BR112020003455B1 - Método para condensação de vapor - Google Patents

Abstract

A presente invenção refere-se a um método de condensação e liquefação de vapor por meio da introdução de um vapor em um trocador de calor e ao colocar o mesmo em contato com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor, sendo que um agente promotor de condensação em gotas é diretamente adicionado ao vapor introduzido no trocador de calor ou ao próprio trocador de calor. Um efeito de promoção de condensação em gotas devido a um agente promotor de condensação em gotas poderá se manifestar de maneira suficiente, e a eficiência da condensação em função da condensação em gotas poderá ser aperfeiçoada por meio da adição direta do agente promotor de condensação em gotas, tal como uma amina formadora de filme ou similar, ao vapor introduzido no trocador de calor ou ao próprio trocador de calor.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção refere-se a um método para a liquefa ção e condensação de vapor por meio da introdução de um vapor em um trocador de calor e do contato do vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Métodos para a liquefação e condensação de vapor por meio do contato do vapor com uma parede sólida cuja temperatura é menor que no estado de saturação do vapor incluem os métodos para a condensação de filme nos quais um líquido condensado forma um filme líquido contínuo sobre uma superfície de parede, e os métodos para a condensação em gotas nos quais um líquido condensado se transforma em um grande número de gotas de líquido sem umedecer uma superfície de parede. Uma vez a condensação em gotas exibe um coeficiente de transferência de calor várias dezenas de vezes maior que a condensação de filme, os métodos para a condensação de vapor em gotas têm sido estudados de várias maneiras (vide, por exemplo, a Literatura Não Patente 1).

[0003] Ao se aperfeiçoar a eficiência da condensação por meio da materialização da condensação em gotas, o aumento da eficiência do processo e a redução da área de superfície de refrigeração dos trocadores de calor poderão ser obtidos, e um corte dos custos iniciais devido à diminuição do tamanho das instalações, como também um corte na quantidade de vapor tendo em vista o aperfeiçoamento da eficiência das instalações existentes, e um aumento da produtividade poderão ser esperados.

[0004] Em especial, nas usinas de geração de energia, quando a eficiência de transferência de calor dos condensadores de vapor é maior, poderá ser esperado um aumento do grau de vácuo, como também poderá ser esperada uma eficiência na geração de energia. Isso, embora dependa dos desenhos e das especificações das turbinas a vapor e dos condensadores de vapor, em muitos casos, propicia espaço para um aperfeiçoamento com relação às flutuações de temperatura da água, à sujeira ou coisa do gênero, e resulta em uma grande economia de energia.

[0005] Uma amina formadora de filme usada como um elemento inibidor de corrosão nos sistemas de vapor é absorvida sobre uma superfície de metal dos sistemas de vapor, se liga ionicamente e se adere firmemente à superfície de metal através de uma ligação hidrofóbica de modo a assim formar uma camada de filme protetora (filme anticor- rosivo) e impede o contato do metal com a água. Por conseguinte, é concebível que a aplicação da amina formadora de filme permita que uma condensação em gotas seja materializada.

[0006] A amina formadora de filme, uma vez que é usada como um elemento inibidor de corrosão para os sistemas de água de caldeira ou coisa do gênero, é adicionada à água de alimentação de uma caldeira de maneira que a ação anticorrosiva se realize em todo o interior do sistema (vide, por exemplo, a Literatura de Patente 1).

[0007] Nos métodos convencionais, mesmo que uma amina for madora de filme seja adicionada, uma condensação em gotas não poderá ser suficientemente materializada; e, portanto, se fará necessário um aperfeiçoamento maior da eficiência da condensação do vapor.

[0008] Literatura de Patente 1: JP 2011-80725 A

[0009] Literatura Não Patente 1: “Dropwise Condensation - The Way to Practical Applications” (Ichiro Tanasawa, Seisan-Kenkyu (Periódico Mensal do Instituto de Ciência Industrial, Universidade de Tóquio), Junho de 1978, p.209-220).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] Um objeto da presente invenção é prover um método efici ente para a condensação de vapor por meio da materialização de condensação em gotas em um método para a liquefação e condensação de vapor por meio da introdução de um vapor em um trocador de calor e do contato do vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor.

[0011] Os presentes inventores descobriram que, por meio da adi ção de um promotor de condensação em gotas, tal como uma amina formadora de filme, ao vapor a ser introduzido em um trocador de calor ou diretamente ao trocador de calor, o efeito de promoção de condensação em gotas poderá ser suficientemente exibido e o efeito condensador poderá ser aperfeiçoado pela condensação em gotas.

