Evaporação do Licor Negro na Indústria de Celulose
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Evaporação do licor negro na indústria de celulose
Evaporação
• Noções básicas
• Caraterística do licor negro
• Função da evaporação
• Princípios de funcionamento
• Tipos de equipamentos
• Critérios gerais de projeto
• Principais fatores que afetam a
capacidade
• Discussão
Evaporação:
Maior consumidor de vapor do processo produtivo
Lavagem => evaporação
FUNÇÃO DA EVAPORAÇÃO
Licor negro diluído
/ fraco
Licor negro
concentrado
13-17 %ST 65-85 %ST
condensadosvapor
Característica do licor negro
• Composição
• Propriedades Densidade
Concentração
EPE (BPR)
Viscosidade
Poder calorífico
Calor específico
Composição do licor Negro
a composição do licor negro é resultado das reações de palpação e
origina-se da madeira ,do licor de cozimento e vapor na forma de
compostos derivados da lignina,carboidratos e extrativos .
0
5
10
15
20
25
30
35
40
%
C H O Na S Cl K
COMPOSIÇÃO DOS SÓLIDOS DO LICOR NEGRO
1/1 - VISCOSIDADE
• Uma das principais característica físicas do licor negro é a viscosidade .A viscosidade está associada a resistência que o licor apresenta para fluir . neste gráfico é mostrado valores médios de viscosidade para licores de eucalipto em função da concentração e temperatura.
• a linha vermelha representa um exemplo do limite de viscosidade para permitir o bombeamento do licor com bombas centrifugas um fator importante de controle e dimensionamento dos sistemas.
900
800
700
600
500
400
300
200
100
S.T.%
Vis
co
sid
ad
e C
p
60 C 80 C 100 C120 C
Viscosidade do Licor Negro
40 45 50 55 60 65 70 75
VISCOSIDADE DO LICOR PARA QUEIMA NA CALDEIRA
VISCOSIDADE II
• A viscosidade aumenta a medida que aumenta a concentração de matéria orgânica no licor
• Sulfidez e número Kappa podem alterar a viscosidade dos licores
• O álcali ativo residual que representa a fração de álcali que não reagiu durante o processo de polpação da celulose, influencia diretamente o PH e a viscosidade .de um modo geral o aumento do álcali residual diminui a viscosidade do licor
• Aumentos significativos de viscosidade podem ser observados quando o PH do licor é muito baixo
• A oxidação do licor reduz o álcali residual e pode aumentar de forma significativa a viscosidade do licor .
TRATAMENTO TÉRMICO DO LICOR
A viscosidade do licor pode ser reduzida principalmente em licores de
concentrações acima de 75% suficiente concentração de alcali.O processo
consiste em aquecer o licor em temperaturas acima das normalmente
utilizadas na evaporação (170-190 C) para a despolimerização das
moléculas de alto peso molecular.
TRATAMENTO TERMICO DO LICOR
•CONSUMO DE ENERGIA
•COMPLEXIDADE
ALHSTROM
Grafico de viscosidade
para diversos licores
DENSIODADE E CONCENTRAÇÃO
•A densidade do licor varia em
função da concentração com
pouca influencia da
temperatura
•Pode ocorrer uma alteração
na densidade em função da
recirculação de cinzas
•As cinzas podem ser
dissolvidas nos licores abaixo
de 75% ST
Densidade do licor negro
1,00
1,10
1,20
1,30
1,40
1,50
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
S.T.%
T/M
3
60 oC
120 oC
MEDIÇÃO DA CONCENTRAÇÃO
•A utilização de refratômetros é
a forma mais aceita para a
medição correta da
concentração do licor Negro
EPE =T2-T1
VAPOR T1
Evaporado
T2
Sempre T2>=T1
Licor
ELEVAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO (EPE)
ELEVAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
10 20 30 40 50 60 70 80
