66 to set the position of the valve plate 42 and achieve a desired throat area T for the flow passage 40. The controller 68 may be adjusted manually to change or adjust the position of the valve plate 42. Alternatively, the controller 68 may adjust the position of the valve plate 42 by computer, manual adjustment or other suitable means based on, for example, comparison between a desired pressure in the flow passage 40 and a sensed pressure in the flow passage 40.
【００３７】Hot black liquor extracted from the screens 20 of a vessel 12 flows through the inlet nozzle 34 and enters the flash tank 10.  The throat area T of the inlet nozzle 34 determines volume of flow or flow velocity using backpressure in the flow passage 40 which restricts the flow of black liquor entering the flash tank 10.  Because the throat area T is determined by the position of the valve plate 42, the controller 68 can move the valve plate 42 to adjust the throat area T and consequently the velocity or volume of flow through the flow passage 40.
【００３８】Controlling the volume of flow or flow velocity in the inlet nozzle 34 allows for the velocity and volume of black liquor entering the flash tank 10 to be regulated, provides a degree of control over the pressure drop in the flash tank 10 and ensures a sufficient pressure in the conduits 26 upstream of the inlet nozzle 34.
【００３９】As the black liquor enters the flash tank 10, the liquor flashes to produce steam 28 and condensate 30. The steam 28 may be used as heat energy in the vessel 12, in an impregnation vessel (not shown), in a chip feed bin (not shown), in a chip steaming vessel (not shown), in a tank holding fresh cooking liquor, e.g., white liquor, or other locations in the mill where steam is needed. The condensate 30 may flow to additional flash tanks 10 or other chemical recovery equipment (not shown), e.g., a recovery boiler, an evaporation system or other chemical recovery system. 
【００４０】The orientation of the valve plate 42 in the inlet nozzle 34 is a design choice. The hinge 66 for the valve plate 42 may be attached to either sidewall 48 or the top or bottom walls of the flash tank 10. 
【００４１】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;
a gas exhaust port coupled to an upper portion of the chamber;
a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber;
an inlet nozzle attached to an inlet port of the chamber, wherein the inlet nozzle includes a flow passage having a throat, and
a movable valve plate in the flow passage, wherein the valve plate has a first position which defines a first throat area of the throat in the flow passage and a second position which defines a second throat area having a smaller cross-sectional area than the first throat area.
2.    The flash tank of claim 1 wherein the valve plate is a rectangular plate having planar surfaces bounded by edges.
3.    The flash tank of claim 1 further comprising a hinge attached to a sidewall of the flow passage, wherein the hinge is attached to an upstream end of the valve plate and creates a pivoting axis for the valve plate.
4.    The flash tank of claim 1 further comprising an actuator connected to the valve plate, wherein the actuator moves the valve plate between the first and second positions.
5.    The flash tank of claim 1 wherein the flow passage has a rectangular cross section.
6. The flash tank of claim 1 further comprising an actuator connected to the valve plate, wherein the actuator moves the valve plate between multiple positions.
7.    The flash tank of claim 5 comprising an actuator having an extendible shaft connected to the valve plate to move the valve plate.
8.    A method to flash a pressurized liquor comprising:
feeding a pressurized liquor to an inlet nozzle of a flash tank;
flashing the pressurized liquor as the liquor flows from the inlet nozzle into an interior chamber of the flash tank;
exhausting a gas exhaust formed by the flashing through an upper portion of the chamber;
discharging a liquid formed by the flashing from a lower portion of the chamber, and
adjusting a cross-sectional throat area of a flow passage in the inlet nozzle by moving a valve plate in the flow passage.
9.    The method of claim 8 wherein the step of feeding includes a first feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is at a first position which defines a first throat area in the flow passage and a second feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is in a second position which defines a second throat area having a smaller cross-sectional area than the first throat area.
10.   The method of claim 8 wherein the step of feeding includes a first feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is at a first position which defines at least a first throat area in the flow passage and a second feeding step in which the pressurized liquor flows through the flow passage while the valve plate is in multiple positions which define multiple throats having smaller cross-sectional area than the first throat area.
11.   The method of claim 8 wherein the gas exhaust formed is steam.
12.   The method of claim 8 wherein the liquid formed is condensate.    
13.   The method of claim 8 wherein the pressurized liquor fed to the inlet nozzle of the flash tank is black liquor.
14.   The method of claim 8 wherein the adjusting the cross-sectional area of a flow passage in the inlet nozzle allows for control of the volume of flow of black liquor entering the flash tank.
15.   The method of claim 8 wherein adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle allows for control of the flow velocity of the black liquor entering the flash tank.
16.   The method of claim 8 wherein adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle allows for a degree of control over the pressure drop in the flash tank.
17.   The method of claim 8 wherein adjusting the cross-sectional area of the flow passage in the inlet nozzle ensures a sufficient pressure in the conduits upstream of the inlet nozzle to the flash tank.
1. ABSTRACT
A flash tank including: a closed interior chamber; a gas exhaust port coupled to an upper portion of the chamber; a liquid discharge port coupled to a lower portion of the chamber; an inlet nozzle attached to an inlet port of the chamber, wherein the inlet nozzle includes a flow passage, and a movable valve plate in the flow passage, wherein the valve plate has a first position which defines a first throat in the flow passage and a second position which defines a second throat having a smaller cross-sectional area than the first throat.
2. Selected Drawing
Fig. 2
【Fig. 1】
2013227710.tif 000007
【Fig. 2】
2013227710.tif 000008
【Fig. 3】
2013227710.tif 000009
【Fig. 4】
2013227710.tif 000010