Stigfilmsförångare: principer, funktion och tillämpningar

Stigfilmsförångning är en energibesparande metod som används inom kemiteknik. Tekniken bygger på att en vätska förångas för att koncentrera lösningar som består av blandningar av flyktiga lösningsmedel och icke-flyktiga lösta ämnen. Tillämpningsområdena omfattar bland annat rening av avloppsvatten, proteinextrakt, livsmedelsprodukter och olika kemikalier. Stigfilmsförångare finns i flera olika utföranden, exempelvis kortrörs-, långrörs- och omrörda filmförångare.

Så fungerar en stigfilmsförångare

En stigfilmsförångare kan drivas kontinuerligt eller i satser (batchdrift) och utnyttjar relativt enkla förångningsprinciper. Vätskan matas in vid basen av förångarröret, där upphettad ånga tillförs för att skapa cirkulation. Detta sker antingen med hjälp av en pump eller genom naturlig självscirkulation. Under processen avdunstar ånga från blandningen, och den koncentrerade vätskan samlas sedan upp i en separat mottagarbehållare.

Skillnader mot andra separationsmetoder

Stigfilmsförångning skiljer sig i princip från andra separationsmetoder såsom destillation, kristallisation och torkning. Vid förångning är den önskade produkten den koncentrerade vätskan – ångfasen delas därför inte upp i enskilda komponenter som vid destillation. Det lösta ämnet stannar kvar i lösningen i stället för att fällas ut som kristaller, vilket sker vid kristallisation. Slutprodukten är dessutom en vätska, till skillnad från torkning som resulterar i en fast restprodukt.

Förångarens prestanda och kapacitet

Kapaciteten hos en stigfilmsförångare bestäms av mängden vätska som förångas per timme. Denna jämförs med mängden ånga som matas in i anläggningen för att bedöma den ekonomiska lönsamheten. Värmeöverföringshastigheten beror på värmeöverföringsytans area, den totala värmeöverföringskoefficienten och den totala temperaturdrivande kraften. Dessa faktorer baseras i sin tur på de fysikaliska egenskaperna hos både ångan och den kokande vätskan.

Utmaningar vid konstruktion

Flera problemområden måste beaktas vid konstruktion av stigfilmsförångare. Vissa vätskor är exempelvis mindre viskösa än vatten, vilket gör dem svårare att förånga effektivt. Andra blandningar kan skumma eller fällas ut som kristaller, vilket lämnar efter sig avlagringar på den uppvärmda ytan och minskar värmeöverföringen. Dessutom kan vissa vätskor denatureras av höga temperaturer, medan andra har extremt höga kokpunkter som kräver särskilda driftförhållanden.