Steigern Sie Ihre Prozesseffizienz mit fortschrittlichen Fallfilmverdampfern

Fallfilmverdampfersind eine dieser Technologien, die auf dem Papier einfach aussehen{0}}Flüssigkeit läuft durch beheizte Rohre, Dampf tritt aus, die Konzentration steigt. Aber wir haben gelernt, dass die Kluft zwischen „es funktioniert auf dem Papier“ und „es funktioniert in der Produktion“ größer ist, als die meisten Leute denken.

Wir haben Fallfilmverdampfer in Lebensmittelverarbeitungsbetrieben, pharmazeutischen Anlagen und chemischen Produktionsstätten installiert. Wir haben auch bei der Fehlerbehebung bei Geräten geholfen, die vom ersten Tag an eine unterdurchschnittliche Leistung erbrachten. Folgendes haben wir gelernt-hauptsächlich durch die Behebung der Fehler anderer und einiger unserer eigenen.

Wie Fallfilmverdampfer tatsächlich funktionieren (und wo sie schief gehen)

Ein Fallfilmverdampfer verteilt Flüssigkeit als dünnen Film entlang der Innenwände vertikaler beheizter Rohre. Die Flüssigkeit fließt durch die Schwerkraft nach unten. Wärme von der Hüllenseite (Dampf oder Thermoflüssigkeit) führt dazu, dass Lösungsmittel von der Folienoberfläche verdunstet. Am Boden sammelt sich die konzentrierte Flüssigkeit; Der Dampf tritt oben oder durch einen Abscheider aus.

Der entscheidende Teil ist die Filmbildung. Wenn der Film zu dick ist, sinkt die Wärmeübertragung. Wenn es zu dünn ist, entstehen trockene Stellen und Verschmutzungen. Wenn es ungleichmäßig ist, kommt es zu örtlicher Überhitzung und Produktverschlechterung.

Wir haben Einheiten gesehen, bei denen der Flüssigkeitsverteiler schlecht konstruiert oder leicht waagerecht installiert war. Das Ergebnis war eine ungleichmäßige Benetzung der Rohre-einige Rohre liefen trocken, andere überschwemmt. Der Verdampfer erreichte nie seine Nennkapazität. Die Lösung erforderte eine Neubearbeitung des Verteilers, was einen zweiwöchigen Stillstand bedeutete.

Der Verteiler: Die am meisten unterschätzte Komponente

Alle reden von der Wärmeübertragungsfläche, aber der Verteiler entscheidet über den Erfolg oder Misserfolg eines Fallfilmverdampfers.

Die Aufgabe des Verteilers ist einfach: Er sorgt jederzeit für einen gleichmäßigen Flüssigkeitsfluss in jedes Rohr. Es ist ein einfaches Konzept, das überraschend schwer umzusetzen ist.

Wir überprüfen bei jedem Händler drei Dinge:

• Ebenheit – bereits eine Neigung von 1 mm kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung führen
• Düsengröße – muss an den Vorschubbereich angepasst werden; zu klein und es verstopft, zu groß und es bildet keine richtigen Filme
• Materialkompatibilität – einige Rohstoffe korrodieren die Verteileröffnungen und verändern den Durchfluss mit der Zeit

Unsere Regel: Geben Sie einen Verteiler mit abnehmbaren oder austauschbaren Komponenten an. Wenn es eingeschweißt ist, können Sie es nicht ohne große Schnitt- und Schweißarbeiten reparieren. Das haben wir gelernt, als ein Verteiler einer Saftkonzentrationseinheit mit Fruchtfleischfasern verunreinigt war und nicht effektiv gereinigt werden konnte-die gesamte Baugruppe musste herausgeschnitten und ersetzt werden.

Was wir angeben: Vertikal vs. Horizontal

Im Originalartikel wurden vertikale und horizontale Designs verglichen. Wir sind ehrlich: -Wir haben noch nie einen horizontalen Fallfilmverdampfer spezifiziert. Nicht ein einziges Mal. Wir haben sie in älteren Anlagen gesehen, aber jede moderne Installation, an der wir gearbeitet haben, verwendet vertikale Rohre.

Unsere Meinung: Gehen Sie vertikal, es sei denn, Sie haben einen ganz bestimmten Grund, dies nicht zu tun. Horizontale Designs erhöhen die Komplexität, bieten aber für die meisten Anwendungen keinen ausreichenden Nutzen. Wenn Sie Bedenken hinsichtlich einer Verschmutzung haben, beheben Sie diese durch Vorbehandlung und Rohrauswahl-und nicht durch die Umstellung auf eine weniger übliche Ausrichtung.

