ES2259260B1

ES2259260B1 - Procedimiento para la evaporacion de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilacion aprovechando la energia calorifica perdida en la salida de fluido de refrigeracion e instalacion.

Info

Publication number: ES2259260B1
Application number: ES200401723A
Authority: ES
Inventors: Angel Garcia Moreno
Original assignee: Individual
Current assignee: INGENIERIA PARA EL DESARROLLO TECNOLOGICO SL
Priority date: 2004-07-14
Filing date: 2004-07-14
Publication date: 2007-06-16
Anticipated expiration: 2024-07-14
Also published as: EP1619255A1; ES2259260A1

Abstract

Consiste en un procedimiento y una instalación para la evaporación de las aguas residuales o productos de cola en los procesos de destilación, aprovechando la energía calorífica perdida en la salida de agua de los condensadores de un equipo destilador, estando el procedimiento basado en la utilización de un evaporador de las aguas residuales o productos de cola de un equipo destilador de bao régimen de vacío, en simple o múltiple efecto, aprovechando como energía calorífica para producir la evaporación el agua caliente de la salida de los condensadores del equipo destilador, con un bajo consumo de energía calorífica exterior y un menor coste de producción.

Description

Procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilación aprovechando la energía calorífica perdida en la salida de fluido de refrigeración e instalación.

Objeto de la invención

La presente solicitud de Patente de Invención tiene por objeto el registro de un procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola en procesos de destilación y una instalación para que utiliza tal procedimiento que incorpora notables innovaciones y ventajas frente a otros procesos de destilación conocidos en la técnica.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, los procesos de destilación conocidos en la técnica están basados en someter un líquido a destilar a un proceso de evaporación, de forma continua o discontinua, con columnas de platos, casquetes de burbujeo o sistemas de relleno o bien mediante el uso de simples alambiques, obteniéndose los productos que tienen un punto de ebullición más bajo por la parte superior donde se sitúan los sistemas auxiliares de condensación, mientras que los productos con un punto de ebullición más alto se obtienen por la base o parte inferior, por ejemplo, de las columnas de destilación o en vasos destiladores.

Cuando el líquido a destilar, como en el caso de destiladores de alcohol, contiene unas cantidades destacables de agua, los productos de cola procedentes de la destilación con aguas residuales originan una contaminación ambiental importante si no son depurados de forma adecuada.

En industrias químicas y farmacéuticas, los productos de cola pueden ser muy variados, siendo de interés en determinadas ocasiones llevar a cabo una evaporación complementaria para concentrar los productos residuales. En muchas destilerías también se utilizan evaporadores de las aguas residuales de los equipos de destilación como sistema de depuración obteniendo aguas evaporadas, reutilizables en los procesos de fabricación y concentrados de sólidos solubles para su posterior uso en agricultura o alimentación.

En cualquier caso anterior, los evaporadores asociados al tratamiento de los productos de cola o aguas residuales de los equipos destiladores consumen una gran cantidad de energía calorífica a pesar de que se utilizan sistemas de evaporación en múltiple efecto, que reducen dicho consumo, si bien a mayor número de efectos de evaporación los costes de inversión se incrementan y los consumos de electricidad para su funcionamiento son también mayores.

En los procesos descritos con anterioridad, los vapores que salen de los equipos destiladores se introducen en los sistemas de condensación, tales como por ejemplo haces tubulares o intercambiadores de calor por "placas", circulando por el interior de los tubos o por una sección de las placas el agua de refrigeración mientras que por el exterior de dichos tubos o bien por otra sección de las placas de las placas circulan los vapores que contienen los productos que desean separar por destilación.

En estos sistemas de condensación, los vapores pierden su energía calorífica y se condensan (pasando a estado líquido), de modo que los líquidos son devueltos a las columnas de destilación formando un sistema habitual dentro del estado de la técnica conocido como sistema de reflujo, a fin de alcanzar una mayor concentración de sustancias volátiles. En los procesos de alambiques el líquido de salida de los condensadores puede alcanzar la concentración deseada y es considerado como un producto ya destilado de manera que pasa a continuación a una fase de enfriamiento.

Descripción de la invención

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un procedimiento e instalación para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola que utiliza tal procedimiento que resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.

El procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilación aprovechando la energía calorífica pérdida en la salida de fluido de refrigeración de la presente invención, se caracteriza por el hecho de que comprende los pasos siguientes:

a): Conducir un flujo de un fluido a destilar de entrada a través de un primer pre-calentador mediante unos conductos;

b): Conducir el flujo de fluido a destilar procedente de dicho primer pre-calentador hacia un segundo calentador a través de unos conductos;

c): Conducir el flujo de fluido a destilar procedente de dicho segundo calentador hacia el interior de una columna o depósito similar en cuyo interior tiene lugar un intercambio de temperaturas entre la zona superior e inferior;

d): Obtener a partir del flujo de fluido de la columna un producto destilado por la parte superior de la columna, un producto residual por la parte inferior que está a una temperatura mayor que el producto destilado y que es dirigido al segundo calentador y vapores del producto a destilar;

e): Conducir los vapores obtenidos anteriormente hacia un condensador de vapores que presenta una entrada de fluido de refrigeración de menor temperatura que dicho vapor de modo que el vapor condensado es nuevamente circulado hacia la columna mientras que el fluido de refrigeración de menor temperatura es conducido a un evaporador;

f): Dirigir dicho fluido de refrigeración procedente del evaporador hacia el primer pre-calentador de modo que realiza una primera fase de calentamiento del flujo de fluido a destilar; y

se caracteriza también por el hecho de que el producto residual es conducido simultáneamente al segundo calentador que debido a su mayor temperatura calienta en una segunda fase el flujo de fluido a destilar, siendo posteriormente conducido dicho producto residual al evaporador de modo que debido al calentamiento llevado a cabo por la mayor temperatura del fluido de refrigeración, tal producto residual se evapora.

Gracias a estas características, se obtiene un procedimiento ventajoso aplicable, por ejemplo, a subproductos vinícolas que destilan vino y lías (los restos situados en los fondos de los tanques de fermentación de vinos) que permite una concentración de las sustancias solubles en las aguas residuales o productos de cola así como una depuración por evaporación de dichas aguas residuales mediante un proceso de destilación con un bajo coste de operación.

El procedimiento de la invención permite conseguir la depuración de las aguas residuales o productos de cola del equipo destilador por evaporación de las mismas obteniendo agua evaporada limpia y un concentrado de sólidos solubles para su utilización en agricultura, todo ello con un bajo consumo de energía calorífica o incluso sin consumo de energía calorífica externa si el evaporador de aguas residuales está diseñado con un número de efectos apropia-
do.

Según otro aspecto de la invención, se reivindica una instalación para llevar a cabo un procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilación aprovechando la energía calorífica pérdida en la salida de fluido de refrigeración, que se caracteriza por el hecho de que comprende una columna de destilación que está vinculada a través de conductos a un pre-calentador, un calentador vinculado a través de conductos a dicho pre-calentador, un equipo de condensación vinculado a la columna de destilación a través de conductos definiendo un circuito cerrado para el vapor procedente de la columna que regresa posteriormente a dicha columna condensado, un equipo de evaporación vinculado mediante conductos al pre-calentador y al condensador, y un depósito para la extracción de los vapores procedentes del evaporador.

Preferentemente, el equipo de condensación de la instalación está constituido por un condensador.

Alternativamente, el equipo de condensación está formado por dos o más condensadores dispuestos en serie con una amplia superficie de intercambio térmico, de modo que la cantidad de agua necesaria para producir la condensación de los vapores se reduce y la temperatura de la misma se incrementa hasta una temperatura próxima a la temperatura de los vapores que se desean condensar.

Preferentemente, el equipo de evaporación está formado por un evaporador que funciona bajo régimen de vacío de simple efecto.

Es otro objeto de la presente invención, proporcionar un equipo de condensación que incluye una botella desgasificadora o de conexión con la atmósfera exterior.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, el equipo de evaporación está formado por un evaporador que funciona bajo régimen de vacío de simple efecto.

