Chương 3: Cô đặc P1 pps

Chương 3 Cô đặc QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 3.4. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Các loại thiết bị cô đặc đun nóng bằng hơi được dùng phổ biến, gồm hai phần chính: a) bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch ; b) bộ phận bốc hơi (phòng bốc hơi ) là một phòng trống, ở đây hơi thứ được tách khỏi hỗn hợp lỏng - hơi của dung dịch sôi (khác với thiết bị chỉ có phòng đốt). Có thể cấu tạo thêm bộ phận phân ly hơi - lỏng ở trong phòng bốc hơi hoặc ở trên ống dẫn hơi thứ, để thu hồi các hạt dung dịch bị hơi thứ mang theo với yêu cầu Đơn giản, gọn, chắc, dễ chế tạo, sửa chữa, lắp ráp, các chi tiết phải quy chuẩn hoá, giá thành rẻ; Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị: chế độ làm việc ổn định, ít bám cặn, dễ làm sạch, dễ điều chỉnh và kiểm tra. Cường độ truyền nhiệt lớn( hệ số truyền nhiệt K lớn). Phân loại thiết bị: -theo sự bố trí bề mặt truyền nhiệt: nằm ngang, thẳng đứng,loại nghiêng; -theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm; -theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng dòng điện, bằng khói lò, bằng hơi nước, bằng chất tải nhiệt đặc biệt; -theo tính chất tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức . QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 Thiết bị cô đặc có ống tuần hòan ở tâm Cấu tạo: - Phần dưới của thiết bị là phòng đốt, có các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn tương đối lớn - Dung dịch ở trong ống còn hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống. 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Nguyên tắc làm việc: Dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp hơi - lỏng có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống Trong ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra trong ống ít hơn,vì vậy khối lượng riêng của hỗn hợp hơi - lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt, sẽ bị đẩy xuống dưới QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 ưu điểm cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa và làm sạch, nhược điểm tốc độ tuần hoàn bị giảm vì ống tuần hoàn cũng bị đun nóng. Thiết bị cô đặc có ống tuần hòan ở tâm 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn Tốc độ tuần hoàn càng lớn thì hệ số cấp nhiệt phía dung dịch càng tăng và quá trình đóng cặn trên bề mặt truyền nhiệt cũng giảm. - Tốc độ tuần hoàn thường không quá 1,5 m/s. Khi năng suất thiết bị lớn có thể thay ống tuần hoàn bằng vài ống có đường kính nhỏ hơn Phía trên phòng đốt là phòng bốc hơi trong đó có bộ phận tách bọt dùng để tách các giọt lỏng do hơi thứ mang theo. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 Thiết bị cô đặc phòng đốt treo Cấu tạo: - Phòng đốt đặt ở giữa thiết bị, khoảng trống vành khăn ở giữa phòng đốt và vỏ đóng vai trò ống tuần hoàn, hơi đốt đi vào phòng theo ống - Phòng đốt có thể được lấy ra ngoài khi cần sửa chữa hoặc làm sạch -Tốc độ tuần hoàn tốt hơn vì vỏ ngoài không bị đốt nóng Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp - Kích thước lớn do có khoảng trống hình vành khăn. 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc: - Dung dịch đi vào phòng đốt được đun sôi tạo thành hỗn hợp lỏng đi qua ống vào phòng bốc hơi - Hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung dịch còn lại đi về phòng đốt theo ống tuần hoàn - Các ống truyền nhiệt có thể làm dài (đến 7m) nên cường độ tuần hoàn lớn, do đó cường độ bốc hơi lớn - Đôi khi ghép một vài phòng đốt vào một buồng bốc hơi để làm việc thay thế khi cần làm sạch và sửa chữa để đảm bảo quá trình làm việc liên tục QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc: - Phòng đốt là thiết bị truyền nhiệt ống chữ U - Dung dịch ở nhánh dưới của ống truyền nhiệt chuyển động từ trái qua phải,còn ở nhánh trên từ phải qua trái - Phòng đốt được đặt trên một chiếc xe nhỏ và dễ dàng tách khỏi phòng bốc hơi để làm sạch và sửa chữa Ưu điểm - Cường độ tuần hoàn của dung dịch lớn hơn loại ống tuần hoàn ở giữa và phòng đốt treo - Dễ dàng tháo phòng đốt để sửa chữa và làm sạch. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài nằm ngang 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc: - Dung dịch dưa vào phòng đốt bằng bơm tuần hoàn - Dung dịch đặc đi ra ở phần dưới của phòng bốc hơi, còn phần chính chảy về ống do bơm tuần hoàn hút và trộn lẫn với dung dịch đầu đi vào phòng đốt - Tốc độ của dung dịch ttrong ống truyền nhiệt bằng 1,5 đến 3,5 m/s, do đó hệ số cấp nhiệt lớn hơn trong tuần hoàn tự nhiên tới 3 đến 4 lần - Có thể làm việc được ở điều kiện hiệu số nhiệt độ có ích nhỏ (3 - 50C) vì cường độ tuần hoàn không phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ mà phụ thuộc vào năng suất của bơm. QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 Ưu điểm - Tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt -Có thể cô đặc những dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần hoàn tự nhiên khó thực hiện. Nhược điểm - Tốn năng lượng để bơm - Thường ứng dụng khi cường độ bay hơi lớn. - Tuần hoàn cưỡng bức có thể thực hiện ở những thiết bị khác nhau(phòng đốt ngoài, phòng đốt treo). Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc: -Dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt truyền nhiệt ở dạng màng mỏng từ dưới lên trên - Phòng đốt là một thiết bị truyền nhiệt ống chùm dài 6  9 m, hơi đốt đi vào phía ngoài ống, dung dịch vào ở đáy thiết bị - Khi sôi, hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện của ống đi từ dưới lên với tốc dộ rất lớn (~20 m/s) kéo theo màng chất lỏng ở bề mặt ống cùng đi lên, khi màng chất lỏng đi từ dưới lên tiếp tục bay hơi - Nồng độ dung dịch tăng lên dần đến miệng ống là đạt nồng độ cần thiết Thiết bị cô đặc loại màng 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC . làm sạch. Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài nằm ngang 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Cấu tạo - Nguyên. dung dịch kết tinh Thiết bị cô đặc loại màng 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 12 Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Cấu tạo - Nguyên tắc. Nguyễn Minh Tân 15 ứng dụng bơm nhiệt trong quá trình cô đặc 3.3. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC - Khi không sử dụng được phương thức cô đặc nhiều nồi (cô đặc những chất dễ phân huỷ ở nhiệt độ cao) - >