Die Viskositätsgrenze, die wir gefunden haben

Fallfilmverdampfer funktionieren am besten mit Beschickungen mit niedriger bis mittlerer Viskosität. Wir haben festgestellt, dass der praktische Grenzwert je nach Produkt bei etwa 300–500 cP bei der Betriebstemperatur liegt.

Warum es wichtig ist:

• Höhere Viskosität → dickere Filme → geringere Wärmeübertragung
• Dickere Filme → längere Verweilzeit → stärkere thermische Zersetzung

Viskose Produkte neigen dazu, die Rohrwände schneller zu verschmutzen

Wir haben einmal versucht, einen schweren Maissirup in einem Fallfilmverdampfer zu konzentrieren. Die Zufuhrviskosität betrug etwa 400 cP bei 60 Grad. Das Gerät lief drei Wochen lang, bevor sich die Rohre so stark verkalkten, dass die Wärmeübertragung um 50 % sank. Für diesen Zweck haben wir schließlich auf einen Zwangsumlaufverdampfer umgestellt.

Unsere Richtlinie: Wenn die Viskosität Ihres Futters bei der Verdampfungstemperatur 200 cP übersteigt, führen Sie Versuche durch. Wenn er 500 cP übersteigt, sollten Sie ernsthaft über andere Verdampfertypen nachdenken.

Röhrengröße: Der praktische Sweet Spot

Der Rohrdurchmesser beeinflusst die Filmstabilität, die Wärmeübertragung und die Reinigung.

Unsere typische Spezifikation: 32–38 mm Außendurchmesser für die meisten Anwendungen. Wir haben 25 mm für sehr saubere, niedrig{{4}viskose Futtermittel (wie Wasser oder leichte Lösungsmittel) verwendet. Wir haben 50 mm nur einmal verwendet-für ein Produkt, dessen Zellstofffeststoffe immer wieder kleinere Rohre verstopften. Es funktionierte, aber die Verdunstung pro Röhrchen war etwa 20 % geringer.

Die Multiple-Effekt-Frage

Einzeleffekt-Fallfilmverdampfer sind einfach, aber energieintensiv.- Verdampfer mit mehreren -Effekten verwenden den Dampf eines Effekts als Heizdampf für den nächsten und reduzieren so den Dampfverbrauch drastisch.

Der Kompromiss-:

Wir haben 2-Effekt- und 3-Effekt-Systeme installiert. Die Amortisation des dritten Effekts hängt stark von den Dampfkosten und den Betriebsstunden ab. Bei Dampfpreisen über 20 US-Dollar pro Tonne und einem Betrieb von 8.000 Stunden pro Jahr amortisiert sich ein 3-Effekt-System im Vergleich zu einem 2-Effekt-System in etwa 18 bis 24 Monaten. Darunter funktioniert die Rechnung nicht.

Unsere aktuelle Praxis: Bei Neuinstallationen empfehlen wir 2-effect als Standard. Wechseln Sie nur zu 3-Effekt, wenn Dampf teuer ist oder eine thermische Zersetzung ein Problem darstellt (niedrigere Temperatur pro Effekt).

Ein Fall, der das Design unseres Dampfabscheiders verändert hat

Für die Konzentration von Milchprodukten haben wir einen Fallfilmverdampfer installiert. Die Dampfmitnahme war zu hoch-Der Abscheider konnte feine Tröpfchen nicht ausscheiden und Produktverschleppungen verunreinigten das Kondensat. Wir haben verschiedene Prallblechdesigns ausprobiert, den Abscheiderdurchmesser vergrößert und einen Tropfenabscheider hinzugefügt. Nichts hat es vollständig gelöst.

Die Lösung: Wir haben den Abscheider von einem tangentialen Einlass auf ein Zyklondesign mit einer größeren Entkopplungszone umgestellt. Der bestehende Mantel wurde mit einem externen Zyklonabscheiderabschnitt modifiziert. Es kostete 8.000 US-Dollar und die Installation dauerte drei Tage. Der Übertrag sank um 90 %.

Was wir jetzt spezifizieren: ein spezieller Zyklon- oder Mesh-Tropfenabscheider an jedem Fallfilmverdampfer, unabhängig vom Produkt. Es erhöht die Schiffskosten um etwa 10 % und verhindert ein Problem, dessen spätere Behebung teuer ist.

Reinigung: Die praktische Realität
Fallfilmverdampfer müssen regelmäßig gereinigt werden. Mit der Zeit bilden sich in den Röhren Ablagerungen, organische Ablagerungen oder Kristallbildung. Die Häufigkeit hängt von Ihrer Futter- und Betriebstemperatur ab.