L’Evaporazione Sottovuoto nel trattamento dei Reflui Salini
L’evaporazione sottovuoto per il trattamento e il recupero delle acque reflue di processo è spesso considerata l’unica soluzione valida per trattare efficacemente e in modo sostenibile determinate tipologie di reflui. In Ecogenerazione, affrontiamo le sfide industriali più complesse attraverso la progettazione di evaporatori avanzati. Generando il vuoto nell’ambiente di evaporazione, andiamo ad abbassare la temperatura di ebollizione del liquido, permettendo così di utilizzare il calore in maniera estremamente più efficiente.
Tra le diverse varianti disponibili, gli evaporatori sottovuoto a circolazione forzata rappresentano lo stato dell’arte per gestire grandi portate e, in particolare, i fluidi ad alta complessità.
Come Funziona la Circolazione Forzata: L’Effetto Flash
A differenza dei sistemi statici, negli scambiatori a fascio tubiero impiegati nei sistemi a circolazione forzata la posizione del fluido vettore e del liquido da riscaldare è invertita.
- Il refluo da evaporare transita all’interno dei tubi, mentre la camicia esterna dello scambiatore ospita il vettore termico.
- Il processo evaporativo è di tipo dinamico e avviene per “effetto flash”.
- Una serie di pompe specifiche impone una circolazione forzata al prodotto, permettendogli di immagazzinare calore durante il transito nello scambiatore.
- L’evaporazione vera e propria avviene in seguito, grazie a un repentino differenziale di pressione che si genera all’ingresso della caldaia di evaporazione (mantenuta sottovuoto).
Questo moto costante e forzato mantiene costantemente miscelate tutte le sostanze solide disciolte in soluzione, rendendo questi impianti ideali per coprire grandi portate mantenendo un layout impiantistico compatto.
Alimentazione ad Acqua Calda o Vapore: Sfruttare il Salto Termico nel Multiplo Effetto
Per abbattere i costi operativi e gestire volumi elevati, i nostri sistemi possono essere progettati con alimentazione esterna ad acqua calda o vapore. Questa configurazione permette di recuperare i cascami termici intrinseci del sito produttivo, minimizzando i consumi energetici. Utilizzando l’acqua calda, è possibile alimentare i concentratori in modo virtualmente gratuito, sfruttando il calore generato da impianti di cogenerazione, sistemi solari termici o recuperi termici aziendali.
Il vero vantaggio energetico si ottiene però lavorando in multiplo effetto:
- Gli impianti a doppio o triplo stadio recuperano il vapore generato nello stadio precedente per riscaldare lo stadio successivo a costo zero.
- Questo scambio termico è reso possibile sfruttando il salto termico: si applicano differenti livelli di vuoto nelle varie camere, ottenendo così diverse temperature di ebollizione per ogni stadio.
- La modularità di questi impianti permette un ampliamento futuro (fino a tre stadi) senza richiedere alcun aumento del fabbisogno termico iniziale.
Inoltre, l’assenza di compressori elettrici come organo principale di alimentazione assicura una straordinaria flessibilità, maggiore longevità del sistema, affidabilità operativa e una drastica riduzione dei costi di manutenzione.
Focus: Il Trattamento e la Concentrazione dei Reflui di Natura Salina
Il trattamento delle soluzioni saline è uno dei campi applicativi più critici nell’ambito del trattamento acque. In questi sistemi, la gestione precisa della temperatura svolge un ruolo cruciale, soprattutto se si intende inserire un modulo per il recupero fisico del sale.
Il Comportamento dei Sali in Concentrazione
Nei reflui salini, la solubilità del sale varia in funzione della temperatura e del grado di concentrazione raggiunto all’interno dei diversi stadi. Un’errata profilazione di questi parametri può comportare gravi inefficienze:
- Precipitazioni eccessive e premature in stadi precedenti a quello di scarico possono causare intasamenti gravi delle tubazioni e il blocco forzato dell’intero impianto.
- Arrivare alla fase di scarico con concentrazioni poco spinte e temperature elevate (quindi con alta solubilità) determina un recupero massivo del sale molto scarso.
- Fisiologicamente, senza l’uso di un cristallizzatore a valle per il raffreddamento, risulta recuperabile unicamente la frazione di sale che si trova oltre la soglia di saturazione.
I Plus della Circolazione Forzata per i Sali
Per queste applicazioni, la circolazione forzata è la scelta ingegneristica obbligata. Mentre gli scambiatori immersi (a tubi o a piastre) andrebbero incontro a rapidi fenomeni di fouling (deposito e incrostazione), l’effetto dinamico della circolazione forzata garantisce prestazioni ineguagliabili:
- Permette di raggiungere livelli di sovrasaturazione della soluzione in modo totalmente indipendente dalla precipitazione dei solidi.
- La presenza stessa dei sali in circolo diventa un vantaggio: l’effetto abrasivo dei cristalli in movimento contribuisce in modo attivo al mantenimento della pulizia meccanica delle superfici di scambio all’interno dei circuiti.
Dati Tecnici e Materiali Costruttivi per Soluzioni Aggressive
Negli impianti di evaporazione sottovuoto l’efficienza dello scambio termico deve essere bilanciata con la resistenza all’usura. Bisogna considerare un dato tecnico fondamentale: una sostanza corrosiva presente nel refluo iniziale si troverà in una concentrazione 10 volte superiore raggiunto il 90% di concentrazione, e ben 20 volte superiore arrivati al 95%.
Per i reflui ad alta salinità, in Ecogenerazione impieghiamo leghe speciali in grado di resistere agli attacchi chimici per il vessel e per i gruppi di scambio termico:
- Lega Super Duplex: Questa lega ferritico-austenitica offre un’elevatissima resistenza alla corrosione, in particolar modo in presenza di cloruri (sebbene in ambiente neutro o alcalino).
- Lega Super Duplex ELC (Extra Low Carbon): Una lega austenitica dalle prestazioni superiori, ottimale in presenza di acidi e caratterizzata da una eccellente resistenza al fenomeno del pitting corrosivo.
- Acciaio Inox AISI 316: Utilizzato per liquidi alcalini o per trattare liquidi acidi caratterizzati da un basso tenore di cloruri e fluoruri.
L’Approccio Analitico di Ecogenerazione
Non esiste un evaporatore universalmente perfetto, ma esiste la tecnologia perfetta per il tuo specifico refluo industriale. Grazie al nostro know-how e alla totale assenza di limiti progettuali e costruttivi, l’obiettivo di Ecogenerazione è quello di identificare la configurazione termodinamica ottimale per garantire efficienza, recupero idrico (Zero Liquid Discharge) e affidabilità totale nel tempo.
Desiderate approfondire questi temi? I nostri tecnici sono a vostra completa disposizione.