Trong các nhà máy sử dụng bồn DMF, bơm chân không cần đáp ứng yêu cầu hút khí, hơi dung môi và duy trì áp suất ổn định cho bồn. Sự lựa chọn không chỉ dựa vào công suất mà còn phải xem xét dung tích bồn, mức chân không, nhiệt độ, tải hơi, khả năng ngưng tụ và điều kiện vận hành. Để đảm bảo hiệu quả, độ bền và an toàn vận hành, doanh nghiệp nên tư vấn lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF phù hợp cho các nhà máy tại Hyesungtech.
Đặc thù khi sử dụng bơm chân không cho bồn DMF
Như chúng ta đã biết, DMF (Dimethylformamide) là dung môi hữu cơ được sử dụng trong nhiều quy trình sản xuất công nghiệp. Khi tạo chân không cho bồn chứa hoặc thiết bị công nghệ có DMF, bơm chân không không chỉ hút không khí mà dòng khí hút còn có thể chứa hơi DMF và các thành phần phát sinh từ quá trình sản xuất. Vì vậy, việc lựa chọn và thiết kế hệ thống cần được xem xét kỹ hơn so với các ứng dụng hút không khí thông thường.
Hơi dung môi DMF có thể đi vào bơm chân không
Trong quá trình hút chân không, áp suất trong bồn giảm xuống có thể làm tăng quá trình bay hơi của DMF. Hơi dung môi sau đó theo dòng khí đi vào đường ống hút và tiến về phía bơm chân không. Lượng hơi DMF mà bơm phải xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Nhiệt độ của DMF trong bồn
- Áp suất vận hành
- Diện tích bề mặt chất lỏng
- Thời gian hút chân không
- Lưu lượng khí đi qua hệ thống
- Điều kiện của quy trình sản xuất
Nếu tải hơi dung môi lớn nhưng hệ thống không được thiết kế phù hợp, hiệu suất và tuổi thọ của bơm có thể bị ảnh hưởng.
Nguy cơ hơi DMF ngưng tụ trong hệ thống
Khi nhiệt độ và áp suất thay đổi trên đường từ bồn đến bơm, một phần hơi dung môi có thể ngưng tụ thành chất lỏng. Hiện tượng này có thể xuất hiện trong đường ống, bình tách hoặc bên trong bơm. Đặc biệt với những hệ thống có lượng hơi dung môi lớn, việc để DMF lỏng đi trực tiếp vào một loại bơm không được thiết kế cho tải chất lỏng có thể gây ra nhiều vấn đề vận hành.
Do đó, hệ thống có thể cần bố trí bình tách chất lỏng, bộ ngưng tụ hoặc thiết bị thu hồi dung môi trước đầu hút của bơm.
Một cấu hình tham khảo có thể gồm bồn DMF nối với bình tách, tiếp đến là bộ ngưng tụ, bộ lọc hoặc thiết bị bảo vệ, sau đó đến bơm chân không và cuối cùng là hệ thống xử lý khí xả. Tuy nhiên, cấu hình thực tế cần được tính toán và lựa chọn dựa trên điều kiện vận hành, đặc tính hơi dung môi và yêu cầu công nghệ của từng nhà máy.
DMF có thể ảnh hưởng đến dầu và các chi tiết của bơm
Đối với bơm chân không vòng dầu, hơi DMF đi vào bơm có khả năng tiếp xúc với dầu chân không. Nếu dung môi tích tụ hoặc làm thay đổi đặc tính của dầu, khả năng bôi trơn, làm kín và hiệu quả vận hành của bơm có thể bị ảnh hưởng.
Ngoài dầu bơm, cần xem xét khả năng tương thích hóa học của DMF với:
- Gioăng và O-ring
- Phớt
- Vật liệu đường ống
- Van chân không
- Bộ lọc
- Bình chứa và các phụ kiện liên quan
Vì vậy, khi lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF, các nhà máy không nên chỉ quan tâm đến lưu lượng hút và áp suất cuối của bơm, mà còn phải đánh giá khả năng tương thích của vật liệu với môi chất thực tế.
