QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ SINH HỌC 1

TRƯỜNG: ĐẠI HỌC MỞ TP.HCM KHOA: CÔNG NGHỆ SINH HỌC LỚP : SH09A1- SH09A2 MƠN:Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ SINH HỌC GVHD: Th.S HỒ TẤN THÀNH THỰC HIỆN: MSSV NGYỄN VĂN LỰC 095301 NGUYỄN THANH MINH 095301 HUỲNH THỊ TRÚC LY 0953010372 LƯƠNG THỊ MƠ 0953010399 ĐỀ TÀI  THIẾT BỊ LỌC Thiết bị lọc khung Thiết bị lọc Thiết bị lọc ống Mục lục:  Khái niệm phân loại: − Thiết bị lọc thiết kéchế tạo nhiều dạng, nhiều kiểu khác nhau, để phù hợp với điều kiện cụ thể riêng biệt Theo trình lọc người ta thường sử dụng thiết bị lọc gián đoạn thiết bị lọc liên tục − Thiết bị lọc gián đoạn thường sử dụng gồm lọc ép khung lọc ép loại ngăn (phịng), ngồi cịn thiết bị lọc tấm, thiết bị lọc ống − Thiết bị lọc liên tục thường gồm loại, lọc túi cho hệ bụi, thiết bị lọc chân không như: lọc thùng quay, lọc đĩa lọc băng tải − Ngồi cịn có máy lọc ly tâm làm việc gián đoạn liên tục − Thiết bị lọc ép (áp lực): + Thiết bị lọc áp lực đa dạng sử dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất, thực phẩm.Thiết bị lọc áp lực làm việc gián đoạn ( nghĩa huyền phù nhập vào liên tục, nước tan chảy liên tục, tháo bã theo chu kỳ) liên tục Áp suất làm việc thường khoảng 4-5 kp/cm2 (tối đa 15kp/cm2).Các khung lọc áp lực làm từ gỗ, kim loại, hợp kim nhôm, thủy tinh compozit Giữa lọc có vách lọc (thường vải) tạo thành buồng chứa bã + Loại thiết bị lọc áp lực thường dùng có: • Máy lọc khung • Máy lọc • Máy lọc ống Thiết bị lọc khung bản: a) Cấu tạo: Máy lọc khung gồm dãy khung có kích thước, xếp liền Khung có tay tựa hai nằm ngang, khung có vải lọc Giới hạn hai đầu gồm cố định, đầu di động, di chuyển nhờ tay quay Ép chặt khung với lực P cấu vít đai ốc thực tay quay Toàn thiết bị lọc khung đặt bệ đỡ Lỗ dẫn huyền nhập liệu khung nối liền tạo thành ống dẫn nhô để ghép với hện thống cấp liệu Nước lọc từ chảy xuống để lấy theo van b) Nguyên lý hoạt động: − Huyền phù đưa vào rãnh Khí rửa, nước rửa đưa vào rãnh Trên bề mặt người ta xẻ rãnh thẳng đứng song song hai rãnh nằm ngang hai đầu Rãnh nằm ngang bên có thơng với van để tháo nước lọc nước rửa khung rỗng tạo thành phòng để chứa cặn − Huyền phù tác động áp suất đưa vào rãnh vào khoảng rỗng khung, chất lỏng chui quavải lọc sang rãnh theo van ngồi, cịn bã bị giữ lại khung Để rửa bã người ta ngừng cho huyền phù cho nước rửa vào Nước rửa chui qua lớp vải lọc, qua toàn bề dày lớp bã kéo theo chất lỏng lại bã qua lớp vải lọc thứ hai sang ben cạnh theo ống Do rửa bã van đóng, van mở − Khi rửa xong người ta mở tay quay, khung tách xa nhau, bã rơi xuống máng lấy Nguyên lý hoạt động thiết bị lọc ép khung c) Ưu, nhược điểm: − Ưu điểm: + Bề mặt lọc đơn vị diện tích sản xuất lớn + Động lực trình lọc (hiệu số áp suất) lớn + Có thể kiểm tra quy trình làm việc + Có thể ngừng khơng cho vài làm việc (khi thấy nước lọc chảy qua van bị đục ta đóng van lại) − Nhược điểm: + Thao tác tay nhiều + Rửa bã chưa thật tốt + Vải lọc nhanh bị rách d) Cơng thức tính tốn: Khi tiến hành lọc người ta thường phải ép chặt khung để giữ áp suất lọc khơng bị rị rỉ ngồi Lực ép khung cần đạt được: P ≥ Q1 + Q2 Q1- lực áp suất huyền phù Q2- lực ép bề mặt tiếp xúc khung bản: Q2 = pt Ft pt – áp suất tiếp xúc, thường lấy pt ≥ p1 , (p1 áp suất lọc) F1- diện tích bề mặt tiếp xúc Thiết bị lọc ép (áp lực) làm việ gián đoạn, nên thời gian từ lúc bắt đầu lọc tháo bã xong gọi chu kỳ lọc, tính: τ k = τ +τ r +τ p (1) τ ,τ r ,τ p - tương ứng thời gian lọc, thời gian rửa bã thời gian thao tác phụ ( tháo bã tái sinh vải lọc, lắp khung bản….) Từ suất thiết bị: Vs = V q.S = τk τk (2) V- lượng nước lọc thu thời gian lọc τ Muốn tăng suất thiết bị lọc ép, cần giảm thời gian phụ τ p , người ta lấy đạo hàm suất Vs theo lượng nước lọc riêng cho khơng giải tìm điều kiện để nhận Vsmax Diện tích bề mặt lọc thiết bị lọc ép khung bản: S = 2n (a)2 (3) n - số khung thiết bị a – kích thước khung (lịng trong) Giải phương trình lọc tìm diện tích bề mặt S, theo quan hệ (3) tính số lượng khung, sở chọn kích thước a Số lượng gồm: (n-1) hai mặt, di động mặt cố định mặt Tính tốn thiết bị tiến hành theo bước: − Nghiên cứa đặc tính dịch huyền phù, nhằm xác định khối lượng riêng pha lỏng, độ nhớt, kích thước hình dạng hạt pha rắn, khối lượng riêng, nồng độ đặc tính bã lọc huyền phù − Trên sở chọ loại vách ngăn lọc định trị số áp suất lọc, tốt theo số liệu thực nghiệm theo kinh nghiệm sản xuất Theo trị số áp suất lọc biết độ ẩm bã lọc tạo thành − Tính cân vật chất theo yêu cầu công nghệ sản xuất, tức nồng độ cho phép lại nước lọc − Chọn giải pháp kỹ thuật để thực thành công yêu cầu cơng nghệ số lượng chất lượng, ví dụ: gia nhiệt cho huyền phù, bổ sung bột trợ lọc, lắp đặt thêm cánh sấy chống sa lắng, chọn phương thức tạo áp suất… − Giải phương trình lọc, tìm thời gian lọc − Chọn phương thức rửa bã tình thời gian rửa bã − Các giải pháp để giảm thời gian thao tác phụ quy định τ p − Tính chu kỳ lọc − Theo (2) tính thể tích nước lọc, từ suy diện tích bề mặt lọc S − Chọn kích thước khung theo (3) tính số lượng khung − Bố trí kết cấu thiết bị tính bền chi tiết phận − Tính tổn thất sáp suất chọn máy bơm với công suất cần thiết − Thiết kế chi tiết phận − Tính hiệu suất q trình lọc e) Bài tập ví dụ: VD1: Xác định thời gian lọc 10 lít chất lỏng qua 1m vải lọc, tronh thí nghiệm sơ 1m2 vải lọc thu số lượng nước lọc: lít khoảng 2,25 phút lít khoảng 14,5 phút, sau bắt đầu lọc Giải: Theo số liệu thí nghiệm tìm số thực nghiệm K C phương trình lọc : V2 + 2VC = K τ Muốn viết hai phương trình có hai ẩn số: 12 + × × C = K 2,25 + × × C = K 14,5 Từ đó: K= 0,77 l6/m4 phút C= 0,37 l3/m2 Để xác định thời gian lọc cần phải thay trị số biết số thể tích chất lỏng cho vào phương trình lọc : 102 + × 10 × 0,37 = 0,77τ Từ đó: τ = 140 phút (2 20 phút) VD 2: với điều kiện ví dụ xác định thời gian rửa