% TOTAL DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS
C
CARACTERÍSTICA DOS LICORES DE EUCALIPTO (HARDWOOD) EM
RELAÇÃO A SOFTWOOD
• Maiores concentrações de Cl e K
• Menor teor de extrativos
• Maior teor de polissacarídeos,lignina (PM menor)
• Maior viscosidade
• Menor Poder calorífico
• Menor tendência a formação de espuma
• Maior geração de Metanol
EVAPORADOR CASCATA
LICOR NEGRO
GASES DA CALDEIRA
GASES FRIOS
E ÚMIDOS
LICOR
CONCENTRAD
O
CICLONE COM VENTURI
LICOR
DILUIDO
GASES
SECOS E
QUENTES
CALDEIRA COM CICLONE
EVAPORAÇÃO
Modulo III Princípios de funcionamento
O ponto de ebulição aumenta ou diminui à medida que
aumenta ou diminui a pressão do sistema
100 c
1
100 c
3
120 80
4
100 c
2VAPOR
CONDENSADO
VAPOR
CONDENSADO
VAPOR
CONDENSADO
Princípios de funcionamento
CONDENSADOR
2 EFEITO1 EFEITO
AGUAFRIA
AGUAMORNA
100
VAPOR
100
VAPOR
CONDENSADO
120 100 80
80100
VAPOR
CONDENSADO
120
VAPOR VIVO
PRODUTO
ALIMENTAÇÃO
XX
X
AGUAFRIA
AGUAMORNA
VAPOR
80
VAPOR
CONDENSADO
100
VAPOR
CONDENSADO
VAPOR VIVO
LICOR CONCENTRADO
LICOR DILUIDO
120
110 85
100 80
DT PARA ÁGUA = 120 - 100 = 20 C
DT PARA LICOR = 120 - 110 = 10 C
O EVAPORADOR
O coeficiente de transmissão de calor
U =(A*∆T)
Q
EVAPORADORES CASCO TUBO
Principais Tipos de evaporadores
Circulação forçadaCirculação Natural
ESPELHO INFERIOR
CONDENSADO
Fluxo Ascendente
Influencia da temperatura de alimentação para o efeito RF
Fundo Topo
ESPELHO SUPERIOR
Vapor
T Superaquecimento do
licor
1 2 4 5
VAPOR
C
O
N
D
E
N
S
A
D
O
R
Evaporação De Fluxo Ascendente
LICOR
DILUIDO
LICOR
CONCENTRAD
O
3
ESPELHO SUPERIOR
ESPELHO INFERIOR
CONDENSADO
Vapor
Licor
T
Partes do Efeito
Fundo Topo
ESPELHO SUPERIOR
Vapor
T Superaquecimento do
licor
Distribuição do licor no espelho superior
CONCENTRAÇÃO
AGUA
FRIA
AGUA
MORNA
VAPOR
1 2 6543
CONDENSADOR
LICOR FRACO
LICOR
FORTE
Evaporação De Fluxo Descendente
1
TRANSFORMAÇÕES EM EVAPORADORES
RF FF
Evaporador de Placas
Evaporador de Placas
Distribuição do licor no efeito
DEPÓSITOS
Evaporador de painéis tubulares (TUBEL)
Evaporação De Fluxo Descendente
• A principal caraterística dos evaporadores de F.D. é a capacidade de operar com baixos Dt em função de operar sem coluna hidrostática
• já no aspecto de consumo de energia eletrica apresntam um consumo maior em função da recirculação necessária para manter a irrigação
• nos evaporadore tubulares é possivel operar com baixas taxas de recirculação que diminui o consumo de energia
• Uma preocupação em evaporadores tubulares está na qualidade da distribuição do licor no espelho superior que pode ser feita com bicos ou bandejas simples duplas ou triplas.
•Em função do pequeno volumem de licor no efeito O controle
adequado do equilíbrio na alimentação de cada efeito é um
requisito necessário para evitar entupimento nos efeitos mais
concentrados
• variações na temperatura da alimentação dos efeitos durante as
inversões ou lavagens dos efeitos que operam com altas
concentrações podem provocar entupimentos
•Este tipo de instalação apresenta uma resposta muito rápida a
mudanças de capacidade ,a partidas e paradas por outro lado
esta pode ser uma preocupação a mais em instalações mistas
com evaporadores de fa e fd
Seqüência do licor nos efeitos
CONCENTRADORES /SUPER CONCENTRADORES
•Tipo especial de evaporadores que concentram o licor
acima do ponto de saturação dos sólidos presentes no licor
•Trabalham com licores de alta viscosidade
•Em geral requerem maior consumo de energia e grandes
área de troca térmica
•Trabalham com pressões e temperaturas mais elevadas.
