Тонкопленочные испарители

Плёночные выпарные аппараты применяются для концентрирования растворов, удаления растворителей и разделения жидких смесей с различной летучестью компонентов. Обработка продукта в тонком слое позволяет организовать интенсивный теплообмен и сократить время пребывания жидкости на нагреваемой поверхности. Такое оборудование востребовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Роторно-плёночные испарители для концентрирования и вакуумного выпаривания

Тонкоплёночный испаритель представляет собой теплообменный аппарат, в котором жидкость распределяется по нагреваемой поверхности тонким слоем. В роторных конструкциях плёнка формируется и обновляется вращающимися лопастями или скребковыми элементами. Образующийся пар отводится из рабочей зоны, а концентрированный продукт направляется на дальнейшую обработку или выгрузку.

Основные технические характеристики выпарного оборудования

Виды тонкоплёночных и промышленных плёночных испарителей

Испарительные аппараты различаются способом формирования жидкой плёнки, конструкцией ротора, расположением корпуса и организацией отвода паров. К собственно тонкоплёночным обычно относят аппараты с механическим распределением продукта, тогда как испарители с падающей плёнкой составляют смежную группу теплообменного оборудования. Подбор конкретного типа зависит от вязкости, термостойкости и летучести компонентов.

Основные разновидности плёночных аппаратов

Принцип работы роторного испарительного аппарата

Исходный продукт подаётся в испарительную зону и распределяется по внутренней поверхности нагреваемого корпуса. Вращающийся ротор с лопастями или скребками формирует тонкую плёнку и способствует её обновлению. Летучие компоненты переходят в паровую фазу и отводятся через соответствующие патрубки, тогда как менее летучая часть продукта перемещается к выходу из аппарата.

Основные стадии процесса выпаривания:

• Подача исходной жидкой смеси в рабочую зону.
• Распределение продукта по теплообменной поверхности.
• Формирование и обновление тонкого слоя жидкости.
• Подвод тепла через стенку аппарата.
• Испарение летучих компонентов.
• Отвод вторичного пара на последующую обработку или конденсацию.
• Вывод концентрированного продукта из испарителя.

Скребковые испарители для вязких и термочувствительных продуктов

Аппараты со скребковыми элементами применяются в процессах, где необходимо постоянно обновлять слой продукта на нагреваемой стенке. Такая конструкция может использоваться для обработки вязких растворов, смол и других материалов, свойства которых изменяются в ходе концентрирования. Возможность выпаривания конкретного состава определяется его реологическими характеристиками, температурной устойчивостью и склонностью к образованию отложений.

Вакуумное выпаривание и снижение температуры кипения

Работа при пониженном давлении позволяет уменьшать температуру кипения жидких компонентов и может быть полезна при обработке веществ, чувствительных к нагреву. Для этого испаритель включают в технологическую систему с соответствующим вакуумным оборудованием и отводом паров. Допустимый вакуум, температура стенки и производительность устанавливаются по расчёту и технической документации конкретного исполнения.

Задачи вакуумной испарительной установки:

• Удаление растворителей при пониженной температуре кипения.
• Концентрирование термочувствительных растворов.
• Выделение летучих компонентов из многокомпонентных продуктов.
• Снижение теплового воздействия на обрабатываемую среду.
• Организация последующей конденсации выделенных паров.

Конструкция испарителя с механическим распределением плёнки

Роторно-плёночный аппарат обычно включает корпус с теплообменной поверхностью, ротор, привод и технологические присоединения. Для подачи продукта, отвода концентрата и выделившихся паров предусматриваются соответствующие патрубки. Конструкция может дополняться сепарационными устройствами, средствами измерения температуры и давления, а также оборудованием для конденсации паров и создания вакуума.

Функциональные элементы тонкоплёночного аппарата

Отличия роторных аппаратов от испарителей с падающей плёнкой

В роторных конструкциях формирование плёнки обеспечивается механическими элементами, что позволяет организовать обработку продуктов с различной вязкостью. В испарителях с падающей плёнкой жидкость распределяется в верхней части теплообменной поверхности и стекает под действием силы тяжести. Последние часто применяются для сравнительно текучих растворов, тогда как механически перемешиваемые тонкоплёночные аппараты рассматриваются для более вязких сред.

Технологические задачи плёночного выпарного оборудования

Испарители применяются при необходимости повысить концентрацию нелетучих веществ, удалить часть растворителя или разделить компоненты смеси по летучести. В зависимости от свойств продукта и условий процесса оборудование может использоваться для регенерации растворителей, обработки полимерных композиций и подготовки химических продуктов к дальнейшим стадиям производства.

Основные направления применения:

• Химическая промышленность — концентрирование растворов и отделение летучих компонентов.
• Нефтехимия — обработка отдельных жидких продуктов и технологических смесей.
• Производство полимеров — удаление растворителей и летучих примесей.
• Лакокрасочная промышленность — переработка смол и связующих составов.
• Фармацевтические производства — выпаривание термочувствительных продуктов при соответствующем исполнении.
• Пищевая промышленность — концентрирование продуктов в аппаратах с подходящими санитарными характеристиками.
• Установки регенерации растворителей — выделение летучих компонентов для последующей конденсации.

Расчёт теплообмена и параметров испарения

Производительность тонкоплёночного аппарата зависит от площади нагреваемой поверхности, тепловой нагрузки, свойств продукта, температуры теплоносителя и давления в испарительной зоне. Для роторных конструкций дополнительно учитывают скорость вращения, геометрию рабочих элементов и особенности течения жидкости. Необходимая площадь теплообмена и допустимый режим определяются теплотехническим расчётом.

Материалы корпуса и требования к промышленным испарителям

Выбор стали и материалов контактирующих деталей осуществляется с учётом химического состава продукта, коррозионной активности среды, рабочей температуры и требований к чистоте обработки. Для соответствующих стальных сварных сосудов и аппаратов может применяться ГОСТ 34347-2017, а для оборудования под избыточным давлением — ТР ТС 032/2013 в пределах его области применения. Эти документы не устанавливают универсальные характеристики всех тонкоплёночных испарителей.

Как выбрать тонкоплёночный аппарат для производства

При подборе оборудования необходимо определить состав исходной смеси, требуемую производительность, степень концентрирования и допустимую температуру обработки. Особое внимание уделяют изменению вязкости в ходе выпаривания, склонности продукта к образованию отложений и условиям отвода паров. На основании исходных данных выбирают конструкцию ротора, площадь теплообмена, материалы и необходимое вспомогательное оборудование.

Для покупки обратитесь к нашим менеджерам по номеру телефона +375 (25) 976-45-17 или электронной почте minsk@metatorg.ru