Tài liệu Tìm hiểu về thiết bị lọc chân không

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ - CƠ SỞ THANH HÓA ---------ddd--------- BÀI TIỂU LUẬN MÔN: CƠ SỞ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HÓA CHẤT VÀ DẦU KHÍ ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ LỌC CHÂN KHÔNG GV HƯỚNG DẪN : NGUYỄN MINH TIẾN SV THỰC HIỆN : NHÓM 04 LỚP : CDHD10LTTH THANH HÓA THÁNG 11 NĂM 2012 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến DANH SÁCH NHÓM 04 TT Họ và tên Mã số sv 1 Hoàng Văn Thịnh 11037113 2 Hoàng Văn Thiết 11038463 3 Hà Văn Thỏa 11036753 4 Vũ Đình Nam 11038063 5 Nguyễn Hữu Tình 11036823 Ghi chú 6 Lê D an 11037463 h C ườ ng SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến MỤC LỤC Lời nói đầu............................................................................................................1 Chương 1:GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG.............................2 1.1.Khái niệm về lọc chân không..........................................................................2 1.2 Nguyên lý thực hiện quá trình lọc:..............................................................2 1.3 Mục đích, phạm vi ứng dụng:......................................................................4 1.4 Yêu cầu nguyên liệu:...................................................................................4 1.5 Đặc điểm sản phẩm:.....................................................................................5 1.6. Các biến đổi chính của nguyên liệu trong quá trình lọc, cơ sở khoa học của sự biến đổi:............................................................................................................5 Chương 2:QUÁ TRÌNH LỌC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG..............................................................................7 2.1Chênh lệch áp suất:...........................................................................................7 2.2.Bã lọc:..............................................................................................................7 2.3.Vật ngăn lọc:.................................................................................................10 2.4.Phương pháp thực hiện quá trình lọc:...........................................................11 Chương 3:CÁC THIẾT BỊ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG13 3.1Các loại thiết bị lọc chân không.....................................................................13 3.1.1.Thiết bị thiết bị lọc chân không thùng quay:..............................................13 3.1.1.1.Nguyên tắc cấu tạo:.................................................................................13 3.1.1.2.Nguyên tắc hoạt động:.............................................................................14 3.1.1.3.Thiết bị đi kèm trong hệ thống lọc:.........................................................16 3.1.2.Thiết bị lọc đĩa chân không:.......................................................................17 3.1.3.Thiết bị lọc băng tải chân không:...............................................................18 3.2.Các loại thiết bị lọc chân không khác............................................................19 3.2.1. Máy lọc dầu kháng cháy............................................................................19 3.2.2. Máy lọc dầu bôi trơn chân không..............................................................21 