[0012] A presente invenção tem as seguintes aplicações.

[0013] (1) Um método para a condensação de vapor que é um mé todo para a liquefação e condensação de vapor por meio da introdução de um vapor em um trocador de calor e do contato do vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor, o método compreendendo a adição de um promotor de condensação em gotas ao vapor a ser introduzido no trocador de calor ou diretamente ao trocador de calor.

[0014] (2) O método para a condensação de vapor de acordo com a aplicação (1), sendo que o promotor de condensação em gotas é um elemento dentre um ou dois ou mais elementos selecionados dentre o grupo que consiste de um composto de amina volátil e um composto de não-amina volátil.

[0015] (3) O método para a condensação de vapor de acordo com a aplicação (1) ou (2), sendo que um emulsificante e/ou uma amina neutralizante é ainda adicionada ao vapor.

[0016] (4) O método para a condensação de vapor de acordo com qualquer uma das aplicações (1) a (3), sendo que um material do cor- po de refrigeração é um aço doce, um aço de baixa liga, um aço de liga, um cobre, uma liga de cobre, um titânio, uma liga de titânio, um alumínio ou uma liga de alumínio.

[0017] (5) O método para a condensação de vapor de acordo com qualquer uma das aplicações (1) a (4), sendo que nenhum aparelho envolvendo uma elevação de temperatura e/ou uma elevação de pressão é provido entre um ponto de injeção química no qual o promotor de condensação em gotas é adicionado ao vapor e ao trocador de calor.

[0018] (6) O método para a condensação de vapor de acordo com qualquer uma das aplicações (1) a (5), sendo que o trocador de calor é uma turbina a vapor, um condensador de vapor, um condensador de vapor refrigerado a ar, um dispositivo de secagem, um dispositivo de concentração ou um dispositivo de elevação de temperatura.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO

[0019] De acordo com a presente invenção, em um método para a liquefação e condensação de vapor por meio da introdução de um vapor em um trocador de calor e do contato do vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor, uma condensação em gotas é materializada, de modo que o vapor possa ser eficientemente condensado.

[0020] De acordo com a presente invenção, em função do aumen to da eficiência da condensação por meio da materialização da condensação em gotas, a diminuição na quantidade de vapor usado, a maior eficiência do processo, e a redução da área de superfície de refrigeração dos trocadores de calor poderão ser obtidas, e o corte dos custos iniciais devido à diminuição do tamanho das instalações, como também um corte na quantidade de vapor tendo em vista o aperfeiçoamento da eficiência das instalações existentes, e um aumento da produtividade poderão ser esperados.

[0021] Em especial, nas usinas de geração de energia, um aumen- to do grau de vácuo e um aumento da eficiência de geração de energia são obtidos devido ao aumento da eficiência de transferência de calor dos condensadores de vapor, desta maneira possibilitando uma economia de energia.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0022] A Figura 1 é a vista esquemática de um sistema, ilustrando um aparelho de teste tal como usado nos Exemplos e nos Exemplos Comparativos.

[0023] A Figura 2a é uma fotografia dos tubos de refrigeração em um teste de confirmação de estado de condensação de acordo com o Exemplo 2; e a Figura 2b é uma fotografia dos tubos de refrigeração em um teste de confirmação de estado de condensação de acordo com o Exemplo Comparativo 2.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO

[0024] Em seguida, modalidades da presente invenção serão des critas em detalhe.

[0025] O método para a condensação de vapor de acordo com a presente invenção compreende a adição de um promotor de condensação em gotas ao vapor a ser introduzido em um trocador de calor ou diretamente ao trocador de calor em um método para a liquefação e condensação de vapor por meio da introdução de um vapor no trocador de calor e do contato do vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor.

[0026] Embora seja convencionalmente feita a adição de uma amina formadora de filme como um elemento inibidor de corrosão à agua de alimentação para uma caldeira, a amina formadora de filme adicionada à água de alimentação para uma caldeira fica parcialmente contida na água de sopro da caldeira e é descarregada para fora do sistema, e não chega a um trocador de calor no último estágio da caldeira, desta maneira não trazendo praticamente nenhuma contribuição para a promoção de uma condensação em gotas no trocador de calor. Da mesma forma, a amina formadora de filme contida no vapor proveniente da caldeira e, em seguida, descarregada da caldeira é consumida em tubulação e aparelhos até chegar ao trocador de calor. A amina formadora de filme no vapor, quando uma instalação de alta temperatura, tal como um dispositivo de superaquecimento, ou uma instalação de alta pressão é instalada entre a caldeira e o trocador de calor, acaba sendo decomposta dentro dessas instalações; desta maneira, há muito tempo é necessária uma amina formadora de filme em uma quantidade tal que um filme repelente à água possa ser formado sobre a superfície de corpo de refrigeração do trocador de calor e não possa chegar ao trocador de calor, ou a fim de que um filme repelente à água seja formado no trocador de calor.

