Thermal and Mechanical Separation Solutions SOLUÇÕES EM SEPARAÇÃO TÉRMICA E MECÂNICA

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1 Thermal and Mechanical Separation Solutions SOLUÇÕES EM SEPARAÇÃO TÉRMICA E MECÂNICA 1

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3 Tecnologia de separação térmica e mecânica. Habilidade técnica, flexibilidade e compromisso com o consumidor são os elementos chave no crescimento da Clark Solutions. Do projeto à fabricação, da montagem ao serviço de pós venda, em cada estágio do processo a empresa opera sob padrões de qualidade rigorosos, sempre visando superar as expectativas de nossos clientes. Com uma estrutura otimizada, a Clark Solutions permite total flexibilidade no serviço ao cliente e agilidade para se adaptar rapidamente as demandas do mercado. Os esforços para ajudar nossos clientes na busca de soluções não tem limites. Nós somos totalmente somos comprometidos em conseguir uma solução satisfatória para as necessidades de nossos consumidores. O conhecimento e expertise adquirida em troca de conhecimento acadêmico e longa experiência do pessoal dão à Clark Solutions uma posição privilegiada em tecnologia de separação térmica e mecânica, transferência de massa e controle de poluição. Com milhares de sistemas,equipamentos e projetos desenvolvidos e instalados no Brasil e no exterior, de acordo com as especificações técnicas que asseguram confiabilidade e qualidade aos nossos produtos. A fábrica em Barueri / São Paulo, nascida em 1996, produz nossa gama de produtos com know-how próprio, tudo sob licença. 3

4 ÍNDICE Elminadores de Névoas...5 O Que são Névoas?...5 Mecanismos de Coleta...5 MaxiChevron...6 Principais Aplicações...6 Resultados...7 Alojamento Externo...7 MaxiMesh...8 Principais Aplicações...8 Resultados...8 Recheio Aleatório...9 MaxiRing Pack...10 Recheio Estruturado...11 MaxiPac...11 Recheios x Bandejas...12 Internos de colunas...12 Distribuidores de Líquido...13 FairFlow (Tubos Perfurados)...13 tipo Calha...13 Bandejas...14 MaxiCap...14 MaxiValve...14 MaxiTray

5 Eliminadores de Névoas Sempre que correntes de gás e liquido são colocados em contato próximo, sempre há a possibilidade de que partículas liquidas sejam carregadas pela corrente de gás. Isso, na maioria das vezes, é prejudicial para o processo industrial, também por causa da poluição atmosférica ou corrosão e dano do equipamento ou mesmo pela perda valiosa de produtos. O que são Névoas? Névoas são pequenas partículas líquidas dispersas em correntes gasosas. Essas partículas podem ser formadas de diferentes formas, pelo araste causado por forças mecânicas arrastando a partícula de liquido a corrente de gás ou partículas formadas por vapor condensado ou mesmo a reação química entre produção gasosa e liquida. Dependendo da natureza do processo, a névoa formada pode ter distribuição de diferentes tamanhos de gotículas, mudando os requerimentos do dispositivo eliminador de névoas. Os processos de formação de névoas podem ser, de forma sumária, classificados em: Mecânicos: misturadores no tratamento de caldo e rotores de bombas); Térmicos: aquecimento, evaporação e cozimento do caldo; Reações Químicas: caleação e sulfitação; Geralmente, gotículas maiores são fáceis de separar da fase gasosa, o problema está nas pequenas gotículas, que precisam de soluções de engenharia para capturálas e removê-las. Mecânico névoa Superfície de evaporação Bandejas e material de coluna Condensasão na superfície do vapor saturado Reação química tamanho da particula (µ) Mecanismos de Coleta Diferentes características de partículas requerem diferentes métodos de captura. Exploramos os três Impactação Inercial Interceptação Direta Difusão Browniana 5 principais métodos de coleta de partículas em nossos eliminadores de névoas: Impacto inercial: A inercia da partícula é muito alta para que ela acomapnhe o fluxo gasoso ao desviar dos obstáculos, de modo que as partículas se mantém sua trajetória e impactam contra os alvos. Interceptação direta: A massa de uma partícula liquida é tal que ela segue o percurso do gás e essas partículas que tocam um alvo tangencialmente sendo capturadas pela iteração entre a partícula e o alvo. Difusão Browniana: A massa de uma partícula liquida é tão pequena que segue um caminho aleatório devido à colisão com as moléculas de gás enquanto ela toca a fibra e é coletada. 5

