Chương II. Biến đổi hóa học trong quá trình bốc hơi
II. Thiết bị bốc hơi
1. Thiết bị bốc hơi ống chùm, thẳng đứng:
Thiết bị cô đặc ống chùm đ−ợc dùng phổ biến trong nhμ máy đ−ờng (hình 3-8).
đốt, phòng bốc hơi vμ bộ phận thu hồi đường. Phòng đốt gồm những ống gia nhiệt thẳng đứng. Sau khi cấp nhiệt, hơi ngưng tụ thμnh nước thải ra ở đáy phòng đốt.
ở giữa phòng đốt có ống tuần hoμn, đường kính khoảng 30% so với đường kính thiết bị.
Thiết bị bốc hơi lμm việc liên tục, n−ớc mía trong không ngừng chảy vμo thiết bị, mật chè chảy ra liên tục. Hơi thứ ở phòng bốc hơi sau khi qua bộ phận thu hồi
đ−ờng, theo ống hơi đi cung cấp cho các bộ phận khác nh− gia nhiệt, nấu đ−ờng. Hơi thứ hiệu cuối đi vμo thiết bị ng−ng tụ.
2. Thiết bị bốc hơi tuần hoàn ngoài
Thiết bị bốc hơi tuần hoμn ngoμi t−ơng tự nh− thiết bị bốc hơi ống chùm thẳng
đứng, chỉ khác ống tuần hoμn nằm ngoμi thiết bị vμ thân thiết bị đ−ợc tạo thμnh bởi 2
đoạn tròn có đ−ờng kính khác nhau, đ−ờng kính phòng bốc hơi lớn hơn đ−ờng kính phòng đốt 200 - 300mm (hình 3-9).
N−ớc mía từ ống tuần hoμn ngoμi lại tuần hoμn vμo thiết bị. Hơi đi vμo phòng
đốt được phân bố tương đối đều đặn.
Thiết bị bốc hơi tuần hoμn ngoμi có hệ số truyền nhiệt lớn hơn so với ống tuần hoμn nằm trong thiết bị. Kết cấu thiết bị sịt gọn, chiếm diện tích ít nh−ng thao tác thường không ổn định vμ dễ mất đường theo hơi thứ.
3. Thiết bị bốc hơi kiểu màng
Thiết bị bốc hơi kiểu mμng thuộc loại thiết bị mới, th−ờng có hai loại: thiết bị kiểu mμng lên vμ mμng xuống. Đặc điểm lμ khả năng truyền nhiệt cao, thời gian lưu n−ớc mía ngắn, n−ớc mía th−ờng đi qua n−ớc mía một lần không tuần hoμn lại (cũng
1. n−íc mÝa vμo;
2. n−íc ng−ng tô;
3. hơi đốt;
4.bộ phận thu hồi đ−ờng
5. hơi thứ; 6. khí không ng−ng;
7. cửa sửa chữa;
8.
9. èng tuÇn hoμn
Hình 3-9. Thiết bị bốc hơi tuần hoàn ngoài
có loại tuần hoμn lại). Nhờ có những −u điểm đó dùng thích hợp trong công nghiệp
đ−ờng nh−ng thiết kế, chế tạo vμ sử dụng yêu cầu cao.
a) Thiết bị bốc hơi kiểu mμng lên (còn gọi thiết bị bốc hơi Kestner). Phòng gia nhiệt tương đối dμi, thường 6 ữ 8m, ngắn nhất cũng phải 5m, dμi nhất đến 10m. Do ống gia nhiệt dμi, lúc sôi sản sinh lượng hơi thứ lớn vμ hướng lên với tốc độ cao, do cường
độ thể khí mãnh liệt hình thμnh mμng mỏng (kiểu mμng lên) (hình 3-10)
Thiết bị bốc hơi mμng lên th−ờng dùng ở hiệu I, có lúc dùng cả hiệu II khi nồng
độ nước mía thấp.
Ưu điểm: Thời gian lưu nước mía ngắn, đường biến chất ít, tốc độ nước mía nhanh, mμng dung dịch mỏng, hệ số truyền nhiệt cao có thể 3000 - 3600 Kcal/m2.giờ0C, chất l−ợng mật chè tốt.
Khuyết điểm: Thông rửa cặn vμ thay đổi ống gia nhiệt không thuận lợi, thao tác quản lý khó khăn, yêu cầu n−ớc mía vμo thiết bị ở trạng thái sôi, hơn nữa duy trì hiệu số nhiệt độ tương đối lớn mới tạo được mμng.
Thiết bị bốc hơi kiểu mμng lên đ−ợc dùng nhiều ở Nam Phi. ở Trung Quốc, nhμ máy đ−ờng Quí Cảng (Quảng Tây) khi nâng cao suất lên 10000 tấn mía/ngμy dùng thiết bị nμy ở hiệu I, hiệu quả sử dụng tương đối tốt. ở nước ta, công ty đường Tate vμ Lyle (Nghệ An) dùng loại thiết bị nμy ở hiệu I với diện tích truyền nhiệt 5400m2 khi nâng công suất từ 6000 Tm/ng lên 10.000Tm/ngμy.
