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Évaporateur sous vide à un effet avec chauffage externe
description
Un évaporateur à simple effet désigne généralement un évaporateur unique qui n'utilise plus la vapeur secondaire générée lors de l'évaporation de la solution. Dans la production à grande échelle, l'évaporation d'une grande quantité d'eau nécessite une importante consommation de vapeur primaire. Afin de réduire cette consommation, la vapeur secondaire produite pendant la production est introduite dans un second évaporateur pour servir de vapeur de chauffage. Cette vapeur secondaire peut ensuite être introduite dans un troisième évaporateur pour le même usage. Chaque évaporateur est appelé évaporateur primaire, et ainsi de suite. De cette manière, plusieurs évaporateurs sont connectés en série pour former un évaporateur à effets multiples.
Composants
1. Préchauffeur et réchauffeur
Dans la plupart des cas, le produit à évaporer doit être préchauffé à ébullition avant d'être introduit dans la chambre de chauffe. On utilise généralement des préchauffeurs à tubes droits ou des échangeurs de chaleur à plaques à cet effet.
2. Évaporateur
Le choix du type d'évaporateur approprié dépend de chaque application spécifique et de la nature du produit.
3. Séparateurs
Chaque évaporateur est équipé d'un séparateur pour la séparation de la vapeur et du liquide. Le choix du type de séparateur dépend de l'application : séparateur centrifuge, séparateur à gravité ou séparateur à composants internes. Lors de la conception, il est essentiel de prendre en compte des facteurs importants tels que l'efficacité de séparation, la perte de charge et la fréquence de nettoyage.
4. Condenseur
Dans certaines situations, la chaleur de la vapeur générée lors de l'évaporation est utilisée pour chauffer des évaporateurs à effets multiples et des préchauffeurs situés en aval, ou pour comprimer la vapeur et l'utiliser comme fluide caloporteur. Cependant, la vapeur résiduelle issue du dernier effet de l'évaporateur ne peut être utilisée de cette manière et doit être condensée. Les évaporateurs peuvent être équipés de condenseurs de surface, de condenseurs à contact ou de condenseurs à air.
5. Système de dégazage/vide
Utilisez une pompe à vide pour maintenir le vide dans l'évaporateur. Celle-ci évacue l'air et les gaz incondensables qui s'échappent de l'appareil, ainsi que les gaz dissous introduits lors de l'alimentation en liquide. À cet effet, des pompes à jet ou des pompes à anneau liquide peuvent être utilisées en fonction de la taille et du mode de fonctionnement de l'évaporateur.
6. Pompe
Compte tenu de la complexité des conditions de conception et des applications, le choix de la pompe doit être mûrement réfléchi. Les critères de sélection sont les caractéristiques du produit, la pression d'aspiration, le débit et le taux de compression dans l'évaporateur. Pour les produits à faible viscosité, on utilise principalement des pompes centrifuges ; les produits à haute viscosité nécessitent une pompe volumétrique. Certains produits contenant des solides ou des cristaux peuvent nécessiter d'autres types de pompes, comme les pompes à hélice. Le type, la taille, la vitesse, la garniture mécanique et le matériau de la pompe doivent être déterminés en fonction des scénarios d'application spécifiques et des conditions d'utilisation.
7. Système de nettoyage
Selon les produits, l'entartrage peut se produire après une certaine période de fonctionnement. Dans la plupart des cas, un nettoyage chimique permet d'éliminer le tartre et autres impuretés. À cette fin, l'évaporateur doit être équipé de certains composants essentiels, tels que des réservoirs de produit nettoyant, des pompes supplémentaires et des vannes de canalisation. Ces dispositifs permettent un nettoyage sans démontage, communément appelé « nettoyage en place » (NEP). Le choix du produit nettoyant dépend du type d'entartrage. Le produit pénètre dans la couche de tartre, la dissout ou la décompose, nettoyant ainsi en profondeur la surface de l'évaporateur et, si nécessaire, la désinfectant.
8. Épurateur à vapeur
Si l'appareil n'est pas chauffé par de la vapeur brute, mais par de la vapeur résiduelle telle que la vapeur d'un séchoir, afin d'éviter la contamination et l'entartrage de la chambre de chauffe de l'évaporateur par ces vapeurs, celles-ci doivent être soigneusement nettoyées avant d'y pénétrer.
9. Système de polissage des condensats
Bien que la séparation des fines gouttelettes soit déjà très satisfaisante, la qualité du condensat peut ne pas atteindre le niveau de pureté requis, notamment lorsque le produit contient des composés volatils. Selon les applications, le condensat peut être purifié davantage par distillation ou filtration membranaire.
10. Matériaux
Les matériaux nécessaires à la fabrication des dispositifs d'évaporation sont déterminés en fonction des exigences des différents produits. Le plus souvent, on utilise de l'acier inoxydable. Pour des besoins spécifiques, on peut également employer des alliages tels que l'Hastelloy, le titane, le nickel, le cuivre, le graphite, le caoutchouc revêtu d'acier, des matériaux synthétiques, etc.