Évaporateur à couche tombante, System EFF

p&id - Fallfilmverdampfer EFF

Le système d’évaporateur à couche tombante EFF est utilisé pour l’évaporation partielle douce des mélanges liquides, en particulier lorsque les exigences – par exemple basses pressions de fonctionnement avec des volumes d’évaporation élevés – dépassent les capacités des évaporateurs classiques.

La solution brute est introduite dans l’évaporateur à partir d’un récepteur ou est répartie en continu et de manière uniforme sous forme de couche mince sur la circonférence des tubes de l’évaporateur par un système de distribution spécial. Les chaudières légères sont partiellement évaporées à partir de la couche descendante, s’écoulent avec le concentré dans le puisard de l’évaporateur à couche tombante et sont conduites sous forme de vapeur vers le condenseur externe pour la condensation. En conséquence, le distillat s’écoule hors du condenseur.

De la même manière, le liquide non évaporé circule le long des tubes d’évaporateur à couche tombante, est continuellement concentré par l’évaporation et s’écoule finalement sous forme de concentré dans le carter de l’évaporateur et de là hors de l’évaporateur. Le concentré et le distillat sont soit collectés dans un réservoir, soit déchargés en continu par une pompe.

Les pompes à vide sont utilisées pour régler les conditions de processus souhaitées, telles que la pression et la température, et les thermostats (de laboratoire et échelle pilote) sont utilisés pour le chauffage, l’évaporation et la condensation. À l’échelle de la production, des sources d’énergie classiques telles que la vapeur, l’huile thermique ou l’eau de refroidissement, la saumure de refroidissement et le glycol sont utilisées. Un piège à froid est utilisé pour réduire l’entrée indésirable des chaudières basses du flux de gaz d’échappement dans le système de pompe à vide.

  • Appareils et systèmes d’évaporation compacts avec un faible maintien et un temps de séjour correspondant court, avec une distribution étroite et des conditions de fonctionnement douces pour:
    • Systèmes de laboratoire et pilotes en acier inoxydable et verre borosilicaté 3.3 de conception modulaire standardisée, processus en option et adaptations spécifiques au client
    • Systèmes de production en acier inoxydable dans une conception spécifique au processus et au client
  • Des systèmes d’évaporateurs supplémentaires modulaires selon les exigences du processus, par exemple:
    • Évaporateurs en aval, par exemple système ETF-ESF
    • Colonne de rectification côté vapeur, système EFR
  • Conditions spécifiques au processus et au client, par exemple les normes ATEX, DGRL, FDA, GAMP, ASME, UL
  • Convient aux supports avec des exigences accrues:
    • Milieux à faible viscosité
    • Médias sensibles à la chaleur
    • Milieux contenant des solides
    • Des quantités d’aliments plus importantes, en particulier avec une proportion élevée de chaudières basses
  • Etudes de faisabilité avec tests et vérification de la mise à l’échelle ou de l’expertise existante pour des applications typiques:
    • Alimentation, par exemple le café et produits laitiers, mais aussi vitamines
    • Arômes et parfums
    • Les acides gras
    • Eaux usées de procédé
    • De nombreux autres produits du secteur de la chimie fine et de la pharmacie

Systèmes d’évaporateurs de laboratoire et pilotes et tests préliminaires

Pour de nombreuses applications, en plus de la composition du distillat et / ou du résidu ou du concentré, les propriétés du produit telles que l’odeur et la couleur sont également pertinentes. De même, les effets éventuels pouvant survenir lors de l’évaporation, tels que la formation de mousse ou l’encrassement sur la surface de transfert de chaleur, doivent être pris en compte. Ces dernières ne peuvent être déterminées ou estimées théoriquement, mais nécessitent une évaluation visuelle du processus d’évaporation. Cela peut être mis en œuvre au mieux dans les usines de verre de COROSYS, qui peuvent être assemblées individuellement dans un système modulaire.

