Skip to main content
amixon GmbHamixon GmbH

Выпаривание, кристаллизация, термическое сгущение и сушка жидкостей в одном аппарате

Изолирование ценных веществ из жидкости

 

Во многих случаях оставшееся твердое вещество является ценным материалом, который вы хотите выделить путем выпаривания и вакуумной сушки. Иногда все происходит наоборот: В качестве испаряемой среды выступает ценное вещество, которое при охлаждении конденсируется в жидкость.

Термическая сушка в вакуумной сушилке со смешанным составом, как правило, экономически выгодна только в том случае, если высушиваемый материал предварительно был механически обезвожен. Для механического осушения используются, например, фильтровальные орехи, камерные фильтр-прессы, вакуумные мембранные фильтры или центрифуги. Некоторые жидкости представляют собой одновременно раствор и суспензию. Их нельзя осушать механически, и они должны уплотняться за счет испарения.

 

Иногда возникают проблемы с мешалкой в испарителе

Прерывистые испарители представляют собой нагревающиеся, вакуумные герметичные контейнеры. По желанию они могут быть дополнены подогреваемыми светильниками. Для более эффективной подачи тепла установлена мешалка для жидкости . Такие мешалки для жидкости улучшают обмен веществом и теплом. Однако эффективность их смешивания снижается по мере увеличения вязкости жидкости. В некоторых случаях жидкость может даже стать вязкой и липкой, или продукт может приобрести текучесть, подобную жевательной резинке или влажному песку. Это может заблокировать и повредить мешалку для жидкости . Компания amixon® разработала специальные смесительные инструменты SinConvex® и SinConcave® Helix для перемешивания/перемешивания таких плохо текущих дисперсий.

Смесительные инструменты amixon® одинаково подходят для твердых и жидких веществ. Вакуумные смесительные сушилки amixon® также могут смешивать, выпаривать, сгущать и сушить вязкопластичные суспензии/жидкости.

Цилиндрическая сушилка/испаритель с вакуумным смесителем amixon® с полезным объемом 10 м³

Цилиндрическая сушилка/испаритель с вакуумным смесителем amixon® с полезным объемом 10 м³

Преимущество в стоимости: Три процесса в одном устройстве amixon®

Переработка токсичных или дорогостоящих веществ требует решений по локализации, чтобы исключить возможность утечки веществ из системы. Чем меньше и компактнее будет такая система, тем лучше. Также выгодно, если в одной системе может быть выполнено как можно больше технологических операций. Такая многоцелевая система также выгодна, например, если вещества сильно  коррозируют во влажном состоянии. коррозионные или абразивные при намокании. В обоих случаях целью является выполнение как можно большего количества технологических операций в закрытой, компактной системе.

В этом случае имеет смысл использовать вакуумную сушилку-миксер как для выпаривания, так и для сушки. Для экономичного управления процессом выпаривания необходимы значения давления пара. Они зависят от температуры и кривой концентрации.

Определение давления пара

 

Давления паров сложной жидкости, содержащей соли и мелкодисперсные твердые частицы, определены ниже. Цель процесса - выделить твердые и жидкие компоненты, содержащиеся в сложной суспензии/растворе. Компоненты: Вода, ацетат железа, хлорид кальция, перманганат кальция, хром, карбонат натрия, хлорид натрия, фторид натрия, гидрогенфосфат натрия, гидроксид натрия, нитрат натрия, сульфат натрия, диоксид кремния, металлическое мыло, ...

 

Метод изотенископа

 

Автоматизированные системы для определения давления паров могут быть доступны уже сегодня. Тем не менее, интересно взглянуть на экспериментальную установку. Здесь давление пара определяется с помощью изотенископа. Эта испытательная установка позволяет точно определять давление паров даже при абсолютном давлении всего в несколько мбар.

Анализируемая жидкость/суспензия находится в сифоне и в сосуде для проб. Жидкость служит барьерной средой. Сифон и емкость находятся в термостате, который хорошо виден. Клапаны (a) и (b) используются для регулировки вакуума, чтобы две мини-раковины в сифоне находились на одном уровне. Установленное таким образом давление в системе - это соответствующее давление паров жидкости. Значения меняются при изменении температуры суспензии. Значения также меняются при изменении концентрации суспензии.