KẾT LUẬN.........................................................................................................23 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................24 SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến LỜI NÓI ĐẦU. Trên thực tế vật chất thường tồn tại dưới dạng hỗn hợp nhiều chất hoặc nhiều pha,việc phân riêng các hỗn hợp không đồng nhất là rất cần thiết nhằm mục đích phục vụ cho công nghiệp sản xuất hoặc cho sinh hoặt hằng ngày hoặc làm sạch môi trường sống xung quanh chúng ta. Một trong những phương pháp phân riêng hỗn hợp là phương pháp lọc,các hệ không đồng nhất thực hiện phân riêng bằng phương pháp lọc thường có 2 hệ chủ yếu : + Hệ bụi (tức là pha rắn trong pha khí). +Hệ huyền phù ( pha rắn trong pha lỏng). Ở phần này chúng em nghiên cứu “ Tìm hiểu về thiết bị lọc chân không” là thuộc dạng lọc hệ huyền phù nó ứng dụng rất rộng rãi đặc biệt tách hai pha rắn –lỏng ra khỏi nhau và có những tính năng ưu việt hơn thiết bị lọc khác. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do thời gian có hạn lượng kiến thức chưa được sâu lắm mong bạn đọc và thầy cô góp ý thêm. Nhóm sinh viên thực hiện SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 1 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Chương 1 GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG 1.1.Khái niệm về lọc chân không. Ta thấy rằng trong công nghiệp đang sử dụng rất nhiều thiết bị lọc là quá trình phân riêng hỗn hợp không đồng nhất qua lớp lọc, bã được giữ lại trên lớp lọc, dung dịch đi qua lớp lọc dưới áp suất dư so với áp suất bên dưới vật ngăn. Muốn hiểu được thế nào la lọc chân không thì ta phải hiểu môi trường chân không là như thế nào. Chân không: Trong lý thuyết cổ điển, là không gian không chứa vật chất. Như vậy chân không có thể tích khác không và khối lượng (và do đó năng lượng) bằng không. Do không có vật chất bên trong, chân không là nơi không có áp xuất. Vậy lọc chân không: Là một dạng của lọc huyền phù mà lý thuyết nói chương trước nó là quá trình phân riêng hỗn hợp không đồng nhất ở dạng huyền phù dưới môi trường chân không. 1.2. Nguyên lý thực hiện quá trình lọc: Nguyên tắc của quá trình lọc: cho huyền phù vào một bên vách ngăn lọc rồi tạo ra trên bề mặt lớp hyền phù một áp suất P 1, dưới tác dụng của áp suất P1 pha liên tục chảy qua phía bên kia nhờ việc xuyên qua các mao dẫn trên vách ngăn lọc, còn pha phân tán bị giữ lại trên vách ngăn lọc. Pha liên tục xuyên qua vách ngăn được gọi là nước lọc, còn pha phân tán bị giữ lại tạo thành bã lọc. Khi pha phân tán có kích thước lớn hơn đường kính mao quản của vách ngăn lọc thì sẽ bị giữ lại trên vách ngăn lọc và tạo thành lớp bã lọc. Chiều cao của lớp bã lọc sẽ tăng theo thời gian và làm trở lực của lớp bã lọc cũng tăng theo. Khi đó quá trình lọc được gọi là lọc tạo bã hay lọc bề sâu. SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 2 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến P1 Huyền phù Bã lọc Vách ngăn P2 Hình 3.1: Lọc bề mặt Ngược lại, khi pha phân tán có kích thước nhỏ hơn đường kính mao quản của vách ngăn lọc thì sẽ khuếch tán vào bên trong các mao quản của vách ngăn lọc, bị giữ lại bên trong và bã lọc được hình thành trong các mao quản. Khi đó quá trình lọc được gọi là lọc bề sâu. P1 Huyền phù Bã lọc Vách ngăn lọc P2 Hình 3. 