a) Lắng
Mục đích:
Nước mía hỗn hợp sau khi qua các giai đoạn gia công sẽ sản sinh rất nhiều chất kết tủa. Đồng thời một số chất keo bị phá hủy tạo thành rất nhiều đám ngưng tụ. Những hạt kết tủa này cùng với các hạt rời to nhỏ khác phân tán lơ lửng trong nước mía. Vì thế cần phải tiến hành xử lý phân ly chất rắn ra khỏi chất lỏng mới có thể thu được nước mía trong sạch. Các nhà máy dùng phương pháp sunfit hóa thường thong quá các thiết bị lắng để tách các chất rắn và lỏng riêng tạo nên nước mía trong và nước bùn.
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
40
Tạo một lượng lớn các hạt kết tủa sunfit canxi và photphatcanxi, lợi dụng diện tích mặt ngoài rất lớn của các hạt kết tủa này để thu hút các mảng chất keo đã ngưng tụ nhưng nhẹ để cùng lắng xuống. Thiết bị lắng Thiết bị lắng ngắt đoạn: Hình 3.5. Thiết bị lắng ngắt đoạn Trong đó: 1. Thân máy 2. Đĩa nghiêng 3. Ống trung tâm
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền 41 4. Thùng nước trong 5. Thùng nước bùn Hình 3.6. Bể lắng hở Trong đó: 1. Phao nổi 2. Cửa vang động 3. Ống dẫn
4. Máng nước mía trong 5. Vòng xoay
6. Van
7. Đáy nghiêng
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
42
Khối lượng riêng của các hạt:
Tốc độ lắng chủ yếu quyết định bởi độ chênh lệch khối lượng riêng của hạt kết tủa với nước mía. Thông thường các chất kết tủa vô cơ như sunfit canxi hay photphat canxi, trọng lượng riêng của chúng tương đối lớn, nên trong quá trình lắng cần phải lợi dụng diện tích mặt ngoài của các hạt chất lắng này để thu hút các mảng chất keo nhẹ hơn cùng lắn xuống. Khi lắng không tốt cần kiểm tra số ml xông lưu huỳnh xem có bị thấp không, làm cho các hạt sunfit canxi kết tủa quá ít cho nên thu hút các tạp chất keo cũng giảm đi, ảnh hưởng đến độ chênh lệch khối lượng riêng bình quân. Đồng thời hàm lượng anhydric photphoric trong nước mía cũng thường xuyên thay đổi. Đối với nước mía có hàm lượng P2O5 thấp, ít hơn 100ppm thì sẽ ảnh hưởng đến tốc độ lắng. Lúc này cần phải cho thêm tương đối nhiều photphat I canxi để làm cho nó tạo thành photphat III canxi kết tủa nhiều hơn, để giúp cho việc thu hút nhiều chất keo hơn, và làm tăng độ chênh lệch khối lượng riêng bình quân của hạt kết tủa, có lợi cho việc nâng cao tốc độ lắng.
Nhiệt độ:
Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt và hạ thấp khối lượng riêng của nước mía => tăng hiệu quả lắng . Đồng thời cần phải khống chế nhiệt độ ổn định. Nếu nhiệt độ của nước mía không ổn định khi đi vào bộ lắng sẽ dẫn tới sự đối lưu của nước mía trong bộ lắng, kết quả là các hạt vốn đã lắng xuống lại nổi lên ảnh hưởng đến việc tháo xả nước mía trong.
Độ acidd:
Trị số pH của nước mía trung hòa đi vào bộ lắng phải khống chế đồng đều và ổn định. Nếu trị số pH quá cao, ví dụ khoảng trên dưới 8,0 trong điều kiện nhiệt độ cao trong bộ lắng không những đa số lượng đường hoàn nguyên bị phá hủy, mà còn làm hình thành lại một số chất keo.Nếu pH quá thấp, ví dụ 6,0 thì chất kết tủa CaSO3 tạo nên không hoàn toàn, mà lại tạo thành tương đối nhiều Ca(HSO3)2 có tính tan, ảnh hưởng đến tốc độ lắng.
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
43
Quản lý sản xuất:
Thao tác bộ phận lắng , nước mía ép đưa đến nhanh hay chậm, hiệu quả chưng của thùng chưng cao hay thấp, khả năng tiết lọc đều ảnh hưởng tới việc lắng.
b) Lọc
Mục đích – nguyên lý
Mục đích:
Sau khi lắng nước mía sẽ phân làm 2 loại : một là nước mía trong suốt, hai là chất lắng do bùn cát, cám bã mía và chất làm sạch tác dụng với tạp chất chứa trong nước mía tạo thành. Những chất lắng này cùng hỗn hợp nước mía gọi là nước bùn, trong nước bùn này vẫn còn chứa khoảng 95% nước đường. Vì vậy cần phải đem bộ phận nước đường này phân ly lại để thu hồi đường.
Nguyên lý:
Dùng một vật thể có rất nhiều lỗ nhỏ để làm vải lọc làm cho dung dịch có thể chui qua từ các lỗ nhỏ của vải lọc, còn các chất huyền phù thì giữ lại ở trên vải lọc. Để việc lọc được hiệu qua, cần phải tạo một áp lực tương đối lớn ở một phía hoặc tạo nên một độ chân không nhất định, làm cho 2 phía của vải lọc sinh ra độ chênh lệch áp lực giúp tạo động lực quá trình lọc.
