Evaporator
Concentrați, recuperați și cristalizați — cu cel mai scăzut consum de abur din industrie.
Evaporarea este operația unitară cu cel mai mare consum de energie în procesarea lichidelor — totuși, majoritatea instalațiilor folosesc încă sisteme cu un singur efect care irosesc 90% din căldura latentă a apei pe care o evaporă. Lozzar proiectează evaporatoare multi-efect și cu recompresie mecanică a vaporilor (MVR) care reutilizează vaporii evaporați ca mediu de încălzire pentru etapa următoare, atingând economii de abur de 3–10 kg de apă evaporată per kg de abur consumat.
Cum funcționează evaporatoarele — și cum să minimizați costul energiei
Un evaporator concentrează un lichid prin furnizarea de căldură pentru a vaporiza solventul (de obicei apă) în timp ce solidele dizolvate sau suspendate rămân în faza lichidă.
**Evaporarea cu un singur efect** consumă 1,0–1,1 kg de abur per kg de apă evaporată. Acceptabilă numai pentru capacități mici (<500 kg/h) sau când costul aburului este neglijabil.
**Evaporarea multi-efect (MEE)** reutilizează vaporii secundari din efectul 1 ca abur de încălzire pentru efectul 2. Fiecare efect suplimentar reduce aproximativ la jumătate consumul de abur: 2 efecte = 0,5 kg/kg; 3 efecte = 0,33; 5 efecte = 0,2. Optimul este tipic 3–5 efecte pentru capacități industriale peste 2.000 kg/h.
**Recompresia mecanică a vaporilor (MVR)** comprimă vaporii secundari cu un compresor centrifugal și îi returnează ca mediu de încălzire. Consumul specific de energie: 15–35 kWh/tonă. MVR este opțiunea cu cel mai mic cost de operare când electricitatea costă mai puțin de 5× energia echivalentă a aburului.
**Recompresia termică a vaporilor (TVR/TVC)** folosește un ejector de abur fără piese mobile; economia de abur 1,5–3,5 kg/kg.
Quick Reference
Technical Specifications
All parameters are indicative ranges. Final sizing is determined by process simulation based on your specific material and throughput requirements.
Parametri de operare
| Parameter | Value / Range | Note |
|---|---|---|
| Capacitatea de evaporare | 100 kg/h – 100 t/h water evaporated | Sisteme multi-tren paralele pentru >100 t/h; unități modulare pe skid pentru <2 t/h |
| Economia de abur (un singur efect) | 0.9 – 1.1 kg evaporation / kg steam | De referință; vedeți multi-efect și MVR pentru opțiuni superioare |
| Economia de abur (MEE 3 efecte) | 2.5 – 3.0 kg evaporation / kg steam | MEE 5 efecte: 4,0–5,0; adăugare etapă TVR: până la 8,0 |
| Energia specifică (MVR) | 15 – 35 kWh / tonne water evaporated | Echivalent cu MEE 10–15 efecte; depinde de creșterea punctului de fierbere și ΔT compresor |
| Intervalul de presiune de operare | -0.95 bar g (vacuum) to +6 bar g | Funcționarea în vid scade punctul de fierbere — permite procesarea produselor sensibile la căldură; vid până la 20 mbar abs realizabil |
| Concentrația alimentării (intrare) | 1 – 50 wt% dissolved solids | Circulația forțată gestionează până la 70% greutate și nămoluri aproape de saturație; cristalizatorul gestionează >saturație |
| Concentrația produsului (ieșire) | Up to saturation / crystallisation point | Film descendent: până la 50% greutate; circulație forțată: până la 70–80%; cristalizator: produce solid uscat |
| Presiunea aburului de încălzire | 0.5 – 20 bar g | 0,5 bar g = 112°C; 6 bar g = 165°C; 20 bar g = 212°C; presiune mai mare = ΔT mai mare = suprafață de încălzire mai mică necesară |
| Coeficientul global de transfer de căldură U (film descendent) | 1,500 – 3,500 W/m²·K | Circulație forțată: 800–2.500 W/m²·K; film ascendent: 1.000–2.500 W/m²·K; placă: 2.000–5.000 W/m²·K |
| Materiale de construcție | SS 304 / SS 316L / Duplex / Titanium / Hastelloy C-276 | Selectate în funcție de produs, pH, conținut de cloruri și temperatura de operare; oțel cărbune pentru utilități necorozive |
| Metoda de curățare | CIP (caustic/acid), steam-clean, high-pressure water, mechanical rodding | Film descendent: CIP prin recircularea NaOH 1–2% apoi HNO₃ 0,5–1% la 70–80°C; circulație forțată: mai ușor de curățat prin spălare cu apă la viteză mare |
Compararea tipurilor de corp al evaporatorului
| Parameter | Value / Range | Note |
|---|---|---|
