Dünnschicht (ETF)

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Dünnschicht (ETF)2020-09-23T14:56:25+02:00

Dünnschichtverdampfer, System ETF

Das Dünnschichtverdampfersystem ETF wird zur schonenden partiellen Verdampfung flüssiger Mischungen eingesetzt, speziell wenn Anforderungen – z.B. hohe Viskositäten oder sehr kurze Verweilzeiten – über die Möglichkeiten klassischer Verdampfer und auch des Fallfilmverdampfersystems EFF hinausgehen.

Die Rohlösung wird aus einer Vorlage oder kontinuierlich in den Verdampfer eingeleitet und mit einem Wischersystem gleichmäßig als dünner Film über den Umfang verteilt. Die Leichtsieder werden aus dem herabfließenden und ständig neu durch das Wischersystem auf der Verdampferfläche verteilten Film partiell abgedampft, kondensieren als Destillat an dem außenliegenden Kondensator und fließen von dort ab. Analog dazu fließt das Konzentrat entlang der beheizten Wandung aus dem Verdampfer. Das Destillat und Konzentrat werden entweder in einer Vorlage aufgefangen oder über eine Pumpe kontinuierlich ausgetragen.

Zur Einstellung der gewünschten Prozessbedingungen wie Druck und Temperatur werden Vakuumpumpen sowie zur Beheizung, Verdampfung und Kondensation Thermostate (Labor- und Pilotmaßstab) eingesetzt. Im Produktionsmaßstab greift man auf klassische Energieträger wie Dampf, Thermalöl beziehungsweise Kühlwasser, Sole und Glykol zurück. Über eine Kühlfalle wird unerwünschter Eintrag von Leichtsiedern aus dem Abgasstrom in das Vakuumpumpsystem reduziert.

  • Verdampfungsapparate mit geringem Hold-Up und entsprechend kurzer Verweilzeit mit enger Verweilzeitverteilung und schonenden Betriebsbedingungen für:
    • Labor- und Pilotsysteme aus Edelstahl mit Borosilikatglas 3.3 in standardisierter Ausführung, optional prozessspezifische Anpassungen
    • Produktionssysteme aus Edelstahl in prozess- und kundenspezifischer Ausführung
  • Modular ergänzende Verdampfersysteme nach Prozessanforderungen, beispielsweise:
    • Vor- und nachgeschaltete Verdampfer,
      beispielsweise System EFF-ETF, oder auch Flash-Box
    • Rektifikationskolonne zur Aufkonzentrierung der Brüden, System ETR
  • Prozess- und kundenspezifische Richtlinien, z.B. ATEX, DGRL, FDA, GAMP, ASME, UL-Normen.
  • Geeignet für Medien mit erhöhten Anforderungen:
    • Viskose und hochviskose Medien
    • Schäumende Medien
    • Wärmeempfindliche Medien
    • Feststoffhaltige Medien
    • Höherschmelzende Medien
  • Machbarkeitsstudien oder vorhandene Expertise für typische Anwendungen:
    • Fettsäuren und Fettsäurederivate
    • Nebenprodukte aus der Speiseöl-Herstellung
    • Spezialpoly- oder Oligomere
    • Pharma- und Kosmetik Produkte
    • Specialty Chemicals
    • Duft- und Aromastoffe

Testdestillation sowie Labor- und Pilotverdampfersystem

Für viele Anwendungen sind neben der Zusammensetzung von Destillat und/oder Rückstand bzw. Konzentrat auch Produkteigenschaften wie Geruch und Farbe relevant. Ebenfalls müssen mögliche Effekte, die bei der Verdampfung auftreten können, wie z. B. Schaumbildung oder Fouling auf der Wärmeübertragungsfläche berücksichtigt werden. Die letztgenannten Eigenschaften lassen sich nicht theoretisch ermitteln oder abschätzen, sondern erfordern die Möglichkeit einer visuellen Beurteilung des Verdampfungsprozesses. Dies lässt sich am besten in Glasanlagen von COROSYS umsetzen, die nach einem Baukastensystem individuell zusammengestellt werden können.

Ist die prinzipielle Machbarkeit festgestellt, sind zur Auslegung einer Produktionsanlage die Prozessparameter zu verifizieren, d.h. Wärmeübergang und maximale flächenbezogene Verdampfungsraten bzw. praktische Stufenzahl sowie die erreichbaren Ausbeuten und Qualitäten zu bestimmen. Hierfür hat COROSYS eine standardisierte Baureihe von Pilotanlagen aus Edelstahl (optional auch Sonderwerkstoffe) in verschiedenen Größen und Ausführungen zur Auswahl.

