Evaporatori a film ascendente: principi, tipi e applicazioni

L'evaporazione a film ascendente è un metodo a risparmio energetico usato nell'ingegneria chimica. L'applicazione implica la vaporizzazione del liquido per concentrare soluzioni composte da miscele di solvente volatile e soluto non volatile, inclusi acque reflue, estratti proteici, prodotti alimentari e chimici. Tipi di evaporatori a film ascendente: a tubi corti, a tubi lunghi e a film agitato.

Principio

• Gli evaporatori a film ascendente funzionano in continuo o a batch, usando semplici principi di evaporazione. Il liquido è alimentato alla base del tubo evaporatore e vapore riscaldante induce circolazione. Ciò avviene tramite pompa di adescamento o auto-circolazione. Il vapore evapora dalla miscela durante il processo, e il concentrato liquido è raccolto nel rispettivo ricevitore.

Altri metodi di separazione

• L'evaporazione a film ascendente opera su principi diversi da altri metodi di separazione: distillazione, cristallizzazione, essiccazione. Nell'evaporazione il prodotto desiderato è il concentrato liquido; la fase vapore non è separata in componenti individuali come nella distillazione. Il soluto rimane in soluzione invece di formare cristalli come nella cristallizzazione. Il prodotto finale è liquido, a differenza dell'essiccazione che produce residuo solido.

Prestazioni dell'evaporatore

• La capacità è determinata dalla quantità di liquido vaporizzato all'ora, confrontata col vapore immesso per valutare la fattibilità economica. Il coefficiente di scambio termico dipende da area di scambio, coefficiente globale e forza termica motrice globale, basati sulle proprietà fisiche di vapore e liquido bollente.

Problemi

• Durante la progettazione vanno considerate diverse criticità. Alcuni liquidi sono meno viscosi dell'acqua, rendendo l'evaporazione più difficile. Altre miscele possono schiumare o precipitare in cristalli, lasciando depositi sulla superficie di riscaldamento. Alcuni liquidi si denaturano ad alte temperature, altri hanno punti di ebollizione estremamente alti.