Umlaufverdampfer

Umlaufverdampfer Funktionsweise und Verfahren

Im Umlaufverdampfer wird die zu konzentrierende Lösung kontinuierlich durch einen oder mehrere Heizkörper zirkuliert, die typischerweise außerhalb des Verdampfers platziert sind und als Rohrbündel- oder Plattenwärmeaustauscher konzipiert sind. Die Zirkulation kann durch Thermosiphonwirkung (Naturumlauf) oder mittels Umlaufpumpen bzw. Luftumwälzung (Zwangsumlauf) erfolgen.

Die Heizkörper werden dabei mit heißem Medium, in der Regel Frischdampf, beheizt.

Bei EBNER-Umlaufverdampfern sind die Heizkörper unterhalb des Lösungspegels positioniert, wodurch durch den hydrostatischen Druck ein vorzeitiges Ausdampfen der Lösung in den Heizrohren vermieden wird. Dies minimiert das Festsetzen und Anbacken von Inhaltsstoffen der Lösung auf der Heizfläche.

Um die Kosten besonders bei großen Eindampfleistungen zu senken werden Umlaufverdampfer auch mehrstufig ausgeführt oder mit mechanischer oder thermischer Brüdenkompression kombiniert.

Umlaufverdampfer Prinzip

Umlaufverdampfer nutzen die kontinuierliche Zirkulation von Lösungen durch externe Heizkörper, um eine effiziente Verdampfung und Konzentration von Lösungen zu ermöglichen, während gleichzeitig das Risiko von Ablagerungen und Anbackungen minimiert wird.

Vorteile

Minimierung von Ablagerungen: Verhindert Anbacken durch unterpegelte Heizflächen.
Flexibilität: Anpassung an verschiedene Eindampfleistungen und Lösungen.
Energieeffizienz: Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung durch mehrstufige Ausführungen.
Anpassbarkeit: Verschiedene Zirkulationsmethoden für spezifische Anwendungen.

Varianten

Mehrstufige Ausführung: Erhöhte Energieeffizienz durch Nutzung mehrerer Verdampfungsstufen.
Vakuum-Umlaufverdampfer: Ermöglicht Verdampfung bei niedrigeren Temperaturen.
Zwangsumlaufverdampfer: Nutzt eine Pumpe für die kontinuierliche Zirkulation.
Naturumlaufverdampfer: Nutzt die natürliche Konvektion und Dichteunterschiede, die durch Temperaturunterschiede entstehen, um eine Flüssigkeitszirkulation ohne pumpen zu ermöglichen, wodurch Energiekosten gespart werden können.
Brüdenkompression: Integration mechanischer oder thermischer Brüdenkompression zur Energieeinsparung.
Heizkörpertyp: Wahl zwischen Rohrbündel- und Plattenwärmeaustauschern.
Zirkulationsart: Optionen für Naturumlauf oder Zwangsumlauf mittels einer Pumpen oder Luft.

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Häufig gestellte Fragen

Wie wird die Bildung von Ablagerungen im Umlaufverdampfer minimiert?

Durch die Platzierung der Heizkörper unterhalb des Lösungspegels und Nutzung des hydrostatischen Drucks wird vorzeitiges Ausdampfen vermieden.

Wie funktioniert ein Vakuum Umlaufverdampfer?

Vakuum-Umlaufverdampfer nutzen die Technik des Umlaufverdampfens und kombinieren sie mit den Vorteilen des Betriebs unter Vakuum. Durch den reduzierten Druck im System wird der Siedepunkt der zu konzentrierenden Lösung herabgesetzt, was eine Verdampfung bei niedrigeren Temperaturen ermöglicht. Dies ist insbesondere bei temperaturempfindlichen Substanzen von Vorteil, da es die thermische Belastung minimiert und eine schonendere Verarbeitung ermöglicht. Zudem kann diese Variante energieeffizienter sein, da weniger thermische Energie zum Erreichen des Siedepunkts benötigt wird.

Wie funktioniert ein Zwangsumlaufverdampfer?

Der Zwangsumlaufverdampfer, auch als Forced Circulation Evaporator bekannt, ist eine spezielle Art von Umlaufverdampfer, bei dem eine Pumpe verwendet wird, um die Flüssigkeit durch die Verdampfungsanlage zu zirkulieren und somit eine konstante Fließgeschwindigkeit sicherzustellen. Diese Technik wird insbesondere bei Lösungen verwendet, die dazu neigen, bei langsamer Strömung oder höheren Temperaturen zu kristallisieren oder zu verkrusten. Durch den Zwangsumlauf wird die Bildung von Ablagerungen auf den Heizflächen minimiert, da die Flüssigkeit ständig in Bewegung ist und somit weniger Gelegenheit hat, auf den Oberflächen auszufallen oder sich abzusetzen. Dies ermöglicht eine effizientere Verdampfung und verringert die Wahrscheinlichkeit von Betriebsunterbrechungen aufgrund von Reinigungs- oder Wartungsarbeiten.

Wie funktioniert ein Naturumlaufverdampfer?

Ein Naturumlaufverdampfer nutzt die natürliche Konvektion, um Flüssigkeiten ohne den Einsatz einer Pumpe zu zirkulieren. Die Flüssigkeit wird erhitzt, bildet Dampfblasen, und diese steigen aufgrund ihrer geringeren Dichte auf. Dieser Aufstieg verursacht eine Zirkulation der Flüssigkeit, wobei die heiße Flüssigkeit nach oben steigt und die kältere Flüssigkeit nach unten sinkt, wodurch ein kontinuierlicher Kreislauf und Verdampfungsprozess entsteht. Dieses Prinzip ermöglicht effiziente Verdampfung und Konzentration von Lösungen ohne mechanische Pumpen.

Was sind die Vorteile der mehrstufigen Ausführung von Umlaufverdampfern?

Mehrstufige Umlaufverdampfer ermöglichen eine verbesserte Energieeffizienz durch die Nutzung des Abdampfes in der jeweils nachfolgenden Verdampfungsstufe.

Kann der Umlaufverdampfer an verschiedene Lösungen angepasst werden?

Ja, durch die Wahl der Zirkulationsart und des Heizkörpertyps kann der Umlaufverdampfer für spezifische Lösungen und Anforderungen optimiert werden.

Wie trägt die Brüdenkompression zur Energieeffizienz bei?

Durch die Rückführung und Nutzung der Brüdenenergie in den Verdampfungsprozess kann Energie eingespart und somit die Effizienz gesteigert werden.

Ist der Umlaufverdampfer für hochviskose Lösungen geeignet?

Die Konstruktion und Zirkulationsmethoden des Umlaufverdampfers können für die Handhabung verschiedener Lösungseigenschaften, einschließlich hoher Viskositäten, angepasst werden.