Особенности конструкции пленочных испарителей с падающим пленом, пленочных испарителей с скребковыми устройствами и других типов, факторы выбора испарителя (часть 3) 

Пленочные испарители с скребковыми устройствами

Для трудноперерабатываемого сырья более эффективным типом испарителя является пленочный испаритель с скребковыми устройствами (Рисунок 8). Хотя трубчатые испарители успешно применяются для различных типов сырья, их использование для теплочувствительных, высоковязких, склонных к накипе или высококипящих жидкостей менее эффективно. Проблемами являются обычно длинное время пребывания, накипь на теплопередающих поверхностях, закупорка труб, а также низкая теплопередача и высокое падение давления, вызванные высокой вязкостью.

Пленочные испарители с скребковыми устройствами успешно преодолевают проблемы с трудноперерабатываемыми продуктами. Проще говоря, этот метод позволяет быстро разделить летучие и нелетучие компоненты за счет использования косвенной теплопередачи и механического перемешивания жидкости при контролируемых условиях. Разделение обычно проводится под вакуумом для максимального расширения температурного диапазона, одновременно поддерживая наиболее благоприятную температуру продукта, а также для максимального удаления и восстановления летучих веществ.

На рынке представлены пленочные испарители с скребковыми устройствами различных конструкций. Они состоят из двух основных компонентов: нагревательного корпуса и ротора. Пленочные испарители с скребковыми устройствами бывают вертикального и горизонтального типов; роторы имеют различную конструкцию, а зазор между ними и стенкой нагревательной рубашки варьируется от определенного расстояния до практически нулевого (при плотном прилегании к стенке).

Большинство действующих пленочных испарителей с скребковыми устройствами имеют вертикальную конструкцию с цилиндрическим корпусом и ротором с фиксированным зазором. Сырье поступает в установку над нагревательной зоной и равномерно распределяется по внутренней окружности корпуса с помощью ротора (Рисунок 9). Жидкость спиралиобразно течет вниз по стенке, в то время как дугообразные волны, создаваемые лопатками ротора, образуют сильный турбулентный поток, приводящий к высокой плотности теплового потока. Летучие компоненты быстро испаряются. Пар может движаться как сонаправленно, так и встречно; при выходе из установки его можно конденсировать или подвергнуть последующей обработке, а нелетучие компоненты выводятся через нижний выход. Постоянная промывка дугообразными волнами минимизирует загрязнение нагревательных стенок — места максимального концентрации продукта или отходов.

Пленочные испарители с скребковыми устройствами имеют преимущества: короткое время пребывания, узкое распределение времени пребывания, высокая турбулентность и быстрая обновление поверхности, что позволяет успешно обрабатывать теплочувствительные, высоковязкие и склонные к накипе материалы. «Стандартный» пленочный испаритель с скребковыми устройствами обычно может обрабатывать материалы с вязкостью 1-50 000 сПз. Специальные конструкции транспортирующих роторов могут работать в диапазоне 50 000 до 20 000 000 сПз. Низкая остаточная нагрузка продукта и работа в условиях, близких к равновесным, очень важны для высокоактивных продуктов.

Пленочные испарители с скребковыми устройствами обладают высокой технологической гибкостью; обычно их можно спроектировать как системы для обработки различных продуктов при разных эксплуатационных условиях (6). Обычно пленочные испарители с скребковыми устройствами работают в диапазоне низких давлений 2-250 мм.рт.ст. В качестве теплоносителя используются пар или жидкость.

Преимущества пленочных испарителей с скребковыми устройствами:

●Короткое время пребывания в нагревательной зоне (от секунд до минут)

●Высокий коэффициент теплопередачи благодаря турбулентности, создаваемой ротором

●Плоский проток с минимальным обратным смешиванием

●Обработка материалов с высоким содержанием твердых веществ и высокой вязкостью

●Меньшая деградация продукта и более высокая производительность

●Высокая степень извлечения благодаря «выжиманию» остатков ротором (7).

Недостаток пленочных испарителей с скребковыми устройствами — их стоимость выше, чем у стандартного испарительного оборудования. Кроме того, невозможно реализовать энергетический рецикл через сегментную транспортировку или рекомпрессию пара.

Пленочные испарители с скребковыми устройствами обычно используются в следующих приложениях:

●Очистка нестабильных органических химических веществ, таких как натуральные масла, жирные кислоты, изоцианаты, гербициды и пестициды

●Концентрация пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, таких как лецитин, ферменты, пюре из фруктов и овощей, биологические растворы, растения и растительные экстракты, ферментационные бульоны

●Извлечение ценных ресурсов из отходящих потоков, например, растворителей из красок, очистка глицерина из отходящего бензина, уменьшение объема неорганических солей

●Дегазка термопластов, акриловых смолей, фенольных смолей, силиконовых полимеров, полиэфиров и полиамидов

●Минимизация опасных отходов, например: радиоактивных отходов.

Механические и технологические решения пленочных испарительных систем с скребковыми устройствами доказали свою надежность; при невозможности применения традиционных трубчатых испарителей следует рассмотреть использование этой технологии. Обычно оптимальным решением является комбинация трубчатых испарителей и пленочных испарителей с скребковыми устройствами (6).