6 MaxiChevron É um conjunto de lâminas dispostas paralelamente em zigue-zague que podem ser fabricadas em diversos materiais, geralmente dimensionadas para o vapor com gotículas de caldo passar 3 ou 4 vezes pelo separador. As lâminas possuem geometria que obriga os gases a mudar de trajetória, fazendo com que as partículas impactem sobre a superfície das lâminas e sejam coletadas e drenadas. Apresentam a menor perda de carga entre todos os separadores de arraste e possuem boas características de turndown (operam bem em uma extensa faixa de variação de carga). A corrente de gás (amarelo) muda de direção seguindo o padrão de lâmina do MaxiChevron enquanto a gotícula liquida (vermelho) colide contra as lâminas e são drenadas pela gravidade. Podem ser projetados para uso em fluxo de vapor vertical e horizontal, em qualquer formato geométrico, buscando instalar seus módulos em qualquer possibilidade de layout. Para os casos de fluxo horizontal, são geralmente instalados em alojamentos externos soldados nas tubulações de vapor. Nesse caso, as lâminas possuem aletas de drenagem em cada passe, e favorecem tanto a separação como a drenagem do líquido arrastado. Principais Aplicações: Ideais para uso onde há arraste de sólidos ou líquidos viscosos e pegajosos (Evaporador último efeito e Cozedores); Equipamentos com alta carga de vapor vegetal (Evaporadores 1 efeito). 6

7 Benefícios: Aumento da capacidade de produção (evaporadores e cozedores podem trabalhar com maiores taxas de evaporação;); Redução de perdas de açúcar; Redução de consumo de produtos químicos no tratamento de água para caldeira; Redução de consumo de produtos químicos no tratamento de vapor vegetal; Proteção de dutos de vapor, multijatos e condensadores barométricos, válvulas e rotores de bombas, que sofrem danos com o arraste e consequente incrustação de açúcar; Redução de emissão contaminantes ao meio ambiente (resíduos de açúcar em águas de descarte). Alojamento Externo A instalação do modelo MaxiChevron com passagem de gás na horizontal necessita da utilização de um invólucro metálico denominado Alojamento Externo. A Clark Solutions desenvolveu ao longo desses anos um modelo de alojamento com corpo em formato de transição. Esse formato é muito mais resistente mecanicamente, e não necessita de reforços. O alojamento é compacto, o que possibilita ser instalado em situações mais complexas de layout. O alojamento possui tampa removível para inspeção das lâminas em paradas rápidas. Benefícios do Eliminador de névoas MaxiChevron Projetos especializados para cada caso (tailormade Project) para quaisquer tamanhos e formas de vasos; As dimensões dos vasos podem ser substancialmente reduzidas Alta durabilidade Mantém a eficiência em médias e altas pressões 7 7

8 MaxiMesh É um leito de filamentos de pequeno diâmetro, tecidos com uma geometria especial e dispostos em camadas de modo a produzir um trajeto extremamente tortuoso e com mudanças abruptas de trajetória do fluxo de gás. Ao associar os pequenos obstáculos impostos pelos filamentos finos às mudanças abruptas de direção do gás, o separador MaxiMesh captura praticamente 100% das partículas maiores que 5 µm. Isso representa uma redução de 90 a 95% em perdas. São geralmente projetados para trabalhar mais que 99% das perdas com vapor em fluxo vertical, e por isso são instalados por dentro dos evaporadores, cozedores, colunas de recuperação de CO 2 e evaporadores de vinhaça. Principais Aplicações: Ideais para uso em pré-evaporadores para manter o vapor puro e gerar condensado limpo para utilização em caldeiras de média e baixa pressão; Também possuem aplicação em enxofreiras, contendo o arraste de névoas sulfurosas.; São muito utilizados em tubulão superior de caldeiras de alta pressão, para proteger turbinas à vapor; Utilizados na destilaria, para conter o arraste de etanol em colunas de recuperação de CO 2 e em concentradores de vinhaça. Benefícios: Aumento da capacidade de produção (evaporadores e cozedores podem trabalhar maiores taxas de evaporação.); Redução de perdas de açúcar; Redução de consumo de produtos químicos no tratamento de água para caldeira; Redução de consumo de produtos químicos no tratamento de vapor vegetal; Proteção de tubos de vapor, multijatos e condensadores barométricos, que sofrem com o arraste e consequente incrustação de açúcar; Redução de emissão de contaminantes ao meio ambiente (resíduos de açúcar em águas de descarte). 8 8

