Tính toán thiết kế máy lọc chân không thùng quay thu hồi lưu huỳnh với năng suất 2 tấn một ngày

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 1

LỜI CAM ĐOAN

Bản đồ án tốt nghiệp đại học nghành Công nghệ hóa học với đề tài: “Tính toán
thiết kế máy lọc chân không thùng quay thu hồi lưu huỳnh với năng suất 2
tấn/ngày ” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Hồng Thái – Bộ môn Máy
và Thiết bị công nghiệp hóa chất, dầu khí- Khoa Công nghệ hóa học – Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội. Tôi xin cam đoan, đồ án tốt nghiệp không sao chép nội dung từ bất
kì một đồ án tốt nghiệp, luận văn thạc sỹ hoặc luận án tiến sỹ nào khác.
Hà Nội, Ngày tháng năm 2010
Sinh viên


Trần Quang Tài

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 2

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Vũ Hồng Thái, người
đã hướng dẫn từng bước đi trên con đường nghiên cứu khoa học và sự giúp đỡ tận tình
trong quá trình hoàn thành đồ án.
Xin chân trọng cảm ơn tới các thầy của Bộ môn Máy và Thiết bị Công nghiệp hóa
chất, dầu khí – Khoa Công nghệ hóa học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, gia
đình và bạn bè đã hết sức tạo điều kiện, giúp đỡ để có thể hoàn thành đồ án.
Cũng xin chân thành cảm ơn Công ty Phân đạm hóa chất Hà Bắc đã cung cấp tài
liệu và tạo điều kiện tham quan thực tế trong quá trình hoàn thành đồ án.

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 3

LỜI MỞ ĐẦU

Trong các ngành sản xuất hóa chất nói riêng và nghành công nghiệp nói chung các
thiết bị hóa chất không thể thiếu được trong bất kì nhà máy, xí nghiệp nào. Các thiết bị
này có thể tham gia vào quá trình sản xuất trực tiếp ( thiết bị phản ứng, tháp tổng hợp,
tháp chưng luyện….), hay các quá trình sản xuất giàn tiếp ( máy nghiền, máy khuấy…)
hoặc phục vụ cho giai đoạn sản xuất, xử lý nước thải, khói thải làm sạch môi trường (
các thiết bị lắng, lọc…)
Trong quá trình sản xuất, đặt ra yêu cầu phải phân riêng hệ không đồng nhất để có
thể phục vụ một trong hai mục đích :
- Thu hồi pha rắn trong hệ ( có thể là sản phẩm hoặc cấu tử quý).
- Loại pha rắn trong hệ để làm sạch dung dịch.
Để giải quyết vấn đề đó, người ta thường dùng thiết bị hóa chất chủ yếu được gọi
là thiết bị lắng và các thiết bị lọc.
Các thiết bị lắng như phòng lắng, đường lắng, bể lắng… thì thường có cấu tạo đơn
giản, dễ sử dụng nhưng năng suất phân riêng kém và không phân riêng được những hệ
mà kích thước pha phân tán nhỏ. Do vậy thường sử dụng để làm sạch sơ bộ.
Các thiết bị lọc được phân ra làm nhiều loại: thiết bị lọc điện ( lọc dưới tác dụng
của lực điện trường), thiết bị lọc nhờ vật ngăn ( tháp đệm, thiết bị lọc ép khung bản,
thiết bị lọc tấm, máy lọc chân không thùng quay…), các thiết bị lọc dưới tác dụng của
lực ly tâm (máy ly tâm lắng, ly tâm lọc xyclon…).
Các thiết bị dạng này tuy thiết bị phức tạp, chế tạo tốn kém, nhưng năng suất lọc
lớn và có thể phân riêng được những huyền phù, nhũ tương có hạt rất nhỏ, mịn do đó

được sử dụng nhiều trong công nghiệp.
Trong các công đoạn lọc đó thì máy lọc chân không thùng quay thường được sử
dụng ở giai đoạn trung gian vì máy lọc chân không thùng quay không thể phân riêng hệ
không đồng nhất mà khối lượng riêng của các pha gần bằng nhau. Do động lực của quá
trình là rất thấp. Do vậy máy lọc chân không thùng quay chỉ sử dụng hiệu quả với
những huyền phù có khả năng phân riêng dễ dàng.
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 4

Ưu điểm của máy lọc chân không thùng quay là làm việc liên tục, ổn định, dễ thao
tác vận hành, tiết kiệm nhân lực nhưng nó có vài nhược điểm như cấu tạo phức tạp,
tiêu hao năng lượng cho động cơ truyền động , bơm chân không và máy nén…
Tại nhà máy phân đạm và hóa chât Hà Bắc máy lọc chân không thùng quay được
sử dụng trong cương vị khử H
2
S thu hồi huyền phù lưu huỳnh trong dung dịch keo
Tananh. Loại máy này đảm bảo khả năng hoạt động liên tục của nhà máy đồng thời cho
năng suất lớn.
Trong toàn bộ nội dung chính của phần đồ án tốt nghiệp này trình bày trình tự thiết
kế máy lọc chân không thùng quay thu hồi lưu huỳnh năng suất 2 tấn/ngày.

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 5

PHẦN 1
TỔNG QUAN
1.1. Dây truyền urê:
Với đặc điểm công nghệ sản xuất urê ở công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc đi
từ khí hóa than nguyên liệu rắn, quá trình khí hóa ở khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu
chính là than cục, hơi nước và không khí. Theo thiết kế, công nghệ dùng than cục cỡ
hạt 50 ÷ 100 mm để chế tạo khí than, sau này dùng than cỡ hạt phổ biến 25 ÷ 100 mm,
để tiết kiệm hạ giá thành sản phẩm hiện nay đã dùng cả than cục cỡ hạt 12 ÷ 25 mm.
Bình quân mỗi ngày chạy máy bình thường tiêu tốn hết 400 ÷ 450 tấn than cục.
Quá trình khí hóa than nguyên liệu như sau : Hơi nước 0,49 Mpa nhiệt độ 250˚C
được cung cấp từ nhà máy nhiệt tới, không khí được cấp từ quạt khí tới, đi qua tầng
than nóng đỏ ( trong lò khí hóa ) lò tạo khí có nhiệt độ T = 1100˚C thực hiện các phản
ứng, tạo thành hỗn hợp các khi CO, CO
2
, H