[0027] Por conseguinte, tal como observado nos métodos conven cionais, mesmo quando uma amina formadora de filme é adicionada a uma água de alimentação para uma caldeira, torna-se difícil obter uma promoção da condensação em gotas em um trocador de calor.

[0028] Na presente invenção, ao se adicionar um promotor de condensação em gotas, tal como uma amina formadora de filme, o mesmo é adicionado ao vapor a ser introduzido em um trocador de calor ou diretamente ao trocador de calor, o promotor de condensação em gotas podendo ser feito de modo a funcionar efetivamente para a formação de um filme repelente à água sobre uma superfície de corpo de refrigeração do trocador de calor, e o efeito de promoção de condensação em gotas correspondente à sua quantidade adicionada poderá ser obtido de maneira estável e fácil.

[0029] A fim de "adicionar o promotor de condensação em gotas ao vapor a ser introduzido em um trocador de calor", um ponto de injeção química do promotor de condensação em gotas poderá ser instalado no lado da entrada do trocador de calor. Em termos específicos, é preferível que o promotor de condensação em gotas seja adicionado a um ponto de injeção química no qual nenhum aparelho envolvendo uma elevação de temperatura e/ou uma elevação de pressão se encontra presente entre o ponto de injeção química e o trocador de calor.

[0030] Um método para a adição inclui, por exemplo, no caso de um aparelho tendo uma turbina a vapor de múltipla pressão, um método para a adição de um promotor de condensação em gotas a um ponto sem uma turbina de baixa pressão no qual o vapor se torna vapor úmido (o vapor da tubulação área de uma turbina de pressão intermediária ou de uma caldeira de baixa pressão).

[0031] A fim de "adicionar um promotor de condensação em gotas diretamente em um trocador de calor", um método para a adição inclui, por exemplo, um método para a injeção de uma solução aquosa do promotor de condensação em gotas no trocador de calor. Quando o trocador de calor é um condensador de vapor e uma água de composição é suprida para o condensador de vapor, o método, de maneira alternativa, incluirá um método para a adição de um promotor de condensação em gotas à água de composição e para a adição de uma água de composição contendo um promotor de condensação em gotas ao condensador de vapor que é um trocador de calor.

[0032] De qualquer maneira, é preferível que a tubulação e os aparelhos cuja temperatura é uma temperatura na qual o promotor de condensação em gotas facilmente se decompõe termicamente, por exemplo, uma temperatura de 350°C ou maior, não estejam presentes na rota do ponto de injeção química do promotor de condensação em gotas para o trocador de calor.

[0033] O material de um corpo de refrigeração de um trocador de calor ao qual a presente invenção se aplica não é especialmente limitado, e poderá ser um material, de tal modo que a condensação em gotas possa ser materializada devido à formação de um filme repelen- te à água por meio de um promotor de condensação em gotas a ser usado. O material inclui, por exemplo, um aço doce, um aço de baixa liga, um aço de liga, um cobre, uma liga de cobre (latão, cuproníquel ou similar), um titânio, uma liga de titânio, um alumínio ou uma liga de alumínio.

[0034] Da mesma maneira, o tipo do trocador de calor não é espe cialmente limitado, e os exemplos de um trocador de calor ao qual a presente invenção se aplica incluem uma turbina a vapor, uma turbina de baixa pressão ou coisa do gênero (uma turbina a vapor seguida de uma turbina de pressão intermediária), um condensador de vapor, um condensador de vapor refrigerado a ar, um dispositivo de secagem, um dispositivo de concentração e um dispositivo de elevação de temperatura.

[0035] Quanto ao promotor de condensação em gotas a ser usado na presente invenção, será suficiente que o mesmo tenha uma volatilidade e uma atividade interfacial e que tenha o efeito de promoção de condensação em gotas, e que inclua compostos de aminas voláteis (amina formadora de filmes) e compostos de não-aminas voláteis que são convencionalmente usados como elementos inibidores de corrosão.