2: Lọc bề sâu Quá trình lọc là quá trình vật lý dùng để tách các hỗn hợp khó lắng, nó nằm trung gian giữa ba quá trình: lắng, lọc, ly tâm. Sự lọc qua vách ngăn được phân ra: lọc thông dụng, vi lọc và lọc phân tử (gồm siêu lọc và lọc thẩm thấu ngược). Động lực của quá trình lọc là sự chênh lệch áp suất giữa hai bên màng lọc, để quá trình lọc có thể diễn ra, ta cần có: P = P1 – P2 > 0 Theo lý thuyết để P > 0, ta có ba giải pháp sau: SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 3 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến  Sử dụng áp suất thủy tĩnh (áp suất của cột chất lỏng phía trên màng lọc nằm ngang): giải pháp này giúp tiết kiệm chi phí cho việc vận hành quá trình lọc nhưng thời gian lọc thường kéo dài.  Sử dụng bơm để đưa huyen phù qua màng lọc, khi đó: P1 > P2 = 1atm  Tạo áp lực chân không từ bên dưới màng lọc, khi đó: P1 = 1atm > P2 1.3 Mục đích, phạm vi ứng dụng: Quá trình lọc chân không nhằm mục đích làm sạch, nâng cao chất lượng sản phẩm như lọc đường, lọc nước quả, dầu thực vật, rượu, bia, nước chấm, sữa, lọc khí… Với mục đích khai thác, làm đa dạng hóa một cấu tử, thu nhận sản phẩm như sản xuất các loại bột, tinh bột, men bánh mì… Lọc còn là quá trình trung gian nhằm mục đích chuẩn bị cho các quá trình tiếp theo như lọc sơ bộ dịch quả trước khi lắng, lọc dịch đường trước khi phối trộn với các nguyên liệu khác trong quá trình sản xuất các loại thực phẩm khác… Lọc còn nhằm mục đích tách các cấu tử sau khi thực hiện các quá trình công nghệ khác nhau như lọc sau khi tẩy màu bằng than hoạt tính, lọc kết tủa sau khi sử dụng các tác nhân hóa học như: Ca(OH)2, H3PO4… 1.4 Yêu cầu nguyên liệu: Vật liệu đưa vào quá trình lọc là huyền phù gồm pha lỏng là dung dịch và pha rắn là bã, được đặc trưng bằng tính không tan lẫn và khả năng tách khỏi nhau. Ví dụ như trong quá trình sản xuất syrup từ tinh bột thì sau quá trình thủy phân tinh bột, ngoài glucose trong syrup còn chứa một số tạp chất có nguồn gốc từ nguyên liệu ban đầu (protein, lipid…), các sản phẩm chuyển hóa từ dextrose (chất màu), các oligosaccharide. Sau quá trình lọc, ta loại bỏ được bã gồm các tạp chất, đặc biệt là tạp chất protein, lipid, chất màu… Hay trong quá trình sản xuất bia thì bia sau khi tàng trữ vẫn còn đục, ngoài SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 4 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến bã nấm men thì còn loại bỏ các phức chất như tanin, protein… sau quá trình lọc và thu được bia có độ trong tốt hơn. 1.5 Đặc điểm sản phẩm: Sản phẩm của quá trình lọc có thể là dung dịch yêu cầu trong hoặc trong suốt và cặn bã chứa ít dung dịch để tránh tổn thất. Sản phẩm cũng có thể là chất rắn, yêu cầu khô và được tách hết dung dịch. Trong quá trình sản xuất bia, ở khâu hoàn thiện sản phẩm, giai đoạn lọc bia được tiến hành làm cho sản phẩm trong hơn. Bia là một hệ thống hỗn dịch phức tạp với thành phần chính là các chất keo hòa tan. Do tính chất bất ổn định của hệ thống keo này, mà không nhanh thì chậm các chất keo này cũng sẽ tách ra khỏi trạng thái cân bằng, nên xảy ra hiện tượng đục bia. Trong công nghệ sản xuất bia ngày nay, người ta có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật khác nhau để thúc đẩy nhanh quá trình ổn định chất lượng bia, rút ngắn thời gian tự lắng trong của bia bằng enzyme, hóa chất hấp phụ… sau đó tiến hành lọc sẽ mang lại hiệu quả cao hơn. Để lọc bia trong hơn, người ta có thể áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp nhiều loại máy lọc như khung bản, lọc