 

1) Водоструйный насос, 2) Бутылка Вульфа, 3) Дроссельный клапан a, 4) Дроссельный клапан b, 5) Манометр, 6) Сифонная трубка, 7) Сосуд для проб, 8) Охладитель трубки, 9) Термометр, 10) Регулятор температуры водяной бани

Измеренные значения при испытании на испарение

Измеренные значения при испытании на испарение

Сравнение дистиллированной воды и суспензии

Соответствующие измеренные значения определяются путем калибровки манометров 1 и 2. Перед вакуумным насосом установлена бутылка Вульфа для стабилизации вакуума. Охлаждающий змеевик над сосудом изотенископа используется для повторной конденсации уплотняющей среды.

Расчет кривой давления пара

Упрощенная формула Клаузиуса-Клапейрона описывает зависимость давления пара жидкости от температуры в виде модифицированного уравнения степеней. Для графического анализа экспериментов была использована соответствующая диаграмма, которая наглядно иллюстрирует формулу Клаузиуса-Клапейрона. Температура в Кельвинах откладывается по оси абсцисс как обратная величина (умноженная на 1000). Если построить график давления в логарифмической форме по ординате, то давления паров жидкостей покажутся параллельными степенями. Градиент градусов является мерой энтальпии жидкости.

p: Давление пара T: абсолютная температура Δvap * H: Энтальпия парообразования R: универсальная газовая постоянная.

На основе этой диаграммы можно сделать три интересных наблюдения:

 

  1. Сколько различных жидкостей содержится в суспензии? В данном примере относительно прямой ход точек измерения показывает, что жидкая фаза этой суспензии состоит только из одной жидкости.
  2. Что это за жидкость? Поскольку градиент прямой линии такой же, как у воды, независимо от концентрации, это, скорее всего, вода.
  3. При какой концентрации твердых частиц происходит переход от выпаривания к вакуумной сушке? Вы можете видеть, как давление пара уменьшается по мере увеличения концентрации суспензии. 12%-ная суспензия испаряется уже при 70°C, когда давление в системе составляет 295 мбар. Во время испарения давление должно быть снижено до 144 мбар. Выпаривание заканчивается при содержании твердых частиц около 80-85% по массе. Затем начинается сушка влажной твердой дисперсии.

В этом случае энергия испарения, которую необходимо применить, легко определяется. Количество подводимого тепла аналогично теплоте испарения воды при 70°C. То есть около 2333 кДж/кг. При этом изначально игнорируется тот факт, что тепло теряется через излучение.

 

Выпаривание, сгущение, вакуумная смешанная сушка с высокой эффективностью

Как испарители периодического действия, так и вакуумные сушилки смешанного типа высокоэффективны, если работают при высокой степени заполнения. В этом случае смесительный осушитель amixon® многократно заполняется суспензией в процессе испарения, как только ее уровень опускается ниже определенного уровня. Это происходит в несколько этапов или непрерывно. Концентрация твердых частиц продолжает расти. Таким образом, это непрерывный процесс испарения. Он заканчивается только тогда, когда достигнут максимальный уровень заполнения прибора. Окончательная сушка твердых частиц также происходит при высокой степени заполнения.

Это означает, что выпаривание и сушка происходят в одном компактный аппарат. Этот же аппарат можно использовать для охлаждения сухого материала. Затем партия твердых веществ засыпается в мешки, биг-бэги или контейнеры для сыпучих материалов.

Конструкция периферийных компонентов системы, таких как фильтр паров, конденсатор, теплогенератор, а также размеры привода мешалки/смесителя будут рассмотрены в последующих статьях блога.

Коническая вакуумная сушилка-миксер amixon®

Фото с семинара: Коническая вакуумная смесительная сушилка amixon® с полезным объемом 30 м³. Машина используется для выпаривания, сгущения и вакуумной сушки.

Испытания От лаборатории к техническим масштабам

В техническом центре компании amixon® имеется более 30 испытательных машин. Многие из них являются отличными вакуумными смесителями/испарителями/сушилками. Мы сердечно приглашаем вас. Приходите в наш технический центр со своей продукцией и протестируйте следующие процессы:

Back

© Copyright by amixon GmbH