CONCENTRADORES
CONCENTRADORES
• Concentradores de contato direto
• Concentradores de contato indireto
TECNOLOGIAS
•Primeiro ponto Crítico
•Segundo ponto crítico
temperatura
%S.T.
SUPER SATURAÇÃO
SS= TDS-TSL
TSL
Tipos de Concentradores II
Cristalizadores de operação
continua
Concentradores com ciclos de
lavagem
Concentrador de Licor
Vertical
Evaporado
Licor 68%
Alimentação
de licor
Concentrador de Licor
horizontal
Vapor média
pressão
Vapor
Baixa
pressão
GERADOR DE VAPOR
AC BSEQUENCIA
A
B
CA
B
CA
B
C
Conceito: campanha do concentrador
Evaporador por Recompreção
• DT/Área
•Segregação do condensado
•Condensador
•Turbina /Motor
•Balanço energético
•Baixa pressão
•Espuma
•Temperatura do Licor
Princípio de funcionamento dos evaporadores por
Recompressaõ
MVR
VCE
O Diagrama de Mollier para Vapor de Água
•Neste conceito os os vapores do licor são comprimidos em um compressor ou turbo ventilador ,esta absorção de energia traduze-se em aumento da temperatura do vapor que é então utilizado como fonte quente para evaporar o licor
•o principio utilizado para este processo é chamado de compressão isentrópica .
•A energia é fornecida por uma turbina que opera com vapor a alta pressão ou um motor elétrico.
•A compressão do gás é em geral perto de o,3 Kg/cn2 o que limita a diferença de temperatura sem considerar o EPE a valores próximos a 7C deste modo sua aplicação esta limitada em geral a licores com concentrações abaixo de 25% ST
•Os baixos DT fazem sua aplicação apropriada para evaporadores de fluxo descendente
•Normalmente os pre evaporadores por recompressão mecânica são dimensionados para operar em pressões próxima à atmosférica pois a construção mecânica fica simplificada.
S-entropy Kcal/Kg
H-e
nta
lpy
Kca
l/K
g
647,0
640,8
639,1
1,7442 1,7568 1,7596
A
C 100 C
104 C
117 C
B
C
OPERAÇÃO DO VCE/MVR
EVAPORAÇÃO
Modulo V Sistema de gases e condensado
134 C 103 C 93 C 84 C 73 C
63 C
3,2* 1,2* 0,37*0,56*0,77*
0,23*
3,2*
1,2*
1,2*
0,77*
0,77*
0,56*
0,56*
0,37*0,37*
0,23*
0,50*
0,37*
1,0*
0,50*
0,50*Hm=(P1-P2) 10,33
DRENAGEM DOS
CONDENSADOS
* =Kg/cn2ABS
A B C
GNCC
A recuperação do calor dos condensados dos efeitos
T1
T1
T2
T2
T3
m1
1) M1*c*(t1-t2)=Q
2) Q = m`*L
m`= M1*c*(t1-t2)
L
m`
Condensação dos gases
do último efeito
Segregação dos condensados
•Consiste na separação dos condenado em função de seu grau de
contaminação
exemplo: metanol ,TRS, DQO,dBO
•Tem como objetivo minimizar a quantidade de condensado a ser
tratado no Stripper permitindo uma diminuição no consumo de de
vapor
•Pode ser feito no efeito em aquecedores de licor externos e no
condensador
Segregação dos condensados
Segregação dos condensados
Evaporador de
painéis de tubos
TUBEL
Estimativa do Tempo de residência
Tempo de contato do licor com a superfície de troca térmica.
(1) Utilizada para sistemas a vacuo em fluxo ascendente.
(2) Espessura do filme ,Utilizada para evaporadores de fluxo
descendente tubulares
(3) fração do volumem líquido para evaporadores de fluxo
descendente tubulares
(4) fração do volumem líquido para evaporadores de fluxo
descendente de placas
(5) Tempo de residência
(1) Utilizada para sistemas a vacuo em fluxo
ascendente.
(2) Espessura do filme ,Utilizada para evaporadores
de fluxo descendente tubulares
(3) fração do volumem líquido para evaporadores de
fluxo descendente tubulares
(4) fração do volumem líquido para evaporadores de
fluxo descendente de placas
(5) Tempo de residência (t)
Os evaporadores de placa têm os menores tempo de
residência
(s)
REMOÇÃO DOS GASES
INCONDENSÁVEIS
VAPOR
GAS
Bomba de anel líquido
• A medida que os gases são resfriados aumenta a concentração de gases incondensaveis .