đĩa, lọc nến, lọc thùng, lọc ly tâm… 1.6. Các biến đổi chính của nguyên liệu trong quá trình lọc, cơ sở khoa học của sự biến đổi: Sau khi lọc dung dịch trong suốt hầu như không thay đổi về thành phần hóa học và các thành phần khác, tuy nhiên có thay đổi về trạng thái, màu sắc, chất lượng tăng do tách hết tạp chất và loại được một số vi sinh vật không có lợi theo cặn ra ngoài. Tuy nhiên có thể có tổn thất một ít các chất có lợi theo cặn như protein, vitamin… Sản phẩm là có thể là rắn lỏng, ngoài thay đổi về trạng thái từ lỏng sang rắn, còn tách được các tạp chất hòa tan do đó chất lượng tăng lên. Ví dụ như trong quá trình sản xuất rượu Cognac, ở bước làm lạnh và lọc, người ta dùng yếu tố nhiệt độ thấp (từ -100C đến 150C) để đưa các muối của acid tatric, pectin, protein vô định hình từ dạng hòa tan trong rượu về trạng thái không hòa tan (kết tủa), rồi tiến hành lọc để tách chúng ra khỏi sản phẩm rượu Cognac, làm cho sản phẩm ổn định, bền về thành phần hóa học, cũng như các SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 5 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến tính chất về cảm quan sẽ hoàn thiện và hài hòa đúng với yêu cầu kỹ thuật, chất lượng cho từng loại sản phẩm rượu Cognac. SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 6 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Chương 2: QUÁ TRÌNH LỌC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG 2.1 Chênh lệch áp suất: P là động lực của quá trình lọc, P tăng thì tốc độ lọc tăng. Như đã nói ở trên có thể tạo ra động lực của quá trình lọc bằng các cách sau: dùng áp lực của cột chất lỏng (áp suất thủy tĩnh); dùng máy bơm hay máy nén đưa huyền phù vào (lọc áp suất); dùng bơm chân không hút (lọc chân không). Sự gia tăng của P phải có giới hạn:  Nếu P lớn thì lớp bã sẽ bị nén chặt (thể tích giảm xuống), các ống mao quản bị thu hẹp lại, lúc đó tốc độ tăng chậm hơn so với sự tăng áp suất và đến mức có thể giảm đi, chất lỏng không chui qua được lớp lọc.  Tuy nhiên, khi P tăng quá cao thì có thể làm rách vải lọc và phá vỡ lớp vật ngăn hoàn toàn không có lợi. Tùy theo phương pháp lọc ta khống chế giá trị P khác nhau. 2.2 Bã lọc:  Bã lọc gồm hai loại: nén được và không nén được.  Bã không nén được thì các hạt không bị biến dạng và ở dạng tinh thể, chúng phân bố thành lỗ kích thước không đổi khi ta tăng áp lực, lượng dung dịch trong bã hầu như không thay đổi.  Bã nén được thì biến dạng thì biến dạng, khi tăng áp lực lọc chúng bị nén chặt lại.  Nếu cặn xốp (cặn chứa bã không nén được), độ nhớt dung dịch thấp thì tốc độ lọc cao.  Nếu cặn dẻo (kết dính lại thành khối, chứa bã nén được), độ nhớt dung dịch cao thì khó lọc. Ví dụ nước quả, dau, dung dịch đường, dung dịch có tinh bột… Trong trường hợp này ta phải tác động làm thay đổi cấu trúc bã lọc: có thể giảm độ nhớt dung dịch bằng cách tăng nhiệt độ dung dịch trước khi lọc, nhiệt độ lọc phụ thuộc vào loại dung dịch. Ví dụ lọc dung dịch đường ở 60 – SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 7 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến 700C. Ngoài ra, còn có thể sử dụng chất trợ lọc.  Chất trợ lọc: Chất trợ lọc là một loại bột mịn được đưa vào để hỗ trợ cho quá trình lọc. Chất trợ lọc có nhiệm vụ tạo thành trên bề mặt lọc một lớp bã bổ sung làm tăng khả năng giữ pha rắn và giảm trở lực của pha lỏng. Bột trợ lọc muốn thực hiện đúng nhiệm vụ của mình can thỏa mãn các yêu cầu sau:  Tạo được trên bề mặt lọc lớp bã có độ xốp lớn ( = 0, 85 ÷ 0,9), nhưng kích thước lỗ xốp bé.  