Máy chưng cất dung môi

Máy chưng cất dung môi

Máy chưng cất dung môi là thiết bị dùng để tách và thu hồi dung môi từ các hỗn hợp lỏng – chẳng hạn từ dung dịch pha loãng, dung môi đã qua sử dụng, dung dịch thải công nghiệp – bằng cách bay hơi (chưng cất) rồi ngưng tụ lại ở pha lỏng. Mục tiêu là thu lại dung môi với độ tinh khiết cao để tái sử dụng hoặc xử lý an toàn, đồng thời loại bỏ tạp chất, cặn bẩn, các chất không bay hơi.

Nói cách khác, máy chưng cất dung môi là hệ thống xử lý hóa chất, đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thất thoát dung môi, tiết kiệm chi phí và giảm ô nhiễm môi trường.

Trong nhiều nhà máy, dung môi sau khi sử dụng (ví dụ trong ngành sơn, in ấn, dược phẩm, hóa chất, điện tử) thường được pha lẫn với các hợp chất không mong muốn, cặn bám hoặc các hợp chất phụ. Việc đổ bỏ trực tiếp dung môi đã qua sử dụng vừa gây ô nhiễm, vừa lãng phí tài nguyên. Sử dụng máy chưng cất dung môi giúp hồi phục lại dung môi có thể sử dụng lại nhiều lần, chỉ bỏ lại phần cặn không bay hơi.

Ở Việt Nam, đã có các công ty như Pháp Việt Food chế tạo máy chưng cất thu hồi dung môi bằng inox 304, đảm bảo độ tinh khiết cao và ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp (hóa, thực phẩm, sơn…). Một số loại máy tại chợ thiết bị trong nước được thiết kế dưới dạng chưng cất chân không, dòng điện 3 pha, tích hợp hệ thống khống chế an toàn, hệ giải nhiệt… 

1. Vì sao cần máy chưng cất dung môi

Một số lý do chính khiến máy chưng cất dung môi trở nên cần thiết:

• Tiết kiệm chi phí nguyên liệu: Thay vì mua dung môi mới hoàn toàn mỗi lần, nhà máy chỉ cần tái chế dung môi đã dùng, giảm chi phí chi mua dung môi mới.

• Giảm chi phí xử lý chất thải: Dung môi thải có thể là chất độc hại, nếu thải bỏ sẽ phải tuân theo quy định môi trường, thường tốn chi phí cao. Việc thu hồi dung môi làm giảm khối lượng và độc tính chất thải cần xử lý.

• Bảo vệ môi trường: Giảm lượng dung môi phát tán ra môi trường, giảm áp lực cho hệ thống xử lý nước thải và khí thải.

• Ổn định nguồn cung dung môi: Nhà máy chủ động hơn về nguồn nguyên liệu, không phụ thuộc hoàn toàn vào nhà cung cấp dung môi mới.

• Tăng hiệu suất sản xuất và tối ưu quy trình: Dung môi sau tái chế vẫn giữ được tính chất tốt, giúp quy trình sản xuất tiếp theo ổn định hơn.

• An toàn & tuân thủ quy định môi trường: Sử dụng hệ thống kín, kiểm soát áp lực và nhiệt độ giúp hạn chế rủi ro phát sinh khí độc, cháy nổ, đảm bảo tuân thủ các biện pháp bảo vệ môi trường.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Để hiểu sâu hơn về máy chưng cất dung môi, chúng ta xem xét các bộ phận chính và nguyên lý làm việc.

2.1. Bộ phận chính

Một máy chưng cất dung môi thường bao gồm các thành phần sau:

Bồn chứa / nồi chưng cất	Đây là nơi hỗn hợp dung môi + tạp chất được đưa vào và gia nhiệt để bay hơi. Trong những máy hiệu suất cao, bồn này có lớp áo gia nhiệt hoặc ống dẫn nhiệt (dầu nhiệt, hơi, điện trở) để truyền nhiệt đều và ổn định. Có thể có hệ thống khuấy, cánh vét để tránh lớp cặn bám và đảm bảo truyền nhiệt đều.
Hệ thống gia nhiệt / vỏ gia nhiệt / áo nhiệt	Có thể dùng dầu nhiệt, hơi nước, điện trở hoặc các phương thức gia nhiệt khác. Trong trường hợp dùng dầu nhiệt, có bể giãn nở, van an toàn, máy bơm dầu và hệ thống cấp/dẫn dầu. Phần vỏ máy thường được cách nhiệt để giảm mất nhiệt ra môi trường.
Van, ống dẫn, bộ phận điều khiển	Van hút áp, van xả, van giảm áp, van an toàn. Cảm biến nhiệt độ, áp suất, bộ điều khiển tự động (PLC, hệ điều khiển PID) để điều chỉnh nhiệt độ, dòng hơi, áp suất. Màn hình hiển thị và bảng điều khiển. Hệ thống bảo vệ cháy nổ (Ex – explosion proof) nếu vận hành với dung môi dễ cháy. Lỗ làm sạch (inspection port) và van xả cặn (drain valve) để tiện bảo trì và làm sạch.
Bình ngưng tụ	Hơi dung môi sau khi bay lên được đưa vào bình ngưng, làm lạnh để trở lại thể lỏng. Có thể sử dụng nước lạnh, chất làm lạnh tuần hoàn, giàn trao đổi nhiệt hoặc giải nhiệt bằng không khí. Vật liệu bình ngưng thường là inox, đồng hoặc vật liệu có khả năng truyền nhiệt tốt.
Bình thu dung môi tinh khiết	Là nơi dung môi ngưng tụ và thu lại sau khi đi qua bình ngưng. Có hệ thống xả, van đóng mở để thu hồi dung môi.
Ống thoát cặn / bã không bay hơi	Phần không bay hơi (cặn, tạp chất) được xả ra qua cửa này để xử lý hoặc tái chế tiếp.
Hệ thống phụ trợ	Máy bơm, máy khuấy, thiết bị cấp/chế áp lực, thiết bị bảo vệ (cảm biến áp suất, rơ le nhiệt độ, van an toàn). Hệ thống giải nhiệt, làm mát, hệ thống kiểm soát hơi và chất thải khí. Trong các hệ chân không, có máy bơm chân không để giảm áp suất buồng. Có thể có hệ thống hồi nhiệt (heat recovery) để tận dụng nhiệt từ hơi ngưng tụ hoặc cặn nóng để làm tiền gia nhiệt cho hỗn hợp vào.