• O sistema de condensação pode conter três condensadores em serie ,no primeiro condensador ou condensador principal são condensados os vapores do ultimo efeito e o total dos gases coletados no restante dos efeitos.neste .
• Os gases não condensados neste estagio são sucionados por um ejetor e enviados a um condensador intermediário ou “inter cooler” de menor capacidade..
• Um segundo ejetor e condensador ,”after cooler”pode ser usado para resfriar os gases incondensadeis que serão enviados para o sistema de incineração.
• Vazamentos de ar para o sistema de gases ou deficiências de capacidade podem provocar perdas de capacidade consideráveis.
REMOÇÃO DOS GASES INCONDENSÁVEIS
• Estes gases devem ser retirados porque seu acumulo no interior do efeito interrompe o contato entre o vapor e o tubo ou placas diminuindo a área efetiva para a troca térmica.
• Deficiências na retirada dos gases podem provocar perdas consideráveis de capacidade
• Excesso de retirada de gases provocam sobrecarga no condensador e perda de energia
• Normalmente são colocados orifícios de restrição para permitir ajustes caso necessário.
• A coleta dos gases dos efeitos com pressão positiva a rigor não é uma exigência térmica e sim de meio ambiente em função do forte odor dos gases principalmente em plantas operando com alta sulfidez.
• A retirada dos gases do condensador é feita geralmente com ejetores a vapor ou bombas de vácuo de anel líquido a melhor opção depende das condições de cada planta.
O Condensador
•Entrada dos vapores do
último efeito
•Entrada de água fria
• Saída de água morna
•Saída dos gases
incondensáveis
SOG
Licor negro
Licor negro
Vapor
Condensado Tratado
Cond. contaminado
STRIPPER
EVAPORAÇÃO
Modulo IV aquecedores de licor
Aquecedores de licor externos
• permitem aumentar a área de
troca térmica
• Podem diminuir a economia de
vapor
• representam um aumento no
investimento
• Permitem condensar os vapores
excedentes da evaporação
• alternativa para melhorar a
segregação dos condensados
Aquecedores de licor internos
CONTROL OF SOLUBLE SCALE IN BLACK LIQUOR EVAPORATORS AND CONCENTRATORS:PART 1. PILOT PLANT STUDIES
Daniel D. Euhus, Bing Shi, and Ronald W. RousseauGeorgia Institute of Technology
Wm. James Frederick, Jr.Chalmers University of Technology
INCRUSTAÇÕES
•Aumentam o consumo de
vapor
•Reduzem a capacidade
da evaporação
•Diminuem a estabilidade
operacional
1 2 3 4 5 6
Conc.in 41,4 30 23,2 19,1 16,1 14
Conc.Out 69,3 41,8 30 23,2 19,1 16,1
Evap. 26,6 26,6 26,6 26,6 26,6 26,6
Flow in 67,0 93,6 120,2 146,8 173,4 200
Perfil de incrustações
Evaporador 6 efeitos contra corrente
Incrustações de Sódio
solúvel,Ca,Mg,
sabões,lignina,
Alumínio,sílica,(Cacio) Fibras,materiais
estanhos
Perfil de incrustações (II)
AQ, sistema de condensados
BURQUITA:Principal complexo formado na
concentração inicial de cristalização no licor negro
(aprox.49 a 55%)
Burquita= 2*Na2So4 *Na2CO3
Abaixo do primeiro ponto crítico todos os sais de sódio
etão dissolvidos.
•É Soluvel em água.
•Pouca dependencia com a temperatura.
•O Na2SO4 atua como semente
Primeiro Ponto crítico
Pontos críticos
Primeiro ponto crítico para sais de sódio
45%
50%
55%
60%
65%
0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8%
Na2SO4, wt% BLS
Cri
tica
l S
olid
s
Total Na
17%
19%
21%Na2CO3
Na2SO4= 4,0
Na2CO3
Na2SO4= 1,0
Na2CO3 Na2SO4
H2O
Diagrama de equilíbrio
Incrustações de Cálcio
Evaporadores :CaCO3
Concentradores : (Pirsonite) Na2CO3*CaCO3
A principal origem do Ca é a madeira.
