II. Bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu suất và chất lượng
5.Thiết bị của giai đoạn làm sạch nước mía
Quá trình làm sạch nước mía thơng qua các thiết bị sau:
Nước mía hỗn hợp Thiết bị sử lý sơ bộ 1 Thiết bị gia nhiệt 1 Thiết bị cacbonat hĩa 1,2 Thiết bị gia nhiệt 2 Thiết bị hấp thụ SO2 lần 1 Thiết bị trung hịa sơ bộ Thiết bị gia nhiệt 3 Thiết bị trung hịa 1 Thiết bị tản hơi
Thùng lắng trong Thiết bị lọc chân khơng
Thiết bị cacbonat hĩa lần 3 Thiết bị gia nhiệt 4 Thiết bị bốc hơi hệ 1,2 Thiết bị sử lý sơ bộ 2 Thiết bị sunphit hĩa lần 2 Thiết bị trung hịa 2 Thiết bị gia nhiệt 4 Thiết bị lắng nổi Thiết bị lọc tấm Thiết bị lọc Thiết bị bốc hơi hệ 3,4 Thùng chứa sirup A.
Thiết bị cho vơi
Chia làm 2 loại: Thiết bị cho vơi sơ bộ và thiết bị cho vơi trung hịa
Khi cho vơi sơ bộ người ta chỉ cho vào nước một lượng vơi dưới dạng sữa vơi, số sữa vơi cịn lại cho vào thiết bị trung hịa. Hình dạng của 2 loại thiết bị đĩ khác nhau. Nước mía được cho vào phía trên thiết bị nhờ ống dẫn số 3, sữa vơi được cho vào ở phía trên thiết bị,bằng phễu cấp vơi 5. Bên trong thiết bị cĩ cánh khuấy để giúp cho sữa vơi và nước mía hỗn hợp đều, tạo nhiều chất kết tủa. Sau khi trung hịa nước mía được chảy ra ở đáy.
1- Cụm trục khuấy 2- Ống xả đáy 3- Ống dẫn nước mía 4- Ống xả vơi nước lắng trong Nước bùn
6- Động cơ
Ưu: Cĩ thể tự động hĩa một cách dễ dàng. Thời gian trung hịa nhanh, hạn chế quá trình chuyển hĩa đường.
Nhược: thiết bị đắt tiền, hoạt đọng phức tạp.
Thiết bị gia nhiệt ( đun nĩng)
Trong nhà máy đường, thiết bị truyền nhiệt được dùng để đun nĩng nước mía.
1- Ống dẫn hơi vào 2- Ống xả đáy
3- Ống xả nước ngưng 4- Tai treo gia nhiệt 5- Ống dẫn nước mía vào
6- Ống dẫn nước mía ra
Nước mía đi vào và đi ra ở đỉnh thiết bị ở vị trí 5,6 như hình vẽ. Ở nắp trên và nắp dưới cĩ nắp lắp các tấm ngăn phân chia các ống truyền nhiệt thành 12, 14 hoặc 16 lần lên xuống. Sự phân chia đĩ cĩ tác dụng tăng tốc độ chảy của nước mía trong ống. Ở nắp trên cĩ lỗ thốt khí, đáy thiết bị cĩ lắp ống thốt nước ngưng tụ. Nắp trên và nắp dưới được nối liền với cần thăng bằng cĩ tác dụng cân bằng trọng lực. Hơi đi ngồi ống, nước mía đi trong ống. Hơi sau khi cấp nhiệt cho nước mía, ngưng tụ thành nước và thốt ra ở dưới đáy thiết bị ở vị trí 3
* Ưu: Cĩ thể tự động hĩa một cách dễ dàng
Truyền nhiệt nhanh hạn chế quá trình tổn thất đường
Nhược: hoạt động phức tạp, thiết bị đắt tiền
Thiết bị cacbonat hĩa
1- Ống dẫn nước mía vào 2- Đĩa chia nước mía 3- Ống thốt hơi 4- Ống nước mía ra 5- Cửa thăm
6- Cửa vệ sinh 7- Vỏ thiết bị 8- Cửa thay lưới
Đặc điểm của thiết bị là bên trong thiết bị cĩ tấm ngăn(đĩa chia nước mía) cĩ đục lỗ để giúp nước mía phân bố đều trong thiết bị tăng hiệu suất hấp thụ CO2 vào nước mía. Nước mía theo thiết bị vào bộ phận phân phối 1 sau đĩ được phân phối đều trong thiết bị nhờ các đĩa chia nước mía 4.Nước mía sau khi thơng CO2 chảy ra ngồi thiết bị theo vị trí số 4. Khí CO2 bão hồ( chứa 30% CO2) đi vào theo thiết bị theo đường ống đặt gần đáy thiết bị, đi ngược dịng với nước mía. Cĩ thể gắn pH mét ở thùng kiểm tra để xác định pH của nước mía. Trong thiết bị cịn lắp các tấm lưới để giữ lại những kết tủa lớn đồng thời giữ lại các cục vơi chưa bị hoà tan ra ngăn ngừa quá trình tăng pH. Một ngày ta cĩ thể thay tấm lưới 1lần.
