BR112017017382B1

BR112017017382B1 - sistema de destilação multiestágio, método para a sua operação

Info

Publication number: BR112017017382B1
Application number: BR112017017382-4A
Authority: BR
Inventors: Markus Lehmann
Original assignee: Thermal Purification Technologies Limited
Priority date: 2015-02-13
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2021-05-25
Also published as: CH710735A1; US20180021691A1; TR201909948T4; WO2016128455A1; BR112017017382A2; US10427066B2; IL253908A0; RU2017131841A; MA41491B1; RU2690922C2; RU2017131841A3; MA41491A; KR102503071B1; AU2016217954A1; IL253908B; JO3694B1; KR20170118128A; JP6744868B2; EP3256229B1; AU2016217954B2

Abstract

A invenção refere-se a um sistema de destilação de multi estágios (1) com estágios Si, em que i = 1, ... n, em que durante o funcionamento, cada estágio Si funciona em um maior intervalo de pressão e temperatura (Pi, Ti) do que os estágios seguintes Si + 1, em que cada estágio Si compreende um evaporador Ei e um condensador Ci, em que cada evaporador Ei e cada condensador Ci compreende um recipiente (2) apertado a pressão que possui uma câmara de vapor (6), em que a câmara de vapor (6) de cada evaporador Ei está em conexão de pressão com a câmara de vapor (6) do condensador Ci da mesma fase Si, por meio de um tubo de vapor (7) com uma seção transversal grande. Cada saída (5) de cada evaporador Ei está conectada a uma entrada de pulverização (3) do evaporador seguinte Ei + 1 e a saída (5) do último evaporador En está conectada à entrada de pulverização (3) do primeiro evaporador E1 com uma respectiva linha de fluido (8) para formar um circuito de evaporador, e cada saída (5) de cada condensador Ci está ligada à uma entrada de pulverização (3) do condensador anterior Ci-1 e a saída (5) do primeiro condensador C1 está conectada à entrada de pulverização do último condensador Cn, com uma (...).

Description

Área Técnica

[001] A invenção refere-se a um sistema de destilação de multiestágio, em que cada estágio opera em uma maior gama de pressão e temperatura do que a fase subsequente durante a operação, em que cada estágio compreende um evaporador e condensador com um recipiente apertado por pressão cada, com uma entrada de pulverização superior para introdução e pulverização de líquido adicionado, bem como com uma saída inferior para libertar líquido capturado, bem como com um espaço de vapor entre a entrada de pulverização e o líquido capturado, em que o espaço de vapor de cada evaporador é ligado compressivamente ao espaço de vapor do condensador do mesmo estágio por um tubo de vapor apertado porpressão com uma seção transversal suficientemente grande para que a pressão nos dois espaços de vapor de um estágio possa sempre se equilibrar durante a operação, e em que a saída de cada evaporador é conectada com a entrada de pulverização do evaporador seguinte e a saída do último evaporador é conectada com a entrada de pulverização do primeiro evaporador por uma respectiva linha de líquido apertada por pressão para produzir um circuito evaporador, e em que a saída de cada condensador é conectada com a entrada de pulverização do condensador anterior e a saída do primeiro condensador é conectada com a entrada de pulverização do último condensador por uma linha de líquido apertada por pressão para produzir um circuito condensador. Além disso, a invenção refere-se a um método para implementar tal sistema de destilação, juntamente com um controlador para o seu funcionamento.

Estado da técnica

[002] Os sistemas de destilação são conhecidos há muito tempo. Por exemplo, eles servem para preparar água ou álcool separado de outros líquidos e são usados em vários outros sistemas. Em princípio, o líquido a ser destilado é evaporado enquanto exposto ao calor, de modo a separá-lo dos resíduos, por exemplo, de sais ou outros líquidos com maior ponto de ebulição. O vapor é finalmente arrefecido em outra câmara, fazendo com que ele se condense no destilado.

[003] Nos últimos anos, os sistemas foram melhorados para aumentar a eficiência e simplificar os controladores. WO 2008/122136 descreve um sistema vantajoso de acordo com a técnica anterior com uma alta eficiência. É preferencialmente utilizado no ambiente de sistemas de emissão de calor, como as usinas de energia, cuja energia térmica liberada pode ser usada gratuitamente ou de forma econômica. Em particular, este tipo de sistema de destilação também pode ter um design de multiestágio, de modo a utilizar toda a gama de temperatura diferencial fornecida, por exemplo, 50100 ° C.

[004] Disponível para fazer o uso ideal do calor fornecido para o propósito proposto são os permutadores de calor e outros auxiliares conhecidos, que são suficientemente conhecidos. Além disso, a corrente elétrica também é necessária para operar esse sistema de destilação, especificamente, entre outras coisas, para transportar os líquidos por meio de bombas ou bombas de vácuo operacionais para sifonar gases condensáveis. A potência necessária para operar esses sistemas representa uma parcela significativa dos custos operacionais globais. Portanto, o requisito de energia deve ser reduzido para tornar o sistema de destilação menos caro para operar.

