La destilación instantánea multietapa ( MSF ) es un proceso de desalinización de agua que destila agua de mar mediante la evaporación instantánea de una parte del agua en varias etapas de lo que son esencialmente intercambiadores de calor a contracorriente . Las instalaciones actuales de MSF pueden tener hasta 30 etapas. [1]
Las plantas de destilación flash multietapa producen alrededor del 26% de toda el agua desalinizada del mundo, pero casi todas las nuevas plantas de desalinización utilizan actualmente ósmosis inversa debido al consumo de energía mucho menor. [2]
La planta tiene una serie de espacios llamados etapas, cada una de las cuales contiene un intercambiador de calor y un colector de condensado . La secuencia tiene un extremo frío y un extremo caliente, mientras que las etapas intermedias tienen temperaturas intermedias. Las etapas tienen diferentes presiones que corresponden a los puntos de ebullición del agua a las temperaturas de la etapa. Después del extremo caliente hay un contenedor llamado calentador de salmuera . [ cita requerida ]
El proceso pasa por los siguientes pasos:
La evaporación total en todas las etapas es de aproximadamente el 85% del agua que fluye a través del sistema, dependiendo del rango de temperaturas utilizado. A medida que aumenta la temperatura, aumentan las dificultades de formación de incrustaciones y corrosión. 110-120 °C parece ser el máximo, aunque para evitar la formación de incrustaciones pueden ser necesarias temperaturas inferiores a 70 °C. [4]
El agua de alimentación se lleva el calor latente del vapor condensado, manteniendo la temperatura baja de la etapa. La presión en la cámara permanece constante ya que se forman cantidades iguales de vapor cuando entra salmuera nueva y tibia en la etapa y se elimina vapor a medida que se condensa en los tubos del intercambiador de calor. El equilibrio es estable, porque si en algún momento se forma más vapor, la presión aumenta y eso reduce la evaporación y aumenta la condensación. [ cita requerida ]
En la etapa final, la salmuera y el condensado tienen una temperatura cercana a la temperatura de entrada. Luego, la salmuera y el condensado se bombean desde la baja presión en la etapa hasta la presión ambiente. La salmuera y el condensado aún tienen una pequeña cantidad de calor que se pierde del sistema cuando se descargan. El calor que se agregó en el calentador compensa esta pérdida. [ cita requerida ]
El calor que se añade al calentador de salmuera suele venir en forma de vapor caliente procedente de un proceso industrial que se lleva a cabo junto con la planta de desalinización. Se permite que el vapor se condense contra tubos que transportan la salmuera (de forma similar a las etapas). [ cita requerida ]
La energía que hace posible la evaporación está presente en su totalidad en la salmuera cuando sale del calentador. La razón para permitir que la evaporación ocurra en varias etapas en lugar de una sola etapa a la presión y temperatura más bajas es que en una sola etapa, el agua de alimentación solo se calentaría a una temperatura intermedia entre la temperatura de entrada y la del calentador, mientras que gran parte del vapor no se condensaría y la etapa no mantendría la presión y temperatura más bajas. [ cita requerida ]
Estas plantas pueden funcionar con 23–27 kWh/m 3 (aproximadamente 90 MJ/m 3 ) de agua destilada. [5]
Debido a que el agua salada más fría que ingresa al proceso fluye en contracorriente con el agua residual salina/agua destilada, sale relativamente poca energía térmica en el flujo de salida: la mayor parte del calor es absorbido por el agua salina más fría que fluye hacia el calentador y la energía se recicla.
Además, las plantas de destilación MSF, especialmente las grandes, suelen combinarse con plantas de energía en una configuración de cogeneración . El calor residual de la planta de energía se utiliza para calentar el agua de mar, proporcionando refrigeración para la planta de energía al mismo tiempo. Esto reduce la energía necesaria a la mitad o dos tercios, lo que altera drásticamente la economía de la planta, ya que la energía es, con mucho, el mayor costo operativo de las plantas MSF. La ósmosis inversa, el principal competidor de la destilación MSF, requiere un mayor pretratamiento del agua de mar y más mantenimiento, así como energía en forma de trabajo (electricidad, energía mecánica) en comparación con el calor residual de baja calidad, que es más barato. [6] [7]
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