BRPI0818683B1

BRPI0818683B1 - instalação para evaporação de um líquido

Info

Publication number: BRPI0818683B1
Application number: BRPI0818683A
Authority: BR
Inventors: Koistinen Peter; Tikka Petri
Original assignee: Andritz Oy
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2018-11-21
Also published as: FI20070812A0; BRPI0818683A2; SE1050514A1; FI122534B; CL2008003123A1; FI20070812L; AR069015A1; SE534903C2; WO2009053518A3; WO2009053518A2

Description

(54) Título: INSTALAÇÃO PARA EVAPORAÇÃO DE UM LÍQUIDO (73) Titular: ANDRITZ OY, Companhia Finlandesa. Endereço: Tammasaarenkatu 1, Helsinki, FINLÂNDIA(FI) (72) Inventor: PETER KOISTINEN; PETRI TIKKA.

Prazo de Validade: 10 (dez) anos contados a partir de 21/11/2018, observadas as condições legais

Expedida em: 21/11/2018

Assinado digitalmente por:

Alexandre Gomes Ciancio

Diretor Substituto de Patentes, Programas de Computador e Topografias de Circuitos Integrados

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INSTALAÇÃO PARA EVAPORAÇÃO DE UM LÍQUIDO

A presente invenção diz respeito a uma instalação para evaporação de líquidos, que é realizada utilizando evaporação por compressão de vapor. A instalação pode ser aplicada especialmente numa planta de evaporação de um licor negro de uma planta de processamento de polpa química ou de polpa de celulose para fabricação de papel, em que a pré-evaporação do licor negro é efetuada de uma maneira nova usando a evaporação por compressão de vapor.

Para a combustão em uma caldeira de recuperação, o licor negro é concentrado usualmente em uma planta de evaporação de múltiplos efeitos (ou seja, vários estágios). A numeração dos efeitos (ou estágios) é baseada na ordem definida pelo fluxo de vapor dos efeitos. Mais frequentemente, uma planta de evaporação opera de tal modo que um evaporador sob a pressão mais alta receba como uma fonte de calor, isto é, vapor fresco, que ferve o líquido na parte dos líquidos do evaporador, e dessa forma é gerado o vapor tendo uma pressão mais baixa do que a pressão do vapor introduzido na parte do vapor do evaporador. O vapor gerado é usado para aquecer um evaporador que se encontra sob a pressão mais baixa seguinte, na medida em que o líquido escoa através da planta de evaporação em contracorrente em relação ao vapor de aquecimento. De maneira correspondente, em um terceiro efeito, em um quarto efeito, etc..., o mesmo processo ocorre, até que a pressão e a temperatura do vapor proveniente do último efeito em relação ao fluxo de vapor sejam tão baixas que não valería mais a pena continuar, seja em relação a questões técnicas, seja em relação a questões de custo total. O vapor na pressão mais baixa é usualmente condensado em um condensador com água ou ar. Tipicamente, uma planta de

2/19 evaporação compreende 5 a 7 efeitos. Uma unidade do tipo de evaporação convencional é um denominada como evaporador de uma película em queda livre, em que o licor é introduzido de forma a escoar para baixo sobre a superfície de um elemento de aquecimento na forma de uma película fina de modo a gerar uma alta eficiência de aguecimento.

Na concentração de licor negro, para a combustão, a evaporação por compressão de vapor também tem sido usada, a qual é também chamada de recompressão de vapor mecânica (MVR), em que a pressão, e, assim, também a temperatura de saturação do vapor evaporado de uma solução são aumentadas com vapor por meio de um ejetor, ou mecanicamente por meio de um compressor ou um ventilador, a valores tão altos que este vapor pode ser usado como meio de aquecimento com o mesmo efeito. A compressão é necessária de modo a elevar a temperatura de saturação do vapor para gerar uma diferença de temperatura adequada sob o efeito de evaporação. 0 aumento na temperatura de saturação deve ser maior do que o aumento do ponto de ebulição. Uma vez que a demanda de energia do compressor ou ventilador é relativa ao aumento da pressão, a evaporação por compressão de vapor tem sido usada, principalmente, quando o aumento do ponto de ebulição é baixo. Um fator restritivo para a compressão por vapor mecânico na evaporação de licor negro é o aumento do ponto de ebulição do licor negro. A medida em que aumenta o teor de sólidos secos do licor negro, a elevação do ponto de ebulição aumenta rapidamente e reduz a diferença de temperatura disponível. Na prática, o uso de ventiladores de evaporação na indústria de polpa de sulfato é limitado à pré-evaporação, quando o licor é evaporado em aproximadamente 20-25% do teor de sólidos secos. A préevaporação é, tipicamente, seguida pela evaporação de múltiplos efeitos acima descrita para aumentar o teor de

