Компания «УЗСК» — эксперт в создании выпарных комплексов «под ключ»: обоснование проекта, подбор технологии, производство, внедрение АСУ, проектирование CIP/SIP, пуск в эксплуатацию на вашем объекте в Павлодаре.

Задачи выпарных систем

Выпаривание — целенаправленное выведение растворителя (чаще всего воды) для сгущения раствора, уменьшения объема отходов и адаптации потока к следующим переделам (образование кристаллов, обезвоживание, разделение). Следствие — постоянное качество продукции, энергосбережение на последующих этапах и снижение издержек на транспортировку.

Категории испарителей

Пленочные (прямоточные/противоточные). Непродолжительное пребывание, щадящий режим — предпочтительны для чувствительных к температуре сред (соки, молочные продукты, сиропы).
С принудительной циркуляцией (FC). Большие скорости в трубках препятствуют образованию накипи; хороши для вязких, загрязняющих и склонных к выпадению кристаллов растворов (рассолы, химические соединения).
Тонкопленочные с вращающимися скребками (scraped/wiped). Экстремально тонкая пленка и эффективный теплообмен — бережное обращение с требовательными средами, достижение значительной концентрации.
Многокорпусные (2–7 корпусов). Каскад: вторичный пар предыдущего корпуса служит теплоносителем для следующего — растет эффективность использования пара.
С рекомпрессией пара.
TVR (термическая): пароструйный аппарат сжимает часть вторичного пара, возвращая его в цикл.
MVR (механическая): компрессор повышает параметры вторичного пара — dramatically снижает нужду в свежем паре.

Алгоритм работы

Подвод тепла к поверхности нагрева инициирует кипение раствора с образованием вторичного пара.
Разделение фаз в сепарационной емкости: каплеуловители сокращают капельный вынос, гарантируя качество конденсата.
Регенерация энергии: вторичный пар либо направляется в следующий корпус (многокорпусная система), либо возвращается через TVR/MVR.
Сгущенный продукт идет на кристаллизацию/сушку или далее, конденсат — на подготовку.

Базовое уравнение теплопередачи:

Q=U⋅A⋅ΔTлог,Q=U \cdot A \cdot \Delta T_{\text{лог}},Q=U⋅A⋅ΔTлог​,

где UUU — суммарный коэффициент (обусловлен режимом течения, загрязнением), AAA — площадь теплообмена, ΔTлог\Delta T_{\text{лог}}ΔTлог​ — среднелогарифмический напор.

Ключевые для баланса явления: BPE и реология

При сгущении температура кипения раствора превышает таковую для чистой воды — BPE (boiling point elevation). Рост BPE уменьшает ΔTлог\Delta T_{\text{лог}}ΔTлог​, требуя:

корректного распределения теплообменных поверхностей по корпусам,
аргументированного выбора схемы потоков,
регулирования продолжительности обработки и сдвиговых нагрузок для структурированных сред.

Варианты технологических схем

Прямоточные схемы. Простота гидравлической обвязки, малые потери; подходят для термочувствительных материалов, где допустим постепенный нагрев.
Противоточные схемы. Улучшенный средний температурный напор для плотных масс: наиболее нагретая ступень работает с максимально вязкой фазой.
Смешанные / байпасные схемы. Гибкость для адаптации к BPE, загрязнению и размерам аппаратов.
Интеграция TVR/MVR. Сокращение расхода свежего пара и охлаждающей воды, особенно в режиме 24/7.

Энергетическая эффективность

Пароэкономичность = (количество испаренного растворителя) / (количество поданного греющего пара).
Ориентиры:

1 корпус: ~0,6–0,8;
2–3 корпуса: ~1,5–2,5;
4–6 корпусов и/или TVR/MVR: еще выше при сбалансированном проектировании.
Большее число корпусов увеличивает экономичность, но усложняет контроль и капитальные вложения — необходим разумный баланс.

Гигиеничность и эксплуатация

Соответствие стандартам CIP/SIP. Дренируемость, отсутствие застойных участков, химическая стойкость материалов, валидированные параметры мойки.
Образование отложений. Снижается благодаря рациональной гидравлике, достаточным скоростям и контролируемому тепловому потоку. Для сложных случаев — аппараты FC или тонкопленочные.
Капельный унос. Сепарационные устройства и ограничение паровой скорости в сепараторе защищают конденсат и последующее оборудование.
Материалы. Нержавеющая сталь 316L — базовый выбор; для сред с хлоридами обосновывают дуплекс-стали/титан.

Практические рекомендации по выбору

Термочувствительные и маловязкие продукты → пленочные испарители с кратким временем пребывания.
Вязкие/загрязняющие/кристаллизующиеся растворы → аппараты с принудительной циркуляцией или тонкопленочные с механическим перемешиванием.
Высокая наработка и дорогой пар → рассмотреть TVR/MVR (сравнить капитальные и операционные расходы).
Значительный BPE и высокие конечные концентрации → противоточная схема, перераспределение поверхностей и температур.
Строгие санитарные требования → гигиеническое исполнение, валидированные моечные циклы, сепараторы.

Проектный расчет испарителей

Исходные условия: расход, нач./конеч. концентрация, допустимые T/вакуум, характеристики раствора (BPE, склонность к отложениям), регион эксплуатации (Павлодар или другой населенный пункт в РФ и ЕАЭС).
Концептуальный этап: число корпусов; схема движения; тип теплообменника; необходимость TVR/MVR.
Материальный и тепловой баланс: распределение ΔT\Delta TΔT, оценка UUU, расчет AAA, прогноз пароэкономичности.
Гидравлика и сепарация: скорости в трубках/сепараторах, выбор каплеуловителей.
CIP/SIP и материалы: сценарии мойки, совместимость уплотнителей, подбор сплава.
Автоматизация: каскадное регулирование (T процесса → нагрев), вакуум, уровни, контроль конденсата, пеноподавление.

Примеры конфигураций

Пищевой концентрат, 15→65 %. Пятикорпусная нисходящая пленка + TVR; сепарационные устройства; вакуум 0,1–0,2 бар; CIP щелочь/кислота.
Минерализованные стоки. Двух-/трехступенчатая принудительная циркуляция + MVR; материал — 316L/дуплекс/титан; опционально кристаллизация.
Растворители/тонкая химия. Тонкопленочный испаритель с минимальным временем пребывания; рекуперация конденсата; онлайн-контроль плотности/концентрации.
Выпарные системы — важнейшее звено для управления качеством и энергопотреблением в технологическом процессе. Правильная комбинация типа аппарата, числа корпусов, учета BPE и загрязнений, а также использование TVR/MVR дает высокую пароэкономичность и стабильный продукт.

Организуем доставку в (Павлодар и другие населенные пункты в РФ и ЕАЭС.