PROCEDIMIENTO DE DESTILACIÓN POR MEMBRANA Y DISPOSITIVO DE DESTILACIÓN POR MEMBRANAS.

Procedimiento de destilación por membrana y dispositivo de destilación por membrana La invención se refiere a un procedimiento de destilación por membrana de múltiples etapas, en el que en una respectiva etapa se separa un líquido que va a concentrarse mediante una membrana o pared de membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos o al agua de un espacio de vapor. Se refiere además a un dispositivo de destilación por membrana de múltiples etapas con correspondientes etapas. En la destilación se evapora líquido y se condensa el vapor. Es adecuada para la separación de líquidos con distinta presión de vapor y para la separación total o parcial de líquidos a partir de disoluciones salinas. Un dispositivo de destilación que pueda trasladarse, factible y practicable debe ser tanto económico como energéticamente eficaz. Sólo cuando ambas condiciones se cumplen tiene sentido un procedimiento de destilación. En caso de procedimientos de destilación térmicos clásicos tales como la evaporación súbita de múltiples etapas o múltiples efectos y procedimientos termomecánicos tales como la compresión de vapores, el líquido que va a concentrarse y el vapor están en un espacio y esencialmente a la misma presión absoluta. En caso de los procedimientos de destilación por membrana, el líquido que va a concentrarse está limitado al menos en un lado por una membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos. A esta pared de membrana se acopla un espacio de vapor que se encuentra a una presión de vapor más baja que el líquido que va a concentrarse. Mediante la diferencia de presión se produce vapor, que pasa a través de la membrana, en la superficie límite del líquido que va a concentrarse con respecto a la membrana. En caso de los procedimientos de destilación por membrana conocidos, el vapor se condensa en el lado de la membrana opuesto desde el líquido en el condensado limitante más frío, o se condensa el vapor en una superficie más fría en el espacio de vapor, o se aspira y se condensa fuera. En caso de la destilación por membrana se utiliza un material poroso permeable al vapor. En el documento US 3340186 se describe un dispositivo que utiliza una membrana llena de aire, microporosa, hidrófoba. El procedimiento descrito en este caso se basa en una destilación por membrana de contacto directo. El flujo de agua de mar caliente y el flujo de destilado frío están en contacto directo con la membrana. En el documento EP-A-0 088315 se describe un dispositivo para la destilación continua de una disolución caliente que contiene sal caliente o de mezclas de líquidos con distinta presión de vapor. Este dispositivo está compuesto por una capa térmicamente conductora impermeable al vapor que forma una pared alargada, una membrana hidrófoba permeable al vapor, que forma una pared adyacente u opuesta y junto con la capa impermeable al vapor forma un canal o una cámara colectores de destilado extendida longitudinalmente. La cámara tiene una salida para el destilado. En caso de una realización preferida de esta destilación por membrana se utiliza una configuración de arrollamiento en espiral. La alimentación o agua de mar fría fluye en una cámara en forma de espiral hacia el centro y a este respecto absorbe calor de la superficie de condensación. La alimentación precalentada mediante el procedimiento de condensación del destilado se calienta adicionalmente ahora mediante un calefactor y entonces se conduce al canal del concentrado. La disolución caliente fluye entonces a través del canal limitado por la membrana hacia fuera. En caso de atravesar el canal del concentrado se evapora una parte de la disolución mediante la membrana. En el documento EP-A-1185356 se describe un procedimiento para purificar un líquido mediante destilación por membrana en el que se produce vapor a partir de un flujo de líquido y pasa una pared porosa que limita el flujo de líquido. El vapor se condensa en una superficie del condensador refrigerada, mediante lo cual se forma un flujo de condensado. La superficie del condensador separa un flujo de líquido alimentado del flujo de destilado. Este flujo de líquido alimentado fluye en contracorriente con respecto al flujo de líquido que desprende vapor. Para aumentar el flujo de destilado por unidad de fuerza activa, se mantiene una presión en el canal de gas, que se encuentra por debajo de la presión del entorno, sin embargo por encima de la presión de vapor del líquido que desprende vapor. En relación con los procedimientos de destilación por membrana conocidos resulta ahora una serie de problemas. En todos los procedimientos de destilación por membrana conocidos, en los que se utiliza un espacio de vapor, este espacio de vapor está separado por una membrana permeable al vapor, impermeable al agua del líquido que va a evaporarse. Esto conduce en todos los procedimientos de destilación por membrana conocidos a que el espacio de vapor y el espacio limitado por la membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos, que contiene el líquido que va a concentrarse, se encuentren a presiones absolutas distintas. En caso de procedimientos de destilación por membrana en los que el espacio de vapor se encuentra a una presión próxima a la presión del entorno, la disolución está en un nivel de presión por encima de la presión del entorno, componiéndose este nivel de presión por la presión estática y la pérdida de presión hidráulica. Esto conduce a una diferencia de la presión absoluta entre el espacio que contiene el líquido que va a evaporarse y el espacio separado 2 ES 2 365 492 T3 por la membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos, que contiene el vapor. En caso de procedimientos de destilación por membrana en los que el espacio de vapor se encuentra en un nivel de presión por debajo de la presión del entorno, aumenta la diferencia de la presión absoluta entre el espacio que contiene el líquido que va a concentrarse y el espacio separado por la membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos, que contiene el vapor, aún al vacío parcial. Esta diferencia de presión entre el espacio que contiene el líquido que va a concentrarse y el espacio de vapor, en muchos casos de aplicación aún acompañada con una solicitación de temperatura de la membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos por el líquido caliente que va a concentrarse, conduce a una alta solicitación mecánica y térmica de la membrana. Esto acorta esencialmente la vida útil de la membrana compuesta en la mayoría de los casos por plástico. Un problema adicional resulta en caso de procedimientos de destilación por membrana, en los que se realiza la transferencia de calor esencialmente mediante condensación y evaporación posterior. Si se realiza concretamente el transporte de calor mediante el espacio de líquido que está limitado en un lado por una membrana permeable al vapor, impermeable a los líquidos y en el otro lado por una superficie de condensación impermeable al vapor y a los líquidos, esencialmente sólo mediante conducción de calor en el líquido, entonces puede transferirse en relación a la condensación y evaporación sólo una cantidad de calor reducida. Del calor de condensación pueden transferirse sólo cantidades de calor comparables al espacio que contiene el líquido que va a concentrarse, cuando en este espacio pueda alcanzarse una ebullición. En el documento WO-A-2005/089914 se describe un procedimiento de destilación por membrana de múltiples etapas, en el que se alimenta vapor a un primer espacio de vapor de una primera etapa, que se condensa en paredes de condensación que limitan el primer espacio de vapor, en las que un canal de flujo que conduce un líquido que va a concentrarse está adyacente al lado opuesto al primer espacio de vapor respectivamente, que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación por una pared de membrana permeable al vapor, sin embargo impermeable a los líquidos, mediante la cual se separa el líquido que va a concentrarse de un segundo espacio de vapor de esta primera etapa. A este respecto, el vapor que se produce a partir del líquido que va a concentrarse pasa a través de la pared de membrana al segundo espacio de vapor. El vapor del segundo espacio de vapor de la primera etapa se transfiere a un primer espacio de vapor de una segunda etapa, que está limitado por paredes de condensación en las que se condensa el vapor y en las que un canal de flujo que conduce el líquido que va a concentrarse está adyacente respectivamente al lado opuesto al espacio de vapor, que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación de nuevo por una pared de membrana y está separado de un segundo espacio de vapor de la segunda etapa. En las distintas etapas se evapora respectivamente sólo una parte del líquido del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de destilación por membrana de múltiples etapas, en el que a un primer espacio de vapor (81) de una primera etapa (86) se alimenta vapor desde un espacio de vapor (11) de un generador de vapor (80) que presenta un circuito de líquidos independiente, que se condensa en paredes de condensación (37) que limitan el primer espacio de vapor (81), en el que un canal de flujo (38) que conduce un líquido (20) que va a concentrarse es adyacente respectivamente al lado de las paredes de condensación opuesto al primer espacio de vapor (81), que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación (37) por una pared de membrana (36) permeable al vapor, impermeable a los líquidos o al agua, mediante la cual se separa el líquido (20) que va a concentrarse de un segundo espacio de vapor (83) de esta primera etapa (86), pasando el vapor que se produce a partir del líquido (20) que va a concentrarse a través de la pared de membrana (36) al segundo espacio de vapor (83), y para ajustar la presión absoluta del líquido (20) que va a concentrarse se practica en éste un vacío parcial que reduce la presión absoluta del líquido (20) que va a concentrarse, en el que se transfiere el vapor desde el segundo espacio de vapor (83) de la primera etapa (86) a un primer espacio de vapor (87) de una segunda etapa (90), que está limitado por paredes de condensación (37), en las que se condensa el vapor y en las que un canal de flujo (38) que conduce el líquido (20) que va a concentrarse desde el canal de flujo (38) de la primera etapa está adyacente al lado opuesto al primer espacio de vapor (87) respectivamente, que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación (37) de nuevo por una pared de membrana (36), mediante la cual se separa el líquido (20) que va a concentrarse de un segundo espacio de vapor (89) de esta segunda etapa (90), se reduce la presión absoluta del líquido (20) que va a concentrarse presente en las dos etapas (86, 90) hasta su presión de vapor de ebullición correspondiente a su temperatura, en las dos etapas (86, 90) se selecciona respectivamente la presión en el segundo espacio de vapor (83, 89) adyacente al líquido (20) que va a concentrarse a través de la pared de membrana (36) menor que la presión del entorno, en las dos etapas (86, 90) respectivamente el vacío parcial en este segundo espacio de vapor (83, 89) corresponde al menos esencialmente a la presión de vapor del líquido (20) que va a concentrarse