Tải hơi DMF ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ bơm
Hai bồn có cùng dung tích và cùng mức chân không yêu cầu chưa chắc đã sử dụng cùng một cấu hình bơm. Một bồn chỉ có lượng hơi DMF nhỏ sẽ tạo điều kiện vận hành rất khác với một quy trình liên tục sinh ra lượng lớn hơi dung môi.
Tùy thuộc vào điều kiện vận hành thực tế, nhà máy có thể xem xét các công nghệ như bơm chân không vòng dầu, bơm trục vít khô, bơm vòng chất lỏng hoặc hệ thống Roots Booster kết hợp bơm sơ cấp hoặc hệ thống bơm chân không trung tâm.
Độ kín của hệ thống đặc biệt quan trọng
Rò rỉ trên hệ thống chân không khiến không khí bên ngoài liên tục đi vào đường hút. Sự rò rỉ làm tăng tải cho bơm, kéo dài thời gian hút và khiến hệ thống khó duy trì mức chân không yêu cầu.
Khi thiết kế hệ thống hút bồn DMF cần chú ý đến:
- Mặt bích và các mối nối
- Gioăng làm kín
- Van chân không
- Mối hàn đường ống
- Đường kính và chiều dài đường ống
- Các vị trí kết nối thiết bị đo
- Khả năng kiểm tra và phát hiện rò rỉ
Một bơm có lưu lượng lớn nhưng kết nối với hệ thống đường ống không phù hợp hoặc bị rò rỉ sẽ không mang lại hiệu quả mong muốn.
Cần kiểm soát hơi DMF ở phía xả của bơm
Hơi DMF đi qua bơm không đồng nghĩa với việc vấn đề đã được xử lý. Phần dung môi còn lại trong dòng khí xả cần được xem xét theo thiết kế công nghệ, yêu cầu môi trường và quy định an toàn áp dụng tại nhà máy. Tùy hệ thống, có thể cần kết hợp các giải pháp ngưng tụ, thu hồi hoặc xử lý khí xả trước khi thải ra môi trường hoặc đưa sang công đoạn xử lý tiếp theo.
Hệ thống hút bồn DMF cần được lựa chọn theo toàn bộ quy trình
Một sai lầm thường gặp là xác định bơm chỉ bằng câu hỏi: “Bồn bao nhiêu m³ thì dùng bơm bao nhiêu m³/h?”
Dung tích bồn chỉ là một trong nhiều thông số cần biết. Để lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF phù hợp, cần xác định đồng thời:
Dung tích bồn + áp suất cần đạt + thời gian hút + nhiệt độ + tải hơi DMF + chế độ vận hành + đặc tính khí hút + cấu hình đường ống + phương án thu hồi/xử lý dung môi.
Khi các thông số này được xác định đầy đủ, nhà máy mới có cơ sở lựa chọn công nghệ bơm, lưu lượng, công suất và các thiết bị phụ trợ phù hợp, từ đó giúp hệ thống vận hành ổn định và hạn chế các sự cố phát sinh trong quá trình sử dụng.
Các thông số cần xác định trước khi lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF
Dưới đây là một số thông số quan trọng cần xác định để lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF phù hợp cho một nhà máy.
1/ Dung tích và thể tích thực tế cần hút của bồn DMF
Trước tiên cần xác định dung tích của bồn, chẳng hạn 1 m³, 5 m³, 10 m³ hay lớn hơn. Tuy nhiên, thông số quan trọng hơn là thể tích khoảng không thực tế cần hút chân không.