Bề mặt riêng của bột trợ lọc không lớn lắm (vì bề mặt riêng lớn thì kích thước hạt bé và trở lực lớn).  Giới hạn thành phan cỡ hạt của bột trợ lọc trong phạm vi hẹp (tức là kích thước cỡ hạt tương đối đồng nhất).  Khối lượng riêng bột trợ lọc không lớn lắm (vì khối lượng riêng lớn tạo ra sự phân lớp trong huyen phù).  Độ nén ép dưới áp suất không lớn lắm.  Không hòa tan và trơ hóa học với pha lỏng của huyen phù.  Người ta thường có hai cách để sử dụng bột trợ lọc: - Hòa bột trợ lọc vào huyền phù (khoảng 0, 01 ÷ 4% huyền phù đem lọc). - Phủ lớp bột trợ lọc lên be mặt (thường dùng cho thiết bị lọc gián đoạn) với chiều dày khoảng 0, 8 ÷ 2, 5 mm (tương đương với khối lượng 0, 1 ÷ 0, 75 kg/ m2).  Trong các thiết bị lọc liên tục người ta thường pha bột trợ lọc vào huyền phù rồi tiến hành lọc với tốc độ lớn.  Trong sản xuất, người ta thường sử dụng nhieu loại bột trợ lọc khác nhau như: diatomit, perolit, amiăng, mùn cưa, than hoạt tính…  Ví dụ như trong sản xuất bia và rượu vang, người ta dùng máy lọc ép để đảm bảo độ trong của sản phẩm; dùng máy lọc chân không thùng quay có lớp lọc lót để lọc các chất lỏng chứa nhieu chất rắn ở dạng huyền phù, hay lọc huyền SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 8 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến phù của chất rắn ở dạng bùn (hoặc có tính nhớt như gelatin).  Các khoáng chất được sử dụng làm chất trợ lọc chủ yếu là: - Diatomit: Năm 2002, 68% lượng diatomit được sử dụng hoặc bán ra ở Mỹ là dùng cho quá trình lọc. Do cấu trúc của diatomit có các lỗ xốp lớn và nhiều khoảng trống nên vật liệu này có khả năng thấm hút cao. Diatomit có tính trơ hóa học. Cùng với năng suất lọc cao (tốc độ lọc lớn); diatomit có khả năng tách các hạt chất rắn có kích thước < 0, 5 mm. Diatomit rất nhẹ và có thể chịu nén, trong khi đó vẫn giữ được 90% các khoảng trống; với ưu điểm này trong sản xuất bia người ta thường dùng diatomit hơn là perlit. Để làm chất trợ lọc, diatomit phải qua chế biến để đạt các tiêu chuẩn về độ sạch mà vẫn giữ được vi cấu trúc thiết yếu phục vụ cho mục đích lọc. Khi đã qua chế biến, người ta thu được các sản phẩm sau: khoáng diatomit tự nhiên, khoáng diatomit nung, khoáng diatomit nung chảy. Khoáng diatomit tự nhiên được tạo ra bằng cách nghiền và sấy quặng diatomit. Khi nung khoáng diatomit tự nhiên ở nhiệt độ 10000C sẽ tạo khoáng diatomit nung. Trong quá trình nung, các hạt diatomit cỡ nhỏ nóng chảy và gắn kết lại với nhau, tạo ra các hạt có kích thước cỡ to hơn, nhờ vậy diaomit có diện tích bề mặt giảm đi, kích thước các lỗ xốp tăng lên làm tốc độ lọc tăng theo. Trong quá trình nung nói trên, nếu cho thêm chất trợ dung (ví dụ như soda) thì sẽ tạo ra sản phẩm khoáng diatomit nóng chảy, ở đây nhiệt độ nóng chảy của diatomit giảm xuống làm các hạt diatomit kết tụ lại với mức độ lớn hơn mà vẫn giữ nguyên được cấu trúc của nó. Tùy theo yêu cầu về độ trong của nước lọc hay tốc độ lọc mà người ta tạo ra nhiều phẩm cấp (chất lượng riêng), bằng cách trộn các sản phẩm nói trên với nhau theo một tỉ lệ nhất định. - Perlit là một loại khoáng chất gốc dung nham núi lửa trong giống như thủy tinh. Ngoài các ứng dụng đối với ngành xây dựng, perlit xốp còn được sử dụng làm chất trợ lọc. Nói chung, perlit đặc và thô hơn diatomit nên chỉ có thể giữ lại các hạt tạp chất có kích thước > 1 mm. - Cát silic và khoáng