Ein Dünnschichtverdampfer ist ein Verdampfertyp, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Materialflüssigkeit filmartig entlang der Heizrohrwand fließt, um Wärme zu übertragen und zu verdampfen. Zu seinen Vorteilen gehören eine hohe Wärmeübertragungseffizienz, eine schnelle Verdampfungsrate und eine kurze Materialverweilzeit, wodurch es sich besonders für die Verdampfung wärmeempfindlicher Substanzen eignet. Man kann ihn in Steigfilmverdampfer und Fallfilmverdampfer unterteilen.
(1) Steigfilmverdampfer
Der Steigfilmverdampfer ist aufgebaut, indem die Flüssigkeit nach dem Prinzip einer Siphonpumpe zur Erwärmung in die Heizrohre gelangt. Nach dem Einströmen in den Abscheider werden Flüssigkeit und Dampf getrennt und die Flüssigkeit fließt durch das Zirkulationsrohr zum Verdampfer zurück und bildet einen geschlossenen Kreislauf, der auch als externer Zirkulationsverdampfer bezeichnet wird.
1.1 Steigender Filmverdampfer: Die Rohmaterialflüssigkeit tritt von der Unterseite des Verdampfers ein und wird durch Sekundärdampf entlang der Rohre nach oben getrieben. Fallfilmverdampfer: Die Rohmaterialflüssigkeit tritt von oben in den Verdampfer ein und fließt unter der Schwerkraft entlang der Rohrwand nach unten.
1.2 Der „Film“ in aufsteigendem Film und fallendem Film bezieht sich auf den optimalen filmähnlichen Fluss der Rohmaterialflüssigkeit entlang der Heizrohrwand während des Verdampferbetriebs, wo die Wärmeübertragung am effizientesten ist.. 1.3 Anwendungsbereich: Geeignet für die Verdampfung von Substanzen mit großen Verdampfungsraten, Wärmeempfindlichkeit, viskosen Eigenschaften und Schaumeigenschaften, jedoch nicht geeignet für Lösungen mit hoher Viskosität, Kristallausfällung oder leichter Ablagerung.
(2) Fallfilmverdampfer
2.1 Bei der Fallfilmverdampfung wird die Speiseflüssigkeit aus dem oberen Rohrkasten der Heizkammer des Fallfilmverdampfers hinzugefügt. Durch die Flüssigkeitsverteilungs- und Filmbildungsvorrichtung wird es gleichmäßig in jedem Wärmetauscherrohr verteilt. Unter dem Einfluss von Schwerkraft, Vakuuminduktion und Luftstrom bildet es einen gleichmäßigen Film, der von oben nach unten fließt. Während der Strömung wird die Flüssigkeit durch das mantelseitige Heizmedium erhitzt und verdampft. Die erzeugte Dampf- und Flüssigphase gelangen gemeinsam in die Trennkammer des Verdampfers. Nach gründlicher Trennung gelangt der Dampf zur Kondensation in den Kondensator (Einzeleffektbetrieb) oder gelangt als Heizmedium in den Verdampfer mit der nächsten Wirkung, wodurch ein Mehreffektbetrieb erreicht wird. Die flüssige Phase wird aus der Trennkammer abgelassen und das Abwasser verdampft und konzentriert.
2.2 Anwendungsbereich: Weit verbreitet bei der Verdampfung und Konzentration von Wasser oder organischen Lösungsmittellösungen in der Pharma-, Lebensmittel-, Chemie- und Leichtindustrie. Diese Ausrüstung arbeitet kontinuierlich unter Vakuum- und Niedertemperaturbedingungen und zeichnet sich durch eine hohe Verdampfungskapazität, Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung sowie niedrige Betriebskosten aus und stellt sicher, dass das Material während der Verdampfung unverändert bleibt.
2.3 Prozessablauf: Der Prozessablauf hat vier Formen: Gleichstrom (Parallelfluss), Gegenstrom, gemischter Fluss (Kreuzfluss) und Parallelfluss.
Gleichstrom: Die Lösung und der Dampf strömen in die gleiche Richtung, der Reihe nach vom ersten zum letzten Effekt. Wenn die Lösung vom vorherigen Effekt in den nächsten Effekt eintritt, verdampft etwas Wasser und es wird eine größere Menge Sekundärdampf erzeugt. Da die Konzentration im späteren Effekt höher ist als die im vorherigen Effekt und die Betriebstemperatur niedriger ist, ist der Wärmeübergangskoeffizient des ersten Effekts oft viel höher als der des letzten Effekts. Generell geeignet für die Verarbeitung hitzeempfindlicher Materialien in hohen Konzentrationen.