2
S, H
2
, N
2
, CH
4
gọi là hỗn hợp khí than
ẩm. Các phản ứng hóa học chủ yếu xảy ra là :
2C + O
2
= 2CO +Q
1

C + O
2
= CO
2
+Q
2

2CO + O
2
= 2CO
2
+Q
3

C + 2H
2

0 = CO + H
2
+Q
4

C + 2H
2
O = CO
2
+2H
2
+Q
5

N
2
là khí trơ vào hỗn hợp khí theo O
2
của không khí.
Mục đích của quá trình khí hóa than chỉ nhằm thu được H
2
và N
2
theo tỉ lệ H
2
:N
2

= 3:1 làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH
3

. Vì thế hỗn hợp khí than ẩm cần
được làm sạch ( nhờ công đoạn rửa khí than và lọc bụi bằng điện ), khí than sau khi
qua lọc bụi điện được đưa tới công đoạn khử H
2
S thấp áp. Công đoạn khử H
2
S theo
thiết kế ban đầu sử dụng dung dịch ADA- Antraquinon Disungfuric Acid ( hiện nay đã
chuyển sang dùng dung dịch keo tananh) có tính oxy hóa khử mạnh, hiệu suất khử
H
2
S cao. Khí than được qua hệ thống quạt để nâng áp suất đi vào tháp khử H
2
S, sau
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 6

tháp khử hàm lượng H
2
S giảm xuống còn < 150 mg/Nm
3
được đưa vào đoạn I của
máy nén khí nguyên liệu H
2
-N
2
6 cấp.
Dịch tananh sau hấp thụ được đưa đi tái sinh và đưa trở lại quá trình hấp thụ, bọt
lưu huỳnh được thu lại chế thành sản phẩm phụ là lưu huỳnh rắn.

Hỗn hợp khí than sau khử H
2
S thấp áp vào công đoạn I máy nén 6 cấp để thực
hiện quá trình nén nâng áp, khí than ẩm ra đoạn III có áp suất P= 2,1 Mpa nhiệt độ ≤
40˚C được đưa tới công đoạn biến đổi. Đầu tiên được qua bộ phân ly dầu nước, sau đó
qua 2 bộ lọc bằng than cốc để khử hết dầu, bụi, các tạp chất khác, rồi đi vào thiết bị
trao đổi nhiệt khí biến đổi, sau đó hỗn hợp với hơi nước quá nhiệt đi vào thiết bị trao
đổi nhiệt khí than, ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt khí than được hỗn hợp với khí than
lạnh thành hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 ÷ 210˚C, tỉ lệ hơi nước/ khí khoảng 0,3 , đi
vào đỉnh lò biến đổi số I, lần lượt qua tầng chất bảo vệ, tầng chống độc – chống ôxy
hóa và tầng xúc tác biến đổi chịu lưu huỳnh. Một phần khí khí CO bị chuyển hóa,
nhiệt độ hỗn hợp khí đạt 350 ÷ 380˚C đi ra khỏi đáy lò biến đổi số I, đi vào thiết bị
trao đổi nhiệt khí than, rồi đi vào bộ làm lạnh nhanh I bằng nước ngưng. Hỗn hợp khí
có nhiệt độ 180 ÷ 210˚C đi vào đoạn trên lò biến đổi số II, tiếp tục tiến hành phản ứng
chuyển hóa CO, nhiệt độ đạt 300 ÷ 320˚C rồi ra và đi vào bộ làm lạnh nhanh II bằng
nước ngưng, hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 ÷ 210˚C tiếp tục đi vào đoạn dưới của lò
biến đổi số II, phần khí CO còn lại tiếp tục bị chuyển hóa. Khí biến đổi có nhiệt độ ≤
250˚C và [CO] ≤ 1,5 % ra khỏi lò biến đổi số II, đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí biên
đổi, qua thiết bị đun sôi khí biến đổi của hệ thống tái sinh tăng áp dung dịch khử CO
2

để thu hồi nhiệt một lần nữa, sau đó được đưa tới cương vị khử H
2
S khí biến đổi.
Khí biến đổi đi vào phía dưới tháp hấp thụ, qua các tầng đệm H
2
S được hấp thụ
bởi dung dịch Tananh dội từ đỉnh tháp xuống.
Khí được phân ly bọt ở bộ khử bọt trên đỉnh tháp sau đó đi ra khỏi tháp hấp thụ
vào tháp phân ly, ở đây mù dịch tananh cuốn theo khí được tách ra và khí tiếp tục

được đưa sang cương vị khử CO
2
bằng dung dịch kiềm nóng.
Khí biến đổi sau khử lưu huỳnh qua thiết bị trao đổi nhiệt, được gia nhiệt bởi khí
đi từ công đoạn khí biến đổi đến, nhiệt độ tăng từ 40˚C lên 90˚C và đi vào phía dưới
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 7

tháp hấp thụ, khí sau khi khử CO
2
ra đỉnh tháp hấp thụ, qua thiết bị làm lạnh bằng
nước, thiết bị phân ly rồi đi về đoạn IV máy nén khí nguyên liệu 6 cấp.
Khí tinh chế đi vào đoạn IV máy nén khí nguyên liệu được nén lên áp suất 12,5
Mpa đưa sang cương vị tinh chế vi lượng bằng dung dịch amoniac acetat đồng và
dung dịch kiềm. Quá trình tổng hợp NH
3
đòi hỏi hàm lượng chất gây ngộ độc xúc tác
như CO, CO
2
, H
2
S và O
2
là nhỏ nhất. Công đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối
đa các chất đó. Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế con lượng rất nhỏ H
2
S và (CO +
CO
2

) < 20 PPM được gọi là khí tinh luyện.
Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu N
2
và H
2
theo tỉ lệ H2: N2 = 3:1 vào đoạn
4 máy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH
3
. Khí tinh luyện ra đoạn IV máy nén
có P= 31,5 Mpa được đưa qua bị phân ly dầu nước, sau đó vào thiết bi 3 kết hợp, tại
đây nó được kết hợp với khí tuần hoàn, được làm lạnh bằng khí lạnh và bằng NH
3
,
giảm nhiệt độ xuống -2˚C, các cấu tử lỏng như dầu, nước, NH
3
bị ngưng tụ và phân
ly, khí đi ra khỏi thiết bị 3 kết hợp được dẫn vào tháp tổng hợp NH
3
lần 1, vừa để làm
lạnh thành tháp đồng thời cũng nhận nhiệt của phản ứng tổng hợp, ra khỏi tháp lần 1
trao đổi nhiệt với khí ra tháp lần 2, nâng nhiệt độ lên = 180˚C, rồi vào tháp tổng hợp
lần 2, cùng với sự có mặt của xúc tác sắt (Fe) để tiến hành phản ứng tổng hợp. Phản
ứng tổng quát của quá trình có thể biểu diễn như sau:
N
2
+ 3H
2
= 2NH
3
+ Q

