Phân riêng bằng vật ngăn

LOGO 3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN TIẾP  Khi lựa chọn vách ngăn phải dựa vào các đặc tính hóa lý của các pha trong hệ không đồng nhất cần phân riêng để đảm bảo được các yếu tố sau: Lựa c

Các khái niệm cơ bản

LOGO

3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

Hệ khí không đồng nhất:

Lọc là quá trình cho hỗn hợp khí – bụi đi qua vách ngăn xốp, các hạt

Quá trình

Lọc

Hệ lỏng không đồng nhất:

Quá trình lọc chỉ áp dụng cho hệ huyền phù, không áp dụng cho hệ nhũ tương

Phân riêng hệ không đồng nhất nhờ vật ngăn còn được gọi là

quá trình lọc; dùng đối với cả hệ khí và hệ lỏng không đồng nhất

LOGO

3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (TIẾP)

Bộ phận quan trọng của quá trình lọc là vật ngăn

Vật ngăn bao gồm: Vách ngăn và bã

Trong quá trình lọc, trở lực của vật ngăn tăng dần lên do

lượng bã càng ngày càng nhiều, còn chiều dày vách ngăn

không thay đổi

Để tiến hành lọc một hệ khí hay lỏng không đồng nhất bất kì có

thể dùng rất nhiều loại vách ngăn khác nhau

Vách ngăn

- Dạng hạt: cát, đá, sỏi, than

- Dạng bông, sợi đay, sợi tơ nhân tạo

- Dạng tấm lưới như lưới kim loại

- Dạng vật xốp như: sứ xốp, thủy tinh xốp, cao su xốp

LOGO

3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (TIẾP)

 Khi lựa chọn vách ngăn phải dựa vào các đặc tính hóa lý

của các pha trong hệ không đồng nhất cần phân riêng

để đảm bảo được các yếu tố sau:

Lựa chọn vách ngăn

- Chỉ cho một lượng rất nhỏ các hạt rắn có đường kính nhỏ lọt

qua vách ngăn

- Khó bị làm bẩn, làm tắc các lỗ mao quản, dễ tái sinh

- Đảm bảo độ bền nhiệt độ, độ bền hóa học và độ bền cơ học

- Khó cháy nổ

Đối với hệ lỏng không đồng nhất:

Phân loại vách ngăn

- Phân loại theo nguyên tắc tác dụng:

- Phân loại theo cấu trúc:

+ Vách ngăn lọc bề mặt

+ Vách ngăn lọc bề sâu

+ Vách ngăn lọc uốn được

+ Vách ngăn lọc không uốn được

LOGO

3.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN (TIẾP)

Đối với hệ khí không đồng nhất:

Phân loại vách ngăn

Cũng sử dụng các loại vách ngăn tương tự như trong hệ lỏng

không đồng nhất

Vách ngăn thường được làm từ các sợi tự nhiên hay sợi tổng hợp

tạo thành các túi hình trụ, hình nón, hay hình hộp Thường dùng

nhất là loại D= 150 ÷ 400 mm, L = 2400 ÷ 3000mm Phổ biến

nhất là loại có tỷ số L/D=16/1

Phụ thuộc vào loại sợi, kích thước sợi, vật liệu làm sợi và cách dệt

mà có rất nhiều loại vải lọc khác nhau

Bã là thành phần thứ hai tạo nên vật ngăn, và quan trọng

không kém vách ngăn

Bã lọc

Dựa vào cấu đặc tính của pha rắn, bã lọc được chia làm hai loại:

Bã lọc không bị nén ép và bã lọc bị nén ép

(1)Bã lọc không bị nén ép (bã lọc chịu nén ép) bao gồm các

hạt không bị biến dạng (chủ yếu là các hạt ở dạng tinh

thể) phân bố tạo thành các lỗ có kích thước không đổi thi

thay đổi độ lớn của động lực lọc (áp suất lọc)

(2)Bã lọc bị nén ép (bã lọc không chịu nén ép) bao gồm các

hạt bị biến dạng (chủ yếu là các hạt vô định hình) Khi

tăng động lực lọc (áp suất lọc) thì thể tích bã giảm xuống

(do các ống mao quản bị thu hẹp lại), do đó trở lực riêng

của bã tăng lên và vận tốc lọc sẽ giảm dần

LOGO

3.2 ĐỘNG LỰC QUÁ TRÌNH LỌC

Để thực hiện quá trình lọc cần phải tạo ra độ chênh lệch áp

suất giữa hai phía của vật ngăn Độ chênh lệch áp suất đó

gọi là động lực của quá trình lọc

Động lực này được tạo ra bởi:

Áp suất thủy tĩnh

Bơm chất lỏng hoặc nén khí

Hút chân không

Động lực quá trình lọc

Vận tốc lọc

Vận tốc lọc là lượng nước lọc đi qua một đơn vị diện tích bề mặt

lọc trong một đơn vị thời gian và được biểu diễn bằng công thức:

LOGO

3.3 VẬN TỐC LỌC VÀ PHƯƠNG TRÌNH LỌC (TIẾP)

Vận tốc lọc

Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc lọc:

- Vận tốc lọc tỉ lệ thuận với động lực của quá trình lọc

- Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với độ nhớt của pha lỏng

- Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với trở lực của bã

- Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với chiều dày của lớp bã theo

chiều tăng của thời gian lọc

- Trở lực vách ngăn cũng ảnh hưởng đến vận tốc lọc

Thiết lập phương trình lọc tức là thiết lập phương trình để tính

thời gian lọc hay tính lượng nước lọc sau 1 khoảng thời gian

Tính năng suất lọc và thời gian lọc bằng cách tích phân

phương trình trên với:

LOGO

3.3 VẬN TỐC LỌC VÀ PHƯƠNG TRÌNH LỌC (TIẾP)

 Lọc với động lực quá trình lọc không đổi: ΔP = const

Công thức tính thời gian lọc là:

Công thức tính lượng nước lọc sau thời gian τ:

t = +

 Lọc với vận tốc lọc không đổi: W = const

Để giữ cho vận tốc lọc không đổi ta phải tăng dần động

lực lọc để thắng trở lực do lớp bã ngày càng dày lên

Thời gian lọc được xác định theo công thức:

p = 1 2 + 1

∆

LOGO

3.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG

- Khả năng làm sạch nhanh và cao so với một số phương

pháp làm sạch khác

-Thiết bị lọc chiếm ít diện tích

- Hàm lượng ẩm trong bã khô khi phân riêng huyền phù rất

- Có khả năng tự động hóa hoàn toàn quá trình làm sạch

- Quá trình làm việc ổn định, ít phụ thuộc vào sự thay đổi các

tính chất lý-hóa của các pha

- Vận hành đơn giản

 Ưu điểm

- Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là đắt tiền

- Mặt khác nếu pha rắn là các chất vô định hình (không có

cẩu trúc tinh thể) thì việc tăng cường quá trình lọc rất khó,

năng suất thiết bị rất thấp

 Nhược điểm

LOGO

3.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG (TIẾP)

Phân riêng hệ không đồng nhất theo phương pháp lọc được

ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác

nhau: hóa chất, thực phẩm, luyện kim, dược phẩm, vật

liệu xây dựng… và nhiều ngành công nghiệp tương tự

 Ứng dụng:

 Tháp đệm:

- Để tăng hiệu suất

 phun nước từ phía

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Lọc túi (lọc bụi tay áo):

- Là loại thiết bị được dùng

phổ biến trong công

 Thiết bị lọc bằng vách ngăn xốp

- Cấu tạo: gồm nhiều ống

xốp bắt chặt trên hai vỉ ở

hai đầu ống

- Ưu điểm: Làm việc được

ở nhiệt độ cao, không bị

ăn mòn

- Nhược điểm: Chỉ thích

hợp với khí có nồng độ bụi

cao

- Ưu điểm: Động lọc quá trình lớn, bề

mặt lọc trên một đơn vị diện tích máy

lớn

- Nhược điểm: Làm việc gián đoạn,

 Máy lọc ép khung bản

1-Khung; 2-Bản; 3-Vải lọc; 4-Chân đỡ; 5-Bản cố định; 6-Bản di động; 7-Dầm

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Thiết bị lọc tấm

- Là loại thiết bị làm việc gián đoạn, dùng để lọc huyền phù có nồng độ pha rắn bé

- Cấu tạo: Bộ phận cơ bản của thiết bị là những bản tiết

diện lòng máng, có lồng các tấm tạo gân Các bộ phận này

được bọc bằng vải lọc và đặt trong vỏ thiết bị

- Ưu điểm: Năng suất cao, vải lọc lâu hỏng, tốn ít nước rửa

- Nhược điểm: Giá thành thiết bị cao, khó thay vải lọc khó

kiểm tra chiều dày bã

 Thiết bị lọc tấm

Chu trình làm việc:

- Chứa huyền phù vào thùng

- Tạo động lực lọc

- Khi nước lọc ít  tháo bã khỏi thùng

- Đổ đầy nước rửa

- Tiến hành rửa bã

- Tháo hết nước rửa

- Tái sinh vải lọc

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Máy lọc ống

Chu trình làm việc:

- Huyền phù đi từ phía đáy thiết bị Nước lọc thấm qua

thành ống xốp, tập trung giữa ống và đi ra ngoài ở phía

trên

- Khi bã dày, ngừng cấp huyền phù, dùng khí nén đẩy

huyền phù qua cửa cấp rồi tiến hành rửa bã

Ưu điểm: Nhỏ gọn, vận hành đơn giản, sử dụng với dung

môi ăn mòn, có thể tự động hóa

Nhược điểm: Lỗ mao quản dễ bị tắc, không quan sát được

quá trình lọc

 Máy lọc chân không thùng quay

- Đây là thiết bị lọc làm việc liên

tục, có động lực lọc là quá trình

hút chân không

- Máy lọc chân không thùng

quay có hai loại:

+ Loại có bề mặt lọc bên

ngoài

+ Loại có bề mặt lọc bên

trong

Nhưng thông dụng hơn cả là

loại có bề mặt lọc bên ngoài

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Máy lọc chân không thùng quay

 Máy lọc chân không thùng quay

Bộ phận phức tạp nhất của máy lọc là đầu phân phối

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Máy lọc chân không kiểu đĩa

Dùng để tách huyền phù dính, có chứa hạt rắn đồng nhất,

tốc độ lắng bé, bã tạo thành không bị nứt và không yêu cầu

rửa bã

 Máy lọc chân không kiểu đĩa

Ưu điểm của máy lọc đĩa chân không:

- Bề mặt lọc trên một đơn vị diện tích sản xuất lớn

- Năng lượng tiêu hao ít

- Thay thế vải lọc đơn giản hơn loại thùng quay

- Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ

Nhược điểm:

- Không dùng được đối với huyền phù yêu cầu rửa bã

LOGO

3.5 CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

 Máy lọc chân không kiểu băng tải

 Máy lọc chân không kiểu băng tải

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản hơn loại chân không thùng quay và loại

đĩa

- Dễ tái sinh vải lọc mà không ảnh hưởng đến chu trình làm

việc của máy

- Nước lọc và nước rửa được phân chia riêng biệt, không

trộn lẫn nhau

- Quá trình lọc nhanh do hướng chuyển động của nước lọc

trùng với hướng lắng của hạt

Ưu điểm:

- Bề mặt lọc nhỏ do không sử dụng hết vải lọc

- Diện tích đặt máy lớn

- Băng dễ bị mòn

LOGO

3.6 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC

 Tính toán máy lọc chân không thùng quay

 Thời gian 1 chu trình lọc:

Quá trình lọc của máy lọc chân không thùng quay là quá

trình lọc với động lực lọc không đổi (∆P= const) nên ta có:

Trong đó:

b1 – Hằng số lọc, (s/m2)

h2 – Chiều dày lớp bã

U – Thể tích bã ẩm ứng với một đơn vị thể tích nước lọc, (m3/m3)

V0 – Thể tích nước lọc ứng với một đơn vị diện tích bề mặt lọc,

LOGO

3.6 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

Trong đó:

τ r – Thời gian rửa,(s)

α0 – Hệ số kinh nghiệm cho biết lượng nước rửa cần thiết cho 1 kg

bã, (m3/kg)

α0 =0,0005 ÷ 0,001 (m3/kg)

ρb – Khối lượng riêng của bã, (kg/m3)

μf – Độ nhớt của nước rửa bã, (kg/m.s)

V – Lượng nước lọc đi qua bề mặt lọc, (m3/m2)

 Thời gian rửa

𝜏 r = ℎ2.𝛼0.𝜌𝑏.𝜇𝑓.𝑟𝑏

∆𝑃 C.(V+V 0 ) [s]

Trong đó:

τ p – Thời gian phụ, (phút)

τs – Thời gian rửa vải lọc và sấy, (phút)

τ tb – Thời gian tháo bã, (phút)

LOGO

3.6 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LỌC (TIẾP)

Diện tích bề mặt lọc được xác định theo công thức:

τl – Thời quan của một chu trình lọc, (phút)

v – Lượng nước lọc ứng với một đơn vị diện tích bề mặt lọc,

(m3/m2)

Vs – Năng suất cần thiết của máy lọc:

η – 0,85 là hệ số kể đến sự bít kín của các lỗ mao quản

Diện tích toàn bộ thùng quay:

F = 𝑑𝑣.𝜂 𝑐𝑐.𝐶𝑠 = Π.D.L [m 2 ]

Số vòng quay của máy lọc được xác định theo công thức:

- Vb- thể tích hữu ích của bể chứa máy lọc, m3

- τct - Thời gian của chu trình lọc, phút

- Qhp - Thể tích huyền phù cho vào bể chứa, m3/phút

LOGO

C l i c k t o e d i t c o m p a n y s l o g a n