Descrição da invenção

[005] Por conseguinte, o objetivo da presente invenção é melhorar um sistema de destilação multiestágio do tipo descrito desde o início de forma a reduzir o consumo de energia durante a operação. Outro objetivo da presente invenção é descrever um método que implementa tal destilação, bem como o controlador para a sua operação.

[006] O objetivo é alcançado pelas características nas reivindicações independentes para as categorias respectivas.

[007] De acordo com a invenção, o sistema de destilação descrito no início engloba uma linha de vapor apertada por pressão por pressão, que em uma primeira extremidade está conectada com uma das linhas de líquido apertadas por pressão entre dois condensadores adjacentes ou com a linha de líquido apertada por pressão entre o último e primeiro evaporador. Além disso, a segunda extremidade da linha de vapor apertada por pressão está conectada com um espaço de vapor, que durante a operação tem uma pressão mais alta do que a pressão no espaço de vapor para qual o líquido flui na linha de líquido apertada por pressão para pressurizar o líquido com uma pressão mais alta, bem como para transportar o líquido.

[008] Esta pressurização expõe o líquido na linha de líquido a uma pressão mais alta, o que permite que ele se evapore em um estágio com uma temperatura mais alta. Além disso, a pressurização pode transportar o líquido para um recipiente disposto com um potencial maior sem ter que usar corrente elétrica para este fim. Como resultado, nenhuma bomba é necessária durante a operação contínua.

[009] Enquanto as bombas ainda são colocadas no evaporador e no circuito condensador, elas só são necessárias para iniciar o processo no início. O processo já é executado automaticamente em vários minutos, sem que as bombas tenham que ser operadas para circulação dos líquidos nos circuitos. Apenas uma bomba de vácuo para sifonar gases condensáveis no final dos percursos de condensação nos condensadores deve ser sempre operativa, mas apenas por um curto período de tempo.

[0010] O consumo de energia pode ser reduzido drasticamente no sistema de destilação de acordo com a invenção. Além disso, apenas uma única bomba é necessária em cada um dos circuitos, o que também reduz os custos de investimento para o sistema de destilação.

[0011] O método de acordo com a invenção para operar um processo de destilação com a utilização de um sistema de destilação de acordo com a invenção tem uma entrada no circuito evaporador, uma saída do circuito evaporador, bem como uma saída de destilado do circuito condensador e é caracterizado pelas seguintes etapas processuais:

[0012] Monitorar as quantidades líquidas em ambos os circuitos; monitorar a concentração de resíduos no circuito evaporador; libertar o líquido com uma alta concentração de resíduos na saída assim que o líquido no circuito evaporador tiver atingido um nível máximo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito; libertar o destilado do circuito condensador na saída do destilado assim que o líquido no circuito condensador tiver atingido um nível máximo prescrito; deixar o líquido no circuito condensador na entrada assim que o líquido no circuito evaporador tiver atingido um nível mínimo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito. Essas etapas são repetidas até o processo ser interrompido.

[0013] O líquido é, de preferência, apenas libertado do circuito evaporador, uma vez que a concentração máxima e o nível máximo foram alcançados e, especificamente, até o nível mínimo alcançado. Ao adicionar líquido fresco até o nível máximo, a concentração é então abaixada. A partir desse ponto, o nível é novamente aumentado para o nível máximo respectivo, assim que o nível mínimo ou concentração máxima for alcançada.

[0014] Um método preferido envolve o uso de um sistema de destilação que compreende uma bomba de vácuo, que é conectada por uma linha de gás com a extremidade de cada percurso de condensação de cada condensador. O método é caracterizado pelas seguintes etapas processuais:

[0015] Determinar as diferenças de temperatura nos espaços de vapor dos evaporadores e condensadores do mesmo estágio; remover gases condensáveis no espaço de vapor de um condensador através da linha de gás por meio da bomba de vácuo assim que a diferença de temperatura corresponde quente tiver atingido um valor máximo prescrito até cair abaixo de um valor mínimo prescrito. Os passos mencionados são repetidos até o processo ser interrompido.

[0016] O controlador de acordo com a invenção para implementar um método de acordo com a invenção engloba portas para sensores para leitura em dados de medição, um processador para avaliar os dados de medição juntamente com portas para alterar as configurações de válvulas e bombas.