| Film descendent (FF) | U: 1,500–3,500 W/m²·K; residence time: 2–30 s; ΔT_min: 3°C | Cel mai bun pentru alimentări sensibile la căldură, cu vâscozitate scăzută (µ < 100 mPa·s); evaporare blândă; diferență de temperatură minimă cea mai mică; neadecvat pentru alimentări cu murdărire/crustare |
| Circulație forțată (FC) | U: 800–2,500 W/m²·K; tube velocity: 2–4 m/s; ΔT_min: 5°C | Cel mai bun pentru lichide cu crustare, murdărire sau vâscozitate ridicată (µ până la 5.000 mPa·s); fluxul cu viteză mare minimizează depunerea de crustă; serviciu de cristalizare sare; cel mai mare CAPEX |
| Film ascendent (RF) / Tub lung vertical | U: 1,000–2,500 W/m²·K; tube length: 3–8 m; ΔT_min: 8°C | Capital scăzut, construcție simplă; necesită ΔT mai mare decât filmul descendent; adecvat pentru lichide fără crustare; U mai mic decât FF pentru lichide vâscoase |
| Evaporator cu plăci (tip PHE) | U: 2,000–5,000 W/m²·K; ΔT_min: 2°C; compact | U cel mai mare; amprentă minimă; T < 160°C; plăci complet accesibile pentru curățare; versiune cu garnitură pentru serviciu CIP alimentar/farma |
| MVR (buclă de vapori asistată mecanic) | 15–35 kWh/t; steam consumption: near-zero; ΔT across compressor: 5–20°C | Cel mai bun cost pe ciclu de viață când raportul cost electricitate:abur < 1:5; neviabil pentru creșterea punctului de fierbere ridicată (BPE > 15°C) |
Need a technical pre-sizing? Send us your material data sheet, moisture content, required throughput and energy source — we return a technical sizing with drum dimensions and energy balance within 2 business days.
→ Send process data on WhatsAppExemple de aplicații
Date de referință din instalații industriale. Valorile reale depind de consistența alimentării, distribuția dimensiunii particulelor și calitatea cerută a produsului.
| Material | Umid. intrare | Umid. ieșire | Dim. particule | Temp. gaz | Sector |
|---|---|---|---|---|---|
| Concentrarea zerului / laptelui | 93–96% water (4–7% total solids) | 55–60% water (40–45% total solids — pre-spray drying concentrate) | True solution (no particles) | 62–72°C (pasteurised); vacuum evaporation at 40–55°C to protect proteins | Lactate / Alimentar |
| Concentrarea sodei caustice (NaOH) — 30% → 50% | 70% water (30 wt% NaOH) | 50% water (50 wt% NaOH) | Clear solution (no solids until >70% NaOH) | BPE: +8–12°C above pure water boiling point at operating pressure | Chimie / Clor-alcali |
| Concentrarea + cristalizarea sulfatului de amoniu (NH₄)₂SO₄ | 60–70% water (NH₄)₂SO₄ from scrubber | Crystal slurry at saturation; centrifuged → dry fertiliser granules | Crystal size controlled by residence time and seeding: d50 0.5–2 mm target | Boiling at 80–105°C under vacuum; BPE +6°C | Îngrășăminte / Chimie / Tratarea gazului de fum |
| Evacuare scrubber ZLD — cristalizarea NaCl / Na₂SO₄ | 85–95% water (mixed salts from scrubber circuit) | Dry salt crystals (NaCl, Na₂SO₄, CaSO₄) for disposal / recovery | Mixed salt slurry → crystal size d50 0.2–1 mm | 70–110°C under vacuum (forced circulation evaporator) | Deșeuri / Chimie / Producere energie |
| Concentrarea tomatelor / sucului de fructe | 93–96% water (4–7 °Brix) | 70–72% water (28–30 °Brix paste or 65–68 °Brix triple concentrate) | Suspended pulp; viscosity rises sharply above 25 °Brix | Vacuum evaporation at 42–55°C (preserve colour, vitamins, aroma) | Alimentar / Băuturi |
| Concentrarea licorii negre (celuloză & hârtie) | 85% water (15% dry solids) | 20–25% water (75–80% dry solids — combustible in recovery boiler) | Complex organic + inorganic mixture; high fouling tendency | Multiple effect + TVR; T 70–130°C; high BPE due to dissolved organics | Celuloză & hârtie |
| Recuperarea licorii mame farmaceutice (cristalizare API) | 70–90% organic solvent + water mixture | API crystals + recovered solvent for reuse | API crystals d50 10–200 µm (controlled by supersaturation and seeding) | Vacuum evaporation at 20–60°C; ATEX Zone 1 (solvent vapour); SS 316L / Hastelloy | Farmaceutică / Chimie fină |
| Concentrarea sucului de zahăr (sfeclă / trestie) | 85% water (15 wt% sucrose) | 35% water (65 wt% sucrose — Brix 65, saturated syrup) | Clear solution after clarification; BPE +1.5°C at 65 °Brix | Quintuple effect evaporation at 65–130°C; steam economy 4.5–5.0 kg/kg | Zahăr / Alimentar |
Nu vedeți materialul dvs.? Trimiteți-ne datele de proces și vom furniza o dimensionare specifică materialului.