2.2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc cơ bản của máy chưng cất dung môi dựa trên sự khác nhau nhiệt độ sôi của dung môi và các tạp chất không bay hơi, hoặc khác nhau nhiệt độ bay hơi trong điều kiện áp suất thấp.

Quy trình cơ bản như sau:

1. Nạp hỗn hợp vào nồi chưng cất
   Hỗn hợp dung môi + tạp chất được đưa vào nồi chứa. Có thể trước đó được lọc để loại bỏ hạt rắn lớn hoặc tạp chất thô để tránh làm tắc hệ thống.

2. Gia nhiệt & bay hơi
   Hỗn hợp được gia nhiệt từ dưới hoặc qua vỏ áo dẫn nhiệt. Khi nhiệt độ đạt gần nhiệt độ sôi của dung môi, dung môi bắt đầu bay hơi.
   Nếu áp suất thấp (trong hệ chưng cất chân không), dung môi có thể bay hơi ở nhiệt độ thấp hơn so với áp suất khí quyển — điều này giúp bảo vệ dung môi và tránh phân hủy các chất nhạy nhiệt.

3. Tách pha hơi – lỏng
   Hơi dung môi (có thể pha lẫn hơi tạp chất nhẹ) di chuyển lên trên qua ống dẫn hoặc cột chưng cất (nếu có). Ở đây có thể có thiết bị phân tách như baffle, chicanes, cip traps để loại bỏ giọt chất lỏng hoặc tạp hơi phụ.

4. Ngưng tụ (condensation)
   Hơi dung môi đi vào bình ngưng, tiếp xúc với bộ phận làm lạnh, mất nhiệt và trở thành dung dịch lỏng. Việc làm lạnh có thể dùng nước lạnh hoặc môi chất làm lạnh tuần hoàn.

5. Thu dung môi tinh khiết
   Dung môi lỏng chảy xuống bình thu, từ đó được dẫn ra để tái sử dụng. Van đóng/mở giúp điều khiển lượng dung môi thu.

6. Xả cặn & xử lý
   Phần tạp chất, cặn không bay hơi hoặc các chất cao nhiệt độ không ngưng tụ còn lại trong nồi được xả ra qua cửa xả cặn để làm sạch.

7. Khép kín & kiểm soát áp suất
   Hệ thống được thiết kế kín để tránh rò rỉ hơi dung môi (đặc biệt với dung môi dễ cháy). Nếu dùng chân không, hệ thống phải kiểm soát áp suất, đảm bảo không bị quá áp hoặc sụt áp quá mức.

Một số máy còn tích hợp hệ thống hồi nhiệt: nhiệt từ hơi ngưng tụ hoặc phần dung môi nóng sau quá trình được truyền lại để làm nóng phần hỗn hợp đầu vào, giúp tiết kiệm năng lượng.

Đối với các dung môi có nhiệt độ sôi cao hoặc hỗn hợp có azeotrope, đôi khi cần kết hợp thêm bước phân đoạn hoặc cột chưng cất, hoặc hỗ trợ bằng phương pháp khác (chưng cất hơi, chưng cất quay, chưng cất màng…) để tăng độ tinh khiết.

Máy chưng cất dung môi loại chân không là dạng phổ biến vì nó cho phép hơi bay ở nhiệt độ thấp, giảm rủi ro cho dung môi và các chất nhạy nhiệt. Nhiều máy trong nước áp dụng phương pháp bay hơi chân không để thu hồi dung môi, giữ cho dung môi “không bị biến chất, không đổi màu” sau chưng cất.