Nếu bồn đang chứa DMF, thể tích khí cần hút sẽ phụ thuộc vào mức chất lỏng trong bồn. Vì vậy cần xác định:
- Dung tích tổng của bồn
- Lượng DMF chứa trong bồn
- Thể tích khoảng không phía trên chất lỏng
- Số lượng bồn
- Có bao nhiêu bồn cần hút đồng thời
2/ Áp suất chân không cần đạt
Nhà máy cần xác định rõ áp suất ban đầu và áp suất mục tiêu. Ví dụ, yêu cầu hút từ áp suất khí quyển xuống 300 mbar, 100 mbar, 10 mbar hay thấp hơn sẽ dẫn đến những yêu cầu rất khác nhau đối với bơm chân không công nghiệp.
Cũng cần phân biệt rõ giữa áp suất làm việc của hệ thống và áp suất cuối của bơm (ultimate pressure). Một bơm có áp suất cuối rất thấp không đồng nghĩa với việc đó là bơm tối ưu nhất cho quy trình. Cái chúng ta cần quan tâm là bơm có tốc độ hút phù hợp tại vùng áp suất mà bồn DMF thực sự vận hành hay không.
3/ Thời gian yêu cầu để đạt mức chân không
Thời gian hút ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính toán lưu lượng bơm. Ví dụ, cùng một bồn 10 m³ và cùng mức áp suất mục tiêu, nhưng hệ thống A yêu cầu đạt chân không trong 30 phút. Còn hệ thống B yêu cầu đạt chân không trong 10 phút. Dẫn đến hệ thống B thường cần tốc độ hút lớn hơn đáng kể.
4/ Lưu lượng hút cần thiết
Lưu lượng bơm chân không thường được thể hiện bằng m³/h hoặc L/s. Trong trường hợp lý tưởng, khi bỏ qua tải khí phát sinh, rò rỉ và nhiều yếu tố thực tế khác, thời gian hút có thể được ước tính sơ bộ từ thể tích, tốc độ hút và tỷ số giữa áp suất ban đầu với áp suất cuối.
Tuy nhiên, đối với bồn DMF thực tế, việc lựa chọn bơm hút chân không bồn DMF phù hợp cho nhà máy còn phải tính đến:
- Hơi DMF phát sinh
- Khí lọt vào hệ thống
- Tổn thất trên đường ống
- Van và phụ kiện
- Hiệu suất của condenser và bình tách
- Tốc độ hút thực tế của bơm tại từng vùng áp suất
Do đó, không nên lấy dung tích bồn rồi chọn trực tiếp một bơm có lưu lượng tương đương.
5/ Nhiệt độ DMF trong bồn
Nhiệt độ của DMF là một thông số rất đáng chú ý bởi nó liên quan đến lượng hơi dung môi mà hệ thống phải xử lý. Chúng ta cần xác định:
- Nhiệt độ DMF khi bắt đầu hút
- Nhiệt độ vận hành thông thường
- Nhiệt độ cao nhất có thể xuất hiện
- Nhiệt độ có thay đổi trong quá trình sản xuất hay không
Khi áp suất trong bồn giảm, trạng thái bay hơi của dung môi cũng thay đổi. Vì vậy, một bồn chứa DMF ở nhiệt độ cao có thể tạo ra tải hơi rất khác so với cùng bồn đó ở nhiệt độ thấp hơn.
6/ Lượng hơi DMF đi vào hệ thống chân không
Chắc chắn ràng ngoài không khí có sẵn trong bồn, bơm còn có thể phải xử lý hơi DMF phát sinh trong quá trình hút. Nên cần đánh giá:
- Lượng DMF có trong bồn
- Lượng hơi phát sinh dự kiến
- Hơi phát sinh chỉ trong giai đoạn hút ban đầu hay liên tục
- Có giọt chất lỏng bị cuốn theo dòng khí hay không
- Có các loại hơi hoặc khí khác ngoài DMF hay không
Nếu tải hơi dung môi lớn, hệ thống có thể cần bố trí bình tách chất lỏng, condenser hoặc thiết bị thu hồi DMF trước bơm. Giảm tải hơi dung môi trước khi dòng khí đi vào bơm có thể giúp hệ thống vận hành ổn định hơn và giảm nguy cơ dung môi ngưng tụ tại những vị trí không mong muốn.