Breve descrição dos Desenhos

[0017] A invenção será descrita em maior detalhe abaixo da referência de desenho às figuras. Os mesmos números de referência referem-se aos mesmos fatos. Mostrado em:

[0018] FIG. 1 é um sistema de destilação multiestágio de acordo com o estado da técnica;

[0019] FIG. 2 é um sistema de destilação multiestágio de acordo com a invenção;

[0020] FIG. 3 é um sistema de destilação de acordo com a Fig. 2 com valores exemplares de temperatura e pressão.Formas de implementação da Invenção

[0021] FIG. 1 mostra um sistema de destilação multiestágios (1) de acordo com o estado da técnica. São representados três estágios, que são designados por parênteses inferiores marcados S1, S2 e S3. O estágio S1 também é limitado por uma linha tracejada até uma parte que está conectada com o estágio S2 por um permutador de calor (14). Cada estágio S consiste de um evaporador (ou evaporador) E1, E2, E3, que compreende a respectiva câmara esquerda de cada estágio S1, S2, S3 e um condensador (ou condensador) C1, C2, C3, que compreende a respectiva câmara do estágio S mostrado à direita. Os evaporadores e os condensadores têm todos um espaço de vapor, em que os espaços de vapor dos evaporadores E1, E2, E3 e condensadores C1, C2, C3 do mesmo estágio igual S1, S2, S3 estão interligados por um respectivo espaço de vapor de ligação (6), em que o tamanho deste espaço de vapor de ligação (6) é dimensionado de tal modo que a pressão P dentro dos espaços de vapor deste estágio pode ser equilibrada sem obstáculos. Como conseqüência, prevalece a mesma pressão P1, P2, P3 em ambas as câmaras de cada estágio S1, S2, S3. Em cada câmara, o líquido (4) é transportado para cima da câmara para uma entrada de pulverização (3) e pulverizado. Os líquidos pulverizados (4a) nos evaporadores E1, E2, E3 têm uma temperatura ligeiramente superior à dos líquidos pulverizados (4a) dos condensadores C1, C2, C3 do mesmo estágio respectivo. As temperaturas dos evaporadores E1, E2, E3 são correspondentemente ligeiramente mais altas e as temperaturas dos condensadores C1, C2, C3 ligeiramente inferiores às temperaturas Ts1, Ts2, Ts3 da curva de saturação para a respectiva pressão de vapor P1, P2, P3 conhecida pelo respectivo líquido.

[0022] Por esta razão, o líquido (4a) pulverizado em cada evaporador evaporará parcialmente e fluirá para dentro da câmara adjacente do condensador que acompanha, em que ele colide com as gotas do refrigerador e se condensar novamente. Ao longo do tempo, o líquido evaporado vagueia de cada evaporador para o condensador do mesmo estágio. O destilado pode ser desnatado, enquanto o novo líquido pode ser introduzido no evaporador.

[0023] Como consequência, a primeira fase S1 opera com uma temperatura T1,1 no evaporador E1, ou com a temperatura T1,2 no condensador C1, na medida em que os líquidos (4a) são pulverizados nas câmaras com as temperaturas indicadas. A câmara adjacente do condensador C1 é o evaporador E2, que forma o segundo estágio S2 em conjunto com o condensador C2. Consequentemente, estas câmaras do estágio S2 operam com temperaturas T2,1 no evaporador E2 e T2,2 no condensador C2, em que as câmaras adjacentes C1 e E2 são ajustadas para a mesma temperatura. Portanto, o seguinte se aplica: T1,2 = T2,1. Para atingir esta uniformidade de temperatura, as áreas inferiores das câmaras C1 e E2 são concebidas como permutadores de calor (14). O mesmo vale para as câmaras C2 e E3, que também estão interligadas com um permutador de calor, de modo que a temperatura T2,2 do condensador C2 e a temperatura T3,1 do evaporador E3 sempre mantenham as mesmas temperaturas.

[0024] Os dispositivos de medição de temperatura e pressão (26, 27), em cada espaço de vapor (6), são utilizados para a monitorização do processo. Além disso, uma bomba de vácuo (V) no final de cada percurso de condensação permite soltar gases condensáveis no sistema. Isso é importante para que o processo seja executado de forma eficiente.

[0025] No estado da técnica, os estágios individuais são apenas interligados com permutadores de calor, de modo que não pode surgir nenhuma troca ou fluxo de líquidos ou vapor entre os vários estágios S. Os estágios são conectados apenas uns com os outros através de permutadores de calor. Enquanto os estágios individuais S operam em gamas de temperatura diferentes, adjacentes, cada um faz isso por conta própria.

Forma de realização exemplar preferida

[0026] FIG. 2 mostra uma forma de realização exemplar de acordo com a invenção. A ilustração descreve um sistema de destilação multiestágio (1) com estágios Si em que i = 1, ... n, em que cada estágio Si funciona em uma gama de pressão e temperatura superiores Pi, Ti do que o estágio Si + 1 subsequente durante a operação. FIG. (3) apresenta um sistema de acordo com a Fig. 2, que indica exemplos de valores de pressão e temperatura para recipientes individuais e câmaras de pressão que podem ser configurados de acordo com a invenção.

