Os evaporadores MVR utilizam tecnologia de recompressão mecânica para comprimir e aquecer o vapor secundário para reutilização, resultando numa eficiência energética...
O evaporador de duplo efeito de cloreto de sódio é um equipamento industrial consolidado, rápido e energeticamente eficiente, com vantagens insubstituíveis para o tratamento de águas residuais com elevada salinidade e para a recuperação de recursos valiosos.
1. Visão geral do princípio de funcionamento e do processo de um evaporador de duplo efeito para cloreto de sódio
O evaporador de cloreto de sódio de duplo efeito é um dispositivo de baixo consumo energético projetado com base na teoria da evaporação multiefeito. Sua ideia central é reutilizar o vapor secundário gerado no primeiro efeito como fonte de aquecimento para o segundo efeito, reduzindo significativamente o consumo total de vapor vivo do sistema.
2. Fluxograma do processo de um evaporador de duplo efeito de cloreto de sódio em co-corrente
Evaporação de Primeiro Efeito (Efeito de Alta Pressão): O cloreto de sódio líquido pré-tratado entra primeiro no evaporador de primeiro efeito. O vapor vivo introduzido externamente (vapor primário) condensa na parede externa dos tubos na câmara de aquecimento do evaporador, liberando uma grande quantidade de calor latente; o líquido de alimentação dentro dos tubos é aquecido até a ebulição, resultando na evaporação. Nesse momento, a pressão de operação do primeiro efeito é relativamente alta (geralmente ligeiramente positiva ou ligeiramente negativa), e o ponto de ebulição do líquido de alimentação também é relativamente alto.
Transferência e Utilização do Vapor Secundário: O vapor secundário (rico em calor latente) gerado pela evaporação de primeiro efeito é extraído e utilizado como fonte de calor para a câmara de aquecimento do evaporador de segundo efeito. Esta é a chave para a economia de energia da evaporação de duplo efeito; a energia de uma unidade de vapor vivo é utilizada duas vezes.
Evaporação de Duplo Efeito (Eficiência em Baixa Pressão): O líquido concentrado do primeiro efeito flui automaticamente para o evaporador do segundo efeito sob diferencial de pressão. Simultaneamente, o vapor secundário gerado no primeiro efeito condensa e libera calor na câmara de aquecimento do segundo efeito. Como o sistema do segundo efeito mantém um vácuo mais elevado (tipicamente acima de 0,08 MPa) por meio de um dispositivo de vácuo, sua pressão de operação e o ponto de ebulição do líquido de alimentação são muito menores do que os do primeiro efeito. Essa característica de baixo ponto de ebulição permite que o vapor secundário do primeiro efeito seja suficiente para reaquecer o líquido de alimentação neste efeito até a ebulição, alcançando uma concentração ainda maior.
Descarga e Cristalização: Após duas etapas de concentração, a solução de cloreto de sódio atinge um estado de supersaturação, precipitando cristais. A suspensão cristalina concentrada é então descarregada para um cristalizador subsequente para completar o crescimento dos cristais, ou entra diretamente em uma centrífuga para separação sólido-líquido, obtendo-se um produto sólido de cloreto de sódio seco. A solução-mãe é retornada ao sistema ou processada separadamente, dependendo da situação.
Tecnologia de evaporação de duplo efeito e vantagens do cloreto de sódio:
Alta economia de energia térmica: Esta é a vantagem mais notável da evaporação de duplo efeito. Teoricamente, o consumo de vapor por tonelada de água evaporada pode ser reduzido para aproximadamente 0,5 toneladas, em comparação com a evaporação de efeito simples (aproximadamente 1,1 toneladas de vapor/tonelada de água), atingindo uma taxa de economia de energia superior a 50%, reduzindo significativamente os custos operacionais.
Adequado para materiais sensíveis ao calor: A evaporação de duplo efeito opera a baixas temperaturas sob alto vácuo (os pontos de ebulição podem ser tão baixos quanto 50-60°C), evitando eficazmente os potenciais danos aos componentes do material causados por altas temperaturas, tornando-a particularmente adequada para soluções de cloreto de sódio que contêm substâncias voláteis.
Alto Grau de Automação: Os modernos evaporadores de duplo efeito integram sistemas de controle automático PLC ou DCS, permitindo inicialização/parada com um único botão, descarga automática, limpeza online (CIP), alarmes de falha e outras funções, garantindo a operação contínua e estável do sistema e reduzindo a intensidade da operação manual e os erros. 3.4 Benefícios Ambientais Significativos: Esta tecnologia permite a recuperação de cloreto de sódio das águas residuais, transformando resíduos em recursos valiosos. O efluente final é um condensado com boa qualidade de água, que pode ser reutilizado na produção, atingindo verdadeiramente os objetivos ambientais de "redução, recuperação de recursos e inocuidade".
Componentes de um evaporador de duplo efeito de cloreto de sódio
Unidade evaporadora: O componente principal de troca de calor, que normalmente emprega um sistema de circulação forçada (FMCR) ou de circulação natural do tipo casco e tubo. Devido à tendência do cloreto de sódio de formar incrustações e depósitos, a circulação forçada é mais comum, prevenindo eficazmente a formação de incrustações nas paredes dos tubos e garantindo a eficiência da transferência de calor.
Câmara de aquecimento: O conjunto de feixes de tubos dentro da unidade evaporadora, onde ocorre a troca de calor entre o vapor e o material.
Separador: Utilizado para separar rapidamente o vapor secundário gerado pela evaporação das gotículas arrastadas, garantindo a limpeza do vapor.
Pré-aquecedor: Utiliza o calor residual do condensado ou do vapor secundário para pré-aquecer a alimentação, melhorando ainda mais a eficiência térmica do sistema.
Sistema de vácuo: Normalmente composto por uma bomba de vácuo de anel líquido, um ejetor hidráulico ou uma bomba de jato de vapor, que fornece e mantém o ambiente de vácuo necessário para o segundo efeito.
Condensador: Condensa o vapor secundário inutilizável gerado na etapa final em água; são utilizados condensadores de mistura e de superfície.
Sistema de limpeza CIP: Realiza regularmente a limpeza química do interior do equipamento, removendo vestígios de incrustações que se acumulam durante a operação e garantindo um funcionamento estável a longo prazo.
Sistema de Controle Automatizado: O "cérebro" do sistema, que proporciona monitoramento em tempo real e controle preciso de parâmetros-chave como temperatura, pressão, vazão, nível do líquido e densidade.
Considerações sobre seleção e design
Características da ração: A análise precisa da DQO, pH, salinidade, composição, elevação do ponto de ebulição, etc., da ração é a base do projeto.
Seleção de Materiais Corrosivos: A solução de cloreto de sódio é corrosiva para o aço carbono. Os equipamentos principais geralmente requerem materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável duplex 2205, aço inoxidável duplex 2507 ou titânio.
Design anticalcário: A circulação forçada, a seleção de vazões adequadas e a implementação de um sistema de limpeza online são fundamentais para combater a incrustação por cloreto de sódio.
Integração Energética: Avaliar o potencial de utilização do calor residual da área da planta e do condensado de vapor para otimizar ainda mais a estrutura energética.
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