Depende da temperatura.
Baixa solubilidade em água.
Presente em alta concentração nos sabões.
Outras incrustações
Alumino
Magnésio
Lignina
Licor
Sulfato
EVAPORAÇÃO
Modulo IV Critérios gerais de projeto
Critérios gerais de projeto
• Conceitos básicos de termodinâmica
• Cálculo da água evaporada
• Número de efeitos
• Coeficiente global de transmissão de calor
• Distribuição das temperaturas nos efeitos
Conceitos Básicos
• Calor latente (vaporização)
• Calor sensível (aquecimento)
A condensação ou liberação do calor latente é a forma
utilizada na industria para transferir o calor do vapor
• Calor latente :Quantidade de calor transferido durante a
condensação / vaporização (da água contida no licor) ,
medido em Kcal/Kgr.– neste caso ocorre mudança de estado a temperatura constante
– Um Kgr de vapor de água condensando, cederá
aproximadamente 500 Kcal.
• Calor sensível: calor cedido durante a mudança de
temperatura (do licor) medido em Kcal/Kgr.– Neste caso ocorre mudança de temperatura sem mudança de
estado.
– Na variação de temperatura da água em um grau ocorre a
transferência de 1 Kcal.
A diferença significativa ente a o calor entregue durante a condensação ou calor latente e o calor entregue durante o resfriamento calor sensível é o motivo do porque os processos de troca térmica utilizam a condensação como forma de ceder calor.
Em projetos industriais o calor latente utilizado é o da água encontrado em qualquer tabela de vapor
Para o caso de mudanças de temperatura do licor onde é utilizado o calor sensível são utilizadas tabelas especificas que dependem da concentração do licor .quanto mais concentrado o licor menor a necessidade de calor para aumentar sua temperatura em outras palavras menor o calor específica.Para licor negro o calor especifico varia de 0,9 0,6 Kcal/Kg*C
Temperaturas em cada efeito
Temperatura do licor no
efeito (TL) Temperatura do
licor entrando
Temperatura do evaporado
do licor
Temperatura do vapor
entrando no efeito (TV)
TV-TL
Pressão do Vapor
V a p or d e á g u a sa t u r a d o
135
140
145
150
155
160
165
2,5 2,9 3,3 3,7 4,1 4,5 4,9 5,3 5,7
P r essã o( K g / cm 2 )
Te
mp
er
at
ur
a
•Um aumento de 1,0 Kg/cm2
corresponde a um aumento na
temperatura do vapor Entre 11 a
9 C dependendo de pressão de
operação do sistema
•O aumento da pressão de vapor
pode ser limitado em função das
resistência mecânicas do
evaporador ou da tendência à
formação de incrustações.
Calor específico do licor
Exemplo.
•T3 é a temperatura do licor entrando
•a tempermutara de saída do licor T4 será
T4=T2+EPE
•se T3 é menor que T4 o calor necessário para aumentar a temperatura do licor de T3 a T4 será
Ql=ml *c*(T4-T3)
•onde Ql é a quantidade de calor em Kcal ,ml a massa de licor em Kg e c o calor específico do licor em Kacl/kg*C
T5
T1,m1
T3,m3
T4,m4
T2,m2
A partir de m1 e T1 podemos calcular o calor do vapor
disponível para a evaporação
Qv= m1*l
onde m1 é a massa de vapor em Kg e l o calor latente
naquela pressão em Kcal/Kg*c
O próximo passo é o cálculo da evaporação no efeito que
será definido pelo calor disponível do vapor menos o calor
necessário para aquecer o licor na temperatura de
evaporação do evaporado
Qefet= Qv-Ql
este calor será responsável pela evaporação do licor porem
numa pressão e temperatura menor que a do vapor
alimentado ao efeito ,sendo assim o calor latente será o
correspondente a estas condições s de pressão e
temperatura
Qefet=mevap.*L OU Qefet=mevap
T5
T1,m1
T3,m3
T4,m4
T2,m2
L
• O licor saindo do efeito será dado pela diferença entra a entrada e o evaporado
m4=m3 – mevap
• Normalmente parte do calor condensado do vapor é recuperado aproveitando o calor residual dado pela diferença de temperatura entre o vapor e o evaporado.
mflash= m1*c*(T1-T2) onde mflash é o vapor fhasheado no tanque de condensado e c o calor especifico da água igual a 1
• a quantidade de condensado saindo do efeito será entãO igual a
mcond= m1- mflash.