Configurații de evaporatoare
Evaporator cu film descendent (FFE)
Lichidul de alimentare este distribuit uniform pe partea superioară a mănunchiurilor de țevi verticale și curge în jos ca un film subțire pe pereții interiori ai țevilor în timp ce aburul condensează pe exterior. Filmul descendent maximizează contactul cu suprafața de transfer de căldură cu un minim de retenție a lichidului — timp de ședere 2–30 secunde față de 5–30 minute pentru circulația forțată. Aceasta face FFE unic potrivit pentru produsele sensibile la căldură: lactate, farmaceutice, arome, vitamine. ΔT minim la fel de mic ca 3°C. Nu este adecvat pentru lichide vâscoase (µ > 200 mPa·s) sau alimentări predispuse la cristalizare în film.
Evaporator cu circulație forțată (FCE)
O pompă centrifugală recirculă lichidul de proces cu viteză mare (2–4 m/s) printr-un schimbător de căldură cu mănunchi de țevi (calandria) unde este supraîncălzit ușor peste punctul de fierbere, apoi se detentează într-un corp de vapori separat la presiune mai mică. Evaporarea are loc în zona de detentare — nu pe suprafețele țevilor — eliminând fierberea pe film și crustarea pe țevi. Gestionează lichide de la soluții apoase subțiri până la nămoluri aproape saturate, lichide foarte vâscoase și soluții predispuse la cristalizare. Cel mai mare CAPEX dintre toate tipurile de evaporatoare. Singura opțiune viabilă pentru serviciul de cristalizare a sării.
Evaporator MVR (recompresie mecanică a vaporilor)
Vaporii secundari care părăsesc corpul evaporatorului sunt comprimați de un compresor centrifugal sau suflantă Roots, ridicând temperatura de condensare cu 5–20°C deasupra punctului de fierbere al lichidului de alimentare în schimbătorul de căldură — creând forța motrice de temperatură necesară pentru transferul de căldură fără a consuma abur. Consumul net de energie: 15–35 kWh per tonă de apă evaporată. Este necesar abur de pornire (30–60 min). MVR este economic superior MEE multi-efect când raportul cost electricitate/abur < 1:4,5. Nu este adecvat când BPE > 15°C.
Când să alegeți un evaporator — și care tip
Lichidul trebuie concentrat prin eliminarea apei și produsul este sensibil la căldură (lactate, farma, alimentar)
Evaporator cu film descendent în vid (40–65°C) — timp minim de ședere al produsului, daune termice minime, fierbere blândă pe film la cea mai scăzută temperatură posibilă.
Lichidul cristalizează pe suprafețele de încălzire sau conține solide suspendate ridicate care ar bloca un evaporator cu film
Evaporator cu circulație forțată — viteza mare a tubului (2–4 m/s) menține suprafețele curate; evaporarea în zona de detentare elimină fierberea pe suprafața tuburilor; gestionează nămoluri până la 70% greutate solide dizolvate.