Für neue Verdampfungs- oder Destillationsaufgaben bietet COROSYS in-house Dienstleistungen beginnend bei der Literaturrecherche über thermodynamische Simulationen und Laborversuche bis hin zu Pilotierungen von Einzelsystemen oder Kombinationen von Fallfilm-(EFF), Dünnschicht-(ETF) und Kurzwegverdampfer (ESF), wenn erforderlich auch in Kombination mit Rektifikation (ERF) an.

Die Hauptziele und Möglichkeiten von Vorstudien/Testdestillationen sowie Labor- und Pilotanlagen sind nochmals in der nachfolgenden Tabelle kurz und übersichtlich zusammengefasst:

Vorstudien/Testdestillationen Laborsysteme Pilotsysteme
Literatur-/Patentrecherche, Bestimmung von Stoffdaten, Themodynamische Modellierung von Verdampfung/Rektifikation Machbarkeitsüberprüfung Detaillierte Prozessdatenermittlung basierend auf Machbarkeitsstudie und vorabgestimmtem Verdampfersystem
Edelstahl mit Borosilikatglas 3.3 Edelstahl mit Borosilikatglas 3.3,
optional andere Werkstoffe
Edelstahl,
optional andere Werkstoffe
Versuche zur Feststellung der Machbarkeit /
Trennschärfe
Laborversuche meist mit einem vorausgewählten Filmverdampfersystem Engineering der Produktionsanlage mit Dimensionierung der Apparate und Medien
Vergleich der verschiedenen Filmverdampfersysteme und anschließende Vorauswahl Bestimmung der Richtprozessparameter sowie erreichbaren Ausbeuten und Qualitäten Detaillierte Bestimmung der Prozess-parameter sowie erreichbaren Ausbeuten und Qualitäten
Optische Begutachtung des Systemverhaltens (Farbe, Geruch, Schaum, Feststoffe, Ablagerungen,…) Berücksichtigung und optische Begutachtung des Systemverhaltens (Farbe, Geruch, Schaum, Feststoffe, …) Berücksichtigung des Systemverhaltens (Farbe, Geruch, Schaum, Feststoffe, Ablagerungen,…)
Abstimmung der Analytik Mustermengen oder Kleinstproduktionsmengen Größere Mustermengen oder Kleinproduktionsmengen

Standardmodule und Optionen

Dünnschichtverdampfer für den Labor- und Pilotbereich können aus zahlreichen Modulen und Optionen zusammengestellt werden, die in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet sind und damit die Konzepterstellung unserer Kunden unterstützen. Für eine detaillierte Charakterisierung mit Prozessanforderungen steht ergänzend der Fragebogen für Verdampferprozesse zur Verfügung.

Technische Spezifikation Industrielle Verdampfer

Bereich Verdampfer Austauschfläche Durchmesser Länge beheizt Material Feedbereich
[m²] [DN] [mm] [kg/h]
Labor ETF 0002-G 0,02 m² DN 40 160 Edelstahl / Borosilikatglas 3.3 0,03 – 0,6
Labor ETF 0006-G 0,06 m² DN 80 240 Edelstahl / Borosilikatglas 3.3 0,2 – 1,5
Pilot ETF 0006-S 0,06 m² DN 80 240 Edelstahl 0,2 – 6,0
Pilot ETF 0012-S 0,12 m² DN 125 310 Edelstahl 1,0 – 12
Pilot ETF 0030-S 0,3 m² DN 200 480 Edelstahl 2,0 – 30
Pilot ETF 0060-S 0,6 m² DN 250 760 Edelstahl 2,5 – 60
Pilot ETF 0120-S 1,2 m² DN 300 1.270 Edelstahl 5 – 120
Bereich Option
Richtlinien
  • zul. Betriebsbedingungen (Produkt) …../..… barg & ..…/….. °C
  • ATEX-Richtlinie 2014/34EU, EX-Zone …../..… (innen/außen), II…, T…
  • GMP-Richtlinien
  • Sonstige Richtlinien …….………………………….
Werkstoff
  • G – Edelstahl (1.4571/1.4404) / Borosilikatglas 3.3
  • S – Edelstahl (1.4571/1.4404)
  • X – alternativer Werkstoff
Feed
  • F1 – Dosiertropftrichter
  • F2 – Pumpe
  • F3 – Vorlage für Pumpbetrieb
  • F5 – Flash-Box für Pumpbetrieb
  • FX – andere Feedoptionen ……………………
Verdampfer
  • E1R – Wischer- und Verteilersystem, Typ Rollen
  • E1P – Wischer- und Verteilersystem, Typ Profil
  • E2L – Wellendichtring
  • E2M – Magnetkupplung
  • E2X – abweichendes Wellenabdichtungssystem………………………
  • E3G – Austrag gravimetrisch
  • E3S – optional Austrag über Förderschnecke
Vakuumsystem
  • V1 – Drehschieberpumpe, ca. 0,1 – 10 mbara
  • V2 – Membranvakuumpumpe, ca. 10 – 1.000 mbara
  • VX – Kombination andere Vakuumpumpen, gewünschte Menge ..… Nm³/h und Betriebsdruck ..… mbara
Kühlfalle
  • C1 – Kühlfalle, Boro 3.3, für Trockeneis oder flüssigen Stickstoff
  • C2 – Kühlfalle, SS, für Trockeneis oder flüssigen Stickstoff
  • C3 – Kühlfalle, SS/Boro 3.3, elektrisch
Austrag Konz. & Destillat
  • A1 – Austrag in Spinne (3-fach)
  • A2 – Austrag in Glaskolben
  • A3 – Austrag in Schnittmeßgefäß
  • A4 – Austragspumpe
Temperierung
  • T1Y – Feed Y = T, S, E …………°C
  • T2Y – Verdampfer Y = T, S …………°C
  • T3Y – Kondensator Y = C, CW …………°C
  • T4Y – Kühlfalle Y = CW, E …………°C
  • T5Y – Austrag Destillat Y = C, CW …………°C
  • T6Y – Austrag Konzentrat Y = C, CW …………°C
  • TXY – Andere … Y = …. …………°C
Sonstiges
  • S1 – Gestell Edelstahl, fahrbar, mit Auffangwanne, L, P ohne Schutzverkleidung
  • S1X – gewünschte Abweichungen………………………
  • S2 – Manuelle Bedienung, örtliche Anzeige Temperatur & Druck, L, P Not-Aus Schalter
  • S2X – gewünschte Abweichungen ……………………………………………
1) T = Thermostat S= Steam E=Electrical C= Cooling Media CW=Cooling Water

Verdampfersysteme im Produktionsmaßstab

Produktionsanlagen werden üblicherweise prozessspezifisch dimensioniert, meist auf der Basis von Pilotversuchen. Typische Verdampfungsleistungen der industriellen ETF Verdampfer beginnen bei einigen Kilogramm bis hin zu mehreren Tonnen pro Stunde. In Abhängigkeit von Produkt und Aufgabenstellung stehen verschiedene Wischersysteme zur Verfügung.

Die Wischersysteme sind fliegend gelagert, optional mit dynamischen Tropfenabscheidern sowie mit doppeltwirkender Gleitringdichtung zur Abdichtung der Wischerkorbwelle gegen Atmosphäre ausgestattet. Grundsätzlich sind auch eine Feinbearbeitung der produktberührenden Flächen sowie der Einsatz alternativer Werkstoffe möglich.

Die Produktionsanlagen werden bevorzugt als Package-Unit ausgeführt, dies reduziert zum einen den kundenseitigen Planungsaufwand und zum anderen vor allem die Aufbau- und Inbetriebnahmedauer vor Ort beim Kunden.

Der Bau der Produktionssysteme erfolgt unter Beachtung der erforderlichen Richtlinien wie DGRL 2014/68 EU oder ASME, ATEX 2014/34 EU, UL-Normen, GMP-Richtlinien, TA-Luft und der Maschinenrichtlinie 2006/42/EG.

Technische Spezifikation Labor- und Pilotverdampfer

Bereich Verdampfer Austauschfläche Durchmesser Länge beheizt Länge Gesamt Material
[m²] [DN] [mm] [mm]
Industrie ETF 0120-S 1,2 m² DN 300 1.270 2.800 Edelstahl
Industrie ETF 0200-S 2,0 m² DN 400 1.590 3.385 Edelstahl
Industrie ETF 0400-S 4,0 m² DN 700 1.820 4.130 Edelstahl
Industrie ETF 0600-S 6,0 m² DN 700 2.730 5.040 Edelstahl
Industrie ETF 0900-S 9,0 m² DN 1000 2.870 5.685 Edelstahl
Industrie ETF 1200-S 12,0 m² DN 1000 3.820 6.640 Edelstahl

Größere Verdampfer erhalten Sie auf Anfrage.

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