CHƯƠNG 3 CÔ ĐẶC

Cấu tạo thiết bị cô đặc57 Giới thiệu Phân loại thiết bị cô đặc oTheo nguyên lý làm việc:  Thiết bị làm việc gián đoạn theo chu kỳ, theo từng mẻ: cho dung dịch cần cô đặc vào thiết bị c

3.4 Cấu tạo thiết bị cô đặc

57

Giới thiệu

Phân loại thiết bị cô đặc

oTheo nguyên lý làm việc:

 Thiết bị làm việc gián đoạn (theo chu kỳ, theo từng mẻ): cho dung dịch cần cô

đặc vào thiết bị cô đặc, thực hiện đun sôi dung dịch cho đến khi đạt nồng độ

cần thiết lấy sản phẩm ra rồi lại cho dung dịch mới vào cô đặc tiếp Thường

dùng cho trường hợp khi cần bốc hơi toàn bộ dung môi, nhược điểm là tổn

thất nhiệt lớn

 Thiết bị làm việc liên tục: dung dịch cần cô đặc được cho vào nồi liên tục, thực

oTheo áp suất làm việc:

 Thiết bị làm việc ở áp suất thường

 Thiết bị làm việc ở áp suất dư, thường gặp trong các nồi đầu của hệ thống cô

đặc nhiều nồi

 Thiết bị làm việc ở áp suất chân không, được sử dụng trong các trường hợp

sau:

Khi ở áp suất khí quyển nhiệt độ sôi của dung dịch cao làm phân hủy và thay

đổi màu sắc, mùi vị, tính chất của dung dịch

Khi ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi của dung dịch quá cao dẫn đến đòi hỏi

nhiệt độ của hơi đốt lớn

Khi nhiệt độ nguồn đốt nóng thấp

Với hệ thống nhiều nồi, các nồi sau hoặc nồi cuối cùng thường phải ở áp suất

chân không

Giới thiệu

oTheo nguồn cấp nhiệt:

 Nguồn hơi nước bão hòa hoặc hơi nước quá nhiệt

 Nguồn nước nóng, dầu nóng hoặc hỗn hợp điphênyl cho thiết bị gián đoạn

năng suất nhỏ

 Nguồn khói lò của phản ứng cháy nhiên liệu (các thiết bị cũ)

 Nguồn điện, thường gặp trong phòng thí nghiệm và các thiết bị chế tạo từ

thủy tinh

Yêu cầu chung của đối với thiết bị cô đặc:

oVề cấu tạo, thiết bị cô đặc có nhiều loại nhưng chúng đều có ba bộ phận chính

sau:

 Bộ phận nhận nhiệt (buồng đốt): nếu dùng phương pháp đốt nóng bằng hơi

nước thì bộ phận này là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ (ống chùm), trong đó hơi

nước đi bên ngoài ống truyền nhiệt, dung dịch đi bên trong ống truyền nhiệt

 Không gian để phân ly (buồng bốc): hơi dung môi (hơi thứ) tạo ra còn chứa cả

dung dịch nên phải có không gian lớn để tách dung dịch rơi trở lại bộ phận

nhận nhiệt

 Bộ phận phân ly: để tách các giọt dung dịch còn lại trong hơi

Giới thiệu

Ví dụ: thiết bị cô đặc loại ống tuần hoàn trung tâm

Buồng

Buồng bốc

Bộ phận phân ly

Phân loại thiết bị cô đặc theo cấu tạo

oCó nhiều cách phân loại khác nhau nhưng tổng quát lại cách phân loại theo đặc

điểm cấu tạo sau đây là dễ dàng và tiêu biểu nhất:

 Nhóm 1: Dung dịch (DD) được đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên):

Loại I: có buồng đốt trong, có thể có ống tuần hoàn trong hay tuần hoàn

ngoài

Loại II: có buồng đốt ngoài

 Nhóm 2: DD đối lưu cưỡng bức

Loại III: có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

Loại IV: có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

 Nhóm 3: DD chảy thành màng mỏng

Loại V: màng DD chảy ngược lên, có thể có buồng đốt trong hay ngoài

Loại VI: màng DD chảy xuôi, có thể có buồng đốt trong hay ngoài

Giới thiệu

Phạm vi ứng dụng:

nhiên của DD dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Tỷ số chiều dài ống H/d<50 Đặc biệt

loại ống ngắn H/d<30.

1,5÷3,5m/s tại khu vực bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt K,

dùng được cho DD khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh

từng phần trên bề mặt truyền nhiệt

truyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược) để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất

Phạm vi ứng dụng:

nhiên của DD dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Tỷ số chiều dài ống H/d<50 Đặc biệt

loại ống ngắn H/d<30.

1,5÷3,5m/s tại khu vực bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt K,

dùng được cho DD khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh

từng phần trên bề mặt truyền nhiệt

truyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược) để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất

một số thành phần của DD

bọt và bọt dễ vỡ thì dùng loại VI.

3.4.1 Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm

3.4.3 Thiết bị cô đặc có phòng đốt ngoài

3.4.4 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

3.5 Ứng dụng bơm nhiệt trong quá

trình cô đặc

Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi tiêu hao hơi đốt càng giảm khi số nồi tăng,

nhưng tăng số nồi thì phải tăng hiệu số nhiệt độ chung bằng cách tăng áp suất hơi

đốt, hoặc là hiều số nhiệt độ có ích của mỗi nời sẽ giảm, làm tăng bề mặt đun

nóng của hệ thống

Ngoài ra, trong công nhiệp có nhiều trường hợp không cho phép ta cô đặc nhiều

nồi được Ví dụ, cô đặc ngững chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao hoặc dung dịch có

tổn thất nhiệt độ lớn và hơi đốt chỉ cung cấp được ở điều kiện áp suất thấp

Trong trowngf hợp đó ta sử dụng hơi thứ bằng cách nén hơi thé đến áp suất hơi

đốt để đun nóng dung dịch là kinh tế nhất

Để nén hơi thé người ta dùng máy nén và chúng được gọi là bơm nhiệt

Bơm nhiệt kiểu tuye có cấu tạo đơn giản, rẻ và nó được sử dụng phổ biến hơn cả

Thiết bị cô đặc có bơm nhiệt