• E a quantidade de evaporado disponivel para a evapopração no efeito seguinte será igual a
m2=mevap+mflash.
T5,m5
T1,m1
T3,m3
T4,m4
T2,m2
A partir da concentração do licor entrando é
possível definir a concentração do licor saindo,ou
checar o calculo da vazão de licor saindo caso a
concentração do licor saindo seja um dado
conhecido . Este calculo pose ser feito a partir da
equação
c3xm3=c4xm4
c3xm3=c4
Este é o procedimento básico para o calculo
da condição de cada efeito.
CÁLCULO DA CONCENTRAÇÃO FINAL
m4T5
T1,m1
T3,m3
T4,m4
T2,m2
Cálculo da água evaporada
M3*C3=M4*C4
Evaporação Ev = M3-M4
Ev = M3-M3xC3
C4
Ev = M3 X 1-C3
C4 T5
T1,m1
T3,m3
T4,m4
T2,m2
EXEMPLO
Evaporação de 6 efeitos
Alimentação da evap. 200 t/h de licor a 14% S.T. é necessário obter
um licor a 70 % ST .
A agua evaporada será dada pela formula 200*(1-14/70)=160 t/h
a evaporação em cada efeito pode ser estimada em um primeiro
momento como160/6=26,6 t/h e a vazão de licor na saida de cada
efeito pode ser calculada
no sexto efeito 200-26,6=173,4
no quinto efeito 173,4-26,6=146,8
no quarto efeito 146,8-26,6=120,2
no terceiro efeito 120,2-26,6=93,6
no segundo efeito 93,6-26,6=67
no primeiro efeito 67-26,6=40,4
as concentrações na saída dos efeitos são calculadas pela relação
m1c1=m2xc2 ou m1c1/m2=C2
Desta forma podemos calcular os valores para o restante dos efeitos e
determinar os EPE em função da concentração
Para o exemplo as concentrações de licor na saida de cada efeito serão dadas da seguinte forma
no sexto efeito 200*14/173,4=16,14%
no quinto efeito 200*14/146,8=19,1%
no quarto efeito 200*14/120,2=23,3%
no terceiro efeito 200*14/93,6=30%
no segundo efeito 200*14/67=41,8%
no primeiro efeito 200*14/40,4=69,3%
A partir dos valores das concentrações em cada efeito é possível
determinar na tabela o valor dos EPE para cada concentração
no sexto efeito 1,1C
no quinto efeito 1,5C
no quarto efeito 2,1C
no terceiro efeito 3,4C
no segundo efeito 6,3C
no primeiro efeito 14,8C
ELEVAÇÃO DO PONTO DE EBULIÇÃO
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
10 20 30 40 50 60 70 80
% TOTAL DE SÓLIDOS DISSOLVIDOS
C
Economia do evaporador
Economia = Kg de evaporado
Kg de vapor consumido
Economia do evaporador
Economia do evaporador
Economia do evaporador
Número de efeitos e Economia
N de efeitos Kg Evap
Kg.vapor
1 0,88
2 1,80
3 2,60
4 3,30
5 4,60
6 5,50
consumo especifico de vapor
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6
número de efeitos
kg
de
ág
ua e
vap
ora
da/k
g d
e v
ap
or
Número de efeitos
•Evaporações com menos efeitos apresentam um investimento menor
•A economia da evaporação é proporcional ao número de efeitos
•menor número de efeito implica em um maior consumo de água para o condensador
•Em um projeto o numero de efeitos depende do EPE do licor concentrado,do balanço de vapor da planta ,da disponibilidade de investimento e da pressão disponível de vapor
•Somente o aumento do número de efeitos não garante um aumento de capacidade.
