Skip to main content
amixon GmbHamixon GmbH

Odparowywanie, krystalizacja, zagęszczanie termiczne i suszenie cieczy w jednym urządzeniu

Izolacja cennych substancji z cieczy

 

W wielu przypadkach pozostałe ciało stałe jest cennym materiałem, który należy wyizolować poprzez odparowanie i suszenie próżniowe. Czasami jest na odwrót: Czynnikiem odparowującym jest wówczas cenna substancja, która jest skraplana do postaci cieczy poprzez chłodzenie.

Suszenie termiczne w mieszanej suszarce próżniowej jest ekonomicznie opłacalne tylko wtedy, gdy suszony materiał został wcześniej mechanicznie osuszony. Do mechanicznego osuszania stosuje się na przykład nakrętki filtracyjne, komorowe prasy filtracyjne, próżniowe filtry membranowe lub wirówki. Niektóre ciecze są zarówno roztworem, jak i zawiesiną. Nie można ich mechanicznie osuszyć i muszą zostać zagęszczone przez odparowanie.

Czasami mieszadło w parowniku powoduje problemy

Parowniki nieciągłe są ogrzewanymi, próżniowo szczelnymi pojemnikami. Opcjonalnie można je uzupełnić o podgrzewane uchwyty. Mieszadło cieczy jest zainstalowane w celu bardziej efektywnego dostarczania ciepła. Takie mieszadła cieczy poprawiają wymianę materiału i ciepła. Jednak ich skuteczność mieszania spada wraz ze wzrostem lepkości cieczy. W niektórych przypadkach ciecz może nawet stać się lepka i kleista lub produkt może zacząć płynąć w sposób podobny do gumy do żucia lub wilgotnego piasku. Może to zablokować i uszkodzić mieszadło cieczy . Firma amixon® opracowała specjalne narzędzia mieszające SinConvex® i SinConcave® Helix do mieszania takich słabo płynących dyspersji.

Mieszalniki próżniowe amixon® mogą również mieszać, odparowywać, zagęszczać i suszyć lepkoplastyczne zawiesiny/ciecze.

Cylindryczna suszarka/parownica z mieszalnikiem próżniowym amixon® o pojemności użytkowej 10 m³

Cylindryczna suszarka/parownica z mieszalnikiem próżniowym amixon® o pojemności użytkowej 10 m³

Przewaga kosztowa: Trzy procesy w jednym urządzeniu amixon®

Przetwarzanie toksycznych lub drogich substancji wymaga rozwiązań zabezpieczających, aby zapewnić, że substancje nie wydostaną się z systemu. Im mniejszy i bardziej kompaktowy jest taki system, tym lepiej. Korzystne jest również, aby jak najwięcej etapów procesu można było przeprowadzić w jednym systemie. Taki wielofunkcyjny system jest również korzystny, na przykład, jeśli substancje są wysoce  korozyjne, gdy są mokre. żrące lub ścierne gdy są mokre. W obu przypadkach celem jest przeprowadzenie jak największej liczby etapów procesu w zamkniętym, kompaktowym systemie.

W takim przypadku sensowne jest użycie suszarki z mieszalnikiem próżniowym zarówno do odparowywania, jak i suszenia. W celu ekonomicznej obsługi procesu odparowywania wymagane są wartości ciśnienia pary. Są one zależne od temperatury i krzywej stężenia.

Określenie prężności pary

 

Ciśnienie pary złożonej cieczy zawierającej sole i drobno zdyspergowane ciała stałe określono poniżej. Celem procesu jest wyizolowanie składników stałych i ciekłych zawartych w złożonej zawiesinie/roztworze. Składniki są następujące: Woda, octan żelaza, chlorek wapnia, nadmanganian wapnia, chrom, węglan sodu, chlorek sodu, fluorek sodu, wodorofosforan sodu, wodorotlenek sodu, azotan sodu, siarczan sodu, dwutlenek krzemu, mydła metalowe, ...

 

Metoda izoteniskopowa

 

Zautomatyzowane systemy do określania ciśnienia pary mogą być dostępne już dziś. Niemniej jednak warto przyjrzeć się konfiguracji eksperymentalnej. W tym przypadku ciśnienie pary jest określane za pomocą naczynia izoteniskopowego. Taka konfiguracja eksperymentalna pozwala na dokładne określenie ciśnienia pary nawet przy ciśnieniu bezwzględnym wynoszącym zaledwie kilka mbar.

Analizowana ciecz/zawiesina znajduje się w syfonie i naczyniu na próbkę. Ciecz służy jako medium barierowe. Zarówno syfon, jak i zbiornik znajdują się w zbiorniku kontroli temperatury, który jest dobrze widoczny. Zawory (a) i (b) służą do regulacji podciśnienia tak, aby oba minizlewozmywaki w syfonie znajdowały się na tym samym poziomie. Ustawione w ten sposób ciśnienie w układzie to odpowiednie ciśnienie pary cieczy. Wartości zmieniają się wraz ze zmianą temperatury zawieszenia. Wartości zmieniają się również, gdy zmienia się stężenie zawiesiny.

1) Pompa wodna, 2) Butelka Woulfa, 3) Zawór dławiący a, 4) Zawór dławiący b, 5) Manometr, 6) Rurka syfonowa, 7) Naczynie na próbki, 8) Chłodnica rurkowa, 9) Termometr, 10) Regulator temperatury łaźni wodnej.

1) Pompa wodna, 2) Butelka Woulfa, 3) Zawór dławiący a, 4) Zawór dławiący b, 5) Manometr, 6) Rurka syfonowa, 7) Naczynie na próbki, 8) Chłodnica rurkowa, 9) Termometr, 10) Regulator temperatury łaźni wodnej.