Cĩ 2 loại thiết bị xơng CO2: gián đoạn và liên tục, nhà máy sử dụng thiết bị xơng CO2 liên tục
Ưu:
- Tốc độ lắng, lọc nhanh hơn, việc tự động hĩa dễ dàng
- Hạt kết tủa cĩ kích thước lớn hơn nhiều so với thiết bị gián đoạn nên cĩ tác dụng hấp phụ tốt.
- Cĩ thể xác định độ kiềm của nước mía bằng phương pháp tự động Nhược: - Cấu tạo phức tạp, thao tác, khống chế phức tạp.
Thiết bị sunphit hĩa
1- Ống dẫn nước mía vào (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2- Đĩa chia nước mía 3- Ống thốt hơi 4- Ống nước mía ra 5- Cửa thăm
6- Cửa vệ sinh 7- Vỏ thiết bị 8- Cửa thay lưới
Đặc điểm: Cũng tương tự như thiết bị Cacbonát hố.Cĩ lắp các tấm ngăn bên trong để giúp cho sự tuần hồn nước mía nuớc mía trong thiết bị được đồng đều tăng hiệu suất hấp thụ SO2 vào trong nước mía. Nước mía được phun vào thiết bị nhờ bộ phận phun bằng vịi hoa sen ở đỉnh thiết bị. Các tấm ngăn cĩ đục lỗ nên nước mía được phân phối đều trong thiết bị. SO2 từ đáy thiết bị đi ngược chiều với nước mía cĩ tác dụng tăng hiệu quả hấp thụ khí SO2. Nước mía đã được xơng SO2
được tháo ra ngoài theo ống hình chữ U ở đáy tháp. Đỉnh tháp cĩ lắp bộ phận giảm áp để thực hiện chân khơng do đĩ khí SO2 được hút vào tháp. Do thiết bị làm việc ở điều kiện chân khơng nên tránh được hiện tượng rị rỉ khí. Mặt khác mực nước mía trong tháp thấp nên tránh được hiện tượng tràn bọt.
Ưu: Cĩ thể tự động hĩa một cách dễ dàng. Hạt kết tủa lớn, tốc độ lắng lọc nhanh.
Nhược: Cấu tạo phức tạp, thiết bị tương đối đắt tiền.
Lị đốt lưu huỳnh
Đặc điểm: Lưu huỳnh được đốt trong thùng quay nằm ngang chuyển động do vậy chỉ cần ít khơng khí, lưu huỳnh cháy rất tốt và hồn tồn, khí SO2 theo ống ở giữa thùng quay bay lên. Ngồi ra cịn bộ phận làm lạnh để đề phịng lưu huỳnh thăng hoa.
Vì khĩ làm kín các khe nên lị đốt lưu huỳnh phải làm việc ở điều kiện chân khơng. Để thực hiện chân khơng cĩ thể dùng quạt giĩ hoặc van giảm áp.