garnet là những vật liệu lọc được sử dụng trong các quá trình xử lý nước thải công nghiệp, nước thải đô thị hay bể bơi. Garnet là một nhóm các khoáng chất có công thức chung là A3B2(SiO4)3; trong đó A = Fe2+, SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 9 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Mn2+, Mg hay Ca; còn B = Al3+, Fe3+, Cr3+ hay Ti3+. Do có nhiều ưu điểm như: trơ hóa học, chịu ăn mòn, có kích thước đồng nhất nên cát silic oxit được dùng cho các máy lọc trọng lực, có tốc độ lọc nhanh. - Zeolit hiện đang cạnh tranh với cát silic oxit trên thị trường lọc ở Mỹ. Clinoptilolit là loại zeolit được sử dụng nheu nhất cho các quá trình lọc. Clinoptilolit có khả năng giữ các hạt tạp chất ở trong các lỗ xốp hay trên bề mặt thô ráp của nó, đây là điều mà ở cát silic không có. 2.3 Vật ngăn lọc:  Bề dày của vật ngăn lọc và tính chất của nó cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc. Thường thì sử dụng vật ngăn lọc xốp, mỏng, và dễ thay thế như: vải lọc, màng xốp, tơ nhân tạo hay cát sỏi…  Vật ngăn lọc có 3 tính năng cơ bản:  Giữ pha rắn càng nhiều càng tốt, đồng thời trở lực đối với pha liên tục càng nhỏ càng tốt.  Sự phân bố đong đều các lỗ xốp (mao dẫn) trên bề mặt vật ngăn lọc.  Chịu được tác động của môi trường lọc như: độ thấm ướt, độ ben về áp suất, nhiệt độ, hóa học, cháy nổ, điều kiện tái sinh bề mặt lọc.  Chọn vật ngăn lọc phù hợp với yêu cầu cụ thể là một việc làm hết sức phức tạp, liên quan đến nhiều yếu tố khác như: chất lượng nước lọc, thời gian sử dụng và giá thành sản phẩm.  Vật ngăn lọc có thể sử dụng dưới nhiều dạng khác nhau:  Dạng hạt: cát, đá, sỏi, than…  Dạng sợi: sợi bông, sợi đay, sợi tổng hợp…  Dạng tấm: kim loại đục lỗ…  Dạng vật xốp: sứ, thủy tinh, cao su…  Vật ngăn lọc được phân loại theo các dấu hiệu khác nhau:  Theo nguyên tắc lọc: lọc bề mặt và lọc sâu thì vật ngăn lọc bề mặt gồm: giấy lọc, vải lọc, nỉ, len…; còn vật ngăn lọc sâu gồm: các lớp than, sỏi, đá, cát… SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 10 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến  Theo cấu trúc: vật ngăn uốn được (có tính dẻo) và vật ngăn không uốn được (có tính cứng).  Theo vật liệu chế tạo: giấy, amiăng, bông, len dạ, kim loại…  Theo phương pháp chế tạo: lưới đan từ sợi, ép từ các dạng bột, dệt, tấm đục lỗ…  Khi chọn vật ngăn lọc cần phải tham khảo thêm trong các tài liệu chuyên ngành. 2.4.Phương pháp thực hiện quá trình lọc: Trong kỹ thuật người ta thường áp dụng 4 trường lọc:  Lọc trong điều kiện tốc độ lọc không đổi: C = const (dùng bơm piston).  Lọc trong đieu kiện áp suất không đổi: P = const (sử dụng bơm chân không, máy nén, cột thủy tĩnh).  Lọc trong đieu kiện tốc độ lọc và áp suất không đổi: C = const và P = const.  Lọc trong đieu kiện tốc độ lọc và áp suất đều thay đổi: C ≠ const và P ≠ const (sử dụng bơm ly tâm). Tuy nhiên, áp dụng nhiều trong kỹ thuật thì có 2 trường hợp là lọc với áp suất không đổi và lọc với tốc độ lọc không đổi.  Lọc với P không đổi (P = const) trong quá trình lọc, chiều dày lớp lọc tăng lên sẽ làm tốc độ lọc giảm, đây là quá trình lọc không ổn định, gọi là lọc động.  Lọc với tốc độ lọc không đổi (C = const), trong quá trình lọc gradient áp suất trên lớp lọc không đổi, P/ l không đổi, gọi là lọc tĩnh. Để giữ tốc độ lọc không đổi ta cần tăng áp lực lọc để thắng trở lực do lớp bã ngày càng tăng.  Lọc ở nhiệt độ thấp như lọc bia ở nhiệt độ – 40C.  