Zmierzone wartości z testu parowania

Zmierzone wartości z testu parowania

Porównanie wody destylowanej i zawiesiny

Odpowiednie wartości pomiarowe są określane poprzez kalibrację manometrów 1 i 2. Butla Woulffa jest instalowana przed pompą próżniową w celu stabilizacji stosowanej próżni. Wężownica chłodząca nad zbiornikiem izoteniskopu służy do ponownego skraplania medium uszczelniającego.

Obliczanie krzywej ciśnienia pary

Uproszczony wzór Clausiusa Clapeyrona opisuje zależność prężności pary cieczy od temperatury jako zmodyfikowane równanie stopni. Do graficznej analizy eksperymentów wykorzystano odpowiedni diagram, który wyraźnie ilustruje formułę Clausiusa-Clapeyrona. Temperatura w Kelwinach jest wykreślana na osi odciętych jako wartość odwrotna (pomnożona przez 1000). Jeśli ciśnienie zostanie wykreślone w postaci logarytmicznej na osi rzędnych, ciśnienia pary cieczy pojawią się jako równoległe stopnie. Gradient stopni jest miarą entalpii cieczy.

p: Ciśnienie pary T: temperatura bezwzględna Δvap * H: Entalpia parowania R: uniwersalna stała gazowa.

p: Ciśnienie pary T: temperatura bezwzględna Δvap * H: Entalpia parowania R: uniwersalna stała gazowa.

Na podstawie wykresu można poczynić trzy interesujące obserwacje:

 

  1. Ile różnych płynów znajduje się w zawiesinie? W tym przykładzie stosunkowo prosty przebieg punktów pomiarowych wskazuje, że faza ciekła tej zawiesiny składa się tylko z jednej cieczy.
  2. Jakiego rodzaju jest to płyn? Ponieważ gradient linii prostej jest taki sam jak w przypadku wody, niezależnie od stężenia, najprawdopodobniej jest to woda.
  3. Przy jakim stężeniu ciał stałych następuje przejście od odparowywania do suszenia próżniowego? Widać, jak ciśnienie pary spada wraz ze wzrostem stężenia zawiesiny. Zawiesina 12% odparowuje już w temperaturze 70°C, gdy ciśnienie w układzie wynosi 295 mbar. Podczas odparowywania ciśnienie musi zostać zredukowane do 144 mbar. Odparowanie kończy się przy około 80-85% masowej zawartości ciał stałych. Następnie rozpoczyna się suszenie mokrej stałej dyspersji.

W tym przypadku energia parowania jest łatwa do określenia. Ilość dostarczanego ciepła jest podobna do ciepła parowania wody w temperaturze 70°C. Also etwa 2333 kJ/kg. Początkowo ignoruje to fakt, że ciepło jest tracone przez promieniowanie.

Odparowywanie, zagęszczanie, suszenie mieszane próżniowe z wysoką wydajnością

Zarówno wyparki wsadowe, jak i mieszane suszarki próżniowe są bardzo wydajne, gdy pracują przy wysokich poziomach napełnienia. W tym przypadku suszarka mieszająca amixon® jest wielokrotnie napełniana zawiesiną podczas odparowywania, gdy tylko jej poziom spadnie poniżej określonego poziomu. Dzieje się to w wielu krokach lub w sposób ciągły. Stężenie substancji stałych nadal rośnie. Jest to zatem ciągły proces odparowywania. Kończy się on dopiero po osiągnięciu maksymalnego poziomu napełnienia urządzenia. Końcowe suszenie ciał stałych również odbywa się przy wysokim poziomie napełnienia.

Oznacza to, że odparowanie i suszenie odbywa się wygodnie w jednym kompaktowym urządzeniu. To samo urządzenie może być również używane do chłodzenia suchego materiału. Partia substancji stałych jest następnie napełniana do worków, big-bagów lub pojemników zbiorczych.

Konstrukcja elementów systemu peryferyjnego, takich jak filtr oparów, skraplacz, generator ciepła i wymiarowanie napędu mieszadła/mieszalnika, zostanie omówiona w kolejnych wpisach na blogu w późniejszym terminie.

Zdjęcie z warsztatu: Stożkowa suszarka z mieszalnikiem próżniowym amixon® o pojemności użytkowej 30 m³. Maszyna służy do odparowywania, zagęszczania i suszenia próżniowego.

Zdjęcie z warsztatu: Stożkowa suszarka z mieszalnikiem próżniowym amixon® o pojemności użytkowej 30 m³. Maszyna służy do odparowywania, zagęszczania i suszenia próżniowego.

Pilotaż Od laboratorium do skali technicznej

amixon® posiada ponad 30 maszyn testowych w swoim centrum technicznym. Wiele z nich to doskonałe mieszalniki próżniowe / parowniki / suszarki. Serdecznie zapraszamy. Przyjdź do naszego centrum technicznego ze swoimi produktami i przetestuj następujące procesy:

  • Mieszanie,
  • Odparowanie,
  • Zagęszczanie,
  • Suszenie próżniowe,
    • Suszarka z mieszalnikiem próżniowym VMT
    • Suszarka i reaktor z mieszadłem stożkowym AMT
  • Zwilżanie,
  • aglomerowanie
  • dezaglomeracje,
  • Coaten,
  • Suszenie,
  • Kalcynacja lub dla
  • Przeprowadzanie syntez składników aktywnych.
Powrót

© Copyright by amixon GmbH