3/19 sólidos secos do licor negro até um teor de sólidos secos preferido, tipicamente de 75 a 85%, e até mesmo de 90%, para combustão na caldeira de recuperação. Tipicamente, os evaporadores de película em queda livre são adequados para uso como evaporadores de compressão, porque eles podem operar de forma eficaz mesmo com pequenas diferenças de temperatura.

A aplicabilidade econômica da evaporação por compressão de vapor depende do fato de que o preço da energia elétrica seja baixo o bastante comparado com o preço da energia de calor disponível. Uma vantagem deste método de evaporação é que não é necessária nenhuma fonte de energia externa.

O pedido de patente Finlandês FI 51835 (US 3475281) descreve uma planta de evaporação, em que, por exemplo, licor negro, é primeiramente evaporado em uma planta de evaporação por compressão de vapor, onde os vapores que são descarregados do evaporador são comprimidos com um compressor e retornados ao mesmo efeito que a fonte de calor. Em um segundo efeito de evaporação, o licor é concentrado mais uma vez, usando como meio de aquecimento, o vapor separado proveniente do condensado descarregado do evaporador por compressão de vapor.

pedido de patente finlandês FI 118 131 (EP 839 949) descreve uma instalação para aumentar a capacidade de uma planta de evaporação de múltiplos efeitos de licor negro de tal· modo que a pressão do vapor de descarga de pelo menos um efeito de evaporação seja aumentada por meio de um compressor ou um ventilador. O vapor na pressão mais alta é conduzido ao interior do efeito de evaporação seguinte como meio de aquecimento, de tal modo que a questão não diz respeito à denominada evaporação por compressão de vapor.

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Uma vez que os preços de combustível adicional e da energia elétrica verde - cujo termo, em geral, se refere à energia elétrica produzida com combustível que não seja fóssil - estão continuamente aumentando, diversas soluções para plantas que diminuem o consumo de vapor da planta de processamento de polpa química ou de polpa de celulose estão se tornando cada vez mais eficazes em termos de custo. Na medida em que o consumo de vapor diminui, o equilíbrio da planta de processamento economiza combustível adicional ou haverá mais energia elétrica disponível para a parte do condensado de uma turbina para produção de eletricidade. Plantas de processamento de polpas tendem a polpar mais energia elétrica devido ao aumento do interesse econômico. Além das plantas de processamento de polpas químicas, outras plantas de produção, tais como plantas de

processamento	de polpa química ou	de	polpa	de	celulose	para
produção	de	papel, visam um	consumo	de	energia	mais
eficiente	e mais econômico.
	0	consumo de energia	de	uma	planta de	pré-

evaporação por compressão mecânica de vapor, que também pode ser denominada de uma planta de pré-evaporação por ventilação, caso seja usado um ventilador, em comparação, por exemplo, com uma planta de evaporação de 7-efeitos conectados em série, quando calculado em termos financeiros, é frequentemente até 70% mais baixo. Plantas de pré-evaporação por ventilação mais antigas foram usadas em uma planta de processamento de polpa de sulfato, principalmente, para a obtenção de capacidade adicional para a planta de evaporação.

Somente uma parte da evaporação total necessária pode ser obtida na planta de pré-evaporação por ventilação porque o teor de sólidos secos excessivamente alto do licor a ser evaporado aumenta a elevação do ponto de ebulição e exige um aumento da

5/19 pressão alta do ventilador ou compressor, o que aumenta o consumo de energia elétrica.

Um objetivo da presente invenção é fornecer um método de acoplamento da evaporação por compressão de vapor a uma instalação de evaporação de líquidos, tal como uma planta de evaporação de múltiplos efeitos para licor negro, conhecida de per se, de tal modo que seja mais vantajoso tanto em termos de instalação de equipamentos, como em vista dos aspectos econômicos.

