Évaporation de film court, système ESF

Le système d’évaporation à film court ESF est utilisé pour l’évaporation partielle en douce de mélanges liquides, en particulier lorsque les exigences – par exemple des viscosités élevées ou des temps de séjour très courts – dépassent les capacités des évaporateurs classiques et également des systèmes d’évaporation à film tombant et à film mince EFF & ETF.

La solution brute est introduite dans l’évaporateur à partir d’un récepteur ou de manière continue et répartie uniformément sur la circonférence sous forme de film mince par un système d’essuyage. Les chaudières basses sont partiellement évaporées du film qui s’écoule vers le bas et qui est constamment redistribué sur la surface de l’évaporateur par le système d’essuyage, se condense sous forme de distillat sur le condenseur interne et s’écoule de là. De même, le concentré sort de l’évaporateur le long de la paroi chauffée. Le distillat et le concentré sont soit recueillis 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 à l’échelle pilote) 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 tenue 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 visqueux et très visqueux
    • 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

Test de distillation et système d’évaporation de laboratoire / pilote

Pour de nombreuses applications, outre la composition du distillat et/ou du résidu ou du concentré, les propriétés du produit telles que l’odeur et la couleur sont également importantes. De même, il faut tenir compte des effets possibles qui peuvent se produire pendant l’évaporation, tels que la formation de mousse ou l’encrassement de la surface de transfert de chaleur. Ces dernières propriétés ne peuvent être déterminées ou estimées théoriquement, mais nécessitent la possibilité d’une évaluation visuelle du processus d’évaporation. La meilleure façon de mettre en œuvre cette stratégie est d’utiliser les verreries COROSYS, qui peuvent être assemblées individuellement selon un système modulaire.

Une fois la faisabilité de base établie, il faut vérifier les paramètres du processus afin de concevoir une installation de production, c’est-à-dire déterminer le transfert de chaleur et les taux d’évaporation maximums par surface ou le nombre pratique d’étapes ainsi que les rendements et qualités réalisables. À cette fin, COROSYS dispose d’une série standardisée d’installations pilotes en acier inoxydable (éventuellement aussi des matériaux spéciaux) de différentes tailles et conceptions.

Pour les nouvelles tâches d’évaporation ou de distillation, COROSYS propose des services internes allant de la recherche documentaire, des simulations thermodynamiques et des essais en laboratoire jusqu’au pilotage de systèmes individuels ou de combinaisons d’évaporateurs à film tombant (EFF), à film mince (ETF), à courte distance (ESF) et centrifuges (ECF), si nécessaire également en combinaison avec la rectification (ERC).

Les principaux objectifs et possibilités des études préliminaires/distillations d’essai ainsi que des laboratoires et des installations 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 de pilotage

Les évaporateurs centrifuges pour les applications de laboratoire et de pilotage peuvent être assemblés à partir de nombreux modules et options. Le tableau suivant est destiné à montrer les possibilités et ainsi à soutenir le développement du concept. Pour une caractérisation détaillée avec les exigences du procédé, le questionnaire pour les procédés d’évaporation est disponible en supplément.

Spécifications techniques des évaporateurs industriels

Domaine Evaporateur Surface d’échange Diamètre Longueur chauffée Surface d’échange Matériel Flux
[m²] [DN] [mm] [m²] [kg/h]
Laboratoire ESF 0002-G 0,02 m² DN 40 160 0,01 m² Boro 3.3 0,03 – 0,6
Laboratoire ESF 0006-G 0,06 m² DN 80 240 0,06 m² Boro 3.3 0,2 – 1,5
Usine pilote ESF 0006-S 0,06 m² DN 80 240 0,06 m² Acier inoxydable 0,2 – 6,0
Usine pilote ESF 0012-S 0,12 m² DN 125 310 0,17 m² Acier inoxydable 1,0 – 12
Usine pilote ESF 0030-S 0,3 m² DN 200 480 0,55 m² Acier inoxydable 2,0 – 30
Usine pilote ESF 0060-S 0,6 m² DN 250 760 1,3 m² Acier inoxydable 2,5 – 60
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
  • E1R – Système d’essuyage et de distribution, type rouleaux
  • E1P – Système d’essuyage et de distribution, type Profil
  • E2L – Vague Bague d’étanchéité
  • E2M – couplage magnétique
  • E2X – système d’étanchéité de vague déviant…………………….
  • E3G – Décharge gravimétrique
  • E3S – déchargement facultatif par convoyeur à vis
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’évaporation à l’échelle de la production

Les unités de production sont généralement dimensionnées pour des processus spécifiques, généralement sur la base d’essais pilotes. Les capacités d’évaporation typiques des évaporateurs ECF industriels vont de quelques kilogrammes à plusieurs tonnes par heure. Selon le produit et la tâche, différents concepts d’étanchéité sont disponibles pour assurer l’étanchéité de l’arbre d’entraînement par rapport à l’atmosphère, par exemple une garniture mécanique à double effet ou un accouplement magnétique pour le chauffage électrique. En principe, l’usinage fin des surfaces en contact avec le produit et l’utilisation de matériaux alternatifs sont également possibles.

Les unités de production sont de préférence conçues sous forme d’ensembles, ce qui réduit d’une part l’effort de planification du client et, d’autre part, le temps d’installation et de mise en service sur place chez le client.

La construction des systèmes de production est réalisée en conformité avec les directives nécessaires telles que DGRL 2014/68 UE ou ASME, ATEX 2014/34 UE, les normes UL, les directives GMP, TA-Luft et la directive de machines 2006/42/EG.

Spécification technique des évaporateurs industriels

Domaine Evaporateur Surface d’échange Diamètre Longueur chauffée Longueur totale Surface d’échange

Condensateur

Matériel
[m²] [DN] [mm] [mm] [m²]
Industrie ESF 0150-S 1,5 m² DN 300 1.195 2.865 3,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 0200-S 2,0 m² DN 400 1.590 3.260 4,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 0300-S 3,0 m² DN 700 1.365 3.765 9,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 0400-S 4,0 m² DN 700 1.820 4.220 12,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 0600-S 6,0 m² DN 700 2.730 5.130 16,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 0900-S 9,0 m² DN 1000 2.870 5.595 22,0 m² Acier inoxydable
Industrie ESF 1200-S 12,0 m² DN 1000 3.820 6.650 28,0 m² Acier inoxydable

Évaporateurs plus grands sur demande.