1. n−íc mÝa vμo;
2. n−íc ng−ng tô;
3. phòng gia nhiệt;
4. Thân thiết bị (phần d−ới);
5. ống khí không ng−ng 6. đặc;
7. bé phËn phÇn phèi;
8. phòng bốc hơi 9. hơi thứ
10. hơi đốt 11. mặt bích
b. Thiết bị bốc hơi kiểu màng xuống
Thiết bị bốc hơi kiểu mμng xuống đ−ợc phát triển dựa trên cơ sở của thiết bị bốc hơi mμng lên (hình 3-11). Thiết bị đó dùng để bốc hơi dung dịch đường có nồng độ Bx cao. Đặc điểm của thiết bị lμ dung dịch đường vμ hơi thứ sinh ra đều từ trên đi xuống, qua thiết bị phân phối để dung dịch đường được phân bố đến toμn bộ bề mặt ống gia nhiệt. Trong ống không có mực dung dịch, cũng không có áp suất thủy tĩnh tạo thμnh
điểm sôi tăng cao để lợi dụng tổng hiệu số nhiệt độ có hiệu quả nhất. Do đó, với điều kiện nhiệt độ thường dùng nhμ máy đường, có thể thực hiện hệ bốc hơi 6 hiệu để đạt hiệu quả tiết kiệm năng l−ợng cao. Chiều dμi ống gia nhiệt từ 7 - 10m. ở đáy bộ phận gia nhiệt có thiết bị phân phối hơi, tổng chiều cao thiết bị tương đối cao. Nhờ tiến bộ kỹ thuật bảo ôn vμ kỹ thuật khống chế hiện đại, loại thiết bị đó thường đặt ngoμi phòng
để tiết kiệm nhμ xưởng, đồng thời tách bộ phận phân tách hơi thứ để giảm chiều cao thiết bị.
Hình 3-11. Thiết bị bốc hơi kiểu màng xuống
¦u ®iÓm:
Thời gian lưu của dung dịch đường trong thiết bị ngắn hơn nhiều so với thiết bị bốc hơi thông dụng. Ví dụ: Với hệ bốc hơi 5 hiệu, thời gian lưu lần lượt các hiệu như
sau: 1,2; 1,4; 1,7; 2,2; 4,1 phút. Do đó, chất lượng dung dịch đường trong thiết bị biến
đổi (tăng độ mμu vμ phân hủy đường khử) ít hơn nhiều so với nồi bốc hơi thông dụng.
Thiết bị bốc hơi kiểu mμng xuống đ−ợc dùng nhiều ở ấn Độ, đã có 18 nhμ máy
đường dùng 29 nồi bốc hơi kiểu mμng xuống để sản xuất đường trắng đồn điền.
4. Thiết bị bốc hơi kiểu tấm
Lμ loại thiết bị bắt đầu dùng trong công nghiệp thực phẩm từ năm 1970. Do khả
năng truyền nhiệt tốt thời gian vật chất đã đi qua ngắn, không cần tuần hoμn dung dịch,
điều kiện vệ sinh tốt, quản lý không chế dễ dμng, chiếm diện tích vμ độ cao nhỏ nên
đ−ợc dùng nhiều trong nhμ máy thực phẩm vμ nhμ máy đ−ờng.
1. phòng hơi thứ vμ đáy thiết bị 2. ống gia nhiệt
3. phòng gia nhiệt 4. nắp đỉnh
5. phòng n−ớc mía vμo
6. bé phËn ph©n phèi n−íc mÝa vμo 7. èng n−íc mÝa vμo
8. èng mËt chÌ ra
9. bộ phận thu hồi đ−ờng
Thiết bị bốc hơi kiểu tấm gồm có một bộ các tấm trao đổi nhiệt với các ngăn hộp được hμn kín, xen kẽ với các tấm cơ doăng đệm. Sự bốc hơi của dung dịch đường xảy ra trong các rãnh có doăng đệm, trong lúc đó hơi đốt đi qua các rãnh có hμn kín.
Tấm trao đổi nhiệt có dạng gợn sóng thích nghi với các thay đổi về lưu lượng trong quá
trình bốc hơi hoặc ng−ng tụ.
Bộ tấm trao đổi nhiệt đ−ợc đặt giữa tấm đỡ của khung vμ tấm chịu nén, đ−ợc ép chặt bằng bu lông. Thiết bị bốc hơi kiểu tấm có thể mở rộng bằng cách lồng thêm các ngăn hộp mới tùy theo yêu cầu thực tế sản xuất.
Đường vμo của dung dịch đường được đặt ở dưới đáy thiết bị còn đường hơi vμo
đ−ợc bố trí trên thiết bị (hình 3-12).
Hình 3-12. Thiết bị bốc hơi kiểu tấm
Tấm trao đổi nhiệt được lμm bằng thép không rỉ. Vật liệu lμm doăng thường lμ EPDM hoặc Nitrile nh−ng cũng đòi hỏi có các vật liệu đμn hồi khác.
Ưu điểm của thiết bị:
- Không bị cháy ở bề mặt truyền nhiệt
- Chất lượng sản phẩm tốt hơn do thời gian lưu của dung dịch đường ngắn với xử lý nhiệt nhanh hơn, tốt hơn.
- Diện tích truyền nhiệt giảm nhiều
Kiểu tấm gợn sóng tạo ra dòng chảy rối cao, có nghĩa lμ hệ số truyền nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt hai ngμy đầu sau khi lμm sạch thiết bị có thể đạt 3400-3600 Kcal/m2.giờ 0C, do đó diện tích truyền nhiệt nhỏ hơn.
- Lắp thêm hoặc tháo bớt ra đơn giản - Dễ dμng bảo trì - thông rửa
- Kết cấu sít gọn vμ trọng l−ợng thấp
Hơi đốt Ng−ng tô N−íc mÝa Hơi thứ
Ch−ơng IV. Quản lý vμ thao tác bốc hơi