Capacitatea de evaporare > 2.000 kg/h și costul aburului este semnificativ (energia reprezintă > 30% din costul de operare)
MEE multi-efect (3–5 efecte) reduce consumul de abur la 0,2–0,33 kg/kg. Comparați cu MVR: dacă costul electricității este < 5× costul energiei aburului, MVR dă un cost de operare mai mic. Lozzar calculează ambele opțiuni în faza de fezabilitate.
Evacuarea lichidelor de la scrubber sau de la tratarea apelor uzate nu este acceptabilă și ZLD este necesar prin permis
Evaporator cu circulație forțată + cristalizator cu circulație forțată — produce cristale de sare uscată cu efluent lichid zero. Integrați cu scrubberul și schimbătorul de căldură într-un singur pachet ZLD cu o garanție de performanță.
Când să NU folosiți un evaporator
Produsul trebuie să fie complet uscat (< 1% umiditate) — evaporarea nu poate atinge starea complet uscată; un uscător este necesar pentru uscarea finală
Volumul de lichid este mic (< 200 kg/h) și costul aburului este scăzut — un simplu efect unic cu încălzire directă sau cu apă caldă este adecvat
Solventul este organic (nu apă) și recuperarea este scopul — o coloană de distilare dă o separare mai bună decât un evaporator
Lichidul conține săruri dizolvate foarte ridicate cu BPE > 20°C — MVR nu este viabil și multi-efect este scump; cristalizarea directă poate fi mai economică
Nu sunteți sigur ce uscător este potrivit pentru procesul dvs.? Vom analiza specificațiile dvs. și vom recomanda soluția optimă.
Ask a technical question →Întrebări frecvente — Evaporatoare
Comparația la punctul de echilibru se bazează pe costul anual de operare: Costul anual MEE = rata_evaporare (t/h) ÷ economia_abur × prețul_aburului (€/t) × ore_funcționare/an. Costul anual MVR = rata_evaporare (t/h) × electricitate_specifică (kWh/t) × prețul_electricității (€/kWh) × ore_funcționare/an. La prețurile europene din 2024: pentru 1 t/h evaporare la 8.000 h/an — MEE 3 efecte consumă 0,33 t abur/h → 52.800 €/an; MVR consumă 25 kWh/t → 25.000 kWh/an → 2.500 €/an. MVR câștigă decisiv cu excepția cazului în care prima de cost de capital nu poate fi amortizată. Excepție: fluide cu BPE ridicat.
Din proiectele noastre
Echipamente asociate
Spray Dryer
Evaporator + uscător spray este secvența clasică de concentrare/uscare în 2 etape pentru lactate, alimentar și farma: evaporați de la 5% la 45–50% solide (cost energetic scăzut), apoi uscați prin pulverizare (cost ridicat dar volum mic)
View productWet Scrubber
Evaporator cu circulație forțată + cristalizator convertește evacuarea scrubberului în sare uscată — back-end-ul ZLD pentru orice sistem de scrubber fără permis de evacuare lichidă
View productHeat Exchanger
Condensatul din fiecare efect al evaporatorului trebuie recuperat de un schimbător de căldură și returnat ca apă de alimentare a cazanului — integrarea termică combinată reduce cererea totală de abur cu încă 5–15%
View productCrystallizer
Evaporatorul concentrează lichidul până aproape de saturație; cristalizatorul îl duce la cristalizare și separă produsul solid — cele două unități sunt întotdeauna proiectate împreună ca un sistem integrat de evaporare-cristalizare
View productSolicitați o ofertă pentru acest echipament
Includeți în solicitarea dvs.:
- →Lichidul de alimentare: nume/compoziție, concentrație (% greutate sau °Brix), debit masic (kg/h) și temperatură (°C)
- →Concentrația de ieșire țintă (% greutate sau °Brix) și temperatura maximă admisă a produsului
- →Rata de evaporare necesară (kg/h apă de eliminat)
- →Tendința de murdărire/crustare: lichidul formează crustă, cristalizează sau spumează?
- →Vâscozitatea la concentrația de alimentare și concentrația țintă (mPa·s)
- →Presiunea aburului disponibil (bar g) și temperatura apei de răcire (°C)
- →Preferință: MEE multi-efect sau MVR? (Lozzar va calcula ambele și va recomanda)
- →Serviciu: continuu sau discontinuu? Ore pe an?
- →Cerințe regulatorii: GMP (alimentar/farma)? Zonă ATEX? Categorie DAPP?
- →Constrângeri amplasament: suprafața disponibilă (m²) și înălțimea maximă (m)