U=Q
A T
• Para áreas menores são necessários diferenças de temperaturas maiores
• U depende das caraterísticas do licor como viscosidade e concentração
• Cada efeito tem um U que representa a eficiência da troca
• O U de projeto não é um valor calculado
O Coeficiente de transmissão de calor U
Exemplo de U para uma evaporação de 6 efeitos
• concentrador 1 500 Kcal/h*m2*C
• Concentrador 2 980 Kcal/h*m2*C
• segundo efeito 1100 Kcal/h*m2*C
• terceiro efeito 1200 Kcal/h*m2*C
• quarto efeito 1150 Kcal/h*m2*C
• quinto efeito 1120 Kcal/h*m2*C
• sexto efeito 1250 Kcal/h*m2*C
Distribuição dos U´s
0
400
800
1200
1600
0 2 4 6 8
DISTRIBUIÇÃO DAS TEMPERATURAS NOS EFEITOS
A disponibilidade total de DT é dada por 4 fatores principais
•temperatura do vapor vivo
•temperatura do vapor no último efeito
•perdas de temperatura pelo EPE (BPR)
•perdas nos dutos de gases e separadores de gota
DT=Tvap-Tcond.- BPR(n)
• Um dos pontos mais importantes em um evaporador múltiplo efeito é a distribuição das temperaturas em cada efeito .por sua vez esta é uma informação fundamental para avaliar o desempenho de uma instalação.
• Os principais fatores que determinam a distribuição de temperatura em cada efeito são
– temperatura do vapor vivo
– temperatura do vapor no último efeito
DISTRIBUIÇÃO DAS TEMPERATURAS NOS
EFEITOS
– perdas de temperatura pelo EPE (BPR)
– perdas nos dutos de gases e separadores de gota
DTtotal=Tvap-Tcond.- EPE(n)- DP(dutos)
DP é geralmente considerado como constante para todos os efeitos e para efeito práticos podem ser negligenciados
DISTRIBUIÇÃO DAS TEMPERATURAS NOS
EFEITOS (I)
Exemplo
Numero de efeitos 6
temperatura no evaporado do último efeito 54 C
temperatura do vapor vivo 140 C
EPE em cada efeito é calculado a partir da evaporação
em cada efeito conforme já mostrado no
exemplo anterior 1,1+1,5+2,1+3,4+6,3+14,8=29,2
perda estimada nos dutos 5C
Então : DT médio = (140-54)-(29,2)- 5
DT Médio= 51,8/6= 8,6 C
54140
Exemplo
Principais Fatores que afetam a capacidade da planta
Externos
• pressão do vapor
• Fibras
• A .A . Residual/viscosidade
• vapor /choques térmicos
• temperatura do licor
• Inorgânicos no licor
Principais Fatores que afetam a capacidade da planta
Internos
• conc. Final
• espuma
• controle do nível de licor nos
efeitos
• vazão mínima
• incrustações
• Vácuo
– remoção de GNC
Fibras
• As fibras tende a depositar-se na paredes de troca dos efeitos
mais diluidos,são faceis de retirar com agua porem são
responsaveis pela perda de capacidade
• valores 30-150 mg/l
A.A.Rsidual
é observado que um aumento no A .A .R. deminui a tendencia de
incrustações dos licores dentro de certos níveis
• Os efeitos com DT maiores indicam sub dimensionamento
,áreas insuficientes ou área de troca ineficiente ( incrustações).
• A distribuição dos Dt não será igual „para todos os efeitos .O
primeiro efeito que opera com U menor em função da alta
concentração tera um DT maior U=Q/a*Dt
• Industrialmente o limite mínimo de diferença de temperatura
entre o vapor e o licor a ser evaporado em um múltiplo efeito é
de 6 C
Vazão mínima de licor
• Os evaporadores de fluxo ascendentes são mais sensiveis a um fluxo mínimo,eveporadores com circulação natural requerem uma operação proxima da nominal para que a diferença de densidade permita a circulação do licor nos tubos.
• Nos evaporadores de fluxo desendentes baixas capacidades podem provocar superconcentração do licor e entupimentos em função do reduzido volumem de licor nos efeitos
• em evaporadores mixtos de fluxo ascendente e desendente principalmente os primeiros efeitos a difereça de coeficientes e volumem nos efeitos podem provocar superconcentrações e entupimentos nestes casos é necessário manter um fluxo mínimo.
Futuro
•Evaporação dos efluentes ?
•Integração com o digestor ?
•Redução das temperaturas ?
•Geração de condensados ?
COMBINAÇÃO DE EVAPORADORES
COMBINAÇÃO DE EVAPORADORES