PROCEDIMIENTO E INSTALACION DE DESALACION DE AGUA DE MAR POR DESTILACION DE EFECTOS MULTIPLES Y TERMOCOMPRESION DE VAPOR QUE FUNCIONA CON DIFERENTES PRESIONES DE VAPOR MOTOR.

Instalación de desalación de agua de mar por destilación de efectos múltiples (MED) con termocompresión de vapor (TVC),

diseñada para acoplarse a una central térmica, que comprende

(A) una serie de celdas de destilación (efectos A, B, C, D, E), estando cada celda constituida por

- un recinto cerrado que incluye al menos un medio (1) diseñado para hacer fluir agua de mar en película delgada sobre un intercambiador de calor (2) calentado por vapor de agua hasta una temperatura suficiente para vaporizar una parte del agua de mar que fluye en película delgada sobre el intercambiador de calor,

- un medio (3) diseñado para llevar el vapor de agua así formado al intercambiador de calor (2') del efecto siguiente,

- un medio (4) de evacuación del agua líquida formada por condensación del vapor de agua en el intercambiador de calor,

- un medio de aspiración de los gases no condensables (O2, N2, CO2),

- un medio (5) de evacuación de la salmuera que queda después de evaporación de una parte del agua de mar,

estando cada efecto adaptado para funcionar a una temperatura y una presión inferiores a las del efecto precedente, y

(B) un medio de termocompresión (6) que permite comprimir una parte del vapor de agua VA emitido por uno o varios de los efectos (B a E) y reinyectarla en el primer efecto (A),

caracterizada porque el medio de termocompresión (6) está diseñado de manera que pueda funcionar, alternativamente, a dos presiones de vapor motor VM diferentes,

y porque el medio de termocompresión está constituido:

bien por al menos dos eyectocompresores (6a, 6b) diferentes diseñados de manera que puedan funcionar a presiones de vapor motor VM diferentes y montados en paralelo entre el primer efecto (A) y el o los efectos de extracción del vapor de agua (B a E),

o bien por un eyectocompresor de boquilla de inyección extraíble susceptible de ser sustituida por otra boquilla diseñada de manera que pueda funcionar a una presión de vapor motor VM diferente

Procedimiento e instalación de desalación de agua de mar por destilación de efectos múltiples y termocompresión de vapor que funciona con diferentes presiones de vapor motor.

La invención se refiere a un procedimiento mejorado de desalación de agua de mar por destilación de efectos múltiples y termocompresión de vapor, así como una instalación de desalación de agua de mar que permite implementar dicho procedimiento.

La destilación de efectos múltiples (MED, multiple effect distillation) es, junto a la destilación por expansiones sucesivas, uno de los dos principales procedimientos industriales de desalación del agua de mar que imita el ciclo natural del agua (evaporación-condensación-lluvia).

Este procedimiento aprovecha el calor de condensación, liberado durante la condensación de una primera cantidad de vapor de agua, para vaporizar agua de mar y generar así de nuevo vapor de agua susceptible de ser condensado, etc. Esta sucesión de evaporaciones y de condensaciones sólo es posible a condición de que la presión de vaporización disminuya suficientemente en cada etapa para permitir un descenso correspondiente de la temperatura de vaporización.

Una instalación de desalación de agua de mar por destilación de efectos múltiples comprende así una multitud de cámaras o celdas de destilación yuxtapuestas, denominadas "efectos", que funcionan a presiones y temperaturas decrecientes del primer al último efecto. El primer efecto, que es también el más caliente, es alimentado por el vapor de agua que se condensa a una temperatura comprendida generalmente entre aproximadamente 60 y 70ºC (vapor de calentamiento). La condensación de este vapor caliente en el intercambiador de calor del primer efecto libera calor de condensación. Este calor de condensación suministra la energía de vaporización (calor latente de evaporación) necesaria para transformar en vapor una parte del agua de mar que fluye en película delgada sobre la otra cara del intercambiador de calor. El vapor de agua así formado puede usarse para alimentar el intercambiador de calor de un segundo efecto de concepción similar al primero aunque funcionando a una temperatura y una presión más bajas.

La condensación de un kg de vapor de calentamiento en el primer intercambiador de calor produce aproximadamente la misma cantidad de vapor y, en primera aproximación, dicha instalación de n celdas, o efectos, permitirá así producir n kg de agua destilada por kg de vapor de calentamiento.

El número de efectos está limitado, sin embargo, por la separación entre la temperatura del vapor de calentamiento, que se busca generalmente limitar para reducir al mínimo los riesgos de incrustación del sistema, y la temperatura del agua de mar a desalar que constituye la fuente fría del sistema. El número de efectos de una instalación está comprendido generalmente entre 2 y 12.

