Bài giảng Quá trình thiết bị công nghệ hóa học: Chương 4 - Nguyễn Minh Tân

Bài giảng Quá trình thiết bị công nghệ hóa học: Chương 4 - Nguyễn Minh Tân được biên soạn với các nội dung chính sau: Tìm hiểu về quá trình lọc; Bản chất vật lý của quá trình lọc; Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc; Phương trình lọc chung;... Mời các bạn cũng tham khảo bài giảng tại đây!

PHÂN%RIÊNG% HỆ%LỎNG%KHƠNG%ĐỒNG%NHẤT (Phân%riêng%bằng%cơ%học) Giảng&viên:&Nguyễn&Minh&Tân& Bộ&mơn&QT7TB&CN&Hóa&học&&&Thực&phẩm Trường&Đại&học&Bách&khoa&Hà&nội Lọc Khái niệm -Tách hỗn hợp rắn- lỏng thành nước bã nhờ vách ngăn -Quá trình lọc: Tạo bã sản xuất nước Rửa bã sơ Rửa bã triệt để Tách bã khỏi vách ngăn Làm vách ngăn -Bước – 5: lọc gián đoạn -Bước – 5; lọc liên tục -Động lực q trình chênh lệch áp suất: •Lọc áp suất thủy tĩnh •Lọc áp lực •Lọc chân khơng Lọc Bản chất vật lý trình lọc !h w=k !z k: số lọc h: chiều cao thủy tĩnh chất lỏng chiều cao z vách ngăn w: vận tốc lọc Lọc Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình lọc Huyền phù: Nồng độ, kích cỡ bề mặt, dạng, tính ỳ, độ phân tán, nhiệt độ , độ nhớt, tính điện ly,… Vách lọc Thể tích mao quản, độ lớn mao quản, trở lực dòng Chênh lệch áp suất Áp suất phía vách lọc, vận tốc dòng qua vách lọc, cấu tạo trợ lực lớp bã, dòng chuyển động chất lỏng Lọc Các$yếu$tố$ảnh$hưởng$đến$q$trình$lọc Ảnh hưởng lớp bã Lọc Các$yếu$tố$ảnh$hưởng$đến$q$trình$lọc •Ảnh hưởng kích thước hạt rắn •Ảnh hưởng bề mặt dạng hạt tính ỳ hạt •Ảnh hưởng dịng chảy •Ảnh hưởng áp suất Lọc Các$yếu$tố$ảnh$hưởng$đến$q$trình$lọc •Ảnh hưởng nồng độ huyền phù Lọc Các$yếu$tố$ảnh$hưởng$đến$q$trình$lọc •Ảnh hưởng nhiệt độ Lọc Phương'trình'Hagen'– Poiseuiller'và'D arcy Lớp bã tạo bảo tập hợp hạt, hình thành mao quản song song với theo hướng dòng chảy Nước chảy dòng qua lớp bã Pt Hagen-Poiseuiller d 2# d $p! d $p! V = Fn = F" 32 µH 32 µH V: thể tích nước qua lớp bã thời gian ! F: bề mặt tiết diện lớp bã n: số lượng mao quản tính theo đơn vị diện tích n = ! "d ε : độ xốp lớp bã d: đường kính mao quản Δp: hiệu số áp suất hai bên vách lọc H: chiều dài mao quản ( chiều cao lớp bã) µ: độ nhớt nước k: số lọc k= !d 32 Pt D arcy V "p "pF! q= =k V =k F! µH µH Lọc Phương'trình'lọc'chung Lượng bã thu lượng rắn có huyền phù: (1 # " )HF! r = V!r r: quan hệ lượng bã lượng nước huyền phù "pF! V =k µH Pt D arcy trở lực lớp bã: #= k" r (1 $ ! ) V: thể tích nước qua lớp bã thời gian ! F: bề mặt tiết diện lớp bã n: số lượng mao quản tính theo đơn vị diện tích ε : độ xốp lớp bã d: đường kính mao quản Δp: hiệu số áp suất hai bên vách lọc H: chiều dài mao quản ( chiều cao lớp bã) µ: độ nhớt nước k: số lọc dV F k! r (1 % " )$p0 = d# Vr!µ !p0 : tổn thất áp suất qua lớp bã Thay giá trị trở lực lớp bã vào pt D arcy lấy tích phân với !p0 = const 2 F #$p0 V = r!µ" : Các$yếu$tố$ảnh$hưởng$đến$lượng$ẩm$cịn$lại$trong$bã$ lọc Ảnh hưởng khối lượng riêng dịng khí - Lọc áp suất dư, lượng ẩm nhỏ - Khối lượng riêng dòng khí tăng có áp suất dư, làm giảm lượng lỏng bã Vách%lọc - Nhiệm vụ vách lọc: giữ hạt rắn lại, cho lỏng qua - Yêu cầu: phù hợp với tính chất lỏng, bã điều kiện làm việc - Lưới đan, đĩa lỗ -Vải lọc: - Các vật liệu dạng sợi: giấy, xenllullơ - Vật liệu hạt; cát sỏi, than hoạt tính, mùn cưa, xỉ,… - Vật liệu có mao quản xốp: sứ thủy tinh, vật liệu nhân tạo - Màng lọc Chất%trợ%lọc -Tạo điều kiện tốt cho trình lọc huyền phù khó