Gegenstrom: Das Rohmaterial wird nacheinander vom letzten Effekt zum vorherigen Effekt gepumpt, und die fertige Flüssigkeit wird vom ersten Effekt abgeführt. Flüssigkeit und Dampf strömen in entgegengesetzte Richtungen. Generell geeignet für Verarbeitungslösungen, deren Viskosität je nach Temperatur und Konzentration stark schwankt, jedoch nicht für hitzeempfindliche Materialien geeignet. Die hohe -Salzwasserkonzentration unseres Unternehmens ohne Abfluss nutzt einen Gegenstromprozess mit dreifacher -Wirkung.
Gemischter-Durchfluss: Dieser kombiniert die Vorteile von Gleichstrom- und Gegenstromprozessen und vermeidet gleichzeitig deren Nachteile, ist jedoch komplex in der Bedienung und erfordert einen hohen Automatisierungsgrad.
Horizontaler-Fluss: Jeder Effekt erhält Zufuhr und gibt fertige Flüssigkeit aus, und in jedem Effekt fallen Kristalle aus. Kristalle können sofort abgetrennt werden, was im Allgemeinen zur Eindampfung gesättigter Lösungen genutzt wird.
2.4 Fallfilmprinzip: Das zu verdampfende Material tritt von oben in den Fallfilmverdampfer über eine Förderpumpe ein und strömt durch die Verdampfungsrohre (Rohrseite). Das Material wird durch einen Folienverteiler filmförmig in den Wärmetauscherrohren verteilt. Während das Material aufgrund der Schwerkraft durch den Rohrhohlraum fließt, wird es durch den Dampf außerhalb der Rohre erhitzt, erreicht die Verdampfungstemperatur und verdampft. Das Material fließt zusammen mit Sekundärdampf als dünner Film durch die Rohre. Der Sekundärdampf wird von einem Dampfkompressor komprimiert und als Heizdampf auf die Mantelseite der Fallfilmheizkammer geleitet. Die Mantelseite der Fallfilm-Heizkammer verfügt über Platten, um den Sekundärdampf zu leiten, zu kondensieren und nicht{6}kondensierbare Gase abzuführen. Dabei wird die Wärmeenergie des Verdampfers selbst von der Außenseite der Rohre auf das im Inneren verdampfende Material übertragen. Nach dem Wärmeaustausch kondensiert der Sekundärdampf zu Wasser und wird aus dem Fallfilmverdampfer abgeführt.
2.5 Eigenschaften von Fallfilmverdampfungssystemen:
2.5.1 Bei einem Fallfilmverdampfer wird die Speiseflüssigkeit von der Oberseite des Verdampfers zugeführt und fällt unter der Schwerkraft filmförmig an der Rohrwand entlang. Dabei verdampft es und konzentriert sich, sodass am Boden eine konzentrierte Flüssigkeit entsteht. Fallfilmverdampfer können Materialien mit hoher Konzentration und hoher Viskosität verdampfen.
2.5.2 Da die Lösung in einem Verdampfer mit einem Durchgang in Filmform fließt, ist der Wärmeübergangskoeffizient hoch.
2.5.3 Eine kurze Verweilzeit verringert das Risiko einer Materialverschlechterung und eignet sich daher für die Verarbeitung hitzeempfindlicher Materialien.
2.5.4 Eine geringe Flüssigkeitsretention ermöglicht einen schnellen Betrieb des Fallfilmverdampfers entsprechend Änderungen der Energiezufuhr, des Vakuumniveaus, der Zufuhrrate und der Konzentration.
2.5.5 Da die Prozessflüssigkeit nur unter der Schwerkraft fließt und nicht durch einen Temperaturunterschied angetrieben wird, kann die Verdampfung bei niedrigen -Temperaturunterschieden verwendet werden.
2.5.6 Fallfilmverdampfer eignen sich zur Verdampfung und Konzentration schäumender Stoffe. Da die Flüssigkeit filmartig im Inneren des Heizrohrs verdampft, wird eine Trennung beider Dampf- und Flüssigkeitsströme erreicht. Gleichzeitig wird am Boden des Verdampfers der größte Teil der Flüssigkeit abgezogen und nur ein kleiner Teil der Flüssigkeit und der gesamte Sekundärdampf gelangen zur besseren Trennung in den Abscheider. Während des gesamten Prozesses erzeugt die Flüssigkeit keine zu großen Stöße, wodurch eine Schaumbildung vermieden wird.