[0027] Cada estágio Si engloba um evaporador Ei e um condensador Ci, em que cada evaporador Ei e cada condensador Ci compreende um recipiente apertado por pressão (2) com uma entrada de pulverização superior (3) para a introdução e pulverização do líquido (4a) adicionado no recipiente (2), bem como com uma saída inferior (5) para libertar o líquido (4b) capturado no recipiente (2). Além disso, cada recipiente (2) engloba um espaço de vapor (6) entre a entrada de pulverização (3) e o líquido capturado (4b), em que o espaço de vapor (6) de cada evaporador Ei está ligado em termos de pressão com o espaço de vapor (6) do condensador Ci do mesmo estágio Si por meio de um tubo de vapor apertado por pressão (7) que tem uma seção transversal suficientemente grande que a pressão Pi, nos dois espaços de vapor (6) de uma fase Si, pode sempre equilibrar-se durante o funcionamento. A saída (5) de cada evaporador Ei é conectada com a entrada de pulverização (3) do próximo evaporador Ei + 1 e a saída (5) do último evaporador En é conectada com a entrada de pulverização (3) do primeiro evaporador E1 por meio de uma linha de líquido apertada por pressão (8) para produzir um circuito evaporador. De modo análogo, a saída (5) de cada condensador Ci é ligada à entrada de pulverização (3) do condensador Ci-1 anterior, e a saída (5) do primeiro condensador C1 está ligada com a entrada de pulverização (3) do último condensador Cn por meio de uma linha de líquido apertada por pressão (9) para produzir um circuito condensador. De acordo com a invenção, o sistema de destilação engloba pelo menos uma linha de vapor apertada por pressão (10), que, numa primeira extremidade, está ligada a uma das linhas de líquido apertadas por pressão (9) entre os condensadores Cl+1 e Ci [i-1 a 3] ou com a linha de líquido apertada por pressão (8) entre os evaporadores En e E1 e numa segunda extremidade com um espaço de vapor com uma pressão (P) mais elevada durante a operação do que a pressão Pi no espaço de vapor (6) do condensador Ci ou do que a pressão P1 no espaço de vapor (6) do evaporador E1, de modo a pressurizar o líquido (4) com uma pressão mais alta e transportar o líquido (4).

[0028] Em particular, a configuração dos recipientes (2) também pode ser modificada de modo que os circuitos dos evaporadores e condensadores estejam situados no mesmo nível. Por exemplo, o condensador Cn e o evaporador E1 estarão no mesmo nível ou similar, assim como o condensador C1 e o evaporador En. Isso reduz o comprimento dos espaços de vapor de conexão (6). A Fig. 2 e 3 foram representados dessa maneira por razões de clareza e devem ser entendidas como ilustrações esquemáticas.

[0029] De acordo com a invenção, os evaporadores E e os condensadores C estão separados espacialmente uns dos outros no sistema de destilação (1) aqui descrito e ligados uns aos outros por tubos com uma seção transversal suficientemente grande para que a diferença de pressão nas duas câmaras (2) meça menos do que 10 mbar. É importante que esta compensação de pressão seja sempre assegurada. Esta separação espacial das câmaras (2) agora abre opções para a interligação e a disposição espacial de câmaras do mesmo tipo, especificamente os respectivos evaporadores e condensadores, de tal forma que os líquidos (4) fluem para a próxima câmara (2) sem a assistência de bombas como um resultado da energia potencial das câmaras individuais (2), levando em consideração as respectivas pressões de vapor nos diferentes estágios de Si. Em particular, isso ocorre entre os evaporadores E1 a En, e entre os condensadores C1 e Cn. Conseqüentemente, o suporte agora é apenas necessário nas linhas de líquido entre os condensadores Cn a C1, bem como entre os evaporadores En e E1.

[0030] Este suporte pode ser fornecido por bombas ou pressão de vapor. Ao alimentar o vapor para uma linha de líquido a uma pressão que excede a pressão na câmara alvo, o líquido na linha é transportado para a câmara alvo. Para este fim, o vapor pode ser retirado do espaço de vapor da câmara de destilação (1). No entanto, se o vapor com condições adequadas de pressão e temperatura estiver disponível em outra fonte próxima, é naturalmente também possível utilizar o último. Além disso, uma câmara de vapor (25) em que o líquido que flui através de mudanças parcialmente para dentro do vapor pode ser configurada na linha de líquido antes do evaporador E1. Este vapor é o mais quente em todo o sistema de destilação (1), e também tem a maior pressão. A pressão nesta câmara de vapor (25) é ainda maior do que a pressão no evaporador E1. O líquido (4) pode ser transportado a partir desta câmara de vapor (25) e pressurizado, e deve ser levado a uma pressão ligeiramente menor. Exemplos podem ser obtidos da Fig. 2 e 3. Os espaços de vapor (6) do estágio S com pressões mais baixas podem transportar líquidos correspondentes, cujos recipientes alvos (2) estão sob uma pressão menor do que os espaços de vapor (6) a partir dos quais as linhas de vapor (10) derivam sua pressão.