7/ Chế độ vận hành của hệ thống
Một bơm chỉ chạy 30 phút cho mỗi mẻ có điều kiện làm việc rất khác với bơm phải duy trì chân không liên tục 24 giờ/ngày. Do đó cần xác định rõ:
- Bơm chạy liên tục hay theo từng mẻ
- Số giờ vận hành mỗi ngày
- Số lần khởi động/dừng
- Thời gian của mỗi chu kỳ
- Chỉ hút xuống áp suất yêu cầu hay phải duy trì chân không
- Một bơm phục vụ một hay nhiều bồn
Đối với dây chuyền hoạt động liên tục và không được phép dừng sản xuất, nhà máy cũng nên cân nhắc phương án bơm chân không trung tâm hoặc nhiều bơm vận hành luân phiên.
8/ Yêu cầu thu hồi và xử lý hơi DMF
Cuối cùng, cần xác định DMF sau khi được hút ra khỏi bồn sẽ đi đâu. Tùy theo dây chuyền, nhà máy có thể cần:
- Ngưng tụ DMF trước bơm
- Thu hồi dung môi để tái sử dụng hoặc xử lý
- Bình chứa dung môi ngưng tụ
- Xử lý dòng khí sau bơm
- Kết nối với hệ thống xử lý khí của nhà máy
Yêu cầu này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến loại bơm, bộ ngưng tụ, bình tách và cấu hình tổng thể của hệ thống.
Để lựa chọn bơm nhanh và chính xác hơn, nhà máy nên chuẩn bị các thông số cơ bản nhất như: Dung tích bồn, lượng DMF trong bồn, áp suất ban đầu, áp suất cần đạt, thời gian hút, nhiệt độ DMF, tải hơi DMF, chế độ vận hành, số lượng bồn, kích thước đường ống, yêu cầu thu hồi/xử lý dung môi…
Nên sử dụng loại bơm chân không nào để hút bồn DMF?
Bơm chân không vòng dầu
Bơm chân không vòng dầu có ưu điểm là đa dạng mẫu mã, khả năng tạo chân không tốt, chi phí đầu tư có thể hợp lý và dễ triển khai trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
Atlas Copco có các dòng bơm cánh gạt vòng dầu như GVS, còn Leybold có các dòng bơm cánh gạt như TRIVAC. Các dòng này phù hợp với những ứng dụng cần chân không tương đối sâu nhưng tải hơi DMF phải được kiểm soát chặt chẽ.
Tuy nhiên, đối với bồn DMF cần thận trọng hơn vì hơi dung môi có thể đi vào bơm và tiếp xúc với dầu. Nếu lượng hơi DMF lớn hoặc thường xuyên ngưng tụ, dung môi có thể ảnh hưởng đến tính chất của dầu, từ đó làm giảm khả năng bôi trơn, làm kín và hiệu suất của bơm.
Bơm vòng dầu có thể được xem xét sử dụng khi:
- Tải hơi DMF tương đối thấp và được kiểm soát
- Có hệ thống ngưng tụ/tách dung môi hiệu quả phía trước bơm
- Điều kiện vận hành nằm trong giới hạn cho phép của nhà sản xuất
- Dầu, gioăng, phớt và vật liệu của bơm tương thích với môi chất
Nếu lựa chọn công nghệ này, nhà máy cần đặc biệt quan tâm đến tình trạng dầu, chu kỳ thay dầu và khả năng nhiễm dung môi vào dầu bơm. Nên bố trí van dằn khí hoặc chế độ vận hành phù hợp nếu nhà sản xuất cho phép, đồng thời kiểm tra dầu thường xuyên trong giai đoạn chạy thử.