9 Recheios Aleatórios de alto desempenho São inúmeras as vantagens processuais no uso de recheios aleatórios em muitas aplicações. Algumas delas são: Redução na perda de carga da coluna Maior capacidade e/ou eficiência comparado à bandejas Menor hold-up liquido na coluna A engenharia de processos da Clark Solutions pode ajudar a melhorar a performance em colunas novas ou já existentes. Através de anos de experiência e conhecimento adquirido, podemos selecionar a melhor combinação de internos de torres e seu arranjo para alcançar máximo desempenho. Aplicações típicas: Absorvedores Strippers Resfriamento e condensação Colunas de Quench Destilação Desaeradora Extração Liquido/Liquido MaxiRing São os recheios mais utilizados em colunas de CO 2. Oriundos dos anéis de Raschig, o MaxiRing é um recheio com maior área superficial. As aletas do MaxiRing oferecem uma significativa melhoria de desempenho. Além disso, possuem maior turndown, quando comparados aos anéis de Raschig, uma vez que é possível trabalhar com maior capacidade, aumentando a eficiência e reduzindo a perda de carga. 9 9

10 3-Pack O 3-Pack é um recheio aleatório de última geração. Possui formato quasi-esférico, especialmente projetado para maximizar a área interfacial específica em colunas de absorção ou dessorção de gases. Sua geometria oferece excelente área superficial e uma constante renovação do filme de líquido, maximizando o coeficiente global de transferência de calor e massa. Além disso, por não possuir praticamente nenhum canto reto ou ponto onde possam acumular sólidos ou precipitados, tem um excelente desempenho em sistemas com elevada presença de sólidos, como torres de lavagem, strippers de efluentes e colunas de CO Coeficiente de Transferência de Massa Recheio 3-Pack Perda de Carga Recheios Pall Ring e 3- Pack Fluxo de Líquido: 25m³/h/m² Recheio: 3-Pack 1⅟₄'' 3-Pack 2'' Pall Ring 1½'' Pall Ring 2'' KGa [kg-mol h ¹ m ² atm ¹] ΔP [mbar/m] Pack 1⅟₄'' 3-Pack 2'' 3-Pack 3½'' Carga de Líquido [m³/m² h ¹] 1 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 C-Factor [m/s] 10

11 Recheios Estruturados MaxiPac O MaxiPac é um recheio que foi introduzido em 1996 no intuito de melhorar a capacidade efetiva dos outros recheios estruturados. Possui alta superfície disponível devido às características de molhabilidade do líquido e da textura do recheio. São feitos de finas folhas onduladas arranjadas de forma entrecruzada para criar canais de fluxo para a fase vapor. Os pontos de contato entre as folhas criam pontos de re-mistura do líquido e do vapor, aumentando a eficiência de transferência de massa. Os recheios Maxipac possuem diversas configurações geométricas, cada uma desenvolvida especificamente para proporcionar ganhos de: Capacidade; Perda de carga; Consumo de energia; Qualidade de produto; São geralmente aplicados em processos que requerem: Maiores rendimentos; Maior pureza do produto; Razão de refluxo reduzida; Alta vazão de líquido; Sistemas convencionais a vácuo e à pressão atmosférica; Recomendado para destilações com sistema aquoso, devido à excelente molhabilidade do recheio

12 Recheios x Bandejas Capacidade Eficiência Custo Específico Turndown Recheio Aleatório Recheio Estruturado MaxiTray (Bandeja Perfurada) MaxiValve (Válvula Fixa) MaxiValve (Válvula Móvel) MaxiCap (BubbleCap) Legenda Resistência à Incrustação Muito Baixo Baixo Médio Alto Muito Alto Recheio Estruturado de Alto Relevo Recheio Aleatório 3½ Prato Perfurado com furos grandes ( 19mm) Bubble Cap com borbulhadores grandes Pratos Perfurados Pratos Valvulados Bubble Cap com borbulhadores pequenos Recheio Estruturado de Baixo Relevo Pratos de valvula fixa convencionais 12 Internos de colunas: Além do recheio, a Clark Solutions também fornece suportes e limitadores para leitos recheados, projetados para melhor disposição dos elementos na torre e máxima durabilidade em operação. O suporte garante a fixação do recheio dentro da torre sem alterar o escoamento do gás ou do líquido no fundo da torre, garantindo que o transporte de massa dependa somente das condições de processo e das características do leito recheado. O limitador de recheio é um elemento posicionado acima do leito recheado, garantindo que esse não se movimentará na parte superior devido às condições de operação, como altas vazões de gás que causariam movimentação nos elementos aleatórios. O suporte e o limitador podem ser feitos em quaisquer materiais. A Clark Solutions faz pra você o estudo do processo para que se avalie medidas detalhadas e o material ideais.