Une fois la faisabilité générale établie, les paramètres de processus pour la conception d’une installation de production doivent être vérifiés, c’est-à-dire le transfert de chaleur et les taux d’évaporation maximaux liés à la surface ou le nombre pratique d’étapes ainsi que les rendements et qualités réalisables doivent être déterminés. À cette fin, COROSYS propose une série standardisée d’installations pilotes en acier inoxydable (éventuellement également des matériaux spéciaux) dans différentes tailles et conceptions au choix.

Pour les nouvelles tâches d’évaporation ou de distillation, COROSYS propose des services en interne allant de la recherche documentaire, des simulations thermodynamiques et des tests en laboratoire au pilotage de systèmes uniques ou de combinaisons d’évaporateurs à couche tombante (EFF), à couche mince (ETF) et à court trajet (ESF), si nécessaire également en combinaison avec la rectification (ERF).

Les principaux objectifs et possibilités des études préliminaires / distillations d’essai ainsi que des installations de laboratoire et pilotes sont à nouveau brièvement et clairement résumés dans le tableau suivant:

Études préliminaires/distillations d’essai Systèmes de Laboratoire Systèmes pilotes
Recherche de littérature/brevets, détermination des données sur les substances, modélisation thermodynamique de l’évaporation/rectification Contrôle de faisabilité Détermination détaillée des données du procédé sur la base d’une étude de faisabilité et d’un système d’évaporateur préréglé
Acier inoxydable avec verre borosilicaté 3,3 Acier inoxydable avec verre borosilicaté 3.3, éventuellement d’autres matériaux L’acier inoxydable, éventuellement d’autres matériaux
Tests pour déterminer la faisabilité / la sélectivité Essais en laboratoire, principalement avec un système d’évaporation à film présélectionné Ingénierie de l’usine de production avec dimensionnement des appareils et des supports
Comparaison des différents systèmes d’évaporation à film et présélection ultérieure Détermination des paramètres du processus de redressement ainsi que des rendements et qualités réalisables Détermination détaillée des paramètres du processus ainsi que des rendements et qualités réalisables
Évaluation visuelle du comportement du système (couleur, odeur, mousse, solides, dépôts,…) Prise en compte et évaluation visuelle du comportement du système (couleur, odeur, mousse, solides, …) Prise en compte du Comportement du système (couleur, odeur, mousse, solides, dépôts,…)
Coordination de l’analyse Quantités d’échantillons ou petites quantités de production Plus grandes quantités d’échantillons ou petites quantités de production

Systèmes standard et options pour les systèmes de laboratoire et pilotes

Les évaporateurs à court trajet pour les applications de laboratoire et pilotes peuvent être assemblés à partir de nombreux modules et options répertoriés dans le tableau ci-dessous. Pour une caractérisation détaillée avec les exigences de processus, le questionnaire pour les processus d’évaporateur est disponible en supplément.

Spécifications techniques des évaporateurs de laboratoire et pilotes

Domaine Evaporateur Surface d’échange Diamètre Longueur chauffée Matériel Flux
[m²] [DN] [mm] [kg/h]
Laboratoire EFF 0008-G 0,08 m² DN 25 ca. 1.000 Acier inoxydable/ Boro 3.3 0,5 – 6
Laboratoire EFF 0025-G 0,25 m² DN 50 ca. 1.500 Acier inoxydable/ Boro 3.3 1 – 12
Laboratoire EFF 0040-G 0,4 m² DN 80 ca. 1.500 Acier inoxydable/ Boro 3.3 1,5 – 18
Usine pilote / petite production EFF 0100-S 1,0 m² DN 125 ca. 1.500 Acier inoxydable 7 – 60
Usine pilote / petite production EFF 0300-S 3,0 m² DN 200 ca. 1.800 Acier inoxydable 20 – 200
Usine pilote / petite production EFF 0600-S 6,0 m² DN 250 ca. 2.200 Acier inoxydable 30 – 350

De plus, de nombreuses options sont disponibles ci-dessous. Les options ne représentent pas une caractérisation complète, mais visent à montrer les possibilités pour le client et à soutenir le développement efficace d’un concept de faisabilité, dans la mesure où la caractérisation n’est pas faite par le questionnaire pour les procédés d’évaporation.