[0031] O sistema de destilação (1) tem de preferência uma bomba (11) cada uma na linha de líquido (8) do circuito evaporador e na linha de líquido (9) do circuito condensador para atingir as pressões prescritas dos líquidos (4) no início do processo. No entanto, o último só precisa funcionar por alguns minutos até que as condições ideais de pressão e temperatura tenham sido estabelecidas em todos os recipientes (2). O processo então é executado de forma independente. As bombas (11) estão preferencialmente dispostas nos elementos de ligação (8, 9) entre os recipientes C1 e Cn ou entre os recipientes En e E1.

[0032] Além disso, o sistema de destilação (1) tem de preferência um aquecedor (12) na linha de líquido (8) do circuito evaporador antes do evaporador E1 e um agregado de arrefecimento (13) na linha de líquido do circuito condensador antes do condensador Cn para atingir as temperaturas prescritas no evaporador E1 e condensador Cn. Este aquecedor (12) e este agregado de arrefecimento (13) são preferencialmente, pelo menos parcialmente juntos, configurados como um permutador de calor (14). No entanto, uma vez que o permutador de calor (14) não puder atingir as temperaturas alvo desejadas dos recipientes subsequentes Cn ou E1 , as linhas (8, 9) devem também incorporar um respectivo agregado de arrefecimento separado (13) na linha de líquido do circuito condensador juntamente com um aquecedor separado (12) na linha de líquido (8) do circuito evaporador.

[0033] Como foi demonstrado, é vantajoso iniciar o processo que líquido (4) suficiente ainda esteja presente nas seções individuais das linhas de líquido (8, 9). A fim de assegurar o acima, os sifões (15) podem ser dispostos nas linhas de líquido (9, 8) entre os condensadores Cn a C1 e/ou entre os evaporadores E1 a En, de modo a evitar que condensadores individuais Ci e/ou evaporadores Ei de ficarem ociosos dado desligamento do sistema.

[0034] Noutra disposição preferida, os sifões (15) nas linhas de líquido (8) entre os evaporadores E1 e En têm um bico central. Demonstrou-se que o aumento dos resíduos se acumula lá, o que, desta forma, pode ser facilmente removido do circuito em altas concentrações.

[0035] Para que o processo funcione de forma otimizada e evapore a maior parte do líquido introduzido possível, gases condensáveis que se acumulam no final do percurso de condensação devem ser removidos de tempos a tempos dos espaços de vapor (6). Para este fim, cada condensador Ci tem uma linha de gás (17) ligada a uma bomba de vácuo (16) na extremidade do percurso de destilação. Se necessário, a bomba de vácuo (16) torna-se operacional, embora isso também seja necessário somente por um breve período de tempo, como regra por menos de 5% do tempo de operação.

[0036] Como se mostrou, a bomba de vácuo (16) também pode ser operada com vapor. Deve ser conectada a uma linha de vapor apertada por pressão (10) para ser fornecida durante a operação. A bomba de vácuo (16) é, desse modo, fornecida com vapor, que tem uma pressão (P) mais elevada do que os espaços de vapor (6) em que os gases devem ser sifonados.

[0037] Como resultado, absolutamente nenhuma corrente é usada durante a operação uma vez que o processo começou e atingiu um estado estável.

[0038] Além disso, os recipientes individuais (2) são, de preferência, um nível alinhado um com o outro de modo a permitir o uso ideal da energia potencial do líquido. De acordo com a invenção, cada evaporador Ei + 1 está disposto num nível inferior ao evaporador anterior Ei de tal modo que o líquido (4) é feito para fluir de cada evaporador Ei para dentro do evaporador subsequente Ei + 1 resultante exclusivamente por diferenças de pressão e nível durante a implementação do processo, sem que seja necessária uma bomba operada eletricamente para esse fim. Uma vez que cada estágio subsequente Si + 1 opera a uma pressão mais baixa do que o seu estágio anterior S1, a fase subsequente Si + 1 pode ser disposta correspondentemente mais elevada, de modo que o líquido flui para cima devido à sua pressão elevada.