NH
3
hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi tháp được làm lạnh gián tiếp bằng nước
và ngưng tụ thành NH
3
lỏng qua phân ly 1 để tách NH
3
ngưng tụ ra khỏi hỗn hợp khí,
sau đó hỗn hợp khí này được qua máy nén tuần hoàn turbine nâng áp suất lên để bù
phần áp suất bị giảm do tổng hợp NH
3
là phản ứng giảm thể tích và lượng khí bị
ngưng tụ sau bộ làm lạnh bằng nước. Ra máy nén tuần hoàn hỗn hợp khí đi vào thiết
bị 3 kết hợp, trộn lẫn với nguồn khí mới từ máy nén khí nguyên liệu tới, tiếp tục từ
trên xuống thực hiện quá trình làm lạnh, ngưng tụ và phân ly, phần khí không ngưng
còn lại tiếp tục quay trở lại tháp tổng hợp thực hiện chu trình tuần hoàn liên tục. NH
3

lỏng có nồng độ 99,8 % được phân tách khỏi hệ thống bằng các thiết bị phân ly, được
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 8

giảm áp xuống 2,4 Mpa, qua thùng chứa trung gian được đưa ra kho chứa NH
3
lỏng (
Kho cầu) là sản phẩm cuối cùng của quá trình tổng hợp NH
3
.
Từ kho cầu NH

3
lỏng được cấp đến hệ thống bơm NH
3
cao áp, nâng áp suất lên 20
Mpa, được đưa vào tháp tổng hợp urê.
Khí CO
2
được nhả ra từ tháp tái sinh CO
2
khu vực tinh chế khí, xưởng tổng hợp
NH
3
được đưa đến công đoạn nén khí CO
2
5 cấp- 836, khí CO
2
ra đoạn 3 có áp suất
3,3 Mpa, được đưa qua hệ thống khử H
2
S trong khí CO
2
, qua tháp khử hàm lượng H
2
S
giảm xuống còn < 5 PPM, được đưa trở lại đoạn 4 máy nén CO
2
, tiếp tục được nâng
áp suất lên 20 Mpa, được đưa đến tháp tổng hợp urê. Tại tháp tổng hợp, với nhiệt độ
190˚C và áp suất 20 Mpa, phản ứng tổng hợp urê xảy ra, tiến hành theo 2 giai đoạn rất
nhanh :

4NH
3
+ 2CO
2
+ H
2
O = 2NH
4
COONH
2
+ 38000 Kcal/Kmol
Sau đó dung dịch cacbamat tách nước tạo thành urê:
NH
4
COONH
2
= (NH
2
)
2
CO + H
2
O + 6800 Kcal/Kmol.
Rút gọn 2 phương trình trên ta có phản ứng tổng hợp:
2NH
3
+ CO
2
= (NH
2

)
2
C0 + H
2
0 + Q
Hiệu suất của phản ứng đạt 65 ÷ 68 %.
Quá trình tổng hợp urê mang tính tuần hoàn toàn bộ: toàn bộ NH
3
và CO
2
dư được
đưa trở lại đầu hệ thống. Dịch phản ứng ( cacbamat amôn) có nồng độ thấp (30%) qua
công đoạn phân giải và cô đặc để tách NH
3
chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp,
đồng thời nồng độ urê cũng tăng lên (99,8%) và được đưa vào tháp tạo hạt. Quạt gió
(N = 108000 m
3
/h) đặt trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt urê trông quá trình rơi.
Hạt urê rơi xuống phễu ở đáy tháp qua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi
đến công đoạn đóng bao urê qui cách 50 kg/bao, rồi chuyển vào kho chứa sản phẩm.





Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 9

Hình 1.1: Sơ đồ khối lưu trình công nghệ sản xuất urê

1.2. Quá trình khử H
2
S thu hồi S:
1.2.1.Lý thuyết chung về khử lưu huỳnh trong khí nguyên liệu:
Trong khí nguyên liệu dùng để tổng hợp NH
3
có chứa một lượng khá lớn các hợp
chất của lưu huỳnh. Phần lớn là các hợp chất sunfua vô cơ như: H
2
S, ngoài ra còn chứa
các sunfua hữu cơ như: COS, RSH, C
4
H
4
S Hợp chất sunfua trong khí nguyên liệu có
tác hại lớn, nó gây ăn mòn thiết bị, đường ống trong dây chuyền sản xuất, ngoài ra nó
còn làm ngộ độc xúc tác tổng hợp NH
3
và làm biến đổi xúc tác chuyển hoá CO. Do đó
cần phải loại bỏ các hợp chất sunfua ra khỏi khí nguyên liệu. Ngoài ra đối với nhiều
ngành công nghiệp hoá khác lại cần có lưu huỳnh, vì vậy cần phải thu hồi lại lưu huỳnh
để tăng sản phẩm phụ, giảm giá thành sản phẩm chính Urê. Có nhiều phương pháp khử
H
2
S, Công ty trước đây sử dụng dung dịch ADA (Antraquinon Disunfuric Acid) để hấp
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 10

thụ H
2
S, nhưng hiện nay đã nghiên cứu và ứng dụng thành công một loại dung dịch có
chứa chiết xuất keo Tananh (NaVO
3
và Na
2
CO
3
) để hấp thụ H
2
S.
Dung dịch keo Tananh ( hay còn gọi là dung dịch thuộc da ) được chiết xuất từ
thực vật có nhiều Tananh từ cây hoặc củ như : cây chay, si, củ nâu… đem nghiền nhỏ,
ngâm nước, lọc. Là hợp chất hữu cơ chứa nhiều gốc OH
-
. Na
2
CO
3
là hợp chất chủ yếu
hay còn gọi là chất xúc tác trong quá trình hấp thụ H
2
S, Na
2
VO
3

là chất ức chế chống
tạo kết tủa V-O-S, là chất ức chế chống mòn.
Dung dịch này có ưu điểm nổi bật so với dung dịch ADA:
- Hiệu suất khử 98% trở lên.
- Tháp khử H
2
S không bị tắc.
- Tái sinh dung dịch khử dễ dàng.
- Không có độc tính
- Giá thành rẻ.
* Nguyên lý quá trình khử H
2
S:
Dung dịch sôđa hấp thụ H
2
S tạo thành hợp chất hydro sulfua.
H
2
S + Na
2
CO
3
= NaHS + NaHCO
3

