Évaporation

Évaporation

3V Tech conçoit et fournit des équipements d'évaporation sur mesure, que l'on peut disposer en tant qu'unités montées sur skid ou en tant que systèmes à installer sur place.

Certains procédés industriels requièrent la concentration d'une solution par évaporation du solvant.
On utilise largement les équipements d'évaporation pour concentrer des liquides sous forme de solutions, de suspensions et d'émulsions.

Applications typiques

Amélioration de la qualité et/ou de la stabilité du produit final.
Phase de pré-concentration pour la cristallisation ou le séchage du produit final.
Dépuration du soluté à partir du procédé ou à partir de flux d'eaux résiduaires
Récupération du solvant à partir du procédé ou à partir de flux d'eaux résiduaires
Réduction du volume, pour abaisser les prix de transport et d'élimination

Types d'évaporateurs
Les équipements d'évaporation de 3V Tech, qui peuvent fonctionner sous-vide (dans la plupart des cas) ou sous pression atmosphérique, utilisent et associent parfaitement les technologies suivantes :

Évaporateurs à film tombant FFE
Évaporateurs à circulation forcée FCE
Évaporateurs à film raclé/ mince TFE
Évaporateurs Short Path SPE

En fonction de l'application nos évaporateurs sont produits dans un alliage adéquat, ou bien avec un émaillage de qualité supérieure.

Lignes directrices générales pour choisir l'évaporateur

Normalement lorsqu'une grande capacité est requise, les évaporateurs à film tombant FFE représentent le meilleur choix.
Lorsque le plus important est le contenu de solides et la propension au fouling, les évaporateurs à circulation forcée FCE sont les plus adaptés.
Lorsque le produit est difficile à traiter à cause de son extrême sensibilité à la chaleur, ou de sa forte viscosité, ou de son point d'ébullition élevé, ou de la présence de solides lourds, alors est nécessaire une technologie comme celle qu'offre l'évaporateur à film raclé/mince agité TFE.
Les évaporateurs short path SPE conviennent pour les applications spéciales en conditions de vide extrême avec des produits à point d'ébullition élevé.
On prévoit souvent une combinaison de deux ou plusieurs types d'évaporateurs dans un équipement à effets multiples ou dans un équipement avec pré-concentrateur et concentrateur à haut rendement.

Économies d'énergie et disposition de l'équipement
Pour évaporer 1 kg de solvant, il faut que soit fournie une quantité d'énergie correspondant à la chaleur latente du même, plus la chaleur sensible pour préchauffage, pertes de chaleur, etc. Dans le cas de l'évaporation d'eau, un évaporateur à effet simple chauffé par vapeur directe présente une consommation spécifique qui va d'environ 1,05 à 1,25 kg de vapeur par kg d'eau évaporée.
Conformément aux spécifications, 3V TECH conçoit la disposition optimale du point de vue énergétique de l'équipement d'évaporation, pour réduire au minimum les coûts opérationnels et de capital.
Quelques-unes des options que nous offrons :

Disposition à effets multiples (ME)
Recompression thermique de la vapeur (TVR)
Recompression mécanique de la vapeur (MVR)
Utilisation de la chaleur rejetée (par ex. vapeur rejetée, eau chaude, etc.)
Combinaison de différentes techniques

Disposition à effets multiples (ME)

Chauffage direct par vapeur vive, huile diathermique, chaleur rejetée
Le moyen chauffant dans chaque effet successif est la vapeur engendrée dans la calandre précédente, qui se condense à une pression inférieure. La vapeur provenant de l'effet final est condensée par l'eau de refroidissement.
La disposition peut être en flux cocourant ou en flux contrecourant, ou bien seulement partiellement contrecourant, en fonction de l'application.
Le nombre d'effets est limité par la dégradation thermique du produit, par la corrosion du matériel et par l'élévation du point d'ébullition (BPE) de la solution concentrée
En cas d'évaporation d'eau, la consommation de vapeur spécifique dans les systèmes 3V Tech varie normalement de 1,05 à 1,25 kg de vapeur vive par kg d'eau évaporée, divisée par le nombre des effets

Recompression thermique de la vapeur (TVR)

Le moyen chauffant est une partie même de la vapeur de procédé, re-comprimée à un niveau de température plus élevé, avec la vapeur de propulsion au moyen d'un éjecteur de vapeur, selon le principe de la pompe à jet.
La partie non re-comprimée de la vapeur de processus est condensée dans un autre effet ou bien dans un condensateur à une pression inférieure.
Plus est grand le rapport de compression de la pression en refoulement par rapport à la pression d'aspiration (par ex. en cas de forte élévation du point d'ébullition - BPE), plus sera grande la consommation spécifique de vapeur de propulsion.
Plus est petit le rapport de propulsion de la pression de la vapeur de propulsion par rapport à la pression d'aspiration (par ex. en cas de disponibilité de vapeur à basse pression), plus sera grande la consommation spécifique de vapeur de propulsion.
Les éjecteurs de vapeur n'ont pas de pièces mobiles, leur construction est simple, et leur fonctionnement est extrêmement fiable
En fonction des conditions de fonctionnement, le bi-compresseur thermique de vapeur peut agir avec des effets supplémentaires variés
En cas d'évaporation d'eau avec un éjecteur installé à travers le premier stade d'un système ME, la consommation spécifique de vapeur dans les systèmes 3V Tech varie normalement de 1,05 à 1,5 kg de vapeur vive par kg d'eau évaporée, divisée par (nombre des effets + 1)

Bi-compression mécanique de la vapeur (MVR)

Le moyen chauffant est la quantité totale de la vapeur de procédé, re-comprimée à un niveau de température plus élevé au moyen d'un compresseur mécanique, selon le principe de la pompe de chaleur
La consommation de vapeur vive est très basse, seulement pour le démarrage et pour les réapprovisionnements, car on utilise de l'énergie électrique (énergie introduite dans l'équipement) au lieu de la vapeur
L'élévation du point d'ébullition (BPE) augmente le rapport de pression que le compresseur doit atteindre pour que la vaporisation se produise. Plus est grand le rapport de compression de la pression en refoulement par rapport à la pression d'aspiration (par ex. en cas de forte élévation du point d'ébullition - BPE), plus sera grande la consommation spécifique d'énergie électrique
Grâce à la recompression complète de la vapeur de processus, un autre avantage des systèmes MVR est la consommation négligeable d'eau de refroidissement

3V Tech utilise les compresseurs mécaniques suivants, qui sont actionnés par un moteur électrique et un convertisseur de fréquence :

Ventilateur centrifuge à un seul étage pour débit élevé d'évaporation (1-140 m3/s) et faible rapport de compression (≤1,25). Consommation d'énergie typique : De 10 à 25 kW par tonne d'eau évaporée
Soufflante volumétrique du type « Roots » pour faible débit d'évaporation (0,05- 5 m3/s) et haut rapport de compression (≤ 2,5). Consommation d'énergie typique : De 40 à 80 kW par tonne d'eau évaporée
Ventilateur centrifuge à deux étages pour débit élevé d'évaporation (1-140 m3/s) et haut rapport de compression (≤ 2,5). Consommation d'énergie typique : De 25 à 50 kW par tonne d'eau évaporée