Lọc ở nhiệt độ thường đối với những dung dịch thực phẩm dễ lọc, độ nhớt không cao như trong quá trình lọc dau thực vật ta đưa dung dịch dầu đến nhiệt độ đông tụ rồi lọc.  Lọc ở nhiệt độ cao hay còn gọi là lọc nóng, phương án rất phổ biến, mục SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 11 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến đích là giảm độ nhớt dung dịch, tăng tốc độ lọc. Ví dụ lọc dung dịch đường tốt nhất ở 60 – 700C, lọc nóng dầu ăn ở 55 – 60 0C. Nhược điểm của lọc nóng là dầu không được tách tạp chất nên phải tiến hành lọc lại dầu bằng phương pháp lọc nguội.  Lọc gián đoạn là phương án lọc gom 4 giai đoạn: chuẩn bị lọc, lọc, rửa bã và xả bã. Để tăng chất lượng dung dịch lọc thường tiến hành lọc lại nước đầu vì lúc đó mới lọc chưa có lớp bã lọc, chỉ có lớp vật ngăn nên các cặn nhỏ có thể chui qua.  Lọc liên tục: là phương án có nhieu tính ưu việt, các giai đoạn lọc đều được thực hiện liên tục. SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 12 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Chương 3: CÁC THIẾT BỊ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH LỌC CHÂN KHÔNG 3.1 Các loại thiết bị lọc chân không. 3.1.1.Thiết bị thiết bị lọc chân không thùng quay: 3.1.1.1.Nguyên tắc cấu tạo: Thùng quay dạng trụ, trên thành đục lỗ và bên ngoài phủ vách ngăn lọc. Còn ngăn trong phân ra 12 ngăn riêng biệt, mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng tại tâm thùng quay. Hệ thống đường ống cùng với trục rỗng tạo thành đường hút chân không và dẫn nước lọc. Kết cấu thiết bị lọc chân không thùng quay được miêu tả như sau: thùng lọc với các ngăn có ống dẫn nối liền trục rỗng thông ra đầu phân phối chân không. Thùng quay được nhờ bộ truyền động qua bánh răng. Chống sa lắng của huyền phù nhờ bộ khuấy được truyền động từ cơ cấu. Khu vực sấy bã được hỗ trợ bởi cơ cấu ép băng tải. Thực hiện tháo lắp bằng cơ cấu dao cạo. Đầu phân phối chân không cho máy lọc thùng quay được mô tả như sau: gồm hai đĩa tiếp xúc với nhau, một đĩa chuyển động được nối liền với trục rỗng của thùng quay, còn một đĩa không chuyển động (cố định) nối liền với hệ thống hút chân không. Bề mặt tiếp xúc giữa đĩa chuyển động và đĩa cố định phải chế tạo sao cho giảm ma sát chuyển động, đồng thời phải kín đối với hệ thống chân không. Đĩa chuyển động có 12 lỗ tương ứng với 12 ngăn trên thùng lọc, còn đĩa cố định có 3 rãnh: rãnh A tương ứng với vùng lọc; rãnh B – vùng rửa và làm ráo; rãnh C - vùng tạo bã và tái sinh. Trong quá trình lọc thùng quay, ngăn nào trùng với rãnh tương ứng của đĩa cố định thì hoạt động theo chế độ đã định. Hình 5.5: Cấu tạo của thiết bị lọc chân không thùng quay SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 13 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Hình 5.6: Thiết bị lọc chân không thùng quay 3.1.1.2.Nguyên tắc hoạt động: Lọc chân không thùng quay là thiết bị làm việc liên tục với động lực quá trình được tạo ra bằng bơm chân không. Như vậy áp suất lọc là áp suất khí quyển tức p1 = pa, do đó động lực lọc: p = pa - pv (pv là áp suất chân không do bơm tạo nên) Thiết bị lọc là thùng hình trụ đường kính D chiều dài L quay với tốc độ n vòng / phút. Do vậy chu kỳ làm việc: Vk = 60/ n (s) Và diện tích bề mặt thùng lọc: F = ð * D * L (m2) Người ta có thể bố trí bề mặt lọc bên trong thùng, tức huyền phù vào trong thùng, từ đó nước lọc chảy ra ngoài. Thông dụng hơn cả, là trường hợp bố trí bề mặt lọc