Evaporador de triplo efeito com circulação forçada

1. Conceito Central de Design e Princípio de Funcionamento

O conceito de projeto do evaporador de circulação forçada é "supressão da ebulição e prevenção de incrustações, com circulação potente". Sua diferença fundamental em relação aos evaporadores de película descendente e de circulação natural reside no uso de uma bomba de circulação axial de alta vazão e alta pressão para fornecer uma força motriz poderosa para o fluxo de material dentro do sistema.

2. Evaporador de triplo efeito com circulação forçada em co-corrente

Estabelecimento de Circulação Forçada: Sob a potente ação da bomba de circulação, o material flui através da câmara de aquecimento (tipo casco e tubo) a uma alta velocidade de 3-5 m/s.

Supressão da ebulição dentro dos tubos: O sistema é cuidadosamente projetado com pressão e temperatura de operação que garantem que o material seja aquecido apenas até próximo ao seu ponto de ebulição durante todo o seu fluxo pela câmara de aquecimento, sem nunca entrar em ebulição. Essa é a essência do seu projeto de prevenção de incrustações. Como a ebulição é uma etapa fundamental na precipitação de núcleos de cristal e sua adesão à parede do tubo para formar uma camada de incrustação, a supressão da ebulição impede a formação de incrustações dentro dos tubos de aquecimento, em sua origem.

Evaporação instantânea: Quando o líquido superaquecido entra na câmara de separação por evaporação, a pressão cai bruscamente, causando uma evaporação instantânea violenta e a rápida vaporização da água.

Separação Vapor-Líquido: Na câmara de separação, o vapor secundário sobe, é purificado e separado por um desembaçador. O líquido concentrado e a maior parte do líquido não evaporado são recirculados pela bomba de circulação e entram no próximo ciclo.

Conexão e descarga em série de múltiplos efeitos: A suspensão cristalina que atinge a concentração predeterminada é parcialmente extraída da tubulação de circulação do primeiro efeito e entra no segundo e terceiro efeitos para maior concentração e fluxo concorrente, ou entra diretamente no cristalizador subsequente e no sistema de separação centrífuga. A utilização da energia térmica entre os efeitos é a mesma que na evaporação convencional de múltiplos efeitos, ou seja, o vapor secundário do efeito anterior serve como fonte de calor para o efeito subsequente.

3. Áreas de aplicação típicas

Os evaporadores de circulação forçada são uma das soluções definitivas para o tratamento de águas residuais e produtos complexos, sendo amplamente utilizados em:

Indústria Química: Concentração e cristalização de materiais facilmente cristalizáveis, como NaCl, Na₂SO₄, CaCl₂ e NaOH.

Sistema ZLD ecológico de "emissão zero": Tratamento de redução de volume definitivo para águas residuais extremamente difíceis de tratar, com alto teor de sal e alta dureza, como águas residuais da indústria química do carvão, águas residuais de dessulfurização, águas residuais farmacêuticas e concentrado de osmose reversa; é o equipamento principal do sistema ZLD.

Indústria metalúrgica: Evaporação da solução-mãe de sementes em fábricas de alumina.

Extração de lítio de lagos salgados: processo de concentração e cristalização da solução-mãe de sal de lítio.

4. Limitações e Considerações de Seleção

Alto consumo de energia: O consumo de energia da bomba de circulação de grande vazão é seu principal custo operacional, resultando em uma eficiência energética relativamente baixa.

Alto custo de investimento: Requisitos rigorosos para materiais e processos de fabricação de bombas e trocadores de calor, resultando em um grande investimento inicial. 

Não aplicável a materiais sensíveis ao calor: O material circula muitas vezes no sistema e apresenta um longo tempo total de residência, o que pode não ser adequado para materiais extremamente propensos à decomposição térmica. Embora apresente características de alta vazão e baixa temperatura, ainda precisa ser avaliado.