Según otra realización de instalación de la presente invención, la instalación comprende un equipo de condensación formado por dos condensadores en serie asociados a una columna de destilación que interiormente incluye una pluralidad de platos, un dispositivo enfriante asociado a la columna de destilación y al equipo de condensación, un pre-calentador y un calentador asociados a la columna de destilación, habiéndose previsto una bomba impulsora vinculada al calentador y dicha columna, por lo menos dos torres de refrigeración, una de las cuales está asociada al pre-calentador mientras que la otra está asociada a un tercer condensador que incluye a su salida una botella colectora, una pluralidad de bombas para el bombeo de fluidos dispuestas a las salidas de las torres de refrigeración y de un evaporador asociado al pre-calentador.

Otras características y ventajas del procedimiento y la instalación objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales:

Breve descripción de los diseños

Figura 1.- Es una vista esquematizada de una instalación de destilación de tipo conocido;

Figura 2.- Es una vista esquematizada de una instalación de destilación que utiliza el procedimiento de evaporación de aguas residuales y/o productos de cola de la presente invención;

Figura 3.- Es una vista esquematizada de una instalación de destilación de vino de aplicación industrial que opera mediante el procedimiento de la invención, y

Figura 4.- Es una vista esquematizada de otra realización de una instalación de destilación.

Descripción de una realización preferente

Ejemplo 1

En la figura 1 se muestra un esquema que corresponde a una instalación para llevar a cabo un proceso de destilación convencional para vino, estando dicha instalación constituida por una columna de destilación (1) que está vinculada a través de un conducto a un calentador (2), un condensador (3) asociado al calentador (2) y a la columna de destilación (1), y botella de conexión atmosférica (4) asociada a dicho condensador (3), habiéndose representado mediante flechas de sentido en los diversos conductos la dirección de flujo. En dicha figura no se ha representado el evaporador.

A continuación se aportan unos datos correspondientes a los balances de materia y energía en base a un ejemplo que parte de los siguientes datos iniciales:

: Caudal de vino a destilar: 10.000 l/h

: Graduación del vino a destilar: 10º (10% de alcohol en volumen)

: Temperatura de entrada del vino: 20ºC

: Alcohol obtenido: 1053 l/h a 95º (860 Kg/h)

: Temperatura de agua fría en condensadores: 30ºC

A continuación, se establecen los balances de materia y energía a partir de los datos anteriores sobre el funcionamiento de la instalación de la figura 1:

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Balance de materia

: \sum entradas = \sum salidas

: Entradas: F + K + L

: Salidas: V + D + W + N

: Relación de reflujo: L/D = 5

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Valores equivalentes:

: V = L

: K = N

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Por lo tanto, sustituyendo y simplificando el balance:

: F + K + L = L + D + W + K

: F = D + W, es decir;

: 9900 Kg/h = 860 Kg/h + W

: W = 9040 Kg/h

: V = L = D x 5 = 860 Kg/h x 5 = 4300 Kg/h

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Balance entálpico

: \sum entradas = \sum salidas

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Entradas

: F (alimentación a 10º)

: QF = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal/Kg ºC x 70ºC = 734580 Kcal/h

: L (reflujo a 95º)

: QL = 4300 Kg/h x 065 Kcal/Kg ºC x 80ºC = 223600 Kcal/h

: K (entrada de vapor a 5 Kg/cm^{2})

: QK = K (Kg/h) x 659,5 Kcal/Kg

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Salidas

: V (vapores alcohólicos a 95º)

: QV = 4300 Kg/h x 291 Kcal/Kg = 1251300 Kcal/h

: D (destilado alcohólico a 95º)

: QD = 860 Kg/h x 0,65 Kcal/Kg ºC x 80ºC = 44720 Kcal/h

: W (aguas residuales)

: QW = 9040 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x 103ºC = 931120 Kcal/h

: N (vapor condensado)

: QN = N (Kg/h) x 1 Kcal / Kg ºC x 103ºC

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De este modo, sustituyendo y simplificando el balance se obtiene:

: QF + QL + QK = QV + QD + QW + QN

: 734580 + 223600 + 659,5 x K = 1251300 + 44720 + 931120 + 103 x K

: 553 x K = 1268960

: K = N = 2295 Kg/h

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Funcionamiento del precalentador de la alimentación:

: Entalpía utilizada en precalentar la alimentación

: Q = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal/Kg x (70ºC -20ºC) = 524700 Kcal/h

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Funcionamiento del condensador de vapores:

: Entalpía que sale del precalentador y llega al condensador

: Q = 1251300 Kcal/h - 524700 Kcal = 726600 Kcal/h

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De este modo el caudal de agua de refrigeración necesario será:

: Q = M x Cp x \DeltaT

: 726000 Kcal/h - 223600 Kcal/h = M x 1 Kcal/Kg ºC x (50ºC-30ºC)

: M = 25120 Kg/h

El funcionamiento del evaporador se consigue mediante el acoplamiento de una bomba de vacío, de anillo líquido en el condensador del evaporador, pudiendo conseguir una temperatura de ebullición en el evaporador de 50ºC. Por lo tanto, en este sistema como la temperatura de salida del condensador del equipo de destilación es de 50ºC no existe un salto térmico aprovechable en la evaporación. Sin embargo, si se aprovecha la entalpía existente en las aguas residuales que salen del equipo destilador y entran en el evaporador 9040 Kg/h a 103ºC, generándose una evaporación por diferencia de entalpía del agua residual de entrada al evaporador respecto a la temperatura de ebullición de los mismos, siendo la cantidad de agua evaporada que se produciría de:

: W = 9040 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x (103ºC - 50ºC) = 479120 Kcal/h

De este modo, la evaporación será:

: 479120 Kcal/h / 570 Kcal/Kg = 840,60 Kg/h

Ejemplo 2

En el ejemplo 2 se llevan a cabo los mismos cálculos balances de materia y energía a partir de los datos iniciales del ejemplo anterior pero en este caso se llevan a cabo mediante el procedimiento de la presente invención que corresponde a la figura 2 representada y a las características descritas en la segunda reivindicación.

Para llevar a cabo este proceso, la instalación comprende una columna de destilación (1) que está vinculada a través de conductos a un pre-calentador (5), un calentador (2) vinculado a través de conductos a dicho pre-calentador (5), un equipo de condensación (3) vinculado a la columna de destilación (1) a través de conductos definiendo un circuito cerrado para el vapor (V) procedente de la columna (1) que regresa posteriormente a dicha columna (1) condensado, un equipo de evaporación (6) vinculado mediante conductos al pre-calentador (5) y al equipo de condensación (3), y un depósito (7) para la extracción de los vapores procedentes del evaporador.

A continuación se establecen los balances de materia y energía correspondientes a la instalación mostrada en la figura 2:

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Balance de materia

: \sum entradas = \sum salidas

: Entradas: F + K + L

: Salidas: V + D + W + N

: Relación de reflujo: L/D = b

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Valores equivalentes:

: V = L

: K = N

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Por lo tanto, sustituyendo y simplificando el balance:

: F + K + L = L + D + W + K

: F = D + W, es decir;

: 9900 Kg/h = 860 Kg/h + W

: W = 9040 Kg/h

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Balance entálpico

: \sum entradas = \sum salidas

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Entradas

: F (Alimentación a 10º)

: QF = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal/Kg ºC x 93ºC = 975942 Kcal/h

: L (reflujo a 95º)

: QL = L (Kg/h) x 0,65 Kcal/Kg ºC x 80ºC = 52 x L

: K (entrada de vapor a 5 Kg/cm^{2})

: QK = 2295 Kg/h x 659,5 Kcal/Kg = 1513553 Kcal/h

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Salidas

: V (vapores alcohólicos a 95º)

: QV = V (Kg/h) x 291 Kcal/Kg = 291 x V

: D (destilado alcohólico a 95º)

: QD = 860 Kg/h x 0,65 Kcal / Kg ºC x 80ºC = 44720 Kcal/h

: W (aguas residuales)

: QW = 9040 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x 103ºC = 931120 Kcal/h

: N (vapor condensado)

: QN = 2295 (Kg/h) x 1 Kcal / Kg ºC x 103ºC = 236385 Kcal/h

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De este modo, sustituyendo y simplificando el balance se obtiene:

: QF + QL + QK = QV + QD + QW + QN

: 975942 + 52xL + 1513553 = 291xL + 44720 + 931120 + 236385

: 239xL = 1277270

: L = V = 5344 Kg/h

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De este modo la relación de reflujo será:

: L/D = 2344/860 = 6,21

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Funcionamiento del precalentador de la alimentación:

: Entalpía utilizada en precalentar la alimentación (F)

: Q = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal/Kg x (93ºC - 20ºC) = 766062 Kcal/h

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Funcionamiento del condensador de vapores:

: QV = 5344 Kg/h x 291 Kcal/Kg = 1555104 Kcal/h

: QL = 5344 Kg/h x 0,65 Kcal/Kg ºC x 80ºC = 277888 Kcal/h

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De este modo, el caudal de agua de refrigeración necesario será:

: Q = QV - QL = 1555 x 100 Kcal/h - 277888 Kcal/h = 1277216 Kcal/h

: Q= m X Cp x \DeltaT

: 1277216 Kcal/h = M x 1 Kcal/Kg ºC x (79ºC - 30ºC)

: M= 26066 Kg/h

Estableciendo las mismas condiciones de funcionamiento del evaporador que en el Ejemplo 1, es decir, simple efecto que funciona bajo régimen de vacío con una temperatura de ebullición de 50ºC, utilizándose como fluido calefactor el agua de salida del condensador del equipo de destilación 26066 Kg/h a 79ºC. La superficie de evaporación se calcula para aprovechar la máxima entalpía posible del fluido calefactor pudiendo salir el agua del evaporador a 52ºC, por lo tanto, la entalpía utilizada en la evaporación será:

: QA = 26066 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x (79ºC - 30ºC) = 703782 Kcal/h

El agua de salida del evaporador (a 52ºC) se utiliza para precalentar la alimentación (F) del equipo destilador en el pre-calentador (5), por intercambio térmico con el caudal de alimentación (F) del equipo destilador (990 Kg/h a 20ºC) calculando la superficie del pre-calentador (5) para calentar (F) hasta 48ºC.

Por ello, la entalpía aportada a (F) será:

: QP5 = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal/Kg ºC x (48ºC - 20ºC) = 293832 Kcal/h

: 293832 Kcal/h = 26066 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x (52ºC - ts)

: ts = 40,73ºC, que corresponde a la temperatura de salida T que se conduce a la torre de refrigeración).

La alimentación (F) del equipo destilador en el pre-calentador (5) a 48ºC se introduce en el calentador (2) para terminar de calentar la alimentación por intercambio térmico con el caudal de aguas residuales (W) que sale de la columna de destilación (9040 Kg/h a 103ºC) calculando la superficie del calentador (2) para calentar (F) hasta 93ºC.

La entalpía aportada a (F) será:

: QP2 = 9900 Kg/h x 1,06 Kcal / Kg ºC x (93ºC - 48ºC) = 472230 Kcal/h

: 472230 Kcal/h = 9040 Kg/h x 1 Kcal/Kg ºC x (103ºC - tw)

: tw = 50,8ºC (temperatura de las aguas residuales (W) que sale del calentador (2) y se introduce en el evaporador (6)).

Como "W" entra en el evaporador (6) prácticamente a la misma temperatura de ebullición no tendrá lugar ninguna evaporación adicional en el evaporador (6).

Por ello, la evaporación total del evaporador (6) será:

: 703782 Kcal/h / 570 Kcal/Kg = 1234 Kg/h

Esto supone un incremento de evaporación en comparación con el ejemplo 1 anterior de 1,47.

Cabe mencionar que en el estudio comparativo de los ejemplos 1 y 2 se ha partido de una sola columna de destilación y de un evaporador de simple efecto asociado para la evaporación de las aguas residuales de la destilación, por tratarse del modelo más sencillo, objeto de la invención, si bien, con el proceso de la invención puede aprovecharse la energía calorífica procedente de las aguas de refrigeración de varias columnas de destilación que trabajen simultáneamente así como utilizar procesos de evaporación en doble efecto o múltiple efecto, consiguiendo de éste modo incrementar la capacidad de evaporación del procedimiento objeto de la invención.

Listado de referencias numéricas correspondientes a las figuras 1 y 2

1.: Columna de destilación

2.: calentador

3.: condensador

4.: botella de conexión atmosférica

5.: Pre-calentador

6.: evaporador

7.: dispositivo de salida de agua evaporada

Ejemplo 3

En la figura 3 se aprecia un esquema de una instalación que utiliza en procedimiento de la invención descrito con anterioridad que utiliza una sola columna de destilación a presión atmosférica y un evaporador de simple efecto, que funciona bajo régimen de vacío, para evaporar las aguas residuales de un procedimiento de destilación, presentando los elementos comunes las mismas referencias numéricas anteriores y que se describe a continuación:

En primer lugar, el producto a destilar se introduce mediante la ayuda de una bomba de impulsión en un primer pre-calentador (5) donde tiene lugar un primer calentamiento por convección con la salida de agua de calefacción del cuerpo de evaporación (6). El producto precalentado se introduce en un segundo calentador (2) donde se termina de calentar mediante la salida de aguas residuales de destilación las cuales son impulsadas por la bomba de proceso (9). El producto a destilar, que está caliente, se introduce en un plato de alimentación de la columna destiladora (1), descendiendo plato a plato, por su interior en contracorriente con el vapor de arrastre, perdiendo en este recorrido su contenido en sustancias ligeras (de menor punto de ebullición) hasta llegar a la base de columna (1') donde se somete a fuerte ebullición por la acción del sistema de calefacción indirecto, con vapor, generando el vapor de arrastre que asciende por la columna de columna de destilación y desprendiendo las sustancias volátiles, saliendo los vapores juntamente con las sustancias volátiles por el tubo de vapores (12).

A continuación tales vapores son conducidos al equipo de condensación, estando dicho equipo formado por dos condensadores (3) y (8), donde se condensan los vapores mediante intercambio térmico con el agua de refrigeración. A continuación el líquido resultante de la condensación de los vapores regresa a la columna de destilación (1) por su parte superior a través de los conductos (10) y (11), formando el denominado caudal de reflujo.

Posteriormente, el producto destilado se extrae a través de varios platos por debajo de la entrada de reflujo a fin de depurarlo de los gases incondensables que serán evacuados a la atmósfera a través de la botella de desgasificación (4).

El producto destilado sale en forma de un líquido caliente por el tubo (13) y es conducido al enfriante (14), de tipo serpentín, en dirección a unos depósitos de almacenamiento.

El sistema de calefacción de la columna destiladora (1) de la instalación está acoplado en la base (1') de dicha columna (1), siendo en este caso considerado vapor indirecto, es decir, sin contacto directo con el líquido, de modo que el vapor cede su entalpía al líquido a través de una superficie calefactora y se condensa saliendo el vapor condensado caliente para retornar al depósito de alimentación de agua del generador de vapor, aprovechando de este modo su entalpía, que reduce el consumo de combustible de dicho generador.

Las aguas residuales que salen de la base (1') de la columna de destilación (1), son aspiradas por la bomba (9) y se impulsan al intercambiador de calor (2) donde se enfrían parcialmente por intercambio térmico con el producto a destilar, saliendo las aguas residuales a través del conducto (15) y conducidas en dirección a la parte superior del cuerpo de evaporación (6), siendo en este caso, del tipo de haz tubular de película descendente. El agua residual cae por el interior de los conductos en forma de película, circulando por el exterior de los mismos el agua caliente de salida del condensador (3) que sale por el conducto (16). El agua caliente cede su entalpía al líquido, el cual se evapora en el cuerpo de evaporación (6) y sale a través del conducto (17) que pasa seguidamente por el pre-calentador (5) donde se vuelve a enfriar, de modo que cede su entalpía al producto a destilar. Seguidamente, el agua residual sale del pre-calentador (5) por el conducto (18) y se dirige finalmente a una torre de refrigeración (19) donde se enfría por contacto directo con el aire atmosférico. Una vez enfriada el agua residual retorna mediante la ayuda de la bomba (20) al circuito de refrigeración por el conducto (21).

Con el fin de conseguir un baño uniforme en todos los tubos de calefacción del evaporador (6), la bomba (22) aspira el agua residual de la base del evaporador que la impulsa a través del conducto (23) a la cabeza del mismo.

El agua evaporada en el evaporador (6) junto con una pequeña porción de líquido arrastrado pasa a través del conducto (24) hacia el dispositivo de separación (25) donde se separa el líquido arrastrado del agua evaporada, retornando el citado líquido al circuito de evaporación por el conducto (26) mientras que el agua evaporada (en estado gaseoso) sale por el conducto (27).

Por otro lado, el agua residual concentrada en sólidos solubles sale del evaporador (6) por el conducto (28), siendo éste líquido concentrado aspirado por la bomba (29) de modo que los impulsa a un depósito (no representado) para su posterior proceso de industrialización o para su comercialización directa.

El agua evaporada de las aguas residuales que sale por el conducto (27) se introduce por el exterior de los tubos del condensador (30), donde se licua por intercambio térmico con agua de refrigeración, que circula por el interior de los conductos de condensación. El condensado de agua depurada pasa a la botella colectora (31) y es conducida por el conducto (32) a la aspiración de la bomba (33) que posteriormente lo impulsa por el conducto (34) hasta el conducto (18) por el que circula el agua de salida del circuito de refrigeración que se dirige a la torre de refrigeración (19). De esta manera, el agua evaporada procedente de las aguas residuales es utilizada para reponer las pérdidas de evaporación de la torre de refrigeración (19). Como el volumen de agua evaporada es superior al volumen de agua de reposición de la torre de refrigeración (19), el circuito de salida de agua evaporada dispone de dos válvulas, pudiendo salir por el conducto (35) y posteriormente al conducto (36) que conduce el agua de salida del circuito de refrigeración del condensador (30) sobre la torre de refrigeración (37) de modo que el agua evaporada también se utiliza para reponer las pérdidas de agua por evaporación en la torre de refrigeración (37). Ambas torres de refrigeración (19), (37) disponen de entradas de agua de red (38), (39) conectadas a los interruptores de nivel de una boya (40), (41) para proceder a la fase inicial de llenado de los circuitos. La salida del agua evaporada sobrante que sale de las torres de refrigeración (19), (37) tiene lugar a través de los conductos (42), (43) que están comunicados con desagües para su posterior vertido o bien se recogen para su aplicación en otros procesos de industrialización.

Para conseguir la evaporación del agua residual a baja temperatura se dispone de una bomba de vacío de anillo líquido (44) que aspira el aire del sistema de evaporación a través del conducto (45) e impulsa el agua juntamente con el aire extraído a través del conducto (46) que comunica con el conducto (18) que alimenta el agua a la torre de refrigeración (19). A través de la conducción (47) se suministra el agua necesaria para el funcionamiento de la bomba de vacío (44).

El agua de refrigeración del condensador (30) es suministra por la bomba (48) que impulsa el agua por el conducto (49) hasta el interior de los tubos del condensador, saliendo el agua caliente por el tubo (36) dirigiéndose a la torre de refrigeración (37).

Cabe mencionar que el objeto de la invención puede aplicarse a otros campos de la técnica, tales como el alimentario, químico o farmacéutico que utilice equipos de destilación en sus procesos de industrialización y existe un interés de la concentración por evaporación, de las aguas residuales o los productos de cola que salen de los mismos.

Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación del procedimiento e instalación de la invención podrá, ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.

Ejemplo 4

En esta variante, que corresponde a la instalación mostrada en la figura 4, el fluido refrigerante saliente (T) que sale del sistema de condensación (3) es conducido al sistema de evaporación (6) cediendo la energía calorífica a los productos de cola (W) que se evaporan, en este proceso el fluido refrigerante se enfría saliendo por el conducto (S), conduciéndolo de nuevo a través de una bomba (50) al sistema de condensación (3) del equipo destilador (1). De este modo, se establece un circuito cerrado con el fluido refrigerante, consiguiendo un máximo rendimiento en el aprovechamiento calorífico.

En efecto, en los cálculos correspondientes a la figura 2, el caudal T (fluido de refrigeración) a la salida del intercambiador de placas tiene una temperatura de 40,73ºC, conduciéndose a la torre de refrigeración para su enfriamiento final a 30ºC para ser utilizada nuevamente en el condensador (3) del equipo de destilación como fluido "S", pero en este proceso se pierde parte de la energía calorífica en la torre de refrigeración, siendo el enfriamiento de fluido refrigerante (T) desde 40,73ºC hasta 30ºC. En el proceso reflejado en la figura 4 esta pérdida calorífica no tiene lugar, si bien el líquido refrigerante (S) que sale del evaporador (6) tendrá una temperatura de 52ºC y el condensador (3) deberá disponer de mayor superficie de condensación debido a que el fluido refrigerante entra a una temperatura mayor, lógicamente el caudal de fluido refrigerante también será mayor al disponer de menor salto térmico (79ºC - 52ºC) respecto al proceso de la figura 2 (79ºC - 30ºC).

Listado de referencias utilizadas en las tres figuras adjuntas

K.: Entrada de vapores

F.: Alimentación

T.: Salida de agua de refrigeración

W.: Aguas residuales

L.: Reflujo

V.: salida de vapores

S.: Entrada de agua de refrigeración

D.: Producto destilado

N.: Salida de vapor condensado

Claims

1. Procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilación aprovechando la energía calorífica pérdida en la salida de fluido de refrigeración, caracterizado por el hecho de que comprende los pasos siguientes:

a): Conducir un flujo de un fluido (F) a destilar a través de un primer pre-calentador mediante unos conductos;

c): Conducir el flujo de fluido a destilar procedente de dicho segundo calentador hacia el interior de al menos una columna o depósito similar en cuyo interior tiene lugar un intercambio de temperaturas entre la zona superior e inferior;

d): Obtener a partir del flujo de fluido de la columna un producto destilado por la parte superior de la columna, un producto residual por la parte inferior que está a una temperatura mayor que el producto destilado y que es dirigido al segundo calentador y vapores (V) del producto a destilar;

e): Conducir los vapores (V) obtenidos anteriormente hacia un equipo condensador de vapores que presenta una entrada de fluido de refrigeración de menor temperatura que dicho vapor de modo que el vapor condensado (L) es nuevamente circulado hacia la columna mientras que el fluido de refrigeración (T) de menor temperatura es conducido a un evaporador;

por el hecho de que el producto residual (W) es conducido simultáneamente al segundo calentador que debido a su mayor temperatura calienta en una segunda fase el flujo de fluido a destilar, siendo posteriormente conducido dicho producto residual al evaporador de modo que debido al calentamiento llevado a cabo por la mayor temperatura del fluido de refrigeración, tal producto residual se evapora.

2. Instalación para llevar a cabo un procedimiento para la evaporación de aguas residuales y/o productos de cola aplicable en procesos de destilación aprovechando la energía calorífica pérdida en la salida de fluido de refrigeración, caracterizada por el hecho de que comprende una columna de destilación (1) que está vinculada a través de conductos a un pre-calentador (5), un calentador (2) vinculado a través de conductos a dicho pre-calentador (5), un equipo de condensación (3) vinculado a la columna de destilación (1) a través de conductos definiendo un circuito cerrado para el vapor (V) procedente de la columna (1) que regresa posteriormente a dicha columna (1) condensado, un equipo de evaporación (6) vinculado mediante conductos al pre-calentador (5) y al equipo de condensación (3), y un depósito (7) para la extracción de los vapores procedentes del evaporador.

3. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el equipo de condensación (3) está constituido por un condensador.

4. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el equipo de condensación (3) está constituido por dos o más condensadores en serie.

5. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el equipo de evaporación (6) está formado por un evaporador que funciona bajo régimen de vacío de simple efecto.

6. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que el equipo de condensación (3) incluye una botella desgasificadora (4) o de conexión con la atmósfera exterior.

7. Instalación según la reivindicación 2, caracterizada por el hecho de que comprende un equipo de condensación formado por dos condensadores (3, 8) en serie asociados a una columna de destilación (1) que interiormente incluye una pluralidad de platos, un dispositivo enfriante (14) asociado a la columna de destilación (1) y al equipo de condensación, un pre-calentador (5) y un calentador (2) asociados a la columna de destilación (1), habiéndose previsto una bomba impulsora (9) vinculada al calentador (2) y dicha columna (1), por lo menos dos torres de refrigeración (19, 37), una de las cuales está asociada al pre-calentador (5) mientras que la otra está asociada a un tercer condensador (30) que incluye a su salida una botella colectora (31), una pluralidad de bombas (20, 29, 48) para el bombeo de fluidos dispuestas a las salidas de las torres de refrigeración (19, 37) y de un evaporador (6) asociado al pre-calentador (5).