De modo a alcançar estes objetivos, a presente invenção diz respeito a uma instalação para evaporação de um líquido, tal como, um licor negro, compreendendo pelo menos uma planta de evaporação por compressão de vapor, incluindo pelo menos uma unidade de superfície de transferência de calor e um dispositivo de aumento de pressão de vapor, e uma planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série, sendo que cada efeito de evaporação deste compreende pelo menos uma unidade de superfície de transferência de calor e que tem dutos para alimentar um líquido proveniente de uma unidade de transferência de calor por evaporação para outra unidade e dutos para alimentar vapor para cada uma das unidades e para descarregar destas líquido. A instalação o vapor gerado na evaporação de acordo com a invenção do caracterizada pelo fato de que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são conectados de tal modo que os vapores gerados nas unidades na evaporação do líquido são conduzidos a um espaço comum que é conectado pelo menos ao dispositivo para aumentar a pressão do vapor para conduzir uma parte do vapor nele para devolvê-lo após o aumento de pressão na unidade da planta de evaporação por compressão de vapor como meio de

6/19 aquecimento. Preferivelmente, o espaço comum é ainda conectado a um duto para conduzir uma parte dos vapores a um próximo efeito de evaporação da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série.

A instalação de acordo com esta invenção pode ser aplicada com relação a plantas de evaporação de múltiplos efeitos para diferentes líquidos em várias plantas de produção. Preferivelmente, a invenção pode ser aplicada na evaporação de líquidos gerados ou produzidos em plantas de processamento de polpa química ou polpa de celulose para produção de papel. Estes tipos de líquidos em uma planta de processamento de polpa de celulose para fabricação de papel compreendem, além do licor negro, ainda, por exemplo, filtrados, da lavagem e branqueamento da polpa, bem como líquidos provenientes do tratamento de efluentes. Ainda, outros líquidos, além daqueles gerados na produção de polpa de sulfato, podem ser evaporados de acordo com a invenção. Estes incluem processos TMP (formação termomecânica de polpa), CTMP (formação termomecânica de polpa química) e APMP (formação termomecânica de polpa de peróxido alcalina). Além disso, para repor fontes de energia fóssil, as plantas de processamento podem ser providas com plantas de produção para outras fontes de energia, tais como biodiesel e etanol, cuja produção fornecerá vários líquidos, no tratamento dos quais a evaporação pode ser incluída como um processo parcial.

A invenção é implementada de acordo com uma modalidade preferida de tal modo que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade de evaporação da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são instaladas em um mesmo alojamento, isto é, no mesmo dispositivo de evaporação. Assim, um único dispositivo de evaporação tem duas unidades de superfície

7/19 de transferência de calor, uma das quais utiliza, como meio de aquecimento, o vapor que é gerado em um efeito anterior da planta de evaporação de múltiplos efeitos, e a outra utiliza o vapor proveniente do dispositivo de aumento de pressão de vapor. Na medida em que o líquido é evaporado em uma superfície externa das unidades de superfície de transferência de calor, o vapor gerado na evaporação é alimentado no mesmo espaço definido pelo alojamento e é descarregado tipicamente por meio de um duto ou dutos posicionados no alojamento, tipicamente, na parte superior deste. Uma parte deste vapor é utilizada em um efeito de evaporação seguinte estando a uma pressão mais baixa e a pressão de uma parte do vapor é aumentada e retornada como meio de aquecimento para a unidade da planta de evaporação por compressão de vapor.

Um dispositivo de evaporação de película em queda livre pode, preferivelmente, ser usado como unidade de superfície de transferência de calor, em que a superfície de evaporação é formada de uma série de lamelas ou tubos. Preferivelmente, o líquido a ser evaporado, tal como o licor negro, escoa sobre a superfície externa das lamelas ou sobre a superfície interna dos tubos, enquanto o vapor de aquecimento é conduzido no interior das lamelas ou para o lado externo dos tubos. Por exemplo, em evaporadores de lamelas de película em queda livre do tipo placa, quase toda ou toda a parte vertical da superfície de evaporação está em contato com o espaço de vapor ao redor, de modo que o espaço livre é deixado entre os elementos de transferência de calor para liberar o vapor gerado em sua superfície. Em um evaporador operando sob o princípio da película em queda livre, o vapor escoa livremente em um espaço definido por um alojamento, no interior do qual as unidades de elementos de transferência de calor estão

8/19 localizadas. 0 vapor gerado escoa, essencialmente, verticalmente para cima no espaço livre entre as unidades de elemento de transferência de calor e a parede do alojamento indo para a parte superior do alojamento. Normalmente, o vapor é coletado em um separador de gotas e é deixado escoando a partir da parte superior do alojamento. Cada um dos efeitos da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série compreende uma unidade de superfície de transferência de calor instalada no interior do alojamento ou diversas unidades de superfície de transferência de calor conectadas em paralelo, cada uma sendo instalada no interior de um aloj amento.

