Thiết Bị Kết Tinh Chân Không: Tác Dụng, Nguyên Lý Và Ưu Nhược Điểm

Kết tinh chân không là phương pháp kết tinh có nhiều ưu điểm và thích hợp với quy mô sản xuất công nghiệp. Bởi vậy, thiết bị kết tinh chân không được nhiều người quan tâm. Cùng HCTECH tìm hiểu kiến thức về kết tinh chân không qua bài viết sau.

1. Thế nào là phương pháp kết tinh chân không?

Phương pháp kết tinh chân không là làm bay hơi đoạn nhiệt dung dịch bão hòa nóng trong môi trường chân không, để dung dịch đạt tới độ bão hòa siêu cao và kết tinh thành sản phẩm.

Hiểu cơ bản nhất của phương pháp là đưa dung dịch thành dạng kết tinh (hay kết tinh dung môi ở áp suất giảm).

Kết tinh chân không là phương pháp tạo ra các sản phẩm kết tinh

Phân loại: Thiết bị kết tinh chân không có thể được vận hành liên tục hoặc gián đoạn.

Có thể nhiều người dễ bị nhầm lẫn giữa kết tinh chân không và chưng cất chân không. Hai phương pháp này có điểm chung là sử dụng môi trường chân không và có một số giai đoạn giống nhau. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng của quy trình là sản phẩm dạng kết tinh; không phải là dạng dung dịch.

2. Cơ chế vận hành thiết bị kết tinh chân không

Quá trình kết tinh chân không vận hành dựa trên cơ sở: nhiệt độ bão hòa của chất sẽ giảm trong môi trường áp suất thấp. Chất lỏng quá bão được làm bay hơi và sau đó được làm lạnh để tạo thành tinh thể. 

– Một phần dung môi được bay hơi do nhiệt vật lý của dung dịch. Hơi bay ra theo đường máy bơm hút chân không.

– Nhiệt độ của dung dịch ở trạng thái bão hoà sẽ giảm đến nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất chân không trong thiết bị

– Dung dịch đạt quá bão hoà nhờ vào quá trình làm lạnh

– Dung môi bay hơi không chỉ do nhiệt độ vật lý của dung dịch mà còn do sự toả nhiệt khi kết tinh

– Kết tinh tiến hành đồng thời bay hơi và làm lạnh sẽ xảy ra trong toàn thể tích dung dịch

– Các tinh thể sẽ hạn chế dính vào bề mặt thiết bị và thời gian rửa thiết bị sẽ được rút ngắn.

Mô tả cơ chế của thiết bị kết tinh chân không

3. Cấu tạo của thiết bị

3.1. Thiết bị kết tinh chân không liên tục

Cấu tạo buồng hình trụ, có máy khuấy. Phía trong có lắp các vách ngăn để định hướng huyền phù.

• Nắp buồng kết nối với máy bơm hút chân không 
• Ống cấp dung dịch lắp ở phía dưới
• Máng chảy tràn: Nước cái lấy ra từ máng chảy tràn
• Huyền phù được tháo qua ống ở đáy.

Đây là dạng thiết bị kết tinh nhanh, sử dụng trong sản xuất tinh thể thô.

Cấu tạo thiết bị kết tinh chân không liên tục

Dung dịch được đưa trực tiếp vào ống trung tâm và đến vùng bốc hơi nhờ máy khuấy và hút chân không. Tại đây, dung dịch đạt quá bão hòa và các tinh thể được hình thành. Do tỷ trọng tăng, huyền phù được lắng xuống đáy giữa các vách ngăn. Nước cái chuyển động ngược lên trên và theo máng tràn ra ngoài.

Do tỷ trọng tăng, huyền phù lắng xuống đáy giữa các vách ngăn. Nước cái chuyển động ngược lên trên và tràn ra ngoài theo máng chảy tràn.

3.2. Thiết bị kết tinh chân không gián đoạn

Sơ đồ cấu tạo của thiết bị kết tinh gián đoạn

Cấu tạo của thiết bị kết tinh này bao gồm: 

– Buồng hình trụ trong có cánh khuấy mái chèo hoặc mỏ neo (1). 

– Bơm hút chân không: hút chân không, tạo áp suất thấp và duy trì chân không (2)

– Hơi được ngưng tụ ở bình ngưng (3). Tại đây, chất lỏng quá bão hòa được làm lạnh để tạo thành tinh thể.

Bơm hút chân không sử dụng ở hệ thống kết tinh với tác dụng tạo và duy trì chân không; kiểm soát tốc độ bay hơi và làm mát. Bơm hút chân không vòng nước là dòng bơm được lựa chọn cho ứng dụng này.

>> Tham khảo thêm: Sấy chân không là gì? Nguyên lý và ưu nhược điểm của phương pháp

4. Ưu nhược điểm của phương pháp kết tinh chân không

Phương pháp kết tinh chân không có nhiều ưu điểm:

• Quá trình bay hơi và làm mát được thực hiện đồng thời, năng suất sản xuất lớn
• Cấu trúc thiết bị kết tinh đơn giản, tiết kiệm chi phí;
• Hoạt động dễ dàng điều chỉnh và kiểm soát.
• Dung dịch được làm nguội do bay hơi đoạn nhiệt không có bề mặt truyền nhiệt;
• Sản phẩm đầu ra chất lượng, tinh thể đạt yêu cầu.

Hạn chế của việc sử dụng hệ thống kết tinh chân không là tiêu thụ nhiều nước làm mát cho hệ thống.

Một hệ thống kết tinh ở nhà máy sản xuất đường

5. Kết tinh chân không có tác dụng gì?

Công nghệ kết tinh bằng chân không có tác dụng đưa dung dịch thành dạng kết tinh (hay kết tinh dung môi).

Hệ thống kết tinh chân không được sử dụng cho nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp: kết tinh sản phẩm đường; ngành thực phẩm; ứng dụng trong công nghiệp hóa chất; kết tinh trong sản xuất dược phẩm; sản xuất muối khoáng;…

Trên đây là thông tin về cơ chế, cấu tạo và ứng dụng của thiết bị chân không. Hy vọng những tài liệu mà HCTECH sưu tầm ở trên hữu ích cho bạn đọc. 

Nếu bạn cần tư vấn chuyên sâu hơn về máy bơm chân không, vui lòng liên hệ:

HOTLINE: 0904 643 816 hoặc 0902 176 051

EMAIL: info@hctechco.com