Hệ thống Roots Booster kết hợp bơm sơ cấp
Đối với những bồn DMF có dung tích lớn, yêu cầu thời gian hút nhanh hoặc dây chuyền cần lưu lượng hút lớn tại vùng áp suất thấp, có thể xem xét Roots Booster kết hợp với bơm chân không sơ cấp.
Leybold có các dòng Roots Booster như RUVAC, thường được kết hợp với bơm sơ cấp trong các hệ thống cần tăng tốc độ hút hoặc đạt mức chân không thấp hơn.
Cấu hình này có thể giúp:
- Tăng tốc độ hút tại vùng áp suất thiết kế
- Rút ngắn thời gian hút bồn
- Đáp ứng các hệ thống có dung tích lớn
- Hỗ trợ đạt áp suất vận hành thấp hơn
- Tối ưu hệ thống nhiều bồn sử dụng chân không
Bơm chân không trục vít khô
Bơm chân không trục vít khô là một trong những công nghệ đáng cân nhắc cho các quy trình hóa chất có hơi dung môi DMF.
Với Atlas Copco, có thể tham khảo dòng DZS. Leybold cũng có các dòng bơm trục vít khô như DRYVAC, được sử dụng trong nhiều ứng dụng hóa chất, sấy và xử lý dung môi. Điểm nổi bật của 2 loại bơm này là buồng nén không sử dụng dầu hoặc chất lỏng làm kín để tiếp xúc trực tiếp với dòng khí công nghệ. Hai trục vít quay ngược chiều thực hiện quá trình hút, nén và đẩy khí ra ngoài.
Tuy nhiên, sử dụng bơm trục vít khô với ứng dụng bồn DMF vẫn cần kiểm soát nhiệt độ và sự ngưng tụ của dung môi. Nếu hơi DMF ngưng tụ quá nhiều bên trong bơm, hệ thống có thể gặp vấn đề trong quá trình vận hành.
Hyesungtech chuyên lắp đặt bơm chân không hút bồn DMF cho các nhà máy công nghiệp
Công ty Hyesungtech tư vấn, thiết kế, cung cấp và lắp đặt hệ thống bơm chân không hút bồn DMF dựa trên các thông số thực tế của nhà máy. Giải pháp được tính toán đồng bộ giữa bơm chân không, bình tách, bộ ngưng tụ, van, thiết bị đo, hệ thống điều khiển và xử lý khí xả.
Tùy ứng dụng, Hyesungtech có thể đề xuất bơm trục vít khô, bơm vòng dầu, bơm vòng chất lỏng hoặc Roots Booster kết hợp bơm sơ cấp; đồng thời kiểm tra khả năng tương thích của vật liệu, gioăng, phớt, dầu và chất lỏng công tác với DMF.
Phạm vi triển khai gồm cung cấp thiết bị, lắp đặt đường ống và phụ kiện, tích hợp tủ điện điều khiển, kiểm tra độ kín, chạy thử và hiệu chỉnh hệ thống theo yêu cầu thiết kế. Hyesungtech cũng thực hiện cải tạo các hệ thống đang vận hành không đạt chân không, hút chậm, quá nhiệt, nhiễm dung môi hoặc tiêu hao dầu bất thường thông qua các giải pháp như bổ sung bình tách, condenser, Roots Booster, tối ưu đường ống và điều khiển.
Bên cạnh đó, dịch vụ bảo dưỡng và sửa chữa bao gồm kiểm tra mức chân không, dầu, gioăng phớt, thiết bị ngưng tụ, rò rỉ và thay thế linh kiện, giúp hệ thống vận hành ổn định, an toàn và phù hợp với yêu cầu sản xuất.
Các nhà máy đang cần tư vấn lựa chọn bơm chân không hút bồn DMF, lắp đặt hệ thống mới hoặc cải tạo hệ thống chân không hiện có, vui lòng liên hệ Hyesungtech để được đội ngũ kỹ thuật khảo sát và tư vấn giải pháp phù hợp với điều kiện vận hành thực tế. Hotline tư vấn 0965 139 860.