bã, số lượng nước rửa 2,4 l/m2 trình rửa theo đường nước lọc ban đầu Giải: Không kể khác độ nhớt nước lọc nước rửa, tính tốc độ lọc tốc độ rửa thời gian cuối Chúng ta xác định tốc độ lọc thời gian cuối theo đề với điều kiện dùng số liệu ví dụ trên: dV K 0,77 = = = 0,037m / m / phút dτ 2(V + C ) 2(10 + 0,37) Thời gian rửa: τ np = Vnp 2,4 = = 65 phút dV 0,037 ( ) np dτ VD3: Cần lọc huyền phù với máy lọc ép loại khung giớ thu 6m nước lọc, trình lọc thí nghiệm huyền phù máy lọc ép phịng thí nghiệm với áp suất chiều dày lớp bã Cho biết số lọc bề mặt máy lọc có trị số sau đây: K = 20 × × 10 −4 m / h; C = 1,45 × 10 −2 m / m Xác định kích thước cần thiết máy lọc ép? Giải: Tìm suất 1m2 máy lọc ép theo phương trình lọc: V2 + × 0,145 × 10 −2 V = 20,7 × 10 −4 × Từ đó: V = −0,145 × 10 −2 + (0,145 × 10 −2 ) + 62,1 × 10 −4 = −0,145 × 10 −2 = 7,88 × 10 −2 = 7,33 × 10 −2 m / m Trong chu kỳ lọc, nghĩa sau Do suất cho, cần có bề mặt lọc: S = = 77,5m 0,00773 Theo sách thống kê chọn máy lọc ép có thơng số gần S = 83 m2, có 42 khung có kích thước 1000 × 1000mm Chú thích :Cũng xác định bề mặt lọc theo phương trình dùng cho tất máy lọc có bề mặt S suất V1, m3 nước sau chu kỳ lọc: V F2 + 2V F SC = KS 2τ + × × 1,45 × 10 −3 S = 20,7 × 10 − × 3S Từ đó: S = 77,4 m2 VD4: Cần rửa để tách NaCl máy lọc ép thời gian để đạt nồng độ cho phép 5g/lít nước rửa? Q trình rửa nước Cường độ rửa 0,33 m3/m2.h Chiều dày lớp bã 35mm.Hằng số rửa K= 5,0 cm 3/lít Trong thời kỳ đầu trihf rửa nồng độ NaCl nước rửa 143g/lít Giải: δ = 0,035 ; ω = 0,33m / m h Lúc đó: τ = 2,3 × 0,035 × (lg143 − lg 5) = 0,638 = 41 phút 520 × 0,001 × 0,33 ; K = 520 × 0,001m / m VD5: Với điều kiện ví dụ trên, tính nồng độ Nacl nước rửa sau 50 phút? Giải: Tìm nồng độ muối nước rửa : C = 143e 520×0, 001×0 , 33×50 , 035×60 = 143e − 4, 08 Tính logarit biểu thức ta được: lg C = lg 143 − 4,08 = 2,516 − 1,75 = 0,406 2,3 Do đó: C2 = 2,53g/lít f) Bài tập tự làm: Máy lọc ép có 26 khung kích thước 62 × 62 cm chiều dày khung 25mm.Thời gian lọc tính đến đầy khung Lượng nước dùng để rửa bã 10% thể tích chất lỏng Áp suất thời gian lọc rửa bã giống không đổi Hỏi thời gian cần dùng để rửa bã bao nhiêu? Bã đồng nhất, không bị ép, thể tích bã chiếm 5% thể tích nước lọc.Cho biết C= 2.Thời gian lọc 20m3 dung dịch với với máy lọc ép khung bã mát 2,5 Tìm sơ thời gian để rửa bã với 2m nước, cho biết tốc đọ rửa bé lần so với tốc độ lọc thời gian cuối, khơng tính sức cản vải lọc Độ nhớt nước lọc nước rửa Thiết bị lọc tấm: a) Cấu tạo: − Máy lọc làm việc áp suất dư gồm có thân hình trụ, bên đặt hình chữ nhật gắn chặt vào nắp.Nắp di động nhờ hai lăn chạy hai đường ray đặt bên thân hình trụ.Mỗi có ống tháo van để tháo nước lọc Có cửa huyền phù vào, cửa đẩy khơng khí − Ngồi cịn có thiết bị lọc làm việc áp suất chân không Loại dùng để lọc huyền phù có độ pha rắn nhỏ Cấu tạo gồm nhiều lọc lắp khung , bể chứa huyền phù, bể rửa, bể tháo bã có vít tải