3. Ưu điểm và hạn chế

3.1. Ưu điểm nổi bật

1. Tiết kiệm dung môi và chi phí nguyên liệu
   Việc thu hồi dung môi có thể đưa lại tỷ lệ cao (thường 80–95 % hoặc hơn, tùy loại dung môi và thiết kế) giúp giảm đáng kể chi phí mua dung môi mới.

2. Giảm chi phí xử lý chất thải
   Khi dung môi không bị thải tràn, khối lượng chất thải giảm, chi phí xử lý (phí môi trường, quản lý, vận chuyển) sẽ thấp hơn.

3. Bảo vệ môi trường
   Giảm phát thải dung môi vào không khí hoặc nước thải, góp phần giảm ô nhiễm môi trường.

4. Kiểm soát chất lượng dung môi thu hồi
   Máy được thiết kế để thu được dung môi với độ tinh khiết cao, đảm bảo sử dụng tiếp trong quy trình sản xuất mà không gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

5. Tối ưu năng lượng
   Nhiều máy thiết kế hồi nhiệt, giảm hao phí nhiệt, tăng hiệu quả sử dụng năng lượng.

6. Tăng hiệu suất sản xuất & ổn định quy trình
   Dung môi tái chế có thể sử dụng lại nhanh chóng, giúp dây chuyền không bị gián đoạn. Quy trình sản xuất ổn định hơn khi kiểm soát được thành phần dung môi đầu vào.

7. An toàn & kiểm soát rủi ro
   Khi thiết kế tốt, hệ thống kín, thiết bị điều khiển, van an toàn giúp giảm nguy cơ rò rỉ, cháy nổ, đảm bảo an toàn lao động.

8. Khả năng tùy biến và mở rộng
   Máy có thể thiết kế modul, dễ mở rộng công suất tùy theo nhu cầu nhà máy.

3.2. Hạn chế và thách thức

1. Chi phí đầu tư ban đầu cao
   Máy chưng cất dung môi, đặc biệt loại có công suất lớn hoặc tích hợp nhiều chức năng (chân không, hồi nhiệt, hệ điều khiển tự động), có giá trị đầu tư ban đầu tương đối lớn.

2. Yêu cầu kỹ thuật và vận hành cao
   Cần thiết kế đúng, chọn vật liệu chống ăn mòn, tính toán nhiệt động, áp suất, kiểm soát quá trình chính xác. Vận hành đòi hỏi người có kinh nghiệm để tránh rủi ro như quá nhiệt, quá áp, rò rỉ.

3. Tiêu thụ năng lượng
   Mặc dù có hệ hồi nhiệt, máy vẫn cần năng lượng lớn để bay hơi và làm lạnh.

4. Xử lý cặn & tạp chất khó bay hơi
   Tạp chất không bay hơi hoặc tạp chất nhiệt độ cao có thể tích tụ, gây khó khăn trong làm sạch và bảo trì.

5. Giới hạn đối với dung môi có azeotrope hoặc có điểm sôi gần nhau
   Nếu dung môi có hỗn hợp azeotrope với tạp chất hoặc các thành phần có nhiệt độ sôi rất gần nhau, chưng cất thường khó đạt được độ tách tuyệt đối, cần thêm cột chưng cất phân đoạn, chưng cất hơi hoặc các kỹ thuật phụ trợ khác.

6. Rủi ro cháy nổ và rò rỉ
   Dung môi nhiều khi là chất dễ bắt lửa hoặc dễ bay hơi — nếu thiết kế, kết nối, hệ làm kín không tốt hoặc kiểm soát áp suất/ nhiệt độ không chặt chẽ có thể gây rủi ro. Do đó cần hệ thống chống cháy nổ (Explosion-proof) trong nhiều trường hợp.

4. Lợi ích mang lại

Khi một nhà máy hoặc hệ thống sản xuất áp dụng máy chưng cất dung môi hợp lý, các lợi ích cụ thể có thể rất rõ ràng:

1. Kinh tế

• Giảm chi phí mua dung môi mới: Nếu có thể thu hồi được phần lớn dung môi với độ tinh khiết cao, lượng mua dung môi mới giảm đáng kể.

• Giảm chi phí xử lý chất thải: Chi phí xử lý dung môi thải thường cao, vì đây có thể là chất nguy hại. Thu hồi dung môi giúp giảm lượng chất thải nguy hại cần xử lý hoặc tiêu huỷ.

• Giảm chi phí vận chuyển & lưu kho: Ít phải vận chuyển dung môi thải ra ngoài hoặc lưu trữ lớn dung môi mới.

• Tối ưu vòng đời thiết bị & vận hành: Khi dung môi trong hệ thống luôn có chất lượng tốt, các quá trình sản xuất phụ trợ ít trục trặc, thiết bị ít bị ăn mòn do tạp chất.

2. Kỹ thuật và chất lượng

• Kiểm soát nhất quán cho quy trình: Dung môi tái chế có tính chất ổn định, giúp quy trình hóa – vật liệu đầu vào ổn định hơn.

• Giảm ảnh hưởng từ tạp chất: Loại bỏ tạp chất, cặn bẩn giúp tránh hiện tượng đóng