[0039] Consequentemente, cada condensador Ci + 1 está disposto a um tal nível em comparação com o seu condensadores subsequente Ci que o líquido é feito para fluir a partir do condensador Ci + 1 para dentro do respectivo condensador subsequente Ci por diferenças de pressão e de nível e/ou a força de transporte de uma linha de vapor durante a implementação do processo, sem que seja necessária uma bomba operada eletricamente para esse fim. Uma vez que a direção do fluxo no circuito condensador é oposta à direção do fluxo no evaporador, o líquido flui dos recipientes (2) com pressões mais baixas para os recipientes (2) com pressões mais altas. Isso pode ser parcialmente suportado organizando os condensadores dos estágios superiores mais altos do que os condensadores das etapas inferiores. Para fins de suporte, o líquido é adicionalmente fornecido por alimentação de vapor para linhas de vapor (10) sob uma pressão mais alta. Isso elimina a necessidade de usar bombas que usam corrente.

[0040] Além disso, os condensadores C1 e Cn são nivelados de tal forma que o líquido (4) do condensador C1 é feito para fluir do condensador C1 para o condensador Cn através da linha de líquido (9) do circuito condensador por diferenças de pressão e nível durante o processo implementação, sem que seja necessária uma bomba elétrica para esse fim. Uma vez que a pressão em C1 é muito maior do que em Cn, uma grande altura pode ser superada sem que seja necessária uma bomba para este fim.

[0041] Os evaporadores En e E1 são de preferência também nivelados de tal forma que o líquido (4) do evaporador En é feito para fluir do evaporador En para o evaporador E1 por diferenças de pressão e de nível e pela força de transporte de uma ou mais linhas de vapor (10) através da linha de líquido (8) do circuito do evaporador durante a implementação do processo, sem que seja necessária uma bomba operada eletricamente para este fim. Esta seção da linha de líquido (8) exige que tanto a altura seja superada como a pressão seja aplicada. Isto é preferencialmente alcançado de forma incremental através da introdução de várias linhas de vapor (10) a partir de estágios variáveis S na linha de líquido (8). As diferentes linhas de vapor (10) também podem ser introduzidas na linha de líquido (8) no mesmo local ou serem operadas uma após a outra, de modo que a respectiva linha de vapor (10) que melhor se encaixa seja sempre operacional.

[0042] As linhas de vapor (10) podem opcionalmente ser encaminhadas pra dentro da linha de líquido (8, 9).

[0043] O sistema de destilação (1) de acordo com a invenção engloba uma alimentação (18) para dentro do circuito evaporador para fornecer o líquido (4) a ser destilado, juntamente com uma saída (19) do circuito evaporador para libertar o líquido (4) com uma alta concentração de resíduos, bem como uma saída do destilado (20) a partir do circuito condensador para libertar o destilado (21) gerado pelo sistema. Estes são mostrados na Fig. 2.

[0044] Além disso, cada linha de vapor (10) e/ou cada linha de gás (17) abrange uma válvula (22) para regular a taxa de fluxo. Estas válvulas (17) são de preferência controláveis e ligadas a um dispositivo de regulação.

[0045] Pelo menos os recipientes (2), do primeiro condensador C1, e o último evaporador En cada um abrangem um sensor de nível (23) para determinar os níveis do líquido (4b) capturado nos recipientes (2). Os outros recipientes (2) também podem ter esses sensores de nível (23). No entanto, em particular, os dois sensores de nível mencionados são necessários para regular o processo. Além disso, o sistema de destilação preferido (1) tem um sensor (24) no circuito evaporador, de preferência na área do último evaporador En, para medir a concentração de resíduos. Os sensores (23), (24) também são preferencialmente controláveis e conectados com um dispositivo de regulação (não mostrado).

[0046] Descreve-se abaixo o método de acordo com a invenção para operar um processo de destilação usando um sistema de destilação (1) de acordo com a invenção, que compreende uma alimentação (18) no circuito evaporador para fornecer o líquido (4) a ser destilado, juntamente com uma saída (19) do circuito evaporador para libertar o líquido (4) com uma alta concentração de resíduos, bem como uma saída do destilado (20) do circuito condensador para libertar o destilado (21) gerado pelo sistema de destilação. De acordo com a invenção, os seguintes passos processuais são implementados neste método:

[0047] Monitorar o nível do líquido no circuito evaporador e no circuito condensador; monitorar a concentração de resíduos no circuito evaporador; libertar o líquido com uma alta concentração de resíduos na saída (19) assim que o nível de líquido no circuito evaporador tiver atingido um nível máximo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito; libertar o destilado do circuito condensador na saída do destilado (20) assim que o nível de líquido no circuito condensador tiver atingido um nível máximo prescrito; deixar o líquido (4) para dentro do circuito condensador na alimentação (18) assim que o nível do líquido no circuito evaporador tiver atingido um valor mínimo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito. Os passos mencionados são repetidos até o processo ser interrompido.

