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