Ưu: - Diện tích cháy lớn, lưu huỳnh cháy hoàn tồn, cĩ thể dùng lưu huỳnh dạng bột hay dạng cục
- Vì làm việc ở điều kiện chân khơng nên khí SO2 khơng thất thốt.
- Lưu huỳnh được đốt cháy trong thùng quay chuyển động nằm ngang do vậy khơng gây trở ngại cho việc thốt khí SO2
Nhược: Cấu tạo và hoạt động phức tạp
Lắng nước mía
Mục đích: phân biệt nước mía trong và kết tủa. Trong quá trình làm sạch các kết tủa được tạo thành( CaSO3, CaCO3, Ca3(PO4)2 ). Các chất này cĩ khả năng hấp phụ chất keo, chất màu, các chất lơ lửng để lắng xuống
Tăng năng suất của thiết bị lọc chân khơng, nước mía sau khi trung hịa và xơng CO2, SO2 lần 1 cần lắng để lấy chừng 80% nước mía trong. Phần nước bùn tháo ra từ thiết bị lắng cĩ nồng độ 15 20% được bơm đi lọc chân khơng. Như vậy, thiết bị lọc chân khơng chỉ lọc một lượng dung dịch chừng 1/5 lượng dung dịch ban đầu, do đĩ giảm được diện tích lọc.
Cĩ nhiều loại thiết bị lắng, ở nhà máy dùng thiết bị lắng cĩ cánh khuấy
1- Động cơ
2- Cửa đưa nước vào lắng 3- Ngăn dự bị
4- Ống chảy tràn 5- Ống lấy nước trong 6- Ống lấy bùn 7- Cửa làm vệ sinh 8- Thân lắng 9- Ống thốt khí 10- Cửa chảy tràn 11- Trục lắng
Đặc điểm: Phần trên hình trụ, phần dưới hình nĩn. Thiết bị chia làm nhiều ngăn, ngăn trên cùng là ngăn dự bị cĩ tác dụng tập trung chất kết tủa, ngăn cuối cùng cơ đặc nước bùn. Nước mía cần lắng qua cửa ở vị trí 2 vào ngăn dự bị, tại đây các chất kết tủa lớn hơn bị giữ lại, sau đĩ nước mía đã được lắng ở ngăn dự bị theo lỗ vào ống trung tâm phân phối đều các ngăn khác, gĩc nghiêng của ngăn 4245độ để chất kết tủa lắng tập trung xuống đáy dễ dàng và chảy ra ngồi. Nước mía trong chảy ra phần trên cùng của ngăn ( trừ ngăn dự bị). Nước bùn được tập trung ở ngăn cuối cùng và được bơm vào thiết bị lọc chân khơng.
Dưới tác dụng của động cơ 1,trục trung tâm cĩ thể chuyển động được, trên trục cĩ lắp các cánh khuấy cùng chuyển động với trục, tốc độ quay của trục là 6 vịng/phút. Cánh khuấy gạt bùn từ từ hướng về trục trung tâm và lắng xuống đáy.
Ưu điểm: - Nước mía phân phối đều ở các ngăn, điều kiện lắng tương đối ổn định. Nước bùn và nước trong chảy riêng biệt, nếu nước mía đục cho quay lại thiết bị để xử lý
- Nhờ cĩ trục trung tâm, khí trong nước mía theo trục trung tâm lên đỉnh thiết bị thốt ra ngoài, ngoại trừ được hiện tượng phun khi xả nước mía trong.
- Khi sử dụng thiết bị lắng tốc độ nhanh, dung tích thiết bị cĩ thể giảm 30% so với loại thiết bị lắng thơng thường, giảm vốn đầu tư và thời gian dừng của nước mía trong thiết bị. Để cĩ tốc độ lắng tốt người ta sử dụng chất trợ lắng để tăng tốc độ lắng của chất kết tủa, rút ngắn thời gian dừng cĩ thể cải tiến đường ống tháo nước bùn.