Um ventilador ou compressor age como dispositivo de aumento da pressão de vapor.

De acordo com uma modalidade desta invenção, uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são posicionadas no interior de um mesmo alojamento, isto é, em um mesmo dispositivo de evaporação. Assim, um mesmo, dispositivo tem duas unidades de superfície de transferência de calor, uma das quais utiliza como meio de aquecimento o calor que é gerado em um efeito precedente da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série e a outra que utiliza vapor gerado do dispositivo de aumento de pressão de vapor. Nas unidades, os vapores secundários gerados na evaporação do líquido são conduzidos a um espaço comum, que é um espaço de vapor secundário do dispositivo de evaporação e a partir de onde são, de acordo com uma modalidade, descarregados juntos por meio de um duto comum. Este duto de descarga é conectado a um efeito de evaporação seguindo na direção do fluxo de vapor, em que uma parte do vapor é introduzida

9/19 diretamente como meio de aquecimento. Tal duto de descarga é ainda conectado a um dispositivo de aumento de pressão para aumentar a pressão do vapor e para retornar uma parte dos vapores após o aumento de pressão para o interior da unidade da planta de evaporação por compressão de vapor como meio de aquecimento.

De acordo com uma outra modalidade da invenção, uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são instaladas no interior de um mesmo alojamento, de tal modo que um espaço comum para vapor secundário é dividido parcialmente por meio de uma parede intermediária, de tal modo que a parede é dotada de uma abertura ou de aberturas para equalizar a pressão entre as partes formadas pela parede intermediária no interior do alojamento. Um objetivo de dividir o espaço comum de vapor em um espaço parcialmente combinado de vapor é para incrementar a separação de condensado impuro. Sabe-se que quando um liquido, tal como um licor de alimentação ou um licor negro fraco, é evaporado pela primeira vez, uma grande quantidade de substâncias (por exemplo, metanol), cujo ponto de ebulição é menor do que o da água, ferve primeiramente. Quando estes vapores, juntamente com o vapor de água, são conduzidos por meio de um compressor ou de um ventilador, como meio de aquecimento, para dentro da parte de fundo de uma unidade de superfície de transferência de calor do mesmo efeito, ou para dentro de uma planta de evaporação conectada em série, para dentro da parte de fundo de um lado de vapor que aquece o feito seguinte, e quando a mistura escoa para cima, principalmente a água é condensada a partir deste primeiramente e quando se aproxima da parte de topo, e dessa forma a pressão do vapor diminui, mais vapores e mais outros vapores são

10/19 condensados. Substâncias facilmente voláteis (tal como o metanol) são acumuladas no condensado que é coletado separadamente a partir da parte final da superfície de transferência de calor (a chamada parte de segregação para o condensado) e este condensado é denominado condensado impuro.

De acordo com uma modalidade da invenção, a dita unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série alojamentos separados.

são posicionadas no interior de

A descarga de vapores secundários nelas formados provenientes dos alojamentos é instalada em um espaço comum que é conectado a um dispositivo de aumento da pressão de vapor para retornar uma parte dos vapores para a unidade da planta de evaporação por compressão de vapor como o meio de aquecimento. Preferivelmente, o espaço é ainda conectado a um duto para conduzir uma parte dos vapores para o interior de um efeito de evaporação seguinte da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série. De acordo com um método, ambos os alojamentos são dotados de duto de descarga, cujos dutos no exterior dos alojamentos se mesclam em um espaço que é conectado tanto com o dispositivo de aumento de pressão de vapor quanto com um efeito seguinte da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série. O acoplamento dos dutos de descarga pode ainda ser efetuado de tal modo que o duto de descarga de vapor de um alojamento seja conectado ao espaço de vapor do outro alojamento, cujo espaço de vapor age como um espaço comum e de onde os vapores secundários são parcialmente removidos para o interior do dispositivo de aumento de pressão de vapor para retornar uma parte dos vapores para dentro da unidade da planta de evaporação por compressão de vapor, como sendo o meio de aquecimento, e

11/19 parcialmente e diretamente para dentro de um outro efeito da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série como sendo o meio de aquecimento.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a descarga, isto é, a ventilação de gases nãocondensáveis gerados em uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor, é efetuada por meio dos respectivos dispositivos da planta de evaporação de múltiplos efeitos.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a descarga e o tratamento de condensados gerados em uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor são manuseados com dispositivos especiais da planta de evaporação de múltiplos efeitos.