Trong pha lỏng hợp chất hydrosulfide kết hợp với vanadat natri NaVO
3
tạo thành
muối piro-vanadat mang tính khử đồng thời lưu huỳnh nguyên tố được tách ra.
2NaHS + 4NaVO

3
+ H
2
O = 2S + Na
2
V
4
O
9
+4 NaOH
Vanadi ở dạng V
+4
(V
4
O
9
-2
) mang tính khử kết hợp với tananh ở trạng thái ôxy hóa
tạo thành tananh ở trạng thái khử, còn V
+4
chuyển thành V
+5
mang tính ôxy hóa.
Na
2
V
4
O
9
+ Tananh(oxyh) + 2NaOH = 4NaVO

3
+ 2Tananh(khử)
Trong tháp tái sinh Tananh dạng khử bị O
2
của không khí ôxy hóa tạo thành tananh
dạng ôxy hóa.
Tananh(khử) + O
2
= Tananh(oxyh) + H
2
O
Lượng Na
2
CO
3
tiêu hao được bù đắp lại bằng lượng NaOH tạo thành.
NaOH + NaHCO
3
= Na
2
CO
3
+ H
2
O
Trong dung dịch, tốc độ NaSH bị Tananh ôxy hóa diễn ra rất chậm, nhưng bị
NaVO
3
oxy hóa rất nhanh. Vì vậy khi cho thêm NaVO
3

vào dung dịch thì tốc độ phản
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 11

ứng diễn ra rất nhanh, Na
2
V
4
O
9
sinh ra không thể bị oxy của không khí ôxy hóa trực
tiếp. Nhưng nó có thể bị Tananh ở dạng ôxy hóa ôxy ngay, còn Tananh ở dạng khử thì
có thể bị ôxy của không khí ôxy hóa tái sinh. Cho nên quá trình hấp thụ loại bỏ lưu
huỳnh Na
2
CO
3
đóng vai trò là chất hấp thụ còn Tananh đóng vai trò là chất mang ôxy.
Khi trong thể khí chứa nhiều O
2,
CO
2
, HCN… còn có thể xảy ra phản ứng không
mong muốn sau:
2NaHS + 2O
2
= Na
2
S

2
O
3
+ H
2
O
Na
2
CO
3
+

CO
2
+ H
2
O = 2NaHCO
3
Na
2
CO
3
+

2HCN = 2NaHCN + CO
2
+ H
2
O
NaCN

+

S = NaCNS
2NaCNS + O
2
= Na
2
SO
4
+ CO
2
+ SO
2
+ N
2
Các phản ứng trên làm tiêu hao cấu tử có lợi cho quá trình hấp thụ Na
2
CO
3
, làm
giảm khả năng hấp thụ H
2
S của dung dịch, vì vậy trong sản xuất cần phải cố gắng hạ
thấp nồng độ O
2
và HCN trong khí nguyên liệu.
1.2.2.Lưu trình cương vị khử H
2
S thấp áp:

* Lưu trình khí:
Khí than ẩm từ lọc bụi điện tới qua quạt khí than đi vào phần đáy tháp hấp thụ, đi
lên qua các tầng đệm và tiếp xúc với dịch Tananh dội từ đỉnh tháp xuống, khí than sau
khi khử H
2
S được đi qua bộ tách bọt trên đỉnh tháp và ra khỏi tháp hấp thụ, đi qua thiết
bị phân ly để tiếp tục tách mù dung dịch Tananh bị cuốn theo trước khi đưa qua đoạn I
máy nén 667.
* Lưu trình dịch:
Dung dịch sau khi hấp thụ H
2
S ở tháp hấp thụ gọi là dung dịch giàu đi ra từ đáy
của 2 tháp hấp thụ, qua thủy phong đáy tháp (điều tiết dịch diện) đi đến thùng chứa,
qua bơm để tăng áp rồi qua các bộ tuy-e phun vào tháp tái sinh nhờ áp suất của dung
dịch các bộ tuy-e tự hút không khí ngoài trời vào và tạo thành hỗn hợp khí dịch, nhờ có
O
2
trong không khí, dung dịch được tái sinh, lưu trình tạo thành theo bọt nổi lên trên,
chảy tràn về thùng bọt trung gian và được không khí nén đến cương vị thu hồi. Dung
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 12

dịch sau khi tái sinh gọi là dung dịch nghèo, qua bộ điều tiết dịch diện chảy về thùng
chứa, qua bơm dung dịch nghèo và được tăng áp và dội vào đỉnh hai tháp hấp thụ.

1.3. Cở sở lý thuyết quá trình phân riêng hệ lỏng không đồng nhất nhờ vật
ngăn:
1.3.1. Cơ sở lý thuyết:
Phương pháp phân riêng hệ không đồng nhất nhờ vật ngăn gọi là lọc. Đối với hệ

lỏng không đồng nhất thì quá trình lọc chỉ áp dụng đối với huyền phù chứ không áp
dụng được cho nhũ tương. Ở đây lọc là quá trình cho huyền phù đi qua lớp vách ngăn
xốp, các hạt rắn được giữ lại trên bề mặt vách ngăn tạo thành lớp bã ẩm, dịch lọc (
nước trong, dịch có giá trị sử dụng ) đi qua vách ngăn. Cả vật ngăn xốp và cả lớp bã
trong máy lọc đều gây ra trở lực cản chất lỏng chảy qua, muốn khắc phục hiện tượng
đó cần phải hoặc là tạo ra áp lực ở phía trước vật ngăn hoặc tạo ra chân không phía sau
vật ngăn.
Người ta chia ra làm các hình thức lọc như sau:
+ Phía huyền phù có tạo thành lớp bã dày ( lọc công nghiệp).
+ Làm đặc huyền phù, tức là tạo thành huyền phù có hàm lượng cao bằng cách tách
một phần pha lỏng ra.
+ Lọc làm trong dung dịch ra khỏi cặn bẩn hay là thu hồi pha rắn hữu ích từ nước
thải.
Phương pháp lọc có tạo thành bã được phổ biến nhất trong kỹ thuật. Theo nguyên
lý làm việc thì các thiết bị lọc hiện nay được chia làm hai nhóm chính để phân riêng hệ
lỏng không đồng nhất: những máy lọc làm việc gián đoạn và những máy lọc làm việc
liên tục. Máy và thiết bị làm việc gián đoạn: máy lọc ép khung – bản, máy lọc ép kiểu
ngăn. Các máy và thiết bị làm việc liên tục: máy lọc chân không thùng quay, máy lọc
chân không kiểu đĩa, máy lọc chân không kiểu băng vv.
Phân riêng hệ không đồng nhất theo phương pháp này được áp dụng rất rộng rãi
trong công nghiệp: công nghiệp hóa chất, thực phẩm, luyện kim, khai khoáng, và một
số ngành công nghiệp khác.
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 13