[0036] Os exemplos específicos dos compostos de aminas voláteis incluem, como uma monoamina, as aminas alifáticas saturadas de cadeia longa, tais como a dodecilamina, a tridecilamina, a tetradecilamina, a pentadecilamina, a hexadecilamina, a heptadecilamina, a octadecilamina, a nonadecilamina, a eicossilamina e a docossilamina, as aminas alifáticas não saturadas de cadeia longa, tais como a oleilami- na, a ricinoleilamina, a linoleilamina e a linolenilamina, aminas misturadas, tais como a amina de óleo de coco e a amina de sebo bovino endurecido, e suas misturas.

[0037] Os compostos de aminas voláteis incluem ainda, como os preferíveis, as poliaminas representadas pela seguinte fórmula geral (1). R1-[NH-(CH2)m]n-NH2 ... (1) na qual R1 indica um grupo hidrocarboneto saturado ou não saturado tendo 10 a 22 átomos de carbono; e m é um inteiro de 1 a 8, n é um inteiro de 1 a 7, e quando n é 2 ou maior, uma pluralidade de NH- (CH2)m poderá ser idêntica ou diferente.

[0038] O grupo hidrocarboneto saturado ou não saturado de R1 poderá ser de uma cadeia linear ou de uma cadeira ramificada, ou cíclica. R1 inclui um grupo alquila, um grupo alquenila, um grupo alcadi- enila e um grupo alquenila, e é, de preferência, um grupo alquila de cadeia linear ou um grupo alquenila de cadeia linear. A quantidade de átomos de carbono de R1 é de preferência de 15 a 22.

[0039] m é um inteiro de 1 a 8, e do ponto de vista da supressão de corrosão, de preferência, um inteiro de 2 a 6. O grupo (CH2)m inclui um grupo metileno, um grupo etileno (grupo dimetileno), um grupo propileno (grupo trimetileno) e um grupo butileno (grupo tetrametileno), e é, de preferência, um grupo propileno.

[0040] n é, de preferência, um inteiro de 1 a 3 do ponto de vista da supressão de corrosão.

[0041] Os exemplos específicos de tais poliaminas incluem a do- decilaminometilenoamina, a dodecilaminodimetilenoamina, a dodeci- laminotrimetilenoamina(N-estearila-1,3-propanodiamina) e os compostos de tetradecila, hexadecila, e octadecila correspondentes a essas poliaminas, e a octadecenilaminotrimetilenoamina, a octadecenilami- nodi-(trimetilamina)-trimetilenoamina, a palmitilaminotrimetilenoamina e os etoxilatos de alquiladiamina de sebo; e a N-oleíla-1,3- propanodiamina (ou seja, uma N-octadecenilpropano-3-diamina), a qual é facilmente disponível em uma pureza suficiente, é preferível.

[0042] Da mesma forma, um produto com o nome comercial de "Ethiduomine", (uma mistura de tris(2-hidroxietil)-N-alquil de sebo-1,3- diaminopropano e di(2-hidroxietil)-N-alquil de sebo amina em uma razão de 7 : 3), fabricado pela empresa Akzo Nobel N.V., poderá ser adequadamente usado.

[0043] Os compostos de não-aminas voláteis incluem o monoes- tearato de sorbitano polietileno(20), o monoestearato de sorbitano e o monolaurato de sorbitano.

[0044] Esses promotores de condensação em gotas podem ser usados sozinhos ou como uma mistura de dois ou mais.

[0045] A quantidade de um promotor de condensação em gotas a ser adicionado poderá ser uma quantidade de tal modo que o efeito de promoção de condensação em gotas em um trocador de calor possa ser obtido, e dependerá do tipo do promotor de condensação em gotas, do tipo do trocador de calor ou coisa do gênero. A quantidade do promotor de condensação em gotas a ser adicionado é, com base na quantidade de vapor em termos de água, de preferência de 0,001 a 10 mg/L, especialmente de 0,01 a 2,0 mg/L.

[0046] Embora a adição do promotor de condensação em gotas possa ser uma adição intermitente ou uma adição contínua, do ponto de vista da manutenção estável de um filme repelente à água por meio da condensação do mesmo sobre a superfície de corpo de refrigeração de um trocador de calor, a realização da adição como uma adição contínua é a preferível.

[0047] O promotor de condensação em gotas pode ser dissolvido em água ou em um solvente, tal como o metanol, o etanol ou o isopropanol, e adicionado ao vapor ou à água de alimentação. O promotor de condensação em gotas pode ser feito em uma emulsão aquosa por meio do uso de um emulsificante, e adicionado ao vapor ou à água de alimentação. O emulsificante é de preferência um que tem um alto valor de equilíbrio HLB (equilíbrio hidrofílico e lipofílico). O equilíbrio HLB do emulsificante é de preferência de 12 a 16 e mais desejavelmente de 13 a 15.

[0048] Exemplos de emulsificantes incluem a polioxietilenoalqui- lamina, e, de preferência, é uma polioxietilenoalquilamina cujo grupo alquila tem de 10 a 18 átomos de carbono.

[0049] Como emulsificantes diferentes dos citados, os sais de me tal alcalino de ácido graxo, particularmente os sais de metal alcalino de ácido graxo saturados ou não saturados tendo de 8 a 24, particularmente de 10 a 22, átomos de carbono podem ser adequadamente usados, e, especificamente, incluem o sal de sódio ou o sal de potássio de ácidos graxos saturados ou não saturados, tais como o ácido cáprico, o ácido láurico, o ácido mirístico, o ácido palmítico, o ácido esteárico, o ácido araquídico, o ácido behênico, o ácido oleico, o ácido erúcico, o ácido linoleico e o ácido linolênico. Como os sais de metal de ácido graxo, os sais de sódio ou os sais de potássio dos ácidos graxos produzidos a partir de gordura ou óleo comestível poderão também ser de preferência usados. Como os sais de metal alcalino de ácido graxo, os sais de metal alcalino de ácidos graxos contendo 25 % em peso ou mais de pelo menos um elemento selecionado dentre o grupo que consiste de, particularmente, ácidos graxos não saturados tendo de 14 a 22 átomos de carbono, por exemplo, o ácido oleico, o ácido erúcico, o ácido linoleico e o ácido linolênico, são adequados. Além disso, como emulsificante, os ésteres de glicerol com os ácidos graxos acima mencionados poderão também ser de preferência usados. Os ésteres com ácido esteárico poderão também ser usados, e são especialmente preferíveis.

[0050] Os emulsificantes podem ser usados sozinhos ou simulta neamente em dois ou mais.

[0051] Quando o promotor de condensação em gotas é feito como uma emulsão aquosa por meio do uso de um emulsificante, tal como um sal de metal alcalino de ácido graxo, será adequado que a proporção de mistura do promotor de condensação em gotas para o emulsifi- cante seja, em razão de peso (promotor / emulsificante de condensação em gotas), de 40/1 a 1/1, especialmente de cerca de 20/1 a 2/1.

[0052] Na presente invenção, juntamente com o promotor de con densação em gotas acima mencionado, outros agentes químicos poderão ser usados de forma simultânea. Por exemplo, uma amina neu- tralizante tendo uma função de ajuste de pH poderá ser simultaneamente usada. O uso simultâneo de uma amina neutralizante permitirá a obtenção de um efeito de redução da corrosividade no sistema.

[0053] Como uma amina neutralizante, as aminas voláteis, tais como a amônia, a monoetanolamina (MEA), a ciclohexilamina (CHA), a morfolina (MOR), a dietiletanolamina (DEEA), a monoisopropanola- mina (MIPA), a 3-metoxipropilamina (MOPA), o 2-amino-2-metil-1- propanol (AMP) e a diglicolamina (DGA), ou similar poderão ser usadas. As aminas neutralizantes poderão ser usadas sozinhas ou simultaneamente em duas ou mais.

[0054] Ao invés de com uma amina neutralizante, o ajuste do pH poderá ser feito por meio da amônia originada a partir da decomposição térmica do agente desoxidante abaixo descrito.

[0055] No caso do uso simultâneo de uma amina neutralizante, é preferível que a quantidade de amina neutralizante a ser adicionada, embora dependendo da quantidade de promotor de condensação em gotas a ser usado e o tipo do trocador de calor, seja de 0,1 a 50 mg/L, especialmente de 1 a 30 mg/L, com base na quantidade de vapor em termos de água.

[0056] Um agente desoxidante poderá ser simultaneamente usado com o promotor de condensação em gotas. O uso simultâneo do agente desoxidante permite, tal como ocorre com a amina neutralizante, a obtenção do efeito de redução de corrosão no sistema.

[0057] Como agente desoxidante, os derivados de hidrazina, tais como a hidrazina e a carbohidrazida, poderão ser usados. Como agentes desoxidantes de base não hidrazina, a carbohidrazida, a hidroqui- nona, a 1-aminopirrolidina, a 1-amino-4-metilpiperazina, a N,N-dietilhi- droxilamina, a isopropilhidroxilamina, o ácido eritórbico ou seus sais, o ácido ascórbico ou seus sais, o ácido tânico ou seus sais, os sacarí- deos e o sulfeto de sódio poderão também ser usados. Esses elementos poderão ser usados sozinhos ou simultaneamente em dois ou mais.

[0058] No caso do uso simultâneo do agente desoxidante, é prefe rível que a quantidade do agente desoxidante a ser adicionado, embora dependendo da quantidade do promotor de condensação em gotas usado, do tipo do trocador de calor ou coisa do gênero, seja de 0,01 a 3 mg/L, especialmente de 0,05 a 1 mg/L, com base na quantidade de vapor em termos de água.

[0059] Os agentes químicos acima mencionados a ser simultane amente usados poderão ser adicionados no mesmo lugar que o promotor de condensação em gotas, ou poderão ser adicionados em diferentes lugares. No caso de se adicionar dois ou mais agentes químicos no mesmo lugar, os agentes químicos a ser adicionados poderão ser previamente misturados e, em seguida, adicionados separadamente.

Exemplos

[0060] A seguir, a presente invenção será descrita mais especifi camente por meio de Exemplos.

Aparelho de Teste

[0061] Nos Exemplos e Exemplos Comparativos a seguir, com o uso de um aparelho de teste ilustrado na Figura 1, foram realizados experimentos nos quais os pontos de injeção química apresentaram uma influência sobre a eficiência da condensação.

[0062] O aparelho de teste era um aparelho no qual um vapor ge rado em uma caldeira de teste 10 de 6,8 L em volume e feita de aço inoxidável SUS316L foi passado por uma tubulação 2, aquecido mais um pouco em um dispositivo de superaquecimento 20, em seguida alimentado através da tubulação 3 para um refrigerador de pressão reduzida 30 no qual o vapor resultante foi reduzido em pressão e resfriado, e, em seguida, alimentado através da tubulação 4 para um trocador de calor (um condensador de superfície) 40 a fim de ser condensado no trocador de calor 40; e a água condensada foi alimentada através da tubulação 5 para um refrigerador 50 a fim de ser resfriada, e, em seguida, alimentada através da tubulação 6 para um dispositivo de análise 60 a fim de ser analisada.

[0063] O dispositivo de superaquecimento 20 foi constituído, a fim de ajustar de maneira estável a temperatura de superaquecimento, por meio da disposição de um superaquecedor, um dessuperaquecedor e de um superaquecedor em série.

[0064] Uma água ultrapura para a geração de vapor foi suprida através da tubulação 1 para a caldeira de teste 10. A caldeira 10 tinha um tubo de aquecimento 11 incorporado à mesma; e um fluxo de água circulante foi formado na caldeira 10, e a água da caldeira 10 foi aquecida para, assim, gerar vapor. O vapor gerado foi alimentado através da tubulação 2 para o dispositivo de superaquecimento 20.

[0065] Um sensor térmico 12 e um sensor de nível de água 13 fo ram instalados na caldeira de teste 10.

[0066] Uma água de sopro da caldeira 10 foi alimentada através da tubulação 7 para um refrigerador de pressão reduzida 70 no qual a água de sopro foi reduzida em pressão e resfriada, e, em seguida, alimentada através da tubulação 8 para um dispositivo de análise 80 a fim de ser analisada.

[0067] No trocador de calor 40, uma água de refrigeração foi circu- lada em tubos de refrigeração 41 feitos de aço inoxidável SUS304, e o vapor foi resfriado e condensado sobre a superfície externa dos tubos. A tubulação 4 através da qual o vapor vindo do refrigerador de pressão reduzida 30 foi alimentado para o trocador de calor 40, e a tubulação 1 através da qual a água ultrapura foi alimentada para a caldeira de teste 10 foram providas com os pontos de injeção química A e B, respectivamente, e foram constituídas de modo que um agente químico pudesse ser injetado através das mesmas a partir de uma tubulação de injeção química 21, 22, respectivamente.

[0068] Em qualquer um dos testes, foi adicionado um fosfato de sódio (Na3PO4) a 2.0 mg/L em termos de concentração de fosfato (em termos de PO4) na água de caldeira como um composto da caldeira.

[0069] Após a execução de cada teste, o lado de dentro dos dis positivos e da tubulação foi circulado ou lavado com um líquido de lavagem contendo dietileno glicol, e um teste seguinte foi iniciado sob a condição de que nenhum promotor fosse deixado sobre a superfície metálica.