[0048] Importante no método acima é o fato de que a pressão e as temperaturas nas câmaras individuais se regulam logo que as condições de contorno estão presentes. Somente o fornecimento e remoção de líquido ou destilado é regulado. Além disso, deve-se ter cuidado no início do processo de que os líquidos que fluem para dentro do evaporador E1 e o condensador Cn correspondem às condições de pressão e temperatura prescritas. Isto é conseguido pelo aquecedor (15) e o agregado de arrefecimento 1(3).

[0049] Para melhorar o processo, os gases condensáveis devem ser removidos do circuito condensador. Para este fim, cada condensador Ci tem uma linha de gás (17) ligada a uma bomba de vácuo (16) na extremidade do percurso de destilação. O método é aprimorado pelas seguintes etapas processuais:

[0050] Determinar as diferenças de temperatura dTi nos espaços de vapor (6) dos recipientes (2) dos evaporadores Ei e condensadores Ci do mesmo estágio Si; remover gases condensáveis no espaço de vapor (6) do condensador Ci através da linha de gás (17) usando a bomba de vácuo (16) assim que a diferença de temperatura dTi tiver atingido um valor máximo prescrito, até que dTi tenha atingido um valor mínimo prescrito; repetir estas etapas até que o processo seja interrompido.

[0051] Um controlador de acordo com a invenção para implementar um método de acordo com a invenção engloba portas para sensores para ler em dados de medição, um processador para avaliar os dados de medição, juntamente com portas para alterar as configurações das válvulas (22) e bombas (11, 16).

[0052] Em regra, as válvulas (22) estão abertas. No entanto, pode ser que várias válvulas (22) sejam fechadas ou estranguladas no início do processo.Lista de referência1 Sistema de destilação2 Recipiente3 Entrada de pulverização4 Líquido; 4a líquido pulverizado; 4b líquido capturado5 Entrada6 Espaço de vapor7 Tubo de vapor 8 Linha de líquido para um circuito evaporador9 Linha líquida para um circuito condensador10 Linha de vapor11 Bomba12 Aquecedor13 Agregado de arrefecimento14 Permutador de calor15 Sifões16 Bomba de vácuo17 Linha de gás18 Alimentação19 Libertar líquido com uma alta concentração deresíduos 20 Saída do destilado21 Destilado22 Válvula23 Sensor de nível24 Sensores para medir a concentração de resíduos25 Câmara de vapor26 Sensor de temperatura27 Sensor de pressãoE Evaporador, E1, ...EnC Condensador, C1, ...CnS Estágio, S1, ...Sn

Claims

1. Sistema de destilação multiestágio (1) com estágios Si, em que i = 1, ... n, em que cada estágio Si funciona em uma maior gama de pressão e temperatura (Pi, Ti) do que o estágio Si+1 subseqüente durante a operação, em que cada estágio Si engloba um evaporador Ei e um capacitor Ci, em que cada evaporador Ei e cada condensador Ci engloba um recipiente apertado por pressão (2) com uma entrada de pulverização superior (3) para a introdução e pulverização do líquido adicionado (4a) no recipiente (2), bem como com uma saída inferior (5) para libertar o líquido (4b) capturado no recipiente (2), bem como com um espaço de vapor (6) entre a entrada de pulverização (3) e o líquido capturado (4b), em que o espaço de vapor (6), de cada evaporador Ei, é ligado de forma compressiva com o espaço de vapor (6) do condensador Ci do mesmo estágio Si por um tubo de vapor apertado por pressão (7) com uma secção transversal suficientemente grande que a pressão Pi, nos dois espaços de vapor (6) de uma fase Si, possa sempre equilibrar-se durante a operação, e em que a saída (5), de cada evaporador Ei, está conectada com a entrada de pulverização (3) do próximo evaporador Ei+1, e a saída (5), do último evaporador En, é conectada com a entrada de pulverização (3) do primeiro evaporador E1 por uma linha de líquido apertada por pressão (8) para produzir um circuito evaporador, , caracterizado por pelo menos uma linha de vapor apertada por pressão por pressão (10) estar conectada em uma primeira extremidade com uma das linhas de líquido apertadas por pressão (9) entre os condensadores Cl+1 e Ci ou com a linha de líquido apertada por pressão (8) entre os evaporadores En e E1 e em uma segunda extremidade com um espaço de vapor com uma pressão superior P durante a operação do que a pressão Pi no espaço de vapor (6) do condensador Ci ou do que a pressão P1 no espaço de vapor (6) do evaporador E1, de modo a pressurizar o líquido (4) com maior pressão e transportar o líquido (4).

2. Sistema de destilação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo espaço de vapor com pressão (P) ser um espaço de vapor (6) do sistema de destilação.