Options pour l’évaporateur à couche tombante EFF

Domaine Option
Lignes directrices
  • Conditions d’utilisation autorisées (produit) …../..… barg & ..…/….. °C
  • Directive ATEX 2014/34EU, zone EX …../..… (intérieur/extérieur), II ….., T …..
  • Lignes directrices sur les GMP
  • Autres lignes directrices: …….………………………….
Matériel
  • G – acier inoxydable (1.4571/1.4404) / verre borosilicaté 3.3
  • S – acier inoxydable (1.4571/1.4404)
  • X – matériel de remplacement: …….………………………….
Feed
  • F1 – Entonnoir doseur
  • F2 – Pompe
  • F3 – Modèle pour le fonctionnement des pompes
  • F5 – Boîte à éclairs pour le fonctionnement des pompes
  • FX – autres options d’alimentation: …….………………………….
Evaporateur
  • E1S – Evaporateur simple
  • E1M – Évaporateur à conduits multiples, ….. Nombre de trains
  • E2M – Récupération d’énergie, en plusieurs étapes
  • E2C – Récupération d’énergie, recompression mécanique de la vapeur
  • E2X – Récupération d’énergie, alternative: …….………………………….
Système de vide
  • V1 – Pompe à palettes, environ 0,1 – 10 mbara
  • V2 – Pompe à vide à membrane, environ 10 – 1 000 mbara
  • VX – Combinaison d’autres pompes à vide: …….………………………….,
    Quantité souhaitée ..… Nm³/h et pression de service ..… mbara
Piège à froid
  • C1 – Piège à froid, verre borosilicaté 3.3, pour la glace sèche ou l’azote liquide
  • C2 – Piège à froid, en acier inoxydable, pour la glace sèche ou l’azote liquide
  • C3 – Piège à froid, acier inoxydable/verre borosilicaté 3.3, électrique
Concert de décharge. & distillat
  • A1 – Décharge dans l’araignée (3 fois)
  • A2 – Décharge dans une ampoule de verre
  • A3 – Déchargement dans un récipient de mesure coupé
  • A4 – Pompe de décharge
Contrôle de la température1)
  • T1Y – Alimentation Y = T, S, E …………°C
  • T2Y – Évaporateur Y = T, S …………°C
  • T3Y – Condensateur Y = C, CW …………°C
  • T4Y – Piège à froid Y = CW, E …………°C
  • T5Y – Distillat de charge Y = C, CW …………°C
  • T6Y – Concentr de rejets Y = C, CW …………°C
  • TXY – Autres: …….…………………………. Y = ….., …………°C
Divers
  • S1 – Châssis en acier inoxydable, mobile, avec bac d’égouttage, L, P sans revêtement de protection
  • S1X – Les écarts souhaités: …….………………………….
  • S2 – Commande manuelle, affichage local de la température et de la pression, interrupteur d’arrêt d’urgence L, P
  • S2X – Les écarts souhaités: …….………………………….
1) T=Thermostat  S=Vapeur  E=Électricité  C=Liquide réfrigérant  CW=Eau de refroidissement

Systèmes d’évaporateurs à l’échelle de la production

Fallfilmverdampfer Anlage

Pour de nombreuses applications connues et aussi de nombreux nouveaux procédés, qui ont été préalablement dimensionnés par des études et des tests, les systèmes d’évaporation sont réalisés à l’échelle de la production. Les unités de production sont de préférence conçues sous forme de packages, ce qui réduit d’une part l’effort de planification, surtout, le temps nécessaire à l’installation et à la mise en service sur place chez le client.

Les systèmes d’évaporation à l’échelle de la production sont dimensionnés individuellement pour les processus du client. Les tailles d’évaporation typiques et les plus courantes vont de 2,5 m² à plus de 4 000 m². Pour les grandes installations, on tente d’intégrer un système de récupération de chaleur adapté au processus respectif, par exemple par évaporation à plusieurs étages ou recompression mécanique de la vapeur. Le diagramme suivant donne un exemple pour un processus avec 30 t/h d’eau à évaporer

Prozess BeispielEn effet, des processus de nettoyage cycliques spécifiques sont souvent nécessaires, que nous serions heureux de développer avec vous.