por William B. Glover, P.E., Gerente de EngenhariaWilliam L. Hyde, Gerente de Negócios

LCI Corporation, Charlotte, Carolina do Norte

Reimpressão da edição de Fevereiro de 1997 da

Evaporação deProdutos de Difícil

Processamento

T H E M A G A Z I N E O F T H E C H E M I C A L I N D U S T R YProcessingChemical

chave para uma concentração,destilação ou desvolatilização econômica eficiente de um produto

está em selecionar a técnica mais apropriadaao processo.

Evaporadores tubulares do tipo contínuoou por lotes, como de circulação forçada,película ascendente e descendente, foramamplamente utilizados com êxito, com umavariedade de materiais. No entanto, elesnão foram tão bem sucedidos com líquidosviscosos, sensíveis ao calor, contaminadosou de alto ponto de ebulição.

São problemas freqüentes de operaçãoa degradação devida ao longo tempo deresidência, incrustações na superfície detransferência de calor, encaixes dastubulações, e baixos coeficientes detransferência de calor e altas quedas depressão devido às altas viscosidades.

O evaporador por película-fina agitada opor “película-deslizante” consiste em doisgrandes conjuntos: um corpo aquecido eum rotor. O rotor pode ser um dos váriosdesenhos de folga-zero (deslizamento), umtipo rígido de folga-fixa ou, no caso de umrotor cônico, pode ser utilizada umaestrutura de folga-ajustável. A maioria dosevaporadores por película-fina emfuncionamento hoje é o desenho verticalcom um rotor cilíndrico de folga-fixa.

Dentro do evaporador de desenhovertical, o produto entra tangencialmentena unidade acima da zona aquecida e édistribuído uniformemente pelo rotor sobrea circunferência interna da parede do corpo(Fig. 2). O produto desce em espiral pelaparede enquanto ondas de propagaçãodesenvolvidas pelas lâminas do rotor geramuma circulação altamente turbulenta e umótimo fluxo de calor (Fig. 1). Oscomponentes voláteis evaporamrapidamente. Os vapores podem fluir co-

corrente ou, maiscomumente,contracorrente, eestão prontos paracondensação ou paraprocessamentosubseqüenteenquanto eles deixama unidade.

Os componentesnão-voláteis sãodescarregados nasaída no fundo. Alavagem contínuafeita pelas ondas depropagação minimizaas incrustações naparede térmica ondeo produto ou resíduoestá maisconcentrado.

A

Evaporação de Produtos deDifícil Processamento

COMO TRABALHA A TECNOLOGIADE PELICULA-FINA AGITADA

A evaporação por película-fina agitadatem tido muito êxito com produtos dedifícil manipulação. De maneira simples,o método separa rapidamente oscomponentes voláteis dos menos voláteisutilizando transferência de calor indireta eagitação mecânica da película do produtoque flui sob condições controladas. Aseparação é normalmente feita sobcondições de vácuo para maximizar ÆT,mantendo a temperatura mais favorável doproduto, e para maximizar a extração erecuperação de voláteis.

Hoje estão disponíveis comercialmentevários desenhos de evaporadores porpelícula-fina. O evaporador por película-fina pode ser horizontal ou vertical, e podeter corpos térmicos e rotores cilíndricosou cônicos.

Fig. 1. Mecanismos para operação de evaporação por película-fina agitada

Película líquidaturbulenta

Parede aquecida

Lâminas dorotor

Onda de propagação

A evaporação por película-fina agitada supera problemas comuns

William B. Glover, P.E., Gerente de EngenhariaWilliam L. Hyde, Gerente de NegóciosLCI Corp., Charlotte, NC

EVAPORAÇÃO / DESTILAÇÃO / CRISTALIZAÇÂO

F e v e r e i r o 1 9 9 7 C H E M I C A L P R O C E S S I N G

Concentrado

Vapor(co-corrente)

Vapor(contra-corrente)

Alimentação

Camisa deAquecimento

Fluxo doProduto

Rotor

A combinação de um curto tempo deresidência, uma distribuição estreita detempo de residência, alta turbulência erápida renovação de superfície permite queo evaporador por película-fina agitada tratecom êxito correntes sensíveis ao calor,viscosas e lodosas. Uma baixa quantidadede produto além de operação em condiçõesde quase-equilíbrio na zona de processosão importantes para produtos altamentereativos. Os evaporadores por película-finaagitada têm uma grande flexibilidade deprocessamento, e um só sistema pode, comfreqüência, ser desenhado para processardiferentes produtos sob variadas condiçõesoperacionais.

A tecnologia de película-fina agitada éuma boa escolha para processos ou

CONCENTRAÇÂO DE PRODUTOSALIMENTÍCIOS EFARMACÊUTICOS

Alimentos sensíveis a temperatura eprodutos farmacêuticos, com os mais altospadrões de qualidade, podem serconcentrados com sucesso porprocessadores por película-fina. Estoquesde provisão diluídos podem serconcentrados até sua especificação finalem segundos sem recirculação, preservandoassim, qualidade e produtividade.

À medida que aumenta o conteúdo desólidos na corrente, a sensibilidade térmicae a viscosidade geralmente aumentam,gerando a necessidade de um tempo deresidência curto. A tecnologia de película-fina agitada preenche estas necessidadesenquanto induz uma alta transferência decalor.

