Evaporador de múltiplos estágios

I. O que é um evaporador multiestágios?

Um evaporador multiestágios (comumente chamado de "evaporador de múltiplos efeitos" ou MEE na China) é um dispositivo de evaporação com economia de energia que reutiliza o vapor diversas vezes. Ele utiliza de 2 a 8 estágios em série, reduzindo progressivamente a pressão e o ponto de ebulição. O vapor secundário gerado no estágio anterior torna-se a fonte de aquecimento para o estágio seguinte, evaporando, em última instância, uma grande quantidade de água da solução com um consumo extremamente baixo de vapor fresco, produzindo líquido concentrado ou água destilada reutilizável.

II. Princípio de funcionamento – A "utilização de energia passo a passo" permite que 1 tonelada de vapor produza aproximadamente de 4 a 7 toneladas de evaporação.

1. Primeira etapa: Vapor fresco externo (≈105℃) aquece o material, gerando o primeiro vapor secundário.

2. Segunda etapa: Utilizando o vapor secundário da primeira etapa como fonte de calor, a evaporação continua a um ponto de ebulição mais baixo, de apenas 85-90°C, devido à pressão reduzida.

3. Terceira etapa e seguintes: O processo acima é repetido até que a última etapa evapore a uma temperatura baixa de 45-60°C.

4. Condensação a vácuo terminal: O vapor restante é condensado por um condensador de superfície ou torre de resfriamento, mantendo uma pressão absoluta de 20-30 kPa no sistema.

Resultado: A evaporação de 1 tonelada de água consome apenas 0,15 a 0,3 toneladas de vapor fresco, economizando mais de 60% de energia em comparação com a evaporação de efeito simples.

III. Componentes Essenciais – Os "Quatro Módulos" nos Quais os Proprietários Precisam se Concentrar

1. Corpo do evaporador: Estrutura de filme descendente ou ascendente de tubo/placa, feita de aço inoxidável 304/316L/duplex/titânio, capaz de suportar íons cloreto ≤20000 mg/L.

2. Separadores de lado quente e frio: Garantem uma separação eficiente entre vapor e líquido, com arraste de névoa ≤50 ppm, evitando o "arrasto".

3. Módulo de vácuo e condensação: Bomba de anel líquido + condensador de superfície, mantendo automaticamente o vácuo projetado; consumo de água de refrigeração ≤5 t/t-evaporação.

4. Controle inteligente: PLC + IHM, exibição em tempo real de temperatura, pressão, concentração e condutividade, partida e parada com um único botão, compatível com comunicação com o DCS do proprietário.

IV. Quais cenários de proprietário são adequados? 

Descarte Zero de Líquidos em Efluentes de Alta Salinidade: Efluentes da dessulfurização de usinas termelétricas, salmoura concentrada da indústria química do carvão, efluentes de galvanoplastia/tingimento, com TDS de até 150.000 mg/L.

Indústria química/farmacêutica: recuperação de solução-mãe, recuperação de solventes, concentração de produtos termossensíveis (vitaminas, antibióticos, glicose).

Alimentos e Fermentação: Concentração em baixa temperatura de suco de frutas, soro de leite, amido, açúcar e extrato de levedura, preservando a cor, o aroma e o sabor.

Recuperação de Recursos: Processo integrado de "evaporação → cristalização → secagem" de sais inorgânicos como Na₂SO₄, NaCl e (NH₄)₂SO₄, produzindo sais como subprodutos que atendem aos padrões de qualidade industrial.

V. Seis Valores Essenciais para Proprietários

1. Baixos custos operacionais: Comparado aos sistemas de efeito simples, a economia de vapor varia de 60% a 75%. Considerando uma capacidade de evaporação de 10 t/h, 7.200 horas de operação por ano e um custo de vapor de 220 yuans/t, a economia anual de vapor é de pelo menos 6 milhões de yuans.

2. Área ocupada reduzida e menor investimento: Estrutura integrada de três efeitos, ocupando ≤ 1,3 vezes a área de um sistema de efeito único, eliminando a necessidade de grandes galpões fabris.

3. Alto grau de automação: Requer apenas um operador, com limpeza automática do sistema e CIP online, reduzindo a mão de obra em 50%.

4. Efluente de alta qualidade: Água destilada com DQO ≤ 30 mg/L e condutividade ≤ 100 μS/cm, que pode ser reutilizada diretamente em caldeiras ou sistemas de refrigeração por circulação.

5. Evaporação a baixa temperatura, menos corrosão: O efeito final opera a 45-60°C, prolongando a vida útil do equipamento em mais de 30% em comparação com a evaporação de efeito simples a 110°C.

6. Favorável às políticas públicas: Incluída no "Catálogo Nacional de Tecnologias Industriais Incentivadas para a Economia de Água", com subsídios de investimento de 10% a 30% disponíveis em algumas províncias.

VI. Método de seleção em três etapas para proprietários

1. Avaliação da qualidade da água: Fornecer as flutuações anuais da qualidade da água (TDS, DQO, Cl⁻, Ca²⁺/Mg²⁺, SiO₂, dureza) para determinar os materiais e os riscos de incrustação.

2. Cálculo do balanço energético: Com base na pressão do vapor, na temperatura da água de resfriamento e no preço da eletricidade, selecione o número de efeitos (3/4/5/6) e se deve adicionar a recompressão mecânica de vapor (MVR), sendo a opção com o menor custo operacional total a escolha ideal. 3. Localização e utilidades: Confirme o diâmetro da tubulação de vapor, o volume de água de resfriamento, a carga de energia e a direção de descarga dos efluentes; o layout integrado em skid ou separado pode ser determinado de acordo com a necessidade.

VII. Pontos-chave de operação e manutenção – Garantindo que o equipamento permaneça atualizado por 20 anos

Inicialização: Primeiro, evacue até -0,085 MPa e, em seguida, alimente o material para evitar incrustações causadas por condições de "parede seca".

Limpeza: Circule com NaOH a 2-3% a 60°C durante 30 minutos por turno; passivar com ácido nítrico a 1% aos fins de semana; espessura da incrustação ≤0,5 mm durante a paragem anual.

Prevenção da corrosão: Quando Cl⁻ > 8000 mg/L, selecione aço inoxidável duplex 2205/2507 ou titânio para os tubos de troca de calor e revestimento de borracha para as tampas, dobrando a vida útil.

Taxa de vazamento de vácuo: Detecção mensal ≤0,5 kPa/h; substitua imediatamente as vedações mecânicas e as juntas caso esse limite seja excedido para manter as metas de consumo de energia.

VIII. Casos típicos (para referência do proprietário)

Uma empresa farmacêutica no leste da China: Cristalização por película descendente de triplo efeito + circulação forçada, processando 8 t/h de solução-mãe com alto teor de sal, taxa de evaporação de 6,5 t/h, consumo de vapor de 0,22 t/t de água, economizando 5,2 milhões de RMB em custos de vapor anualmente, com retorno do investimento em 18 meses.

Parque de impressão e tingimento no sul da China: sistema de quádruplo efeito + MVR, taxa de evaporação de 20 t/h, taxa de reutilização de água de 92%, teor de sólidos em água salgada misturada ≤5%, atendendo ao "Padrão para Reutilização de Águas Residuais Industriais" GB/T19923-2005.

IX. Conclusão

O Evaporador Multiestágios não é simplesmente um "evaporador", mas sim uma solução de engenharia de sistemas que oferece tripla vantagem aos proprietários: "economia de energia + redução de emissões + recuperação de recursos". Desde que haja vapor com pressão ≥0,3 MPa ou calor residual acima de 85 °C no local, além de efluentes com alto teor de sal ou DQO, ou materiais que necessitem de concentração/cristalização, os evaporadores multiestágios são quase sempre a solução com o menor custo de ciclo de vida e o maior respaldo regulatório. Entre em contato conosco com seu relatório de qualidade da água e parâmetros do vapor para obter um balanço energético gratuito e um cálculo de retorno sobre o investimento, permitindo que cada tonelada de vapor gere mais de quatro toneladas de "benefícios de evaporação"!