Nhược điểm: - Thời gian nước mía dừng lại trong thiết bị lắng quá lâu ảnh hưởng đến màu sắc của nước mía trong và ngăn cuối cùng làm việc khá nặng.
Lọc nước mía và máy lọc
Mục đích: Lọc nước bùn từ thiết bị lắng, thu hồi phần nước đường cịn lại trong bùn.
Lọc là quá trình tách chất rắn khỏi dung dịch bằng cách cho dung dịch đi qua lớp vật ngăn, các chất rắn bị giữ lại ở bề mặt vật ngăn, cịn nước trong đi qua. Để cĩ thể lọc được cần cĩ áp suất dư trước và sau lớp vật ngăn. Trong quá trình lọc, trở lực lọc ( bao gồm trở lực lớp vật ngăn và lớp bùn lọc) tăng do đĩ máng lọc cần làm việc ở áp lực cao. Lớp bùn lọc là mơi trường lọc đặc biệt cĩ tác dụng giữ lại các tạp chất rắn, cịn lớp vật ngăn (vải lọc) chỉ là mơi trường giữ lớp bùn lọc. Tính chất của lớp bùn lọc rất quan trọng, đặc biệt khi lọc các chất rắn cĩ kích thước bằng hoặc bé
hơn ống mao quản của lớp vật ngăn. Ở giai đoạn đầu của quá trình lọc khi lớp bùn lọc chưa được hình thành, nước lọc cịn đục nên cần cho đi lọc lại. Nếu nước lọc cịn đục sẽ xảy ra hiện tượng sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khi xử lý nước lọc ở giai đoạn sau, chất khơng đường hịa tan lại sẽ làm giảm độ tinh khiết và tăng màu sắc của dung dịch.
- Đĩng cặn ở thiết bị bốc hơi - Tăng lượng mật cuối.
+) Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước trong
Chất kết tủa: Chất kết tủa lớn, rắn chắc cĩ dạng tinh thể, lọc nhanh. Ngược lại, hạt nhỏ cĩ dạng keo, hạt khơng đồng đều sẽ làm tắc ống mao quản, lọc chậm. Đặc biệt, chất kết tủa dạng keo( protein, muối của acid pectic, acid humic…) cĩ thể làm tắc vải lọc, tăng độ nhớt dung dịch. Trong trường hợp đĩ cĩ thể dùng chất trợ lọc để tăng hiệu quả lọc.
Áp lực lọc: Áp lực lọc hay áp suất dư 2 đầu ống mao quản là động lực của quá trình lọc. Áp lực lọc ảnh hưởng lớn đến tốc độ dung dịch đi qua ống mao quản. Nếu chất kết tủa dạng tinh thể khơng bị nén, tốc độ lọc tỷ lệ thuận với áp lực lọc. Khi chất kết tủa bị nén, tốc độ lọc tỷ lệ nghịch với áp lực lọc
Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng, độ nhớt chất lỏng giảm, do đĩ tốc độ lọc tăng. Vì vậy trước khi lọc cần đun nĩng dung dịch trong khoảng 75- 850C.
Thời gian lọc: Thời gian lọc càng dài lớp bùn lọc càng dày, trở lực lọc tăng và do đĩ tốc độ lọc giảm, lượng nước trong giảm.
Cấu tạo của máy lọc :
a. Máy lọc khung bản
Máy lọc khung bản là loại máy lọc cổ nhưng hiện nay vẫn được dùng phổ biến trong nhà máy đường.
1- Khung lọc 2- Bàn lọc 3- Vải lọc
Nước mía đi lọc vào máy lọc bằng ống dẫn a. Vải lọc được phủ lên các bàn lọc, xen kẽ bởi các khung lọc . Nước mía đi vào các khung lọc qua vải lọc và đi ra khỏi các vịi lọc c, sau khi để lại phía sau vải lọc ở giữa khung lọc các tạp chất lơ lửng chứa trong nước mía
Đặc điểm:
Khung và bản đều cĩ cấu tạo hình vuơng, bên trong khung rỗng. Trên mặt bản cĩ các rãnh đứng song song nhau và 2 rãnh nằm ngang ở hai đầu, phía dưới rãnh nằm ngang thơng với van tháo nước và nước rửa. Giữa khung và bản cĩ lớp vải, để ép khung và bản người ta dùng một đầu là tấm đáy cố định, cịn đầu kia cĩ thể dịch chuyển được nhờ tay quay, mơtơ hoặc áp lực đầu.