Ưu điểm của phương pháp này là:
+ Khả năng làm sạch cao so với một số thiết bị làm sạch kiểu khác
+ Làm sạch ở áp suất thường, áp suất chân không hay áp suất dư
+ Làm sạch được ở trong môi trường có nhiệt độ cao và có tính ăn mòn hóa học

+ Có khả năng tự động hóa hoàn toàn quá trình làm sạch
+ Quá trình làm việc ổn định, ít phụ thuộc vào sự thay đổi thuộc tính của các pha (
như trong thiết bị lọc điện )
+ Vận hành đơn giản
Nhược điểm của phương pháp này là: nếu pha rắn là các chất vô định hình thì việc
tăng cường quá trình lọc là rất khó, năng xuất thiết bị rất thấp.

1.3.2. Một số khái niệm cơ bản về vật ngăn trong các thiết bị lọc:
* Vật ngăn:
Là bộ phận quan trọng nhất: gồm vách ngăn và lớp bã. Trong quá trình lọc chiều
dày của vật ngăn tăng dần lên còn chiều dày vách ngăn không đổi. Chúng ta cần nghiên
cứu kỹ các yêu cầu đặt ra đối với một vách ngăn cũng như tính chất của lớp bã để đảm
bảo quá trình lọc xảy ra được tốt.
Để tiến hành lọc một hệ khí hay lỏng không đồng nhất bất kỳ có thể dùng rất nhiều
loại vách ngăn khác nhau. Nó có thể ở dạng hạt như: cát, đá, sỏi, than; dạng sợi như sợi
bông, sợi đay, sợi tơ nhân tạo v.v…; ở dạng tấm lưới, như lưới kim loại; ở dạng vật
xốp như; sứ xốp, cao su xốp v.v…
- Yêu cầu đối với vách ngăn:
+ Chỉ cho một lượng rất ít các hạt rắn rất nhỏ chui qua vách ngăn;
+ Vách ngăn khó bị làm bẩn, dễ tái sinh;
+ Có tính bền hóa học;
+ Bền về nhiệt độ;
+ Bền cơ học;
+ Khó cháy nổ.
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 14

Vì vậy viêc lựa chọn vách ngăn lọc đòi hỏi phải khéo léo vừa đảm bảo được các
yêu cầu trên, vừa đảm bảo tính kinh tế.

* Bã lọc:
Trong quá trình lọc, bã là thành phần thứ hai tạo nên vật ngăn. Nó cũng là một
thành phần quan trọng không kém vách ngăn. Vì vậy ta cần nghiên cứu cụ thể cấu trúc
và tính chất của lớp bã và một số yếu tố khác để chọn kiểu máy lọc, loại vách ngăn và
định được động lực quá trình lọc một cách thích hợp sao cho đảm bảo thiết bị lọc làm
việc với năng suất lớn nhất.

1.3.3. Động lực của quá trình lọc:
Trong suốt quá trình lọc muốn cho nước trong luôn đi qua được lớp vật ngăn thì
cần tạo cho nó một động lực sao cho thắng được trở lực của lớp bã và vách ngăn.
Nghĩa là phải tạo được độ chênh lệch áp suất giữa hai phía của vật ngăn. Hiệu số áp
suất đó được gọi là động lực của quá trình lọc. Động lực này thường được tạo ra bởi:
+ Trọng lượng cột chất lỏng ở trên bề mặt vật ngăn ( áp suất thủy tĩnh ),
thường: ≤ 5N/cm
2
.
+ Bơm chất lỏng hoặc nén khí tạo nên áp suất dư,
thường: ≤ 50N/cm
2
.
+ Hút chân không phía dưới ( hay phía sau ) vật ngăn,
thường đạt tới: 8,5N/cm
2
.

1.3.4. Vận tốc lọc và phương trình lọc:
* Vận tốc lọc:
Xuất phát từ định nghĩa vận tốc lọc: Vận tốc lọc là lượng nước lọc đi qua một đơn
vị diện tích bề mặt lọc trong một đơn vị thời gian, được biểu diễn như sau:



d
.
F
dV
W [m
3
/m
2
.s]
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 15

Để xây dựng công thức tính vận tốc lọc người ta coi nước lọc đi qua các ống mao
quản của vách ngăn và bã có chế độ chảy dòng. Khi đó, lượng nước lọc đi qua vật ngăn
được biểu diễn theo phương trình sau:

l8
P F.n.
V
4


 (m
3
)
Trong đó:
+ r: bán kính lỗ mao quản (m)

+ n: Số lỗ mao quản trong 1m
2
bề mặt lọc (1/m
2
)
+ F: Diện tích bề mặt lọc (m
2
)
+ ΔP: Hiệu số áp suất hai phía vật ngăn ΔP=ΔP
1
+ΔP
2
(N/m
2
)
ΔP
1
: Hiệu số áp suất 2 phía của vách ngăn
ΔP
2
: Hiệu số áp suất 2 phía của bã
+ l : Chiều dài ống mao quản trong vật ngăn (m)
l= α
1
.h
1
+α
2
.h
2

+ h
1
và h
2
: Chiều dài ống mao quản trong vách ngăn lọc và bã
+ α
1
và α
2
: Hệ số kể đến mức độ ngoằn nghèo của ống mao quản trong vách
ngăn lọc và bã.
+ μ: Độ nhớt nước lọc, (N.s/m
2
).
Như vậy theo định nghĩa ta có vận tốc lọc là:

l 8
P.n.r.
d.F
dV
W
4





[m
3

/m
2
.s]
Trong trường hợp không có lớp bã mà chỉ có lớp vải lọc thì ta có thể viết:

11
4
h 8
P.n.r.
d.F
dV
W






* Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc lọc:
Vận tốc lọc tỷ lệ thuận với động lực của quá trình lọc, nghĩa là: nếu chênh lệch áp
suất ΔP càng lớn thì năng suất lọc càng tăng. Chính vì vậy mà trong quá trình thực tế:
lọc ép là tốt nhất, đến lọc chân không và xấu nhất là quá trình lọc thủy tĩnh. Nhưng
nhận xét này chỉ đúng với bã không bị nén ép.
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 16

Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với độ nhớt của pha lỏng. Do đó trong thực tế để tăng vận
tốc lọc người ta tim cách giảm độ nhớt của pha lỏng mà biện pháp tốt nhất là gia nhiệt
nó đến nhiệt độ thích hợp rồi mới tiến hành quá trình lọc.

Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với trở lực của bã, khi tăng động lực lọc thì trở lực trở lực
của bã cũng tăng lên.
Vận tốc lọc tỷ lệ nghịch với chiếu dày lớp bã: theo chiều tăng của thời gian lọc thì
chiều dày lớp bã càng tăng còn vận tốc giảm, do đó phải định kỳ lấy bớt bã ra hay lấy
liên tục.
Ngoài ra, trở lực của vách ngăn cũng ảnh hưởng đến vận tốc lọc do đó phải chọn
loại vách ngăn phù hợp với từng loại huyền phù.
* Phương trình lọc:
Thiết lập phương trình lọc tức là thiết lập phương trình để tính thời gian lọc hay
tính lượng nước lọc sau một thời gian nào đó.
Từ phương trình vận tốc lọc:


d
dV
=
)hh(
F.P
tđ22


( m
3
/s );
Ta có thể tính được năng suất và thời gian lọc:
Với h
2
=
F
CV

bâ

và h
tđ
=
F
CV
bk
o


Trong đó:
+ h
2
: chiều dài ống mao quản trong lớp bã;
+ h
tđ
: chiều dày tương đương của lớp bã có trở lực bằng trở lực vách ngăn.


d
dV
=
)VV(C.r.
F.P
ob
2



hay dV( V
o
+ V ) =
C.r.
F.P
b
2



Trong đó: r
b
=
bk
2


là trở lực bã ứng với 1 kg, ( m/kg );
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 17

Trong thực tế, các quá trình lọc thường xảy ra theo hai trường hợp chủ yếu: hoặc là
động lực quá trình lọc không đổi còn vận tốc lọc thì giảm dần, hoặc là vận tốc lọc
không đổi còn động lực lọc tăng dần. Vậy ta cũng thiết lập phương trình lọc để tính
thời gian lọc  và năng suất lọc V ứng với hai trường hợp trên.
Lọc với động lực qúa trình không đổi: ΔP = const;
b
1
=

P
2
C.r.
b


, [ phút/kg ];
Công thức tính thời gian lọc là:
 = b
1
( V
2
+ 2VV
o
), [ s ];

Công thức tình lượng nước lọc sau thời gian  là:
V = ( V
o
2
+
1
b

)
0,5
– V
o
, [ m
3

/m
2
];
+ Lọc với vận tốc lọc không đổi: W = const.
b
V1
=
V
b
P2
C.r.


, [ phút/m
2
];
Với ΔP
V
là hiệu số áp suất tức thời tại lưu lượng nước V nào đó.
Công thức tính thời gian lọc là:
 = 2b
V1
( V
2
+ VV
o
), [ s ];
Công thức tính lượng nước lọc là:
V = [ ( 0,5V
ov

)
2
+
1V
b2

] - 0,5V
ov
, [ m
3
/m
2
];

1.4. Ưu nhược điểm các máy lọc chân không làm việc liên tục:
1.4.1. Máy lọc chân không thùng quay:
* Loại bề mặt lọc bên ngoài:
Là loại máy lọc liên tục phổ biến nhất, được sử dung nhiều trong công nghiệp hóa
chất, công nghiệp giấy, luyện kim và trong tuyển khoáng.
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 18

- Ưu điểm của loại máy này là:
+ Dùng được cho tất cả các loại huyền phù;
+ Có thể dùng trong môi trường hoạt động hóa học;
+ Dễ sử dụng, vận hành đơn giản, tiết kiệm được nhân lực coi máy;
- Nhược điểm là:
+ Diện tích lọc nhỏ và giá thành tương đối cao;
+ Khó rửa bã và làm khô bã cẩn thận;

+ Cấu tạo phức tạp, giá thành cao, tiêu tốn nhiều điện năng vì có nhiều thiết bị phụ
như bơm chân không, máy thổi khí;
+ Đầu phân phối ở xa bề mặt lọc nên việc dẫn nước lọc và nước rửa ở bên trong
thùng ra sẽ chậm trễ.
* Loại bề mặt lọc bên trong.
Loại này ít được sử dụng trong thực tế, nó chỉ thích hợp với các huyền phù có kích
thước hạt rắn không đều nhau, tốc độ lắng của các hạt lớn. Không dùng được khi: sự
tạo thành lớp bã chậm, vận tốc lắng của các hạt nhỏ, yêu cầu có quá trình rửa bã, và
môi trường ăn mòn.
Nhược điểm:
+ Cấu tạo phức tạp cồng kềnh, tốn kim loại;
+ Diện tích bề mặt lọc nhỏ do đó năng xuất thấp, không rửa bã được.

1.4.2. Máy lọc chân không kiểu đĩa:
Là loại máy lọc làm việc liên tục được sử dụng nhiều trong công nghiệp hóa chất,
luyện kim và khai thác mỏ.
Máy lọc chân không kiểu đĩa làm việc thích hợp với những huyền phù có các hạt
rắn đồng nhất và có tốc độ lắng chậm, bã tạo thành không bị nứt và không yêu cầu rửa
bã.
- Ưu điểm của máy lọc đĩa:
+ Bề mặt lọc trên một đơn vị sản xuất nhỏ;
+ Năng lượng tiêu hao ít;
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 19

+ Thay thế vải lọc đơn giản hơn loại thùng quay;
+ Cấu tạo gọn gàng, giá thành rẻ.
- Nhược điểm :
+ Phạm vi sử dụng không phổ biến bằng loại thùng quay;

+ Không được dùng đối với huyền phù có yêu cầu rửa bã.