La parte de destilación propiamente dicha, además, se combina a menudo con un sistema de compresión del vapor producido. Esta compresión puede hacerse con un compresor mecánico (compresión mecánica de vapor) o con un eyector de chorro de vapor (compresión térmica o termocompresión de vapor). Un eyector de chorro de vapor, igualmente denominado termocompresor de efecto Venturi, usa la energía cinética de un vapor de agua (vapor motor), inyectada a presión por una o varias toberas en una zona de más baja presión, para aspirar y arrastrar vapor de agua a baja presión y baja temperatura y comprimir la mezcla obtenida hasta una presión suficiente para permitir su uso como vapor de calentamiento del efecto más caliente.

En la presente invención se usa sólo esta técnica de termocompresión de vapor.

Las instalaciones industriales de desalación de agua de mar por destilación de efectos múltiples están, además, a menudo acopladas a una central térmica. Una central térmica produce como efecto de salida de la turbina una gran cantidad de vapor de agua que constituye una fuente de energía recuperable importante. La idea ha consistido en usar este vapor de agua como vapor de alimentación (vapor motor V_M) de un eyector de chorro de vapor en una instalación de desalación de agua de mar.

En el caso de dicho acoplamiento de una instalación de desalación en salida de turbina de una central térmica, se plantea entonces el problema de la inestabilidad de la demanda de electricidad. La electricidad es un bien no almacenable y la producción de electricidad debe adaptarse constantemente a las necesidades de los hogares y de la industria. Las grandes centrales térmicas deben responder en particular a una demanda eléctrica que varía en función de las estaciones mientras que la demanda de agua potable permanece aproximadamente constante durante el año.

La variación de la producción de electricidad de una central se traduce por la variación de la cantidad de vapor de agua en salida de turbina y de la presión de este vapor. En caso de producción intensa, la cantidad de vapor producida es grande y el vapor liberado, habiendo experimentado una expansión importante en la turbina, estará a la presión más baja posible. Inversamente, cuando la demanda de energía eléctrica es baja, se producirá menos vapor y éste, habiendo experimentado una menor expansión en la turbina o ninguna expansión, estará a una presión más elevada.

Las instalaciones de desalación por destilación de efectos múltiples y termocompresión (MED-TVC) actuales están optimizadas para una presión de vapor motor única, relativamente baja, correspondiente a una producción de electricidad intensa. En caso de descenso de la producción energética en dicha instalación, el escaso vapor disponible a alta presión se expande en una válvula hasta la presión de alimentación nominal y son necesarias calderas auxiliares para producir el vapor adicional, indispensable para asegurar una producción constante de agua dulce. Este vapor adicional puede obtenerse también por expansión del vapor a alta presión, normalmente destinado a la alimentación de las turbinas, hasta la presión nominal del termocompresor.

Se comprende fácilmente que esta manera de actuar es poco rentable desde un punto de vista energético: es necesario suministrar una cantidad de energía importante para producir el vapor de agua adicional mediante calderas auxiliares o mediante la central y la energía de expansión del vapor de agua se pierde. El precio global del agua producida se verá aumentado de manera no insignificante.

La presente invención se propone resolver el problema enunciado anteriormente y mejorar la flexibilidad del acoplamiento de una instalación de desalación de agua de mar a una central térmica usando no un único eyector de vapor que funcione con una presión de vapor motor fija, sino un medio de termocompresión de efecto Venturi capaz de funcionar alternativamente a diferentes presiones de vapor motor. Este medio de termocompresión de efecto Venturi puede estar constituido bien por al menos dos eyectores distintos, optimizados para funcionar cada uno a una presión de vapor motor diferente de la o las del o de los otros eyectores, o bien por un termocompresor de efecto Venturi único y de varias boquillas diferentes, extraíbles, montadas alternativamente en el termocompresor único, permitiendo cada una de las boquillas hacer funcionar el termocompresor a una presión de vapor motor dada.

En la presente solicitud, se usarán indistintamente los términos "eyector", "eyectocompresor", "termocompresor", "termocompresor de efecto Venturi" o "compresor térmico" para designar un eyector de chorro de vapor que usa la energía cinética de un vapor de agua (vapor motor), inyectada a presión por una o varias toberas en una zona de más baja presión, para aspirar y arrastrar el vapor de agua a baja presión y baja temperatura y comprimir la mezcla obtenida hasta una presión deseada.

Las patentes GB 1 220 373, US 5 409 576 y US 3 444 049 y la solicitud internacional WO 98/25679 divulgan instalaciones de desalación de agua de mar que incluyen una unidad de destilación de efectos múltiples con reciclado del vapor de agua. Estos documentos o bien no precisan la naturaleza del compresor usado para el reciclado del vapor de agua, o bien divulgan compresores mecánicos arrastrados por ejemplo por un motor diesel o eléctrico o por una turbina de vapor (turbocompresor). Ninguno de estos documentos formula ni resuelve el problema de la presente invención que se deriva del acoplamiento de una instalación de desalación por destilación de efectos múltiples a una central térmica.