Thiết bị:
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
44
Máy lọc ép kiểu khung tấm loại máy kiểu hình chữ nhật, chia làm 2 bộ phận: bệ máy và thân máy. Đây là loại máy mà đầu máy dùng áo lực dầu. Ở phía bên phải hình vẽ có một van điều khiển áp suất dầu 1 và cơ cấu xi lanh thủy lực 2, bệ máy là cố định, trên bệ máy có đầu máy cố định 10, trên đầu máy 10 có lắp các đầu nối đường ống: nước bùn, nước, hơi. Hai bên bệ máy có 2 dầm đỡ 6 dùng để treo khung lọc và các tấm lọc 5 và 8. Đuôi máy có tấm 4 có thể di động. Trên tấm đuôi di động có lắp van nước bùn. Khi sử dụng, cứ giữ từng cặp tấm lọc kẹp khung lọc, mỗi tấm lọc đều có lắp van nước trong 13 và phủ hai lớp vải lọc 9. Khi thao tác nhờ áp suất của dầu trong bộ phận thủy lực dầy đẩy tấm đuôi chuyển động theo sẽ có thể ép chặt tấm lọc, khung lọc và vải lọc khi lọc đã thực hiện xong cũng có thể nhờ thủy lực dàu kéo tấm đuôi di động theo trở lại để tiến hành việc gạt sạch bùn lọc Sử dụng loại thiết bị thủy lực này để điều khiển có thể tiết kiệm được nhân lực
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
45
Trong hình vẽ, chủ yếu là 1 chiếc trống lọc hình tròn nằm ngang rỗng, hai đầu trống lọc có trục, trong đó có một đầu nối liền với hộp giảm tốc và do một động cơ điện biến tốc dẫn động. Số vòng quay của trống thường 0,6-2,0 m/phút. Thông thường mặt trống chia làm 24 ô bằng nhau, trên mỗi mặt ô phủ lưới lọc. Lưới lọc có 2 loại: tấm lỗ và lưới đồng, Trên mặt trống mỗi ô đều nối liền với nhiều ống hút nhánh chân không 12, chúng lại nối liền với 1 ống hút chân không tương đối lơn 13 cùng thôn với đầu phân phối 9 của 2 đầu ra ống lọc. Khi trống lọc quay tấm ma sát sẽ dính chặt với buồng chung không chuyển động , giữa chúng với nhau có một lò xo xoắn làm cho cả 2 dính chặt vào. Trong buồng chung có 2 rãnh hình cong, độ lớn của rãnh hình cong quyết định độ lớn của góc hút nước và góc hút khô. Trong rãnh hình cong đều có 1 lỗ nối liền với ống, đây chính là cửa ra của nước lọc torng và cửa ra của chất tẩy rửa. Trong buồng chung còn có một rãnh nước bùn 11, có cửa nước bùn vào , cửa xả nước dư thừa ra và cửa ra của nước tràn bị gạt ra. Khi vận hành , vải lọc 10 phủ lên trống quay sẽ quay theo trống quay đi vào máng nước bùn, sau khi đi qua vùng hút nước và hút khô, vải lọc bị dẫn ra về phía trục lăn tháo gỡ bùn 4 dể tháo gỡ bùn. Vải lọc sau khi tháo gỡ bùn thì lập tức đi vào máng tẩy rửa vải lọc. Vải lọc trong máng tẩy rửa sau khi đượv bàn chải quay 2 và bộ đập vải quay 3 đập và chải xong đi vòng trong máng nước bùn để lọc hút. Con lăn điều chỉnh 5 dùng để khống chế đô căng của vải lọc và điều chỉnh độ chênh lệch của vải lọc và điều chỉnh độ chênh lệch của vải lọc.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc:
- Áp lực lọc hay độ chân không:
Áp lực lọc , hoặc độ chân không tăng thì khả năng lọc tăng. Tuy nhiện nếu độ chân không quá cáo thì lượng nước bốc hơi của nước lọc lớn, thể tích khí lớn, nếu đường kính ống hút nước múa quá nhỏ sẽ hình thành lực cản tương đối lớn, ảnh hưởng tốc độ lọc.
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
46
Chiều dày bùn lọc sẽ làm tăng lực cản lọc ành hưởng đến lưu lượng nước lọc chảy ra. Nhưng bộ lọc không có lớp bùn lọc thì cũng không được vì như thế nước lọc sẽ không trong. Vì vậy nên chọn mức bùn lọc thích hợp
- Độ dính và nhiệt độ nước bùn:
Nồng độ nước bùn cáng lớn. Nhưng ở các nhà máy đường dùng phương pháp sunfit vẫn phải tìm mọi cách tăng nồng độ nước bùn. Do nồng độ nước bùn cao, thì lượng nước bùn sẽ ít hơn nên có thể giảm bớt được công việc lọc.
- Hạt lắng:
Yêu cầu hạt lắng là phải thô và chắc, vì vậy cần phải khống chế điều kiện kĩ thuật làm sạch thật tốt và đặc biệt là điều kiện độ axit phải thích hợp, làm cho chất keo phân tán ngưng tự lại, lắng xuống hoàn toàn, tốc độ lắng xuống nhanh, có như thế thì lọc mới thuận lợi.
Tính toán công nghệ thiết bị lọc:
- Tính toán tốc độ lọc
Tốc độ lọc của thiết bị được tính theo công thức:
q W
F
Trong đó: W-tốc độ lọc ( kg/m2.phút)
q - lượng nước mía trong trong 1 đơn vị thời gian (kg/ phút) F – tổng diện tích lọc (m2)
- Tính toán năng lực sản xuất của thiết bị lọc.
60
QW F
Trong đó: Q – năng lực lọc nước bùn của mỗi thiết bị lọc (kg/ giờ). W – tốc độ lọc (lít/m2.phút).
F – diện tích lọc của mỗi máy lọc (m2) - tỷ trọng của nước bùn (kg.lít)
Chương 3. Phương pháp Sulfite hóa acid GVHD: ThS Nguyễn Hữu Quyền
47