A invenção é descrita em mais detalhes com referência às figuras anexas, nas quais:

A Figura 1 ilustra esquematicamente em detalhe uma instalação de uma unidade de uma planta de evaporação por compressão de vapor em conexão com uma modalidade preferida da presente invenção,

A Figura 2 ilustra esquematicamente um acoplamento de uma planta de evaporação por compressão de vapor e uma planta de evaporação de múltiplos efeitos de acordo com a invenção, e

A Figura 3 ilustra esquematicamente outra instalação preferida de acordo com a invenção.

A invenção é descrita em mais detalhes para a aplicação da evaporação de licor negro. A Figura 1 ilustra um dispositivo de evaporação com um alojamento 2, no interior do transferência transferência compressão de

qual uma	unidade 4	de	superfície
de calor	de uma planta	de	evaporação
vapor e	uma unidade 3	de	superfície
de calor	de uma planta	de	evaporação

de por de de

12/19 múltiplos efeitos são posicionadas, ambas operando com o princípio da película em queda livre. Nesta modalidade, as unidades de superfície de transferência de calor são formadas por um número de lamelas, em que o vapor de aquecimento é alimentado para o interior delas, e o licor a ser evaporado escoa na superfície externa delas. Portanto, o licor é assim aquecido por meio do contato indireto com o vapor no interior das unidades de superfície de transferência de calor. Ao invés de lamelas, tubos também podem ser usados, nos quais o licor pode escoar em sua superfície interna ou externa.

O licor negro, licor de alimentação ou licor provenientes de um efeito de evaporação anterior, no qual o licor deve ser evaporado, é alimentado por meio de uma tubulação 5 para dentro da parte inferior do dispositivo de evaporação, de onde o licor é bombeado por meio de uma bomba 6 através da tubulação 7 para dentro do dispositivo de distribuição 19 localizado acima das unidades de transferência de calor. No dispositivo de distribuição, o licor escoa através de aberturas ou correspondendo à superfície externa das lamelas, onde o licor é evaporado. O licor a ser evaporado é descarregado em um efeito de evaporação seguinte através da linha 13. Uma unidade de transferência de calor da planta de evaporação de múltiplos efeitos recebe como meio de aquecimento, tipicamente, o vapor através da tubulação 8 proveniente de um efeito de operação anterior operando a uma pressão mais alta. A unidade 4 de superfície de transferência de calor da planta de evaporação por compressão de vapor recebe como meio de aquecimento o vapor do compressor 9 através da linha 12.

Devido ao fato da unidade 4 de superfície de transferência de calor da planta de evaporação por compressão de vapor e da unidade 3 de superfície de

13/19 transferência de calor da planta de evaporação de múltiplos efeitos estarem localizadas em um alojamento comum 2, os vapores evaporados do licor negro na superfície externa das mesmas são conduzidos a um espaço comum, que nesta modalidade é formado da parte superior 18 do alojamento. Um duto ou canal 10 é conectado a ele. O duto 10 é provido com um dispositivo de aumento de pressão de vapor 9, que, tipicamente, é um compressor ou um ventilador. No dispositivo de aumento de pressão 9, a pressão do vapor é aumentada até um nível em que ele pode ser retornado, como meio de aquecimento, de volta para o mesmo efeito, para a unidade 4 de superfície de transferência de compressão de vapor. Uma tubulação secundária 11 é também conectada à tubulação 10, através da qual uma parte do vapor descarregado do evaporador 1 é conduzida como meio de aquecimento para o interior de outro efeito de evaporação.

Nas unidades de superfície de transferência de calor 3 e 4, as correntes de aquecimento formam o condensado, que é descarregado através das tubulações 15 e para o interior de um tanque de expansão e dali adiante através da linha 17 para o interior da unidade de tratamento de condensado da planta de evaporação de múltiplos efeitos. Os gases não-condensáveis gerados em tais unidades são também descarregados por meio de uma linha comum 14 para o tratamento posterior.

Uma vantagem da presente invenção é a melhor possibilidade tubulações de de condensado transferência de utilização e o sistema

de	aparelhos,	ta
para	licor	e vapor
de	vácuo	de	uma

planta , o sistema is como as de evaporação de múltiplos efeitos, em comparação com acoplamentos conhecidos.

A Figura 2 ilustra uma planta de evaporação de licor negro de múltiplos efeitos tendo 7 efeitos conectados

14/19 em série. Neste caso, a planta de evaporação compreende efeitos sequenciais I-VII, que operam em pressões e temperaturas que diminuem sequencialmente na direção do fluxo do vapor. O efeito final de evaporação I do licor compreende as etapas IA e IB. Os evaporadores ilustrados na Figura 2 são evaporadores de lamela de película em queda livre, mas outros operadores adequados para evaporação do licor negro podem também ser usados neste caso. A Figura 2 usa as mesmas referências numéricas que a Figura 1, quando aplicáveis.

Para a evaporação, o vapor fresco da planta de processamento é tipicamente alimentado através do canal 30 nas etapas IA e IB do efeito I de evaporação, de tal modo que ele aquece o licor negro e simultaneamente condensa. No efeito de evaporação I, o vapor se separa do licor negro, cujo vapor é conduzido como meio de aquecimento para o efeito II através do canal 31. No efeito de evaporação II, o vapor se separa a uma temperatura mais baixa do que no efeito de evaporação I, cujo vapor é ainda conduzido a um efeito de evaporação III seguinte através do canal 32. Consequentemente, nos efeitos de evaporação III, IV, V e VI, o vapor secundário separado do licor negro é conduzido a um efeito de evaporação seguinte IV, V, VI e VII, respectivamente, para aquecer e evaporar o licor negro.

O licor fraco (licor de alimentação) é introduzido através da linha 5' ao interior do efeito IV, a partir de onde ele escoa através da linha 13 para o interior do efeito VII. 0 licor do efeito VII é introduzido para evaporação ao interior do efeito VI através da linha 40 e ainda ao interior do efeito V através da linha 41 para formação de licor intermediário na linha 42. O licor intermediário é ainda conduzido ao efeito III, a partir de onde o licor é conduzido via o efeito de evaporação II para

15/19 o efeito de evaporação final I compreendendo duas etapas

IA e IB conectadas em série no lado de licor. O licor primeiramente evaporado na etapa IB, de onde ele conduzido até a etapa IA para evaporar o licor até um alto teor de sólidos secos, isto é, aproximadamente a 90%.

licor de combustão concentrado é descarregado através da linha 43 para combustão.

No último efeito VII, o vapor produzido conduzido através da linha 33 para o sistema de vácuo da planta de evaporação, onde é, por exemplo, resfriado, por meio de água de refrigeração em um condensador de superfície (condensador a vácuo)

De acordo com esta invenção, uma planta de evaporação de compressão de vapor é conectada em um primeiro efeito de evaporação, çom relação à direção do fluxo do licor negro, de uma planta de evaporação de conexão é similar múltiplos efeitos conectados em série. A

àquela apresentada com	maiores detalhes na Figura 1
efeito IV é	dotado de	uma	unidade 4'	de	superfície
transferência	de calor	de	uma planta	de	evaporação
compressão de	vapor e	uma	unidade 3'	de	superfície
transferência	de calor	de	uma planta	de	evaporação

de por de de que operam de o principio acordo com múltiplos efeitos, de película em queda livre e estão localizadas no interior de um alojamento comum.

licor de alimentação

5' introduzido na parte de fundo do dispositivo de evaporação do efeito IV de evaporação, quando então o licor é bombeado através de um dispositivo de distribuição para a superfície externa das unidades de superfície de transferência de calor 3' e

4' , e, dessa forma, a medida em que o licor escoa para baixo sobre a superfície, o vapor é então evaporado da mesma. O vapor secundário formado na evaporação é descarregado da parte superior do evaporador

16/19 através do duto 10. Uma parte do vapor é conduzida para o efeito de evaporação seguinte V na direção do fluxo de vapor. Uma parte do vapor é novamente conduzida para o interior do dispositivo de aumento de pressão de vapor 9 posicionado no duto 10, no qual a pressão do vapor é aumentada de modo que este vapor possa ser retornado como um meio de aquecimento para o interior da unidade 4' de superfície de transferência de calor da planta de evaporação por compressão de vapor. Os condensados 17 e 23 gerados nas unidades de transferência de calor podem ser tratados no sistema de tratamento de condensados da planta de evaporação de múltiplos efeitos.

A Figura 3 ilustra uma construção alternativa para a modalidade da Figura 1. Na Figura 3, que usa as mesmas referências numéricas que as Figuras 1 e 2, quando aplicáveis - a unidade de superfície de transferência de calor 4 de uma planta de evaporação por compressão de vapor e a unidade de superfície de transferência de calor 3 de uma planta de evaporação de múltiplos efeitos são separadas por uma leve parede intermediária 20. O vapor secundário formado nas unidades penetra em um espaço comum, porque a parede intermediária tem uma abertura 21 ou aberturas para equalizar a pressão de ambos os lados da parede intermediária 20. Esta construção auxilia na separação do condensado impuro.

O licor de alimentação fraco é introduzido através da linha 5 na unidade de evaporação para o fundo do alojamento 2, de onde é bombeado por meio de uma bomba 6' através da linha 7' para o interior de um dispositivo de distribuição localizado acima da unidade 4 de superfície de transferência de calor por compressão de vapor. O liquido escoa para baixo sobre a superfície externa da unidade de transferência de calor 4, e o licor concentrado é

17/19 descarregado através da linha 25 para dentro de um efeito de evaporação adequado. O vapor secundário gerado é conduzido através do duto 10' ' localizado na parte superior do alojamento para um dispositivo de aumento de pressão 9. O vapor a uma pressão aumentada é conduzido através da linha 12 para dentro da parte inferior do interior da unidade de transferência de calor 4, de onde ele escoa para cima. Conforme o vapor escoa para cima, a água é principalmente evaporada primeiramente e quando se aproxima da parte superior e quando a pressão do vapor d'água diminui, mais vapores e mais outros vapores são evaporados. Substâncias facilmente voláteis (tal como metanol) são acumuladas no condensado, que é coletado separadamente a partir da parte final da superfície de transferência de calor (a assim denominada parte segregada para o condensado), cuja parte final é separada por uma pequena parede intermediária 22. Esta parte do condensado é denominada condensado impuro, que é descarregado através da linha 23.

O licor é introduzido na unidade 3 de transferência de calor da planta de evaporação de múltiplos efeitos localizada no alojamento 2 do segundo efeito de evaporação através da linha 26. O licor é conduzido por meio de uma bomba 6'’ através da linha Ί’' pata o interior da parte superior da dita unidade e forçado a escoar para baixo em sua superfície externa. O vapor secundário evaporado é descarregado do alojamento 2 através do duto 10' e conduzido em uma direção de fluxo de vapor até o efeito de evaporação seguinte. A segregação de condensado também pode ser efetuada nesta unidade da mesma forma descrita acima. O condensado limpo é descarregado da parte inferior do interior das unidades de transferência de calor através das linhas 15 e 16 e ainda através da linha 17. Os

18/19 gases não-condensados são descarregados através da linha 14. Uma vantagem da invenção é que o tratamento dos condensados e o tratamento dos gases não-condensados podem ser efetuados com os mesmos dispositivos, isto é, dispositivos da planta de evaporação de múltiplos efeitos (ou seja, vários estágios), e a planta de evaporação por compressão de vapor não requer seus próprios dispositivos separados.

Através da conexão da planta de pré-evaporação por compressão de vapor de licor negro com a planta de evaporação de múltiplos efeitos, de acordo com a invenção, pelo menos as seguintes vantagens podem ser obtidas:

- a quantidade de equipamentos, tubulações, etc., necessária para a planta de evaporação por compressão de vapor diminui, devido à possibilidade de melhor utilização de sistemas comuns, tais como, tubulações de transferência para licor e vapor, o sistema de condensação e o sistema de vácuo.

- o consumo de vapor é reduzido em comparação com uma planta de evaporação de múltiplos efeitos, já que mais vapor pode ser usado, por exemplo, para a produção de energia elétrica.

- com relação a questões econômicas, a conexão da planta de evaporação por compressão de vapor e a planta de evaporação com 7 efeitos conectados em série ilustrada na Figura 2 corresponde a uma planta de evaporação de 9 a 11 efeitos conectados em série dependendo do equilibro da planta de processamento e do custo de combustível e de energia elétrica adicionais. Assim, enormes economias são obtidas, já que de acordo com a invenção a quantidade de equipamento necessária é menor. As mesmas vantagens também são obtidas com relação à evaporação de outros líquidos.