Exemplo 1, Exemplo Comparativo 1

[0070] Uma água ultra pura suficientemente desaerada mediante o uso de nitrogênio (temperatura: 65°C, concentração de oxigênio dissolvido: 2 a 10 μg/L) foi alimentada para a caldeira de teste 10 do aparelho de teste, e um vapor foi gerado por meio da operação de acordo com a condição indicada na Tabela 1. Os aquecedores do dispositivo de superaquecimento não foram usados e o teste foi realizado usando vapor saturado.

[0071] N-oleíla-1,3-diaminopropano foi usado como o promotor, e continuamente adicionado ao vapor ou à água de alimentação de modo que a sua concentração ficasse em 1.000 mg/L em termos de uma concentração de uma solução aquosa de 0.1 % em peso da mesma a ser adicionada. No caso da adição ao vapor, o promotor foi continua- mente adicionado de modo que a concentração ficasse em 1.000 mg/L em termos de concentração da solução a ser adicionada à água em uma quantidade correspondente à quantidade do vapor. A solução de promotor foi adicionada todo o tempo sob agitação por meio de um agitador de modo a não causar a sua separação.

[0072] No Exemplo 1, a solução de promotor foi adicionada atra vés do ponto de injeção química A ao vapor a ser introduzido no trocador de calor 40.

[0073] No Exemplo Comparativo 1, a solução de promotor foi adi cionada através do ponto de injeção química B à água ultra pura a ser introduzida na caldeira de teste 10. Tabela 1

[0074] Com 2 horas, 48 horas e 96 horas após o início do teste, a água de sopro proveniente da caldeira de teste 10 e a água condensada a vapor proveniente do refrigerador 50 foram amostradas, respectivamente, e as concentrações do promotor foram determinadas pelo método de medição utilizando o corante Rosa Bengala por meio dos dispositivos de análise 80, 60, e as taxas de detecção foram calculadas de acordo com a expressão a seguir. Os resultados são mostrados na Tabela 2.

[0075] Taxa de detecção (%) = uma concentração de fato detecta da (mg/L) / uma concentração de detecção teórica (mg/L) x 100

[0076] (A concentração de detecção teórica foi de 0,1 % x 1.000 mg/L = 1 mg/L como o promotor). Tabela 2

[0077] Tal como se torna evidente a partir da Tabela 2, no Exem plo Comparativo 1, no qual o promotor foi adicionado à água de alimentação da caldeira de teste 10, o promotor ficou parcialmente contido na água de sopro e descarregado para fora do sistema. Em contrapartida, no Exemplo 1, no qual o promotor foi adicionado ao vapor a ser introduzido no trocador de calor 40, tal problema não ocorreu.

[0078] Torna-se óbvio que, no Exemplo Comparativo 1, no qual o promotor foi adicionado à água de alimentação da caldeira de teste 10, a concentração do promotor na água condensada foi menor do que a mostrada no Exemplo 1 devido à adsorção e ao consumo do promotor até que o mesmo chegasse ao trocador de calor 40, e a formação da condensação em gotas não foi suficientemente realizada.

[0079] Exemplo 2, Exemplo Comparativo 2

[0080] Testes foram realizados tais como apresentados no Exem plo 1 (um promotor foi adicionado através do ponto de injeção química A) e no Exemplo Comparativo 1 (um promotor foi adicionado através do ponto de injeção química B), com exceção do uso do dispositivo de superaquecimento e da realização da operação de acordo com a condição indicada na Tabela 3. Tabela 3

[0081] Tal como no Exemplo 1 e no Exemplo Comparativo 1, com 2 horas, 48 horas e 96 horas após o início do teste, a água de sopro proveniente da caldeira de teste 10 e a água condensada a vapor proveniente do refrigerador 50 foram amostradas, respectivamente, e as concentrações do promotor foram determinadas pelo método de medição utilizando o corante Rosa Bengala por meio dos dispositivos de análise 80, 60. Os resultados de cálculo das taxas de detecção são mostrados na Tabela 4.

[0082] Após os testes, os tubos de refrigeração 41 foram removi dos do trocador de calor 40; ao mesmo tempo que uma água de refrigeração a 20°C (temperatura da entrada do tubo) era passada através dos tubos de refrigeração 41 a 24 mL/min, um vapor saturado (à pressão ambiente) foi suprido em uma faixa de cerca de 7 cm de comprimento a partir do lado inferior dos tubos; e o estado de condensação nesse momento foi observado e a temperatura da água de refrigeração nas saídas dos tubos foi medida.

[0083] As fotografias das aparências dos tubos nos respectivos Exemplos são mostradas na Figura 2a (Exemplo 2) e na Figura 2b (Exemplo Comparativo 2).