lọc Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Bể lọc có lớp đệm: cát, sỏi Dung tích lớn, bê tơng - Vách lọc dày, có nhiều lớp: nhỏ trên, to - Lớp chất lỏng bên vách lọc 1- 1,5m - Vận tốc: 0,1m/h - Bề dày vách lọc: 3m , hạt 0,5 – 3mm vận tốc 5m/h Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Bể lọc có lớp đệm: cát, sỏi Cấu tạo giống bể hở, làm việc với áp suất dư, vận tốc 10 -12,2m/h - Năng suất lọc tính theo lượng nước qua vận tốc dòng chảy độ xốp vách lọc Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc khung Gián doạn liên tục - Áp suất làm việc: 4- 5kp/cm2 - Khung lọc làm bằng: gỗ, kim loại, hợp kim nhôm, thủy tinh, composite Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc khung Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Ưu điểm: - Bề mặt lọc/đvị diện tích sx lớn - Dễ dàng kiểm tra trình làm việcThiết bị lọc áp lực Nhược điểm: - Tháo tác thủ công - Máy lọc khung - Vải lọc dễ rách Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc Ưu điểm: - Tốn nước rửa - Vải lọc bị hao mòn Nhược điểm: - Giá thành thiết bị cao - Khó kiểm tra, khó thay vải lọc Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc ống Ưu điểm: - Cấu tạo gọn gàng - Làm việc ổn định - Rửa sấy bã đơn giản - Lọc hóa chất ăn mịn - Có thể tự động hóa Nhược điểm: - Lỗ mao quản dễ bị tắc - Khó kiểm tra Máy$lọc$làm$việc$liên$tục Máy lọc chân khơng thùng quay Máy$lọc$làm$việc$liên$tục Máy lọc chân không thùng quay Khu vực III: - Nước rửa phun vào lớp bã - Vẫn hút chân không -> nước rửa hút vào ngăn đơợc đưa mọt đường khác với đường nước lọc Khu vực IV: - Tiếp tục hút chân khơng để tách hết nược rửa cịn lại bã (sấy bã lần 2) Khu vực V: - Thổi khơng khí nén vào ngăn để làm tơi bã + cạo bã Khu vực I: - Các ống nối hút chân không - Nước lọc hút qua vải lọc vào ngăn đưa - Bã bám bề mặt vải lọc Khu vực II: - Tiếp tục hút chân không để tách phần nước lọc lại bã (sấy bã lần 1) Khu vực VI: - Thổi khơng khí nén để tách nốt hạt bã bám vải lọc Máy$lọc$làm$việc$liên$tục Máy lọc chân không thùng quay - Bề mặt lọc: – 40 m2 - Vận tốc quay: 0.1 – 0.3 v/ph - Ưu điểm: Lọc nhiều loại dung dịch Thao tác dễ dàng Nhược điểm: - Bề măt lọc nhỏ - Giá thành cao - Rửa bã, sấy bã khơng hồn tồn - Làm việc với nhiệt độ cao bị giảm suất độ chân không giảm Máy$lọc$làm$việc$liên$tục Máy lọc chân không băng tải Máy$lọc$làm$việc$liên$tục Máy lọc băng tải - Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Khơng có đầu phân phối Nước lọc nước rửa riêng biệt Rửa bã, sấy bã triệt để Lọc huyền phù khó lọc Hướng chuyển động nước lọc hướng lắng trùng nên tạo điều kiện tốt cho qt lọc Nhược điểm: - Bề măt lọc nhỏ - Hiệu sử dụng bề mặt lọc thấp - Diện tích đặt máy lớn - Băng tải dễ bị bào mịn - Khơng dùng cho huyền phù ăn mòn cao su ... 20,7.10 -4 m2/h, C = 1 ,45 .1 0-3 m3/m2 Tính bề mặt lọc Cho t = h, a = m3 VF2 + VF 1 ,45 1 0-3 = 20,7 10 -4 F = v/VF Hoặc : VF2 + VF FC = K F2 ! 42 + F 1 ,45 1 0-3 = 20,7 10 -4 F2 Tính được: F = 63 ,4 m2... Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc ống Ưu điểm: - Cấu tạo gọn gàng - Làm việc ổn định - Rửa sấy bã đơn giản - Lọc hóa chất ăn mịn - Có thể tự động hóa Nhược điểm: - Lỗ mao quản dễ bị tắc - Khó... thủ công - Máy lọc khung - Vải lọc dễ rách Máy$lọc$làm$việc$gián$đoạn Thiết bị lọc áp lực - Máy lọc Ưu điểm: - Tốn nước rửa - Vải lọc bị hao mòn Nhược điểm: - Giá thành thiết bị cao - Khó kiểm