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Embora a invenção tenha sido ora ilustrada e descrita com relação ao que atualmente se considera ser a modalidade preferida e mais prática, é óbvio para os especialistas na técnica que muitas modificações podem ser 5 feitas dentro do escopo da invenção, cujo escopo deve ser interpretado da forma mais ampla possível de acordo com as reivindicações anexas e de modo a incluir todos os sistemas e processos correspondentes.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Instalação para evaporação de um líquido (1), compreendendo pelo menos uma planta de evaporação por compressão de vapor, incluindo pelo menos uma unidade de superfície de transferência de calor (4, 4') e um dispositivo de aumento de pressão de vapor (9), e uma planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série, em que cada efeito de evaporação da mesma compreende pelo menos uma unidade de superfície de transferência de calor (3, 3') e que tem dutos (13) para conduzir um líquido de uma unidade de transferência de calor por evaporação para o interior de uma outra unidade e dutos (8, 10) para alimentar vapor em cada uma das unidades e para descarregar das mesmas o vapor gerado na evaporação do líquido, caracterizada pelo fato de que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4, 4') e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série (3, 3') são acopladas, de modo que os vapores gerados nas unidades durante a evaporação do líquido são conduzidos para dentro de um espaço comum (18) que é conectado a pelo menos um dispositivo para aumentar a pressão do vapor (9) para conduzir uma porção do vapor nele presente e para retornálo após o aumento da pressão para a unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4, 4') , como meio de aquecimento.
2. Instalação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o espaço comum (18) é ainda conectado a um duto (11) para conduzir uma parte do vapor para dentro de um efeito seguinte da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série.
3. Instalação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4, 4') e uma unidade da

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2/4 planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série (3, 3') são posicionadas no interior de um mesmo alojamento (2).
4. Instalação (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que os vapores secundários formados na evaporação do líquido nas unidades da planta de evaporação por compressão de vapor e na planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são descarregados do espaço comum por meio de um duto comum (10), cujo duto de descarga se encontra na direção do fluxo de vapor conectado a um efeito de evaporação seguinte, em que uma parte (11) dos vapores é usada diretamente como meio de aquecimento e cujo duto de descarga é conectado ao dispositivo de aumento de pressão (9) para aumentar a pressão do vapor e para retornar uma parte (12) dos vapores após o aumento de pressão para o interior da unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4, 4'), como o meio de aquecimento.
5. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4) e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série (3) são posicionadas no interior de um alojamento comum (2), de modo que um espaço comum para vapor secundário é parcialmente dividido por meio de uma parede intermediária (20) tal que a parede intermediária tem uma abertura (21) ou aberturas para equalizar a pressão entre as partes formadas pela parede intermediária no interior do alojamento, e os vapores secundários são descarregados por meio de dutos de descarga separados (10, 10”) de modo que um duto de descarga (10') é conectado na direção do fluxo de vapor até um próximo efeito de evaporação, em que uma parte (11) dos vapores é usada diretamente como meio de aquecimento e um duto de descarga

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3/4 (10”) é conectado ao dispositivo de aumento de pressão (9) para aumentar a pressão do vapor e para retornar uma parte (12) dos vapores após o aumento da pressão para o interior da unidade da planta de evaporação por compressão de vapor (4), como meio de aquecimento.
6. Instalação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série são posicionadas no interior de alojamentos separados, e em que a descarga dos vapores secundários formados nelas é disposta em um espaço comum, cujo espaço é conectado ao dispositivo para aumento de pressão para conduzir uma parte dos vapores a ele e para retorná-los ao interior da unidade da planta de evaporação por compressão de vapor, como meio de aquecimento, e sendo ainda conectado a um duto para conduzir uma parte dos vapores para um próximo efeito da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série.
7. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que uma unidade da planta de evaporação por compressão de vapor e uma unidade da planta de evaporação de múltiplos efeitos conectados em série formam um efeito de planta de evaporação de múltiplos efeitos, onde a pré-evaporação do licor negro é efetuada em uma planta de processamento de polpa química.
8. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de aumento de pressão de vapor (9) é um ventilador ou um compressor.
9. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a descarga e o tratamento dos condensados gerados na unidade

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4/4 da planta de evaporação por compressão de vapor ocorrem através de tubos (15, 16) para dentro de um tanque de expansão e daí através da linha (17) para tratamento de condensado da planta de evaporação de múltiplos efeitos.
10. Instalação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a descarga dos gases não-condensáveis gerados na unidade da planta de evaporação por compressão de vapor ocorre através de uma linha comum (14) da planta de evaporação de múltiplos efeitos.

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