3. Sistema de destilação, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por uma respectiva bomba (11) na linha de líquido (8) do circuito evaporador, bem como na linha de líquido (9) do circuito condensador, para alcançar as pressões prescritas dos líquidos (4) no início do processo.

4. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um aquecedor (12) na linha de líquido (8) do circuito evaporador antes do evaporador E1 e um agregado de arrefecimento (13) na linha de líquido do circuito condensador antes do condensador Cn para atingir as temperaturas prescritas no evaporador E1 e no condensador Cn.

5. Sistema de destilação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo aquecedor (12) e o agregado de arrefecimento (13) serem juntos pelo menos parcialmente configurados como um permutador de calor (14).

6. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelos sifões (15) serem dispostos nas linhas de líquido (9, 8) entre os condensadores Cn a C1 e/ou entre os evaporadores E1 a En, de modo a evitar condensadores individuais Ci e/ou evaporadores Ei de ficarem ociosos, dado um desligamento do sistema.

7. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada condensador Ci ter uma linha de gás (17) conectada com uma bomba de vácuo (16) na extremidade do percurso de destilação para remover gases condensáveis dos espaços de vapor (6).

8. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada evaporador Ei + 1 estar disposto em um nível inferior ao evaporador anterior Ei de tal maneira que o líquido (4) é feito para fluir de cada evaporador Ei para o evaporador subseqüentemente resultante Ei + 1 unicamente por pressão e diferenças de nível durante a implementação do processo, sem necessidade de uma bomba operada eletricamente para esse fim.

9. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por cada condensador Ci + 1 estar disposto a um nível tal em comparação com o condensador subsequente Ci que o líquido é feito para fluir do condensador Ci + 1 para o respectivo condensador subsequente Ci por diferenças de pressão e de nível e/ou a força de transporte de uma linha de vapor durante a implementação do processo, sem necessidade de uma bomba operada eletricamente para esse fim.

10. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os condensadores C1 e Cn serem nivelados de tal modo que o líquido (4) do condensador C1 é feito para fluir do condensador C1 para o condensador Cn via linha de líquido (9) do circuito condensador por diferenças de pressão e nível durante a implementação do processo, sem necessidade de uma bomba operada eletricamente para esse fim.

11. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os evaporadores En e E1 serem, de preferência, também nivelados de tal forma que o líquido (4) do evaporador En é feito para fluir do evaporador En para o evaporador E1 por diferenças de pressão e de nível e pela força de transporte de uma ou mais linhas de vapor (10) através da linha de líquido (8) do circuito evaporador durante a implementação do processo, sem necessidade de uma bomba operada eletricamente para este fim.

12. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por pelo menos os recipientes (2) do primeiro condensador C1 e o último evaporador En, cada um abranger um sensor de nível (23) para determinar o nível de líquido (4b) capturado nos recipientes (2).

13. Sistema de destilação, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um sensor (24) estar disposto no circuito evaporador, de preferência na área do último evaporador En, para medir a concentração de resíduos.

14. Método para implementar um processo de destilação utilizando um sistema de destilação (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo uma alimentação (18) no circuito evaporador para fornecer o líquido (4) a ser destilado, juntamente com uma saída (19) a partir do circuito evaporador para libertar líquido com uma alta concentração de resíduos, bem como uma saída de destilado (20) do circuito condensador para libertar o destilado (21) gerado pelo sistema, caracterizado pelas seguintes etapas processuais:a. monitorar o nível do líquido no circuito evaporador e no circuito condensador;b. monitorar a concentração de resíduos no circuito evaporador;c. libertar líquido com uma alta concentração de resíduos na saída (19) assim que o nível de líquido no circuito evaporador tiver atingido um nível máximo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito;d. libertar o destilado do circuito condensador na saída do destilado (20) assim que o nível do líquido no circuito condensador atingir um nível máximo prescrito;e. libertar o líquido (4) no circuito condensador na alimentação (18) assim que o nível de líquido no circuito evaporador tiver atingido um valor mínimo prescrito e/ou a concentração de resíduos no circuito evaporador tiver atingido um valor máximo prescrito;f. repetir os passos (a) a (e) até que o processo seja interrompido.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por cada condensador Ci ter uma linha de gás (17) ligada com uma bomba de vácuo (16) na extremidade do percurso de destilação, e as seguintes etapas processuais:a. determinar as diferenças de temperatura dTi nos espaços de vapor (6) dos recipientes (2) dos evaporadores Ei e condensadores Ci do mesmo estágio Si;b. remover gases condensáveis no espaço de vapor (6) do condensador Ci através da linha de gás (17) usando a bomba de vácuo (16) assim que a diferença de temperatura dTi tiver atingido um valor máximo prescrito, até que dTi tiver atingido um valor mínimo prescrito;c. repetir os passos (a) e (b) até que o processo seja interrompido.