[0084] As diferenças entre as temperaturas de saída dos tubos e as temperaturas de entrada nos tubos da água de refrigeração são mostradas na Tabela 5. Tabela 4 Tabela 5

[0085] Tal como se torna evidente a partir da Tabela 4, no Exem plo Comparativo 2, no qual o promotor foi adicionado à água de alimentação da caldeira de teste 10, o promotor ficou parcialmente contido na água de sopro e descarregado para fora do sistema, e foi decomposto sob a condição de alta pressão e alta temperatura até que o mesmo chegasse ao trocador de calor 40. Além disso, a concentração do promotor no trocador de calor 40 se tornou consideravelmente menor do que no Exemplo 2 devido à adsorção do mesmo e ao consumo do mesmo no aparelho. No Exemplo Comparativo 2, uma vez que o dispositivo de superaquecimento 20 foi operado, a decomposição do promotor progrediu mais do que no Exemplo Comparativo 1, e a concentração de promotor na água condensada a vapor foi notavelmente baixa. De acordo com tal condição de baixa concentração do promotor, tornou-se impossível que um filme para uma condensação em gotas fosse formado sobre a superfície de um tubo de refrigeração.

[0086] No Exemplo 2, uma quantidade suficiente do promotor ficou contida na água condensada a vapor e um filme do promotor para uma condensação em gotas foi formado sobre a superfície do tubo de refri- geração.

[0087] Consequentemente, tal como se torna óbvio a partir da Figura 2a e da Figura 2b, no Exemplo 2, a superfície do tubo de refrigeração apresentou repelência à água em comparação com o apresentado no Exemplo Comparativo 2 e ficou no estado de condensação em gotas.

[0088] A temperatura de saída do tubo da água de refrigeração também foi maior no Exemplo 2 do que no Exemplo Comparativo 2, e considerando que a diferença entre a temperatura de saída e a temperatura de entrada da água de refrigeração foi de 4°C no Exemplo Comparativo 2, essa diferença foi de 11°C no Exemplo 2, sendo que uma elevação de cerca de 250 % foi reconhecida; deste modo, torna- se evidente que uma materialização da condensação em gotas pode aumentar significativamente a eficiência da condensação.

[0089] A presente invenção foi descrita mediante o uso de modali dades específicas, porém, será óbvio às pessoas versadas na técnica que várias alterações e modificações poderão ser feitas sem se afastar do objetivo e do âmbito de aplicação da presente invenção.

[0090] O presente pedido tem por base o Pedido de Patente do Japão No 2018-046833, depositado em 14 de março de 2018, cuja totalidade de sua descrição é incorporada ao presente documento a título de referência. Lista dos Sinais de Referência 10 - Caldeira de teste 20 - Dispositivo de superaquecimento 30, 70 - Refrigerador de pressão reduzida 40 - Trocador de calor 50 - Refrigerador 60, 80 - Dispositivo de análise

Claims (6)

1. Método para condensação de vapor, sendo um método para liquefação e condensação de vapor ao introduzir um vapor em um trocador de calor e contactar o vapor com um corpo de refrigeração dentro do trocador de calor, o método compreendendo adicionar um promotor de condensação em gotas ao vapor a ser introduzido no trocador de calor ou diretamente ao trocador de calor, caracterizado pelo fato de que o promotor de condensação em gotas é um ou dois ou mais selecionado dentre o grupo que consiste em um composto de amina volátil e um composto de não- amina volátil, o composto de não-amina volátil sendo selecionado do grupo consistindo em monoestearato de sorbitano polietileno(20), mo- noestearato de sorbitano e monolaurato de sorbitano.

2. Método para condensação de vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um emulsificante e/ou uma amina neutralizante é ainda adicionado ao vapor.

3. Método para condensação de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que um material do corpo de refrigeração é um aço doce, um aço de baixa liga, um aço de liga, cobre, uma liga de cobre, titânio, uma liga de titânio, alumínio ou uma liga de alumínio.

4. Método para condensação de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor é uma turbina a vapor, um condensador de vapor, um condensador de vapor refrigerado a ar, um dispositivo de secagem, um dispositivo de concentração ou um dispositivo de elevação de temperatura.

5. Método para condensação de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o promotor de condensação em gotas é adicionado em uma quantidade de 0,001 a 10 mg/L com base em uma quantidade de vapor em termo de água.

6. Método para condensação de vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que uma amina neutralizante tendo uma função de ajuste de pH é ainda adicionada ao vapor em uma quantidade de 0,1 a 50 mg/L com base em uma quantidade de vapor em termo de água.