phía ngoài thùng, nghĩa là nước lọc chảy từ ngoài vào trong. SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 14 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến Hình 5.7: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị lọc chân không thùng quay Thùng quay đặt trong bể chứa huyền phù với độ nhúng sâu cố định theo mực chất lỏng không đổi. Thông thường theo chu vi của thùng người ta phân chia ra 6 khu vực tương ứng với các góc ư khác nhau. Nguyên tắc cấu tạo được mô tả rõ sơ đồ sau: SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 15 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến -Rửa bã lọc: Lọc là quá trình phân riêng hệ không đồng nhất nhằm thu hồi pha liên tục và pha phân tán; cho nên sau khi lọc cần tiến hành quá trình rửa bã. Việc rửa bã là để thu hồi pha lỏng quí (các chất hòa tan) hoặc làm sạch rắn, được thực hiện theo cơ chế khuếch tán. Như vậy rửa bã là quá trình trích ly các chất hòa tan còn nằm trong pha rắn chuyển vào nước rửa, cho nên theo nguyên lý quá trình rửa diễn ra phức tạp hơn lọc. Nghiên cứu và thực hiện quá trình rửa nhằm xác định lượng nước rửa ít nhất, trong khoảng thời gian ngắn nhất, thu hồi được pha rắn sạch nhất hoặc thu hồi được các chất hòa tan cao nhất. Người ta thường sử dụng hai phương pháp rửa bã chủ yếu sau đây: - Hòa bã vào nước rửa, tạo dung dịch huyền phù mới rồi đem đi lọc lại. - Tiến hành cho dòng nước rửa đi qua máy lọc ngay sau khi lọc. Dòng chảy của nước rửa có thể cùng chiều hay ngược chiều với dòng nước lọc. Và khi thực hiện rửa bã ngược sẽ có hiệu quả hơn, nên sử dụng nước rửa nóng. Rửa bã là quá trình phức tạp, trong đó chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như: kích thước hình dạng hạt rắn, tốc độ dòng nước rửa; độ xốp lớp bã; chiều dày lớp bã và tính chất nước rửa. 3.1.1.3.Thiết bị đi kèm trong hệ thống lọc: Khu vực sấy 1và 2 người ta hỗ trợ bằng cơ cấu băng tải ép bớt nước lọc và nước rửa. Tại khu vực rửa ưr bố trí các vòi phun nước rửa. Cạo bã được thực hiện bằng các phương pháp khác nhau: bằng dao cạo, bằng dây cạo, bằng con lăn và bằng băng tải. Hệ thống lọc chân không thùng quay gồm: thùng quay nhúng trong bể huyền phù, thùng cấp huyền phù có cánh khuấy chống sự sa lắng pha rắn, còn trong bể cũng có cánh khuấy. Huyền phù từ thùng nhờ bơm cấp vào bể, mức chất lỏng được cố định bằng ống chảy tràn. Bơm chân không hút từ bình tách bọt, các giọt lỏng ngưng lại chứa trong bình. Nước lọc và nước rửa tách trong bình và chứa ở bể; hỗ trợ SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 16 Tiểu luận: Cơ sở thiết kế thiết bị hóa chất và dầu khí GVHD: Nguyễn Minh Tiến việc tách bã và tái sinh vách ngăn lọc nhờ dòng khí nén từ bình được cung cấp bởi máy nén. Hình 5.8: Sơ đo hệ thống lọc chân không thùng quay 3.1.2.Thiết bị lọc đĩa chân không: - Nguyên tắc cấu tạo: Đĩa lọc hình tròn được ghép từ các cánh quạt, mỗi hình quạt được gọi là một tấm lọc giữ vai trò giống như ngăn lọc trong thùng quay. Nguyên lý cấu tạo của đĩa lọc: tấm lọc hình quạt là khoang rỗng để bên ngoài phủ được vách ngăn lọc. Tấm lọc được cấu tạo bởi đầu nối gắn vào trục rỗng. Trục rỗng cũng được chia ra các ngăn tương ứng với số tấm lọc trên đĩa. Trên trục rỗng lắp nhiều đĩa lọc và quay với tốc độ n vòng để thực hiện quá trình lọc liên tục. Đầu phân phối chân không cũng được kết cấu như trong lọc thùng quay. -Nguyên tắc hoạt động: SV thực hiện: Nhóm 04 Lớp: CDHD10LTTH Trang 17