1.4.3. Máy lọc chân không kiểu băng:
Loại này dùng để lọc các huyền phù dạng keo, hạt mịn, huyền phù đặc.
- Ưu điểm của máy:
+ Cấu tạo đơn giản hơn loại chân không thùng quay và loại đĩa;
+ Dễ tái sinh vải lọc mà không làm ảnh hưởng đến chu trình làm việc của máy;
+ Quá trình lọc nhanh do hướng chuyển động của nước lọc trùng với hướng lắng
của hạt.
- Nhược điểm:
+ Bề mặt lọc nhỏ do không sử dụng hết vải lọc;
+ Diện tích đặt máy lớn;
+ Băng dễ bị mòn và không được với môi trường ăn mòn cao su;
+ Đòi hỏi cung cấp huyền phù thật đều.
Vì vậy quá trình lọc bã thu hồi lưu huỳnh sử dụng máy lọc chân không thùng quay
là phù hợp.

1.5. Giới thiệu máy lọc chân không thùng quay
Máy lọc chân không thùng quay được ra đời rất sớm và hiện đang được sử dụng rất
phổ biến trong các nhà máy. Loại máy này được sử dụng khi yêu cầu có năng suất lớn
nhưng nó có nhược điểm là thiết bị cồng kềnh, cấu trúc phức tạp.
Là loại máy làm việc liên tục, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp
hoá chất, thực phẩm, gốm sứ, luyện kim,
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 20

Máy lọc chân không thùng quay gồm 2 loại: Loại có bề mặt lọc bên ngoài và loại
có bề mặt lọc bên trong.
Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này chỉ đề cập đến loại máy có bề mặt lọc bên

ngoài, gồm có các bộ phận:
1-Thùng rỗng,bên trong chia thành các hốc hướng tâm.
2- Bể chứa huyền phù, trong bể có khuấy trộn bằng cánh khuấy để ngăn cho huyền
phù không lắng cặn lại.
3-Nắp phân phối (hay còn gọi là đầu phân phối)
4-Cơ cấu tháo bã và bộ phận miết các khe nứt trong bã.
5- Lưới kim loại và vải lọc phủ xung quanh thùng.
6-Bộ phận phun nước rửa bã.
7- Hệ thống truyền động,
8- Các cổ trục của thùng nằm trong 2 ổ đỡ, một đầu cổ trục nối với bộ phận truyền
động, một đầu còn lại kề sát với nắp phân phối, Thùng quay chậm với tốc độ 0,1 tới 2,6
vòng/phút.
Huyền phù liên tục chảy vào bể và để giữ cho mức huyền phù không đổi, trên bể
có ống chảy về. Thường 1/3 chiều cao thùng ngập vào trong bể chứa huyền phù.
* Nguyên lý hoạt động:
Thùng quay một nhúng vào bể chứa huyền phù, trong bể có cánh khuấy để giữ
không cho huyền phù phân lớp. Thùng quay có đục lỗ, trên bề mặt thùng được phủ lưới
kim loại và vải lọc. Bên trong thùng rỗng được hút chân không. Nước lọc chui qua lớp
vải lọc, lưới kim loại , qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn hướng kính, rồi vào các
rãnh của trục rỗng, qua đầu phân phối rồi vào thùng chứa. Tuỳ theo tính chất huyền
phù và yêu cầu của quá trình lọc mà độ nhúng chìm của thùng vào khoảng 0,3m đến
2m (tương ứng với góc ở tâm 120˚ đến 140˚). Bã bám vào mặt ngoài của vải lọc và
được tách ra nhờ dao cạo bã.
Bộ phận phức tạp nhất của máy lọc này là đầu phân phối. Đầu phân phối dùng để
nối liền thùng quay với các đường ống hút chân không và không khí nén. Nó gồm một
đĩa cố định và môt đĩa di động. Các lỗ trên đĩa di động ăn thông với một ngăn của
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 21

thùng quay, còn các lỗ trên đĩa cố định nối với các đường ống dẫn nước lọc, nước rửa
và không khí nén. Khi thùng quay (đĩa di động quay), mỗi một lỗ của đĩa di dộng lần
lượt thông với các đĩa của đĩa cố định.Do đó cứ một vòng quay thì một ngăn của thùng
đều được thực hiện tất cả các giai đoạn của quá trình lọc là : lọc, sấy khô lần 1, sấy khô
lần 2, cạo bã và hoàn nguyên vải lọc.
Khu vực lọc, tất cả các ngăn của khu vực này đều được hút chân không, nhờ vậy
nước lọc đi qua lớp vải, qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn của thùng, đi lên trục
rỗng, qua đầu phân phối và đi đến thùng chứa, bã bám trên bề mặt ngoài của vải lọc.
Khu vực sấy bã lần 1, tiếp tục hút chân không để tách nốt phần nước lọc còn nằm
trong bã, bã vẫn bám chặt trên bề mặt vải lọc.
Khu vực rửa bã, ở khu vực này vẫn tiếp tục hút chân không bên trong thùng , nước
rửa được tưới lên bề mặt bã nhờ vòi phun, chui qua lớp bã và lớp vải lọc rồi vào các
ngăn, lên trục rỗng qua đầu phân phối rồi đi ra ngoài bằng một đường khác với đường
dẫn nước lọc.
Khu vực sấy bã lần 2, tiếp tục hút chân không để tách phần nước rửa còn lại trong
bã đồng thời ép bã, tránh nứt lớp bã.
Khu vực cạo bã, thổi không khí vào các ngăn thuộc khu vực này để bã bong ra,dễ
cạo bã hơn.
Khu vực hoàn nguyên vải lọc, không khí nén thổi vào các hốc làm cho vải phồng
lên, các hạt bã còn bít lỗ vải lọc sẽ được thổi bung ra. Để giữ cho vải lọc không bị giãn
dài khi thổi khí nén vào, người ta dùng sợi dây mỏng quấn theo đường xoắn toàn bộ bề
mặt thùng, hai đầu dây buộc chặt vào thành bên của thùng.
Với máy lọc lớn thì số đầu phân phối là 2, với máy lọc nhỏ thì chỉ cần 1 đầu phân
phối là đủ.
Trên đây là phần trình bày về cấu tạo chung của máy lọc chân không thùng quay
một cách đầy đủ, nhưng trên thực tế do đặc điềm yêu cầu của việc lọc khác nhau tuỳ
từng trường hợp mà người ta có thể bỏ bớt các giai đoạn không cần thiết nhằm rút ngắn
quá trình lọc, giảm tiêu tốn năng lượng và các thiết bị phụ trợ.
Trong nhiệm vụ thiết kế của đồ án tốt nghiệp là thiết kế máy lọc chân không thùng
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 22

