Évaporateur centrifuge, système ECF

Le système d’évaporation centrifuge ECF est utilisé pour l’évaporation partielle douce de mélanges liquides, en particulier lorsque les exigences – par exemple des temps de séjour très courts ainsi qu’une faible différence de température à la surface chauffée de l’évaporateur – dépassent les possibilités des évaporateurs classiques, y compris les systèmes d’évaporation à film tombant et à film mince EFF et ETF et même le système d’évaporation à courte distance ESF.

La solution brute est amenée depuis un récepteur ou en continu au centre de la plaque d’évaporation rotative et chauffée par la force centrifuge sous la forme d’un film très fin sur le bord extérieur de la plaque d’évaporation. Les chaudières basses sont partiellement évaporées de la surface de l’évaporateur, la différence de température peut être maintenue très faible et donc douce grâce aux coefficients de transfert de chaleur particulièrement élevés. Le distillat se condense sur le condenseur interne et s’écoule de là soit dans un récepteur, soit est évacué en continu par une pompe. De même, le concentré s’écoule hors de l’évaporateur par la pression accumulée par l’effet centrifuge – sans pompe supplémentaire.

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

  • Evaporateurs à faible rétention et temps de séjour court en conséquence, avec une distribution étroite du temps de séjour et des conditions de fonctionnement douces pour:
    • Systèmes de laboratoire et pilotes en acier inoxydable avec verre borosilicaté 3.3 de conception standardisée, adaptations optionnelles spécifiques au processus
    • Systèmes de production en acier inoxydable en conception spécifique au processus et au client
  • Des systèmes d’évaporateurs supplémentaires modulaires en fonction des exigences du processus, par exemple :
    • Évaporateurs en amont et en aval, par exemple le Système EFF-ETF
    • Boîte Flash
  • Directives spécifiques aux processus et aux clients, par exemple les normes ATEX, DGRL, FDA, GAMP, ASME, UL.
  • Convient aux médias ayant des exigences accrues :
    • Médias sensibles à la chaleur
    • Médias contenant des solides
    • Médias à haut point de fusion
  • Etudes de faisabilité ou expertise existante pour des applications typiques :
    • Acides gras et dérivés d’acides gras
    • Sous-produits issus de la production d’huile alimentaire
    • Polymères spéciaux ou oligomères
    • Produits pharmaceutiques et cosmétiques
    • Produits chimiques spéciaux
    • Parfums et arômes

Systèmes d’évaporateur de laboratoire / pilote et essais 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 derniers ne peuvent pas être déterminés ou estimés théoriquement, mais nécessitent la capacité d’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 les qualités réalisables doivent être déterminés. À cet effet, 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 de film tombant (EFF), couche mince (ETF), court trajet (ESF) et centrifuge évaporateurs (ECF), si nécessaire également en combinaison avec la rectification (ERC).

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 centrifuges pour les applications de laboratoire et pilotes peuvent être assemblés à partir de nombreux modules et options. Le tableau suivant est destiné à montrer les possibilités et ainsi soutenir le développement du concept. Pour une caractérisation détaillée avec les exigences de processus, notre questionnaire pour les processus d’évaporateur est également disponible.

Spécifications techniques des évaporateurs de laboratoire et pilotes

Domaine Evaporateur Surface d’échange Diamètre Surface d’échange Condensateur Matériel Flux
[m²] [DN] [mm] [kg/h]
Laboratoire ECF 0004-G 0,04 m² DN 150 0,1 m² Acier inoxydable/ Boro 3.3 1 – 15
Usine pilote ECF 0012-G 0,12 m² DN 250 0,3 m² Acier inoxydable/ Boro 3.3 7 – 70
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
  • E2L – Vague Bague d’étanchéité
  • E2M – couplage magnétique
  • E2X – système d’étanchéité de vague déviant…………………….
Système de vide
  • V1 – Pompe à palettes, environ 0,1 – 10 mbara
  • V2 – Pompe à vide à membrane, environ 10 – 1 000 mbara
  • V3 – Pompe à diffusion d’huile, environ 0,1 – 10 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

Les usines de production sont généralement dimensionnées pour des processus spécifiques, généralement sur la base d’essais pilotes. Les capacités d’évaporation typiques des évaporateurs industriels ECF vont de quelques kilogrammes à plusieurs tonnes par heure. Selon le produit et la tâche, différents systèmes d’essuie-glace sont disponibles. Les systèmes d’essuie-glace sont en porte-à-faux, équipés en option de séparateurs de gouttelettes dynamiques ainsi que de garnitures mécaniques à double effet pour sceller l’arbre du panier d’essuie-glace contre l’atmosphère. En principe, un usinage fin des surfaces en contact avec le produit et l’utilisation de matériaux alternatifs sont également possibles.

Les usines de production sont de préférence conçues comme des unités d’emballage, ce qui, d’une part, réduit les efforts de planification des clients et d’autre part, en particulier, le temps nécessaire à l’installation et à la mise en service sur site chez le client.

La construction des systèmes de production est réalisée conformément aux directives nécessaires telles que PED 2014/68 EU ou ASME, ATEX 2014/34 EU, normes UL, directives GMP, TA-Luft et la directive machines 2006/42 / EG.

Spécification technique des évaporateurs industriels

Domaine Evaporateur Surface d’échange Diamètre Surface d’échange Condensateur Matériel Flux
[m²] [DN] [m²] [kg/h]
Industrie ECF 0030-S 0,3 m2 DN 400 1,0 m2 Acier inoxydable 20 – 200
Industrie ECF 0075-S 0,3 m2 DN 600 2,0 m2 Acier inoxydable 40 – 400
Industrie ECF 0150-S 4,0 m² DN 800 5,0 m2 Acier inoxydable 75 – 750
Industrie ECF 0300-S 6,0 m² DN 1200 8,0 m2 Acier inoxydable 120 – 1.200