Dung dịch lọc dưới tác dụng của áp suất bơm theo ống vào khoảng trống của khung lọc
Chất lọc đi qua vải sang các rãnh của bản rồi theo van tháo ra ngoài cịn chất rắn bị giữ lại tạo thành lớp bùn lọc trong khung. Khi khung lọc đầy bùn, ngừng cho nước bùn vào, dùng nước nĩng và hơi để thu lượng đường cịn trong lớp bùn lọc. Nước rửa khơng những hịa tan đường mà cả những chất khơng đường.
Ưu điểm: Bề mặt lọc trên một đơn vị diện tích sản xuất lớn, động lực của quá trình lọc lớn ( hiệu hệ số áp suất lớn) cĩ thể kiểm tra quá trình làm việc và ngừng khơng cho một vài bản làm việc khi thấy nước lọc đục.
Nhược điểm: Dung dịch vào lọc tiếp xúc lâu với nước bùn trong khung làm giảm chất lượng nước trong, lắp ráp khĩ khăn, thời gian lọc dài tổn thất nhiều nhiệt lượng và vải lọc, thao tác nặng nề tổn thất nhân lực.
b. Máy lọc chân khơng.
Dùng máy lọc chân khơng cĩ thể khắc phục được những nhược điểm của máy lọc khung bản. Toàn bộ quá trình lọc rửa, xả bùn đều tiến hành liên tục. Việc quản lý thao tác dễ dàng, giảm nhân lực.
1- Động cơ kéo trống lọc 2- Trống lọc
3- Giàn phun nước rửa 4- Cụm đầu hút lọc
Đặc điểm: Gồm một cái thùng rỗng, bề mặt thùng đục những lỗ nhỏ, trên bề mặt thùng cĩ lớp vải lọc, mặt bên trong thùng cĩ nhiều ngăn (1824 ngăn) mỗi ngăn cĩ đường ống nối với trục rỗng. Trục rỗng của thùng được nối vào đầu phân phối, đầu phân phối dùng để nối liền thùng quay với các đường ống hút chân khơng và khơng khí nén. Thùng đặt trong bể chứa bùn, trong bể cĩ cánh khuấy giúp cho chất kết tủa bị lắng xuống đáy bể.
Trên thùng quay chia nhiều phần cĩ độ dài cũng khác nhau: lọc, rửa, sấy gạt bùn. Khi thùng quay thì các phần trên chuyển động theo thứ tự lọc, rửa, sấy gạt bùn. Ở những vị trí nhất định trên thùng quay cĩ lắp ống nước rửa và dao gạt bùn.
Khi hút chân khơng ở các ngăn, nước lọc qua lớp vải, qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn, từ các ngăn nước lọc theo đường ống đến trục rỗng rồi ra ngoài, cịn chất kết tủa bị giữ lại trên bề mặt vải lọc, dùng dao gạt bùn ra ngồi. Tốc độ thùng quay 12,5 vịng/phút. Chiều dày lớp bùn khoảng 820mm
Khi thao tác máy lọc chân khơng thùng quay cần chú ý:
-Nhiệt độ nước bùn lọc khơng quá cao, khơng vượt quá điểm sơi để tránh giảm hiệu quả chân khơng. Nhưng nhiệt độ thấp, độ nhớt lớn, lọc khĩ và dễ tắc vải lọc. Do đĩ cần duy trì nhiệt độ trong khoảng 8590oC.
Hình 20: Máy lọc chân khơng
5- Giàn khuấy dịch lọc 6- Bể chứa dịch lọc 7- Cụm dao gạt bùn
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});