quay để lọc huyền phù Lưu huỳnh - Tananh ở Công ty phân đạm & Hoá chất Hà bắc,
lọc chân không thùng quay nằm trong công đoạn tái chế lưu huỳnh nhằm tách lưu
huỳnh ra khỏi dịch Tananh sau thiết bị phân ly. Thu hồi lưu huỳnh như một sản phẩm
phụ cho các công đoạn khác và để bán cho các đơn vị có nhu cầu (sản xuất diêm, axít,
lưu hóa cao su đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải lưu huỳnh. Với
đặc thù của lớp bã S rất xốp và có độ bám dính khá cao nên không có quá trình rửa bã
bởi vì làm pha loãng dung dịch tananh thu hồi, ngoài ra việc rửa bã cũng làm tiêu tốn
năng lượng và các thiết bị phụ trợ.
Từ những phân tích trên cho thấy toàn bộ chu trình thực tế của máy lọc dùng để lọc
huyền phù S - Tananh chỉ có 3 giai đoạn chính: Lọc, sấy khô và tái sinh vải lọc (Không
có giai đoạn rửa bã) do đó máy lọc này sẽ đơn giản hơn so với máy lọc được miêu tả ở
trên.

1.6. Giới thiệu lưu trình công thu hồi lưu huỳnh:
Hỗn hợp keo Tananh – bọt lưu huỳnh sau khi qua hệ khử lưu huỳnh thấp áp và
trung áp được nén định kì vào thùng bọt lưu huỳnh. Tại thùng bọt lưu huỳnh hỗn hợp
được gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa lên nhiệt độ khoảng 80˚C. Quá trình gia nhiệt có
tác dụng làm tăng kích thước hạt lưu huỳnh. Trong thùng có hệ thống cánh khuấy tránh
hiện tượng đóng tảng. Sau thùng bọt lưu huỳnh dung dịch được bơm vào hệ thống máy
lọc chân không thùng quay bề mặt lọc bên ngoài. Trong quá trình lọc bã lưu huỳnh
bám bên ngoài bề mặt vải lọc, dung dịch đi qua vào bên trong trục rỗng. Bã lưu huỳnh
được dao cạo bã cạo xuống phễu cao, sau đó được đưa vào thùng nấu chảy lưu huỳnh.
Thùng nấu chảy là một hệ thống vỏ kép gia nhiệt gián tiếp bằng hơi quá nhiệt. Lưu
huỳnh sau khi nấu được đưa xuống khuôn đúc tạo thành lưu huỳnh sản phẩm, hàm
lượng lưu huỳnh S ≥ 98,5 %. Dung dịch trong thùng rỗng máy lọc chân không được
được hút qua đầu phân phối đưa vào thùng lọc dung dịch chân không. Tại đây xảy ra
quá trình phân ly giữa dịch Tananh và không khí. Khí thoát ra cuốn theo một lượng

nhỏ dung dịch được cho qua bộ khử bọt chân không. Tại đây các hạt lỏng cuốn theo
Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 23

được tách bỏ và hồi lưu về thùng lọc dung dịch chân không. Dung dịch cuối cùng được
chảy xuống thùng ngầm và được bơm lại vào hệ thống.

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 24

PHẦN 2
TÍNH CÔNG NGHỆ MÁY LỌC CHÂN KHÔNG
THÙNG QUAY

Để tính toán thiết kế được máy lọc cần có các thông số công nghệ sau đây:
+ P - Áp suất lọc, P = 450 mmHg
+ r
b
- Trở lực bã, r
b
=0,56.10
11
m/N
+ µ
l
, µ
r
- Độ nhớt nước lọc, nước rửa.
µ
l
= 8.10
-3
Ns/m

2
= 1,8.10
-4
Nph/m
2

µ
r
= 10
-3
Ns/m
2
= 1,66.10
-5
Nph/m
2

+ ρ
l
, ρ
r,
- Khối lượng riêng của pha lỏng, pha rắn, kg/m
3


ρ
l
= 1200 (kg/m
3
) , ρ

r
= 2000 (kg/m
3
) ,
+ C
1
– Hàm lượng pha rắn trong huyền phù , C
1
= 0,06 (kg/kg)
+ C
2
– Hàm lượng pha rắn trong bã ẩm, C
2
= 0,8 (kg/kg)
+ h
2
- Bề dày lớp bã ẩm, chọn h
2
= 0,006 m
+ r
b
, trở lực riêng bã ẩm và vải lọc,
r
b
= 0,56.10
11
(m/kg), =1,06.10
10
(1/m)
+ G - Năng suất lọc tính theo lượng huyền phù cho vào, kg/ph.

Năng suất lọc tính theo lượng bã khô
G
k
= 2 tấn/ngày = 1,39 kg/ph.
Năng suất lọc tính theo lượng bã ẩm
G
â
= G
k
/C
2
=1,39/0,8 = 1,74 kg/ph.
Năng suất lọc tính theo lượng huyền phù
G = G
â
/C
1
=1,74/0,06 = 23 kg/ph.



0

0

Thiết Kế Máy Lọc Chân Không Thùng Quay Thu Hồi Lưu Huỳnh

SVTH: TRẦN QUANG TÀI – Lớp Máy Hóa K50 25

2.1. Thời gian của một chu trình (

ctr

):
Theo CT [1 – tr146] :

prlctr


Trong đó:
l

: Thời gian lọc (ph)
r

: Thời gian rửa (ph)
p

: Thời gian phụ (ph)
- Tính thời gian lọc:
Theo CT 3.57 [1 – tr147]:

)2(
02
2
21
uvh
U
hb
l




Trong đó:
+
1
b : hằng số lọc (ph/m
2
),
Theo CT 8.24 [4]

P
Cr
b
bl


2
1


+
l

: độ nhớt của nước lọc (Nph/m
2
)

l

= 8.10

-3
(Ns/m
2
) = 1,3.10
-4
(Nph/m
2
)
+
b
r : trở lực riêng của bã (m/kg)

b
r = 0,56.10
11
(m/kg)
+ C : khối lượng bã khô ứng với 1m
3

nước lọc (kg/m
3
)
Theo CT 12.34 [4 –tr125]:

21
11
CC
C
l






8,0
1
06,0
1
1200

C
= 77,8 (kg/m
3
)