adyacente a través de la pared de membrana (36), aumenta mediante la presión diferencial que se produce al fluir el vapor a través de la pared de membrana (36), en al menos las dos etapas (86, 90) tiene lugar una respectiva condensación y evaporación, realizándose la condensación y evaporación en una respectiva etapa adicional a un nivel de presión y nivel de temperatura más bajo que en la respectiva etapa precursora, se transfiere el vapor desde el segundo espacio de vapor (83) de la última etapa (90) a través de un canal de unión (92) a un espacio de vapor (88) de un condensador (30), se aplica un vacío parcial, por medio de un sistema de vacío (55) en el espacio de vapor (11) del generador de vapor (80), en el respectivo primer espacio de vapor (81, 87) de las etapas (86, 90) y en el espacio de vapor (88) del condensador (30), y se genera la correspondiente compensación de presión entre el respectivo segundo espacio de vapor (83, 89) que se encuentra en un vacío parcial y el líquido (20) que va a concentrarse a través de un conducto de unión (16) entre el líquido (20) alimentado que va a concentrarse y el canal de unión (92). 2. Dispositivo de destilación por membranas de múltiples etapas, que comprende las siguientes partes de dispositivo expuestas en relación con su modo de funcionamiento, en el que a un primer espacio de vapor (81) de una primera etapa (86) se alimenta vapor desde un espacio de vapor (11) de un generador de vapor (80) que presenta un circuito de líquidos independiente, que se condensa en paredes de condensación (37) que limitan al primer espacio de vapor (81), en el que un canal de flujo (38) que conduce un líquido (20) que va a concentrarse está adyacente respectivamente al lado de las paredes de condensación opuesto al primer espacio de vapor (81), que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación (37) por una pared de membrana (36) permeable al vapor, impermeable a los líquidos o al agua, mediante la cual se separa el líquido (20) que va a concentrarse de un segundo espacio de vapor (83) de esta primera etapa (86), pasando el vapor que se produce a partir del líquido (20) que va a concentrarse a través de la pared de membrana (36) al segundo espacio de vapor (83), y para ajustar la presión absoluta del líquido (20) que va a concentrarse se practica en éste un vacío parcial que disminuye la presión absoluta del líquido (20), especialmente para realizar el procedimiento según la reivindicación 1, en el que se transfiere el vapor desde el segundo espacio de vapor (83) de la primera etapa (86) a un primer espacio de vapor (87) de una segunda etapa (90), que está limitado por paredes de condensación (37), en las que se condensa el vapor y en las que un canal de flujo (38) que conduce el líquido (20) que va a concentrarse desde el canal de flujo (38) de la primera etapa está adyacente respectivamente al lado opuesto al primer espacio de vapor (87), que está limitado en el lado opuesto a la respectiva pared de condensación (37) de nuevo por una pared de membrana (36), mediante la cual se separa el líquido (20) que va a concentrarse de un segundo espacio de vapor (89) de esta segunda etapa (90), se reduce la presión absoluta del líquido (20) que va a concentrarse presente en las dos etapas (86, 90) hasta su presión de vapor de ebullición correspondiente a su temperatura, en las dos etapas (86, 90) se selecciona respectivamente la presión en el segundo espacio de vapor (83, 89) adyacente al líquido (20) que va a concentrarse a través de la pared de membrana (36) menor que la presión del entorno, en las dos etapas (86, 90) respectivamente el vacío parcial en este segundo espacio de vapor (83, 89) corresponde al menos esencialmente a la presión de vapor del líquido (20) que va a concentrarse adyacente a través de la pared de membrana (36), aumenta mediante la presión diferencial que se produce al fluir el vapor a través de la pared de membrana (36), al menos las dos etapas (86, 90) están previstas para una respectiva condensación y evaporación, realizándose la condensación y evaporación en una respectiva etapa adicional a un nivel de presión y nivel de temperatura más bajo que en la respectiva etapa precursora, se transfiere el vapor desde el segundo espacio de vapor (83) de la última etapa (86) a través de un canal de unión (92) a un espacio de vapor (88) de un condensador (30), está previsto un sistema de vacío (55) para aplicar un vacío parcial en el espacio de vapor (11) del generador de vapor (80), en el 11 ES 2 365 492 T3 respectivo primer espacio de vapor (81, 87) de las etapas (86, 90) y en el espacio de vapor (88) del condensador (30), y está previsto un conducto de unión (16) entre el líquido (20) alimentado que va a concentrarse y el canal de unión (92) para conseguir la correspondiente compensación de presión entre el respectivo segundo espacio de vapor (83, 89) que se encuentra en un vacío parcial y el líquido (20) que va a concentrarse. 5 3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque los conductos (22, 25, 27) que entran en la zona de vacío parcial y que salen de ésta están dotados de recipientes colectores, de modo que los líquidos (20, 40, 41) contenidos en estos recipientes colectores separan el vacío parcial en el dispositivo de destilación por membrana a través de tubos en U (23, 28, 29) frente a la presión del entorno. 4. Dispositivo según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque los líquidos (20, 40, 41) que entran en la zona de 10 vacío parcial y salen de ésta están separados de la presión del entorno por medio de cierres mecánicos. 12 ES 2 365 492 T3 13 ES 2 365 492 T3 14 ES 2 365 492 T3 ES 2 365 492 T3 16 ES 2 365 492 T3 17