13 Distribuidores de líquidos FairFlow Tipo Tubos Perfurados Os distribuidores de líquido FairFlow possuem uma configuração que promove alta densidade de irrigação, chegando a 60 pontos por metro quadrado. Com uma distribuição uniforme de pontos de irrigação ao longo dos tubos, este dispositivo atinge bons resultados em capacidade de gás juntamente com uma redução na perda de carga, resultando em menores custos de operação para a planta. Podem ser produzidos em qualquer aço inoxidável ou ligas especiais para todo tipo de aplicação. Um estudo do processo pode ser conduzido para determinar as dimensões e o material ideais para a construção do equipamento. Tipo Calha O distribuidor de líquido tipo calha e vertedouro consiste em um sistema de calhas com tubos curvos por onde o líquido escorre para o recheio. Projetado para uma distribuição uniforme em toda a área de seção da coluna, esta configuração possui a melhor taxa de irrigação possível para um distribuidor de líquido. Com uma alta taxa de irrigação, o equipamento aumenta a capacidade das torres, que podem ser projetadas para maiores velocidades de gás e menores leitos recheados, gerando menos gastos com equipamento e com operação

14 Bandejas MaxiCap MaxiCap é a versão da Clark Solutions das bandejas tipo Bubble-Cap. Elas oferecem uma grande variedade de possibilidades de design, devido à sua variada aplicabilidade. Estes foram os primeiros e são os mais utilizados dentre os pratos borbulhadores. Seu extensivo uso justifica-se pela alta eficiência, boa capacidade, e habilidade de operar em uma larga faixa de taxas de gás e líquido. As bandejas MaxiCap são especialmente importantes em casos onde incrustação ou corrosão das bandejas são fatores esperados. A maioria dos pratos MaxiCap possuem borbulhadores circulares de diâmetro nominal entre 3 e 6. Comparativamente, os menores diâmetros proporcionam melhor distribuição de vapor e arranjo, resultando em melhor eficiência especialmente em torres de diâmetro baixo. Em contra partida, borbulhadores de diâmetros altos também possuem vantagens, seu custo por área de prato é menor e fornecem um gradiente menor de líquido no prato. MaxiValve MaxiValve é a tecnologia da Clark Solutions para oferecer à indústria capacidades similares às dos borbulhadores MaxiCap a um custo energético muito inferior. As válvulas MaxiValve podem ser fixas ou móveis, dependendo do turn-down (faixa de variação de capacidade) requerido na coluna. MaxiValve fixas (esquerda) proprocionam um turn-down de até 50% e uma perda de carga de 50-60% inferior à oferecida pelos borbulhadores, sem perda de eficiência de transferência de massa. 14

15 MaxiValve móveis (direita) proprocionam um turndown maior que as MaxiValve s fixas, uma vez que as válvulas abrem e fecham conforme a vazão de vapor e carga de líquido. Isto proporciona turn-down de até 75%, porém a um custo de perda de carga maior que o oferecido pelas MaxiValve s fixas. Sejam, fixas ou móveis, as MaxiValve s sempre proporcionarão substanciais ganhos energéticos ou de capacidade quando comparadas a borbulhadores ou pratos perfurados. Benefícios: Aumento de capacidade da coluna Redução do refluxo Menor consumo de vapor no refervedor Colunas projetadas para usar MaxiValve s ou recheio estruturados possuem diâmetro e alturas menores que colunas perfuradas ou com borbulhador, economizando investimento. MaxiTray Construídas com pratos perfurados, borbulhadores, MaxiValve s fixas ou móveis ou uma combinação de um ou mais tipo de dispositivo de contato, as bandejas Maxitray da Clark Solutions são a melhor solução para aumentar a capacidade e reduzir consumo energético em colunas de destilação. Nossos engenheiros possuem a toda experiência necessária para selecionar, dimensionar, avaliar e projetar o mais compacto e eficiente dispositivo de transferência de massa para a indústria sucroalcooleira. Teflon é uma marca registrada de E.I.DuPont de Nemours. SX TM é uma marca registrada de OutotecEdmeston. MaxiChevron, MaxiMesh, MaxiRing, 3-Pack, FairFlow, MaxiCap, MaxiValve, MaxiTray São marcas registradas da Clark Solutions ou em processo de registro Todas as indicações deste folheto são apenas para informação e são baseadas em testes feitos sob condições que podem ou não se aplicar as suas necessidades. Não há garantias ou garantias implícitas ou explicitas. Nenhuma informação contida neste catálogo constitui um convite para infringir nenhuma patente, se agora emitidas ou emitidas a seguir. Todas as descrições e especificações estão sujeitas a troca sem aviso prévio

16 Thermal and Mechanical Separation Solutions Escritório Brasil 281 Av. Moema Moema / SP Planta Barueri 69 R. Galeão - Vila Morellato Barueri / SP Planta Embu 91 Dn. Joaninha - Moinho Velho Embu das Artes / SP EUA 411 SE Mizner BLVD #72 Boca Raton FL Website: contato@clarksolutions.com.br Tel.: