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Externe Heizung, einstufiger Vakuumverdampfer
Beschreibung
Ein Einfachverdampfer ist im Allgemeinen ein einzelner Verdampfer, der den bei der Verdampfung der Lösung entstehenden Sekundärdampf nicht weiter nutzt. In der großtechnischen Produktion erfordert die Verdampfung großer Wassermengen einen hohen Verbrauch an Primärdampf. Um diesen Verbrauch zu reduzieren, wird der während der Produktion entstehende Sekundärdampf in einen zweiten Verdampfer zur Dampferwärmung geleitet. Dieser Sekundärdampf kann wiederum in einen dritten Verdampfer zur Dampferwärmung eingeleitet werden. Jeder dieser Verdampfer wird als Primärverdampfer bezeichnet usw. Auf diese Weise werden mehrere Verdampfer in Reihe geschaltet, um einen Mehrfachverdampfer zu bilden.
Komponenten
1. Vorwärmer und Heizgerät
In den meisten Fällen muss das zu verdampfende Produkt vor dem Eintritt in die Heizkammer auf den Siedepunkt vorgewärmt werden. Üblicherweise werden hierfür geradrohrige Vorwärmer oder Plattenwärmetauscher eingesetzt.
2. Verdampfer
Die Auswahl des geeigneten Verdampfertyps hängt von der jeweiligen Anwendung und der Art des Produkts ab.
3. Trennvorrichtungen
Jeder Verdampfer ist mit einem Abscheider zur Trennung von Dampf und Flüssigkeit ausgestattet. Je nach Anwendungsbereich können verschiedene Abscheidertypen gewählt werden, beispielsweise Zentrifugalabscheider, Schwerkraftabscheider oder Abscheider mit internen Komponenten. Bei der Auslegung sind wichtige Faktoren wie Abscheidegrad, Druckverlust und Reinigungshäufigkeit zu berücksichtigen.
4. Kondensator
In bestimmten Fällen wird die beim Verdampfungsprozess entstehende Dampfwärme zur Beheizung nachgeschalteter Mehrfacheffektverdampfer und Vorwärmer oder zur Komprimierung des Dampfes als Heizmedium genutzt. Der Restdampf der letzten Verdampfungsstufe kann jedoch nicht auf diese Weise verwendet werden und muss kondensiert werden. Verdampfungsanlagen können mit Oberflächen-, Kontakt- oder luftgekühlten Kondensatoren ausgestattet sein.
5. Entgasungs-/Vakuumsystem
Um im Verdampfungsgerät ein Vakuum aufrechtzuerhalten, wird eine Vakuumpumpe eingesetzt. Diese entfernt austretende Luft und nicht kondensierbare Gase sowie gelöste Gase, die beim Zuführen der Flüssigkeit eingebracht werden. Je nach Größe und Betriebsart des Verdampfungsgeräts können hierfür geeignete Strahlpumpen oder Flüssigkeitsringpumpen verwendet werden.
6. Pumpe
Aufgrund der komplexen Konstruktionsbedingungen und Anwendungsbereiche muss die Pumpenauswahl sorgfältig erfolgen. Zu den Auswahlkriterien zählen die Produkteigenschaften, der Saugdruck, die Fördermenge und das Verdichtungsverhältnis im Verdampfer. Für niedrigviskose Produkte werden hauptsächlich Kreiselpumpen eingesetzt; hochviskose Produkte erfordern Verdrängerpumpen. Bei manchen Produkten mit Feststoffen oder Kristallen können andere Pumpentypen, wie z. B. Propellerpumpen, zum Einsatz kommen. Pumpentyp, -größe, -drehzahl, Gleitringdichtung und Werkstoff sind anhand der spezifischen Anwendungsszenarien und der jeweiligen Einsatzbedingungen zu bestimmen.
7. Reinigungssystem
Je nach Produkt kann es nach einer gewissen Betriebszeit zu Ablagerungen an den Anlagen kommen. In den meisten Fällen lassen sich Ablagerungen und andere Verschmutzungen durch chemische Reinigung entfernen. Hierfür muss die Verdampfungsanlage mit entsprechenden Komponenten wie Reinigungsmitteltanks, zusätzlichen Pumpen und Rohrleitungsventilen ausgestattet sein. Diese Komponenten ermöglichen die Reinigung der Anlage ohne Demontage, ein Verfahren, das gemeinhin als „In-situ-Reinigung“ (CIP) bezeichnet wird. Die Wahl des Reinigungsverfahrens richtet sich nach der Art der Ablagerungen. Das Reinigungsmittel dringt in die Krustenschicht ein, löst oder zersetzt diese und reinigt so die Oberfläche des Verdampfers gründlich. Gegebenenfalls wird die Oberfläche auch desinfiziert.
8. Dampfreiniger
Wird das Gerät nicht mit Rohdampf, sondern mit Abdampf, beispielsweise aus einem Trockner, beheizt, so müssen diese Dämpfe vor dem Einbringen gründlich gereinigt werden, um eine Verunreinigung und Ablagerung von Kesselstein in der Heizkammer des Verdampfungsgeräts zu vermeiden.
9. Kondensatpoliersystem
Obwohl die Abtrennung kleiner Tröpfchen bereits sehr gut ist, entspricht die Qualität des Kondensats möglicherweise noch nicht den erforderlichen Reinheitsanforderungen, insbesondere wenn das Produkt flüchtige Bestandteile enthält. Je nach Anwendung kann das Kondensat mittels Destillationstürmen oder Membranfiltrationssystemen weiter gereinigt werden.
10. Materialien
Die für die Herstellung von Verdampfungsvorrichtungen benötigten Werkstoffe richten sich nach den Anforderungen der jeweiligen Produkte. In den meisten Fällen wird Edelstahl verwendet. Bei speziellen Anforderungen können auch Hastelloy-Legierungen, Titan, Nickel, Kupfer, Graphit, stahlbeschichteter Gummi, synthetische Werkstoffe usw. zum Einsatz kommen.