để tháo bã Tồn khung lọc treo chạy b) Nguyên lý làm việc: − Máy lọc làm việc áp suất dư: + Huyền phù bơm hay nhờ khơng khí nến đưa vào thiết bị qua ống, khơng khí thùng bị đẩy cửa qua van tự động + Khi thùng chứa đầy huyền phù van tự động đóng lại, thùng có áp suất dư, tác dụng áp suất chất lỏng chảy qua vách lọc, theo ống tháo Khi lớp bã đạt đến chiều dài u cầu ngừoi ta dùng khơng khí nén đẩy huyền phù dư Muốn rửa bã người ta cho nước vào thùng, sau dùng khơng khí nến đẩy nước ngồi sấy khơ bã khơng khí Để tháo bã người ta tháo nắp, kéo lọc ngồi, dùng nước rửa hay khơng khí để tách bã − Máy lọc làm việc áp suất chân không: + Khi nhúng vào bể huyền phù khung hút chân không, nước qua vải lọc, vào phía khung theo đường ống dẫn đến phận chứa, bã bám vãi đạt đến bề dày cần thiết (khoảng đến 33mm), khung đưa sang bể rửa tiếp tục hút chân không Sau rửa xong chuyển khung sang ể để tháo bã khơng khí chất lỏng c) Ưu nhược điểm: − Ưu điểm: + Tốn nước rửa + Vải lọc bị hao mịn + Năng suất cao − Nhược điểm: + Giá thành thiết bị cao + Khó kiểm tra bề dày bã + Khó thay vải lọc Máy lọc ống a) Cấu tạo: Gồm hình ống trụ xốp, đáy kín Bên có lồng khung thép có gờ lỗ Ống lọc làm thạch anh, thủy tinh hay sành sứ xốp b) Nguyên lý hoạt động: − Huyền phù vào cửa chứa đầy máy lọc Ở áp suất khoảng at, nước lọc thấm qua tường xốp ống trụ theo lỗ chảy vào rãnh Phần huyền phù dư qua rãnh khác ống kim loại theo cửa trở bể chứa lớp bã đạt đến bề dày quy định ngừng cung cấp huyền phù, dùng khơng khí nến đẩy huyền phù dư cửa huyền phù vào − Muốn rửa bã người ta cho nước rửa vào cửa huyền phù vào , nước rửa nước lọc Sau rửa sấy khơ khơng khí khí nén cho vào cửa theo rãnh − Để tháo bã người ta dùng khơng khí thổi vào rãnh, bã tơi rơi xuống − Theo định kỳ người ta phải làm lỗ ống cách rửa chúng dung mơi thích hợp cách thổi khơng khí nén vào − Máy lọc loại thường có diện tích lọc từ 0,01 đến 52 m 2, độ xốp đạt 40%, chiều dài ống lọc m, số ống từ đến 69 ống Bề dày lớp bã lọc ống đạt 40 đến 60 mm lọc nhiều ống đạt khoảng 15 đến 20 mm c) Ưu, nhược điểm: − Ưu điểm: + Gọn gàng + Làm việc chắn + Rửa sấy bã đơn giản + Có thể lọc huyền phù ăn mịn hóa học + Lọc + Có thể tự động hóa q trình − Nhược điểm: + Lỗ mao quản ống dễ bị bịt kín hạt + Khơng quan sát trình lọc  ... cịn b? ? b? ?? giữ lại khung Để rửa b? ? người ta ngừng cho huyền phù cho nước rửa vào Nước rửa chui qua lớp vải lọc, qua toàn b? ?? dày lớp b? ? kéo theo chất lỏng lại b? ? qua lớp vải lọc thứ hai sang ben cạnh... rửa b? ? 10% thể tích chất lỏng Áp suất thời gian lọc rửa b? ? giống không đổi Hỏi thời gian cần dùng để rửa b? ? bao nhiêu? B? ? đồng nhất, không b? ?? ép, thể tích b? ? chiếm 5% thể tích nước lọc.Cho biết... ngồi Do rửa b? ? van đóng, van mở − Khi rửa xong người ta mở tay quay, khung tách xa nhau, b? ? rơi xuống máng lấy Nguyên lý hoạt động thiết b? ?? lọc ép khung c) Ưu, nhược điểm: − Ưu điểm: + B? ?? mặt lọc