MED: Destilação a Múltiplos Efeitos

A Figura A.3 mostra de forma resumida em três efeitos o principio de funcionamento de uma unidade MED. A destilação a múltiplos efeitos (Multiple Effect Distillation) é também um processo baseado no princípio da evaporação sob vácuo. Numa unidade MED a evaporação acontece sob vácuo usando o calor de condensação do vapor de água. A diferença é que como este processo acontece ao longo de vários efeitos, então o vapor gerado num efeito ou célula se condensa no próximo, evaporando uma outra parte que se condensa no efeito seguinte e assim sucessivamente. Como a evaporação acontece por transferência de calor através de uma superfície, a temperatura máxima de evaporação que acontece no primeiro efeito não deve ultrapassar os 75 oC para evitar incrustações e corrosão.A unidade MED tem alguns aspectos parecidos com o MSF, ou seja, recebe também energia térmica em forma de vapor que depois volta condensado, têm também um sistema de vácuo garantido pelos ejetores por onde também saem os não condensáveis, e a pressão varia desde um pequeno vácuo no primeiro efeito até um grande vácuo no condensador auxiliar.

Figura A.3: Processo de Destilação a Múltiplos Efeitos (MED) Condensado Vácuo Salmoura Água Doce Água Bruta 2oEfeito 1o Efeito 3oEfeito Condensador Vapor

138 A água bruta é pré-aquecida no condensador, devido ao calor latente de condensação do vapor gerado no último efeito, e em seguida é pulverizada em cada efeito. A pulverização da água bruta sobre os tubos de cada efeito permite molhar bem a superfície externa destes tubos e facilitar assim a evaporação de parte desta água bruta, devido ao calor de condensação que acontece no interior dos tubos. O vapor que vem da unidade de cogeração se condensa logo no primeiro efeito e volta como condensado do processo, deixando o calor latente de condensação para impulsionar o processo. O vapor gerado no primeiro efeito, devido a evaporação de uma parcela da água do mar, se condensa no segundo efeito, cedendo calor para evaporar outra parte da água bruta no segundo efeito e assim sucessivamente.

O vapor gerado no último efeito é condensado no condensador, pré-aquecendo a água bruta que alimenta a unidade MED. A parcela da água bruta não evaporada em cada efeito é recolhida em forma de salmoura e devolvida à natureza. A partir do segundo efeito o condensado é recolhido como produto (água doce). A energia solicitada para essa unidade é basicamente na forma de calor, sendo a energia elétrica somente para as bombas e outros equipamentos auxiliares. A unidade MED é a tecnologia de destilação que mais conheceu melhorias visando sempre a sua melhor eficiência, os quais são aqui apresentados em seguida.

A.2.1 MED-TVC: MED com Termocompressão do Vapor

A tecnologia de compressão térmica do vapor (Thermal Vapor Compression) apareceu com o objetivo de aproveitar melhor o vapor gerado no último efeito fazendo recircular parte dele. Para fazer esta recirculação é usado o mesmo princípio dos ejetores de vácuo, usando um equipamento ou dispositivo conhecido por ejeto-compressor ou termocompressor.

Como pode ser observada na Figura A.4, a diferença entre o MED e o MED-TVC é unicamente o termocompressor. Enquanto no MED todo o vapor gerado no último efeito se condensa no condensador, no MED-TVC parte deste vapor se junta ao vapor que vem da cogeração para aumentar a energia térmica entregue ao primeiro efeito, ou fazendo com que seja necessário menos vapor da cogeração para a mesma produção de água doce.

O vapor do processo, que vem da unidade de cogeração, entra no termocompressor da unidade de dessalinização e ao passar pela menor seção a sua velocidade aumenta e conseqüentemente a sua pressão diminui, ficando com a pressão abaixo da pressão do vapor gerado no último efeito, aspirando assim parte do vapor gerado no último efeito (Figura A.4).

139 Esta mistura é seguidamente comprimida aumentando a sua temperatura em função do aumento da seção do termocompressor na direção do escoamento.

Figura A.4: MED com Termocompressão do Vapor (MED-TVC)

Na saída do termocompressor se tem um vapor com temperatura e pressão menores que o vapor recebido da unidade de cogeração e maiores que o vapor gerado no último efeito.

A.2.2 MED-AHP: MED com Bomba de Calor por Absorção

A tecnologia de bomba de calor por absorção (Absorption Heat Pump) é também aplicada à unidade MED. A tecnologia de absorção, assim como em sistemas de refrigeração, é aqui usada justamente como uma bomba térmica para realizar o trabalho de compressão. A Figura A.5 representa esquematicamente o funcionamento do processo como um todo e mostra também o sistema de compressão usando a tecnologia de absorção. Este sistema de absorção usa um absorvente (que geralmente é o brometo de lítio) que absorve o refrigerante (água no estado gasoso - vapor) no absorvedor, liberando calor. A mistura líquida é bombeada para um gerador de vapor onde recebe calor da cogeração para evaporar o refrigerante contido na mistura líquida pressurizada. A energia consumida numa unidade de dessalinização MED- AHP é predominantemente na forma de calor. A eletricidade consumida para o bombeamento e pelos auxiliares representa apenas uma pequeníssima parcela da energia total.

Condensado Vácuo Salmoura Água Doce Água Bruta 2oEfeito 1o Efeito 3oEfeito Vapor Termocompressor Condensador

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Figura A.5: MED com Bomba de Calor por Absorção (MED-AHP)

O calor entregue à unidade MED-AHP é um fluido quente em forma de vapor (ou gases de exaustão), que sai condensado (ou com uma temperatura menor) depois de ceder o calor para a unidade de dessalinização através do gerador de vapor. O vapor gerado no último efeito (e emergencialmente o condensado do primeiro efeito) que se encontra a baixa pressão é absorvido pelo brometo de lítio no absorvedor. O vapor que sai do gerador de vapor se condensa no primeiro efeito, cedendo o seu calor para dar continuidade ao processo, e uma parte pode voltar para o absorvedor depois de reduzida a sua pressão numa válvula. Caso não seja necessário, este condensado se junta ao produto (água doce). O brometo de lítio não é volátil e por isso não se evapora no gerador de vapor voltando assim para o absorvedor depois de passar pelo trocador de calor e pela válvula redutora de pressão. No trocador de calor passam dois fluidos: a mistura líquida que vem do absorvedor e o brometo de lítio que volta para o absorvedor. Essa troca de calor permite o pré-aquecimento da mistura e o resfriamento do brometo de lítio. Embora todo o vapor gerado no último efeito vá para o absorvedor dispensando o condensador que tem na unidade MED convencional e também na unidade MED-TVC, a água bruta é pré-aquecida no absorvedor antes de ser distribuída pelas células (efeitos) com o calor liberado durante o processo de absorção. O processo de destilação propriamente dito é o mesmo de uma unidade de dessalinização MED convencional.

2oEfeito 1oEfeito 3o Efeito Água Doce Salmoura Vácuo Água Bruta Fluido Quente Fluido Frio Trocador de Calor Absorvedor Gerador de Vapor