As aplicações típicas são:• "Secagem" de lecitina até 99.5%;• Concentração de várias soluções de

açúcar até 99,9%;• Concentração de enzimas, vitaminas e

proteínas;• Concentração de purê de frutas e vegetais;• Concentração de base de queijo;• Concentraço de soluções biológicas;• Extração de solventes de extratos vegetais

e de plantas;• Remoção de água e solventes de caldos

de fermentação (por exemplo,antibióticos).

RECUPERAÇÂO DE RECURSOSSistemas de evaporação por película-fina

agitada são amplamente utilizados napurificação e recuperação de recursos, taiscomo solventes e óleos. A capacidade dossistemas de evaporação por película-finaagitada para lidar com correntes difíceis esua flexibilidade os tornam muitoadequados para esta aplicação.

As aplicações tpicas de purificação erecuperação incluem:• Reciclagem de solventes de tintas, graxas,

óleos e resinas;• Recuperação de produtos orgânicos de

alcatrão e de resíduos;• Recuperação de ácido acético de fluxos

residuais de processo;• Destilação a vácuo e purificação de óleos

usados de motores;• Destilação e recuperação de glicerina

pura de correntes cruas;• Redução de volume nas correntes de sais

inorgânicos na indstria nuclear;• Recuperação de polímero na reciclagem

de papel com revestimento plástico.

produtos que conten-ham componentesvaporizáveis ou parcial-mente vaporizáveis quedevem ser removidospara melhorar a quali-dade, rendimento/recuperação, economiaoperacional ou conten-ção ambiental.

QUIMICOSORGÂNICOSSENSÍVEIS

Os sistemas deevaporação por película-fina agitada sãoamplamente utilizadosna destilação deorgânicos de alto pontode ebulição e sensíveis atemperatura. O curtotempo de residência,bem como a capacidadede operar em baixapressão interna e semcarga estática (reduzindopontos de ebulição)resulta em produtos deexcelente qualidade e dealto rendimento.

Quando se extraiorgânicos voláteis de umfluido, podem ser

Fig. 2. Evaporação por película-fina agitada vertical

obtidos lodos com um conteúdo mínimode voláteis. Isso é conseguido graças a umaelevada taxa de transferência de massa nadifusão de voláteis da película fina agitada.Muitos desses materiais orgânicos sãodifíceis de tratar por causa de seus altospontos de ebulição e fusão, tendência aincrustar superfícies de transferência decalor e ao potencial para degradação quandoexpostos ao calor.

As aplicações típicas para este processoincluem:• Purificação de hidrocarbonetos clorados,

monômeros e outros produtos químicosintermediários;

• Purificação e separação de componentesem petroquímicos e óleos naturais;

• Purificação e separação de ácidos graxos;• Purificação de isocianatos;• Purificação e melhoramento de óleos

essenciais;• Aumento da vida de prateleira e

reatividade de herbicidas, inseticidas efungicidas.

Os sistemas de evaporação porpelícula-fina agitada sãoextensamente utilizados nadestilação de orgânicos de altoponto de ebulição e sensíveis àtemperatura.

EVAPORAÇÃO / DESTILAÇÃO / CRISTALIZAÇÂO

F e v e r e i r o 1 9 9 7 C H E M I C A L P R O C E S S I N G

DESVOLATILIZAÇÂO DEPRODUTOS VISCOSOS

Para muitos produtos, a viscosidadeaumenta rapidamente à medida que aconcentração aumenta ou quando asreações de polimerização ficam perto deconcluir-se. Esta é uma área onde osprocessadores por pelcula-fina de correntetransportada, mecanicamente agitados,oferecem uma vantagem significativa.

Rotores especialmente concebidos fazempossível transportar materiais comviscosidades de até 15 milhões de cp atravésdo evaporador. Evaporadores por película-fina agitada também proporcionam maioreficiência na transferência de calor e massapara fluidos viscosos que no são possíveisalcançar com outros equipamentos, comopanelas de evaporação instantâneas eextrusoras ventiladas.

As aplicaões típicas para desvolatilizaçãosão:• Remoção de reagentes, solventes e

monmeros para níveis de ppm emtermoplásticos criados com engenharia;

• Remoção de monômeros e solventesvolteis de resinas acrílicas;

• Remoção de fenóis livres e agua de resinasfenólicas;

• Reação e supressão de caprolactam deNylon 6;

• Remoção de monômeros de polímerosde silicone;

• Reação e remoção de condensados depoliésteres;

As tecnologias mecânicas e de processopara sistemas de evaporação por película-fina agitada mecanicamente foramprovados e são confiáveis e deveriam ser

considerados sempre que uma aplicaçãomostre dificuldade para evaporadorestubulares convencionais. Freqüentementeuma combinação de evaporação tubulare por película-fina agitada é a soluçãoadequada.

Para receber mais informação referenteà evaporação por película-fina agitada —LCI Corporation, Charlotte, Carolina doNorte.

LCI CorporationPO Box 16348, Charlotte NC 28297704-394-8341 • Fax 704-392-8507email info@lcicorp.com • www.lcicorp.com

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