PT100479A - Processo e aparelho para a eveporacao de solucoes liquidas - Google Patents

Description

Descrição referente ã patente de invenção de A. Afilo troa Corporation» finlandesa» industrial e comercial, coo sede en SF-29600 Moornarkku, Finlândia, (inventors Rolf lyham, residente sos Estados Unidos da América) para "PROCESSO E APARELHO PARA A EVAPORAÇÃO Dl SOLUÇÕES LÍQUIDAS"

DISCRIÇÃO A presente invenção refere-se a evaporadores do tipo de cortina liquida e respectivamente a um evaporador do tipo de cortina líquida que compreende dispositivos para recolha e encaminhamento de vapor gerado num evaporador e para faser a separação das gotículas contidas no vapor*

Evaporadores do tipo de cortina líquida a especialmente evaporadores do tipo de placa ou do tipo de cortina líquida com escoamento livre provaram a sua superioridade no desempenho e no consumo de energia es relação a outros tipos de evaporadores, tais como, por exemplo, evaporadores do tipo Kestner LTV, evaporadores do tipo de circulação forçada e evaporadores tubulares de cortina líquida» As vantagens do evaporador do tipo de cortina líquida com livre escoamento, sobre os outros tipos de evaporadores, por exemplo, evaporadores do tipo tubular usando as superfícies interiores do conjunto de tubos para evaporação eao muitas* For exemplo, nos evaporadores do tipo de placa e cortina líquida, a superfície de evaporação fica exposta ao espaço de vapor envolvente ao longo da meior parte da superfície vertical, deixando assim livre uma grande área entre os elementos de aquecimento para libertação do vapor neles gerado* A ãrea de libertação de - 1 - 4

vapor equivalente num evaporador do tipo tubular seria a área de corte transversal horizontal de im tubo vertical* Isto significa que num evaporador de tipo tubular,» «ma suspensão de líquido e vapor sai do tubo a uma velocidade relativamente alta e que eesa suspensão deve ser separada da mesma forma que nos evaporadores do tipo Kestner, utilizando uma grande espaço receptor colocado por debaixo do conjunto de tubos, No evaporador do tipo de cortina líquida com escoamento livre» o vapor simplesmente escapa por entre os elementos da placa e escoa-se livremente no interior do espaço definido pelo recipiente circular que envolve ou contém o conjunto de aquecimento quadrado ou rectangular* 0 vapor gerado circulará de forma irregular» isto e, inicialsente numa direcção ligeiramente descendente entre os elementos da placa em virtude da inércia da circulação do líquido e quando se aproxima do externo, o vapor circulará na direcção ascendente e a seguir num movimento vertical ascendente quando se escoa para o espaço livre entre os elementos de aquecimento e a parede do recipiente* 0 vapor sobe e acelera no seu caminho e atinge a sua velocidade máxima quando passa sobre o bordo superior dos elementos de aquecimento. Durante este movimento ascensional o vapor pode conduzir e· arrastar parte do líquido que tenha sido depositado nos elementos de aquecimento. Normalmente, o vapor ã de seguida recolhido num separador de gotícuias do tipo em V e desta forma poderá escoar-se através da parte superior do recipiente. Aparelhos deste tipo são, por exemplo, usados com frequência na industria de pasta de papel.

Por razoes de economia» por exemplo, na recuperação de produtos químicos e por razões de preservação ambiental, deve-se exercer todo o cuidado para que as gotículas de líquido não sejam transportadas pelo vapor para o exterior do evaporador o que tem constituído um problema com os sistemas de evaporação conhecidos»

De acordo com a presente invenção» este e outros problemas são resolvidos alterando o anterior e desfavorável modelo de circulação do vapor gerado no evapora- - 2 -

dor. Assim, a maior parte do vapor que sobe verfclcalmente e que sai numa direcção sensivelmente horizontal do espaço entre placas é recolhido por um dispositivo de recolha de vapor com coberturas e colocado junto dos espaços livres entre os elementos de aquecimento do evaporador como em seguida se descreve,

