Evaporación súbita por efecto flash (MSF)

Destilación flash Multietapa.

 

Los principales componentes de una planta de destilación MSF, se comprende de lo siguiente:

  • Pretratamiento
  • Evaporador multietapas MSF.
  • Calentador principal.
  • Eyectores de vacío.

sd

 

Este método se basa en el principio de que al reducir abruptamente la presión del agua de mar por debajo del valor de su presión de vapor de equilibrio, ocurre una evaporación súbita o una ebullición explosiva de la misma (y por lo tanto de carácter irreversible). Solo un pequeño porcentaje del agua se evapora, de forma que la producción de la planta se logra mediante la operación de sucesivas etapas que funcionan a presiones que se van reduciendo progresivamente.

Esto normalmente se logra introduciendo el agua de mar, previamente calentada a temperatura de ebullición con vapor de una fuente externa, en una cámara flash a través de un orificio de forma tal que se provoca una caída de presión suficiente para que sea menor a la de saturación a esa temperatura, evaporando parte del agua salada. Debido a la naturaleza violenta y turbulenta de la evaporación, el área de la superficie del agua expuesta aumenta beneficiándose así la producción de vapor. El vapor así producido pasa a través de mallas (“demisters”) donde se despoja de las gotas de salmuera que arrastra. Este vapor es condensado luego sobre la superficie de tubos que alimentan el agua de mar a la planta. El agua de mar alimentada a la planta es precalentada también de esta forma con el calor cedido por el vapor durante la condensación del agua desalada producto.

En este proceso el agua de mar que se alimenta a la planta, precalentada según lo indicado en el párrafo anterior, es llevada a una temperatura de casi 100°C en una cámara de vacío denominada “sector de calentamiento”. Este calentamiento se efectúa con vapor de calefacción que ingresa a dicha cámara y condensa sobre los tubos que conducen el agua de mar de alimentación a la planta. La temperatura alcanzada por el agua de mar en esta primera etapa del proceso, llamada temperatura “top”, es normalmente de 90-110°C. El aumento de la temperatura del agua de mar en este sector de calentamiento está determinado por la optimización del costo de producción del agua en función del GOR (“gain ouput ratio”) y del número de etapas. El GOR es la relación entre la producción de agua y el consumo de vapor.

El agua de mar así calentada pasa luego hacia otra cámara de intercambiadores-condensadores denominada primera etapa, donde en su parte baja tenemos la cámara flash que provoca la evaporación parcial del agua salada. La presión en esta cámara es menor que en la anterior, siendo la correspondiente a la de saturación del agua de alimentación que inicia inmediatamente el proceso de ebullición. El vapor generado condensa sobre los tubos que conducen el agua de mar de alimentación a la planta y que atraviesan esta cámara. El condensado es colectado y enviado a la etapa siguiente donde se repite el proceso de evaporación condensación. El agua salada no evaporada también pasa más concentrada a la siguiente etapa (por eso el proceso se llama multietapa, ya que si no se realiza en cascada consumiría demasiada energía para desalar), y al final parte de dicha salmuera es tirada de nuevo al mar. Este proceso se repite en varias etapas más, con menor presión relativa entre cada una de ellas, obteniéndose el agua desalada como condensado de la última etapa; la pureza de esta agua es casi total (< 10 ppm) aún partiendo de aguas de más de 50.000 ppm.

Las plantas de MSF pueden diseñarse para un rango de GOR cuyo límite práctico es de aproximadamente 11:1. Los costos de capital se incrementan con el GOR, debido a que su aumento implica la necesidad de una mayor área de transferencia de calor y de mayor número de etapas. El valor de GOR óptimo está normalmente en el rango de 7 a 9 dependiendo del costo de la energía. Una planta típica, con un GOR de 8: 1, tendría de 16 a 28 etapas con recuperación de calor (precalentamiento del agua de mar de alimentación) y 3 con extracción de calor con descarga al medio.

El porcentaje de recuperación del agua producida en relación con la cantidad de agua de mar ingresada a la planta depende de la calidad del agua de mar de alimentación y de la temperatura “top” a la que opera la planta. En el proceso MSF la recuperación máxima es del orden del 12-20% (88-113ºC).

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