0 processo de evaporaçao de um líquido de acordo com a presente invenção compreende a introdução do líquido num espaço definido por um invólucro, possuindo no seu interior um conjunto de elementos de aquecimento separados, possuindo cada elemento de aquecimento uma superfície exterior e outra interior, a evaporação do líquido, introduzindo-o nos elementos de aquecimento e obrigando o líquido a fuir como uma película fina sobre as superfícies exteriores dos elementos de aquecimento e introduzindo um meio de aquecimento nas superfícies interiores de forma a gerar vapor; a montagem de dispositivos no invólucro mesmo em frente dos espaços dos elementos dè aquecimento para recolher o vapor? a possibilidade do referido vapor sair dos elementos de aquecimento e entrar nos dispositivos de recolha de vapor? a recolha da parte do vapor nos dispositivos de recolha do vapor? e permitir que o restante vapor passe para um espaço de recepção de vapor entre os dispositivos de recolha do vapor e o invólucro, 0 aparelho compreende um invólucro; um conjunto de elementos de aquecimento em forma de placa prolongando-se verticalraente no interior do invólucro, cada um dos elementos de aquecimento possuindo uma superfície exterior e usa superfície interior e uma aresta vertical, sendo os elementos de aquecimento espaçados e formando um canal aberto ao longo da aresta vertical entre elementos adjacentes; dispositivos por cima dos elementos de aquecimento para distribuição do líquido sobre os elementos? dispositivos líquidos aos elementos de aquecimento para introdução no seu interior de um meio de aquecimento para contactar a superfície interior e para gerar vapor do líquido e dispositivos montados no invólucro em frente dos espaços entre os elementos de aquecimento para

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recolha e condução do vapor*

Be acordo com uma realização da presente invenção, o vapor, devido ao seu movimento pratica-mente horizontal, causa pequena ou nenhuma perturbação na queda da cortina líquida» Gomo o vapor e recolhido apõs abandonar o espaço de vapor entre as respectiv&s placas opostas ao longo praticaiaente das arestas laterais dos elementos de aquecimento, o fenômeno dos sistemas anteriores do líquido ser arrastado pelo vapor acelerado aao ocorrerá» 0 dispositivo de recolha inclui uma ou mais placas representando uma ou mais paredes verticais ou paredes desenvolvendo-se perpendicularmente ãs arestas laterais dos elementos de aquecimento praticamente fechando os espaços entre eles.

Nestas paredes podem ser colocadas em um ou ambos os lados dos eleoentos de aquecimento e são ligados para orientar a circulação de vapor no ponto de recolha do vapor ou na saída*

As paredes são também providas de uma série de aberturas verticais através das quais o vapor passa.

Assim, o vapor saíndo quer de um ou de ambos os lados dos elementos de aquecimento c guiado através de um dispositivo de condução interna de vapor e guiado para uma saída única como se descreve a seguir. A conduta interna de vapor pode ser construída de tal maneira que o espaço vazio, isto é, a cúpula do evaporador é usada para recolher o vapor, donde é então conduzido para saída de vapor e por ali extraído* Por este dispositivo o corpo de vapor, que é o espaço de vapor livre entre o invólucro do evaporador e os elementos de aquecimento pode ser mais efectivamente utilizados e consequentemente ser mais pequeno do que até agora era, para um evaporador para usa função específica. A conduta de vapor interna, de . acordo com a presente invenção, permite também maior liberdade - 4 - t

em colocar as condutas de vapor externas. Por exemplo, as saxds de vapor bem como as entradas para aquecimento de vapor podem ser colocadas na parte inferior do evaporador* Uos sistemas de evaporação de múltiplos efeitos, o vapor gerado para um determinado efeito e em regra utilizado como meio de aquecimento no efeito seguinte. De acordo com a presente invenção, os tubos de ligação, entre evaporadores num sistema de evaporação de efeitos múltiplos, podem ser mais curtos do que no caso em que o vapor ê descarregado através da parte superior do evaporador e o vapor descarregado é introduzido na parte inferior do evaporador situado imediatamente a seguir*

As aberturas verticais nas paredes de recolha od vapor de preferência compreendem um dispositivo de separaçao de gotículas que opera de acordo com os princípios da inércia e no qual as gotículas contidas no vapor são separadas. As gotículas separadas são então lançadas num depósito de líquido por baixo dos elementos de aquecimento» Conforme a aplicação, o separador do tipo de inércia pode ser do tipo de labirinto em ¥ ou pode ser concebido para montagem na parede vertical ou como parte integral dessa ou dessas paredes verticais»

De acordo como uma realização preferida da presente invenção, a parede ou o dispositivo de separação das gotículas compreende um conjunto de elementos alongados e espaçados possuindo uma secção transversal essencialmente em forma de V. Estes elementos em forma de calha prolongam--se tanto verticalmente como paralelamenfce às arestas verticais alongadas dos elementos de aquecimento e distribuem-se habitualmente em duas filas desviadas uma da outra, de tal maneira que os elementos em foros de U de ama das filas são colocados ea frente do espaço entre os elementos em forma de !í de outra fila ou vice-versa. Á mistura líouida/vapor que sai das placas do evaporador colide durante o seu movimento horizontal nas superfícies interiores dos elementos em forma de 0 obrigando .© líquido a separar-se e a descer enquanto o vapor continua a deslocar-se através dos espaços entre as calhas» - 5 -

0 separador de gafcículas pode ser constituído, construindo paredes verticais de uma fita de fina malha de aço ou de tecido metálico suspensas nums estrutura simples. Este tecido de malha de aço pode ser colocado de uma tal forma que funcione quer como uma almofada de malha ou como um dispositivo de inércia de uma maneira conhecida.

Esta e outras vantagens da presente invenção serão mais eoaplefcasente compreendidas a partir da seguinte descrição detalhada de uma realisaçao preferida da invenção, especialraente quando lidas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: A fig. 1 mostra um corte lateral de um sistema evaporador de acordo com a presente invenção; A fig. 2 á uma vista em corte ao longo da linha A-A da fig» 1; A fig. 3 é uma vista em corte feita ao longo da linha B~B da fig. 2, representando parte de um dispositivo de separação de gotíciilas de acordo com a presente invenção; A fig. 4 é uma vista ea corte ao longo da linha A-Δ da fig. 3; e A fig. 5 ê nma vista parcial am pliada de um pormenor da fig. 4.

As fig. 1 e 2 mostram um sistema de evaporação de acordo com a presente invenção, 0 evaporador (10) compreende um conjunto de elementos (11) de aquecimento do tipo de placa separados dispostos verticalmente num invólucro (12). As Superfícies opostas dos elementos de aquecimento adjacentes definem canais verticais alongados (14) entre os elementos. Os elementos de aquecimento (14) são constituídos de preferência por pares opostos de placas (13) ligadas nas respectivas periferias. 0 líquido a evaporar, por exemplo, a solução de uma operação de fabrico de polpa, escorre sobre as superfícies exteriores dos elementos de aquecimento (11) • sob a forma de uma fina película que © aquecida pelo vapor - δ - (

introduzindo no interior dos elementos.

Por cima dos elementos (11) ê colocado ura recipiente (21) geralmente cora um fundo horizontal e paredes laterais verticais. 0 fundo do recipiente possui orifícios permitindo a passagem do líquido do recipiente (21) para as superfícies dos elementos da placa (11) por baixo do recipiente (21), 0 líquido a evaporar, por exemplo, solução negra, é introduzido no recipiente (21) através do tubo (20). 0 líquido ao escorrer 6 aquecido até ao ponto de ebulição pelo vapor que é introduzido pela tubagem (23) no elemento de aquecimento (11) e circula dentro do elemento (11) em áirec-ção contraria a do líquido escorrendo no exterior. 0 líquido concentrado é recolhido no deposito (25) no fundo do evaporador e é retirado através da tubagem (22), 0 vapor resultante da evaporaçao do líquido sai de ambos os lados verticais dos canais (14) ao longo das respectivas altura e comprimento*

As paredes verticais (40-43) são colocadas Junto aos elementos de aquecimento (11) e formam um sistema de recolha de calor que dirige a circulação do vapor* A mistura vapor/líquido existente de ambos os ledos dos canais (14) durante os seus movimentos substancialmente horizontais contacta as paredes verticais (40-42) localizados junto das arestas laterais dos elementos de aquecimento* Estas paredes possuem aberturas verticais e um sistema de separação de gotículas como será descrito, em mais pormenor, a seguir, Uma realização preferida dos sistema de separação de gotículas está representada nas fig. 3-5. Este separador de gotículas (30) compreende elementos (31) espaçados alongados verticalmente em forma de calha que sao habitualmente dispostas em duas filas com as respectivas aberturas voltadas para os elementos de aquecimento. Os elementos (31) prolongara-se verticalmente e paralelos às arestas verticais dos elementos de aquecimento (11). Podem prolongar-* —se para a parte superior até â parte mais elevada dos elesen—

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de aquecimento ou a parte mais elevada de parede vertical pode ser coapletameate fechada, Gaéa elemento (31) tem uri corte transversal sensivelmente en forma áe 0 e nos quais as extremidades livres (32) dos lados apontam para dentro. Os elementos (31) que constituem o separador de gofcícuias (30) são fixados por placas de fundo (34) que se prolongam transversalmente para os elementos longitudinais de secção em U (31), Cada placa (34) tem uma parede vertical (35) voltada para os elementos de aquecimento (11) e constituindo um canal (36), Λ mistura/vapor que sai do evaporador contacta a superfície inerior (33) do elemento (31),, obrigando o líquido a separar-se do vapor, 0 líquido escorre e e reeolhido pelas placas de fundo (34) e dirigido através do canal (36) para o recipiente (25), 0 vapor circula através das aberturas verticais em forma de ranhura (38) entre os elementos (31) no interior dos espaços de vapor (15) entre as paredes verticais formadas pelo separador de partículas (30) e o invólucro (12) do evaporador, A saída de vapor (24) está de preferência colocada na parte inferior do outro espaço de vapor (15a). Assim, o vapor do espaço de vapor (15b) 5 recolhido na cúpula de vapor (16) e então descarregado em conjunto com o vapor proveniente do espaço de vapor (15a) através da saída (24),

Deve entender-se que as realizações preferidas descritas foram-no apenas por razoes ilustrativas e não devem ser entendidas como limitativas do âmbito da presente invenção que sao apropriadameste descritas apenas nas reivindicações seguintes.

_ O

Claims (1)

1. ESUIOICAfiOBS - 12- _ Processo para a evaporação de tm líquido caraeterizado por o líquido ser introduzido aio espaço definido por ura invólucro possuindo no seu interior um conjunto de elementos de aquecimento espaçados, possuindo cada elemento de aquecimento una superfície exterior e outra interior e em que o referido líquido ê evaporado introduzindo o líquido no elemento de aquecimento e obrigando o líquido s fluir como uma fina película sobre a superfície exterior do elemento de aquecimento e introduzindo uo meio de aquecimento na referida superfície interior de forma a gerar vapor e por se preverem dispositivos no referido invólucro em frente aos espaços entre os elementos de aquecimento para recolher o referido vapor, sendo o vapor obrigado a sair dos referidos elementos de aquecimento e a entrar nos dispositivos de recolha do vapor, sendo parte desse vapor recolhido nestes dispositivos de recolha e o restante obrigado a passar para uo espaço de recepção de vapor entre os dispositivos de recolha de vapor e o invólucro. - 22 - Processo de acordo cora a reivindicação 1 caraeterizado por pelo menos parte do referido vapor ser obrigado a sair dos elementos de aquecimento numa direcção sensivelmente horizontal e a fluir através do dispositivo de recolha de vapor de um modo diferente ao de uma linha reçfca. - 3a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caraeterizado por o meio de aquecimento ser introduzido e o referido vapor ser retirado na metade inferior do invólucro. - 42 - Processo âe acordo com a reivindíca-. çao 1, caraeterizado por o referido vapor incluir gotículas — 9 - A arrastadas, ha do vapor

   Aparelho para evaporaçao de uia líquido caracterizado por ser constituído por; um invólucro; as conjunto de elementos de aquecimento com a forma de placas prolongando-se verticalmenfce no interior do invólucro possuindo cada elemento de aquecimento uma superfície exterior e uma superfície interior e uma aresta vertical* sendo estes elementos de aquecimento espaçados e formando um canal aberto ao longo da referida aresta vertical entre elementos adjacentes? dispositivos por cima dos elementos de aquecimento para distribuição do líquido sobre os elementos e dispositivos ligados aos referidos elementos de aquecimento para introdução no seu interior de as meio de aquecimento para contactar a referida superfície interior e para gerar vapor do referido líquido e sendo os dispositivos montados no interior do referido invólucro em frente aos espaços entre os elementos de aquecimento para recolha e orientação do vapor. - ôa - Aparelho de acordo com a reivindicação 5 caracterizado por o invólucro possuir «ma saída de vapor e por os dispositivos de recolha e orientação do vapor serem constituídos» pelo menos, por ama parede vertical estendenáo--se ao longo e en frente dos referidos canais para conduzir o vapor ã saída de vapor. 7a - Aparelho de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por a parede vertical possuir aberturas para recolha do vapor. 01\ , O"* Aparelho de acordo eoo a reivindicação 6 caracterizado por a parede vertical possuir dispositivos para separar as gotíeulas arrastadas pelo vapor.

   - 10 - ~ §3 - λτ Aparelho de acordo coa a reivíadica-ÇQ.Q 3 caracterizado por o dispositivo para separar as referidas goticulas ser constituído por elementos espaçados proloagaado--sô verti ca li.;e nfc e e possuindo ao corte transversal essencial-mente em forma de II» - loa _ Aparelhe de acordo com a reivindicação 8 caracctrisaáo por o dispositivo de separação de gotxcnla possuir tiras de malha de aço e aaa estrutura de suporte para nela se montarem as referidas tiras# - 11*3 - Aparelho de acordo com a reivindicação 6 caracterizado por o iavoluero possuir uma parte inferior e a saída de vapor estar localizada nesse parte do involucro, - I2â - Aparelho de acordo com a reix*iadica-ção 9 caracterizado por os elementos em forma de U possuírem uma parte inferior e duas paredes laterais dela emergindo e possuindo aa paredes uma aresta vertical apontando na diree-çHo da referida parte inferior, â requerente reivindica a prioridade do pedido norte americano apresentado em 14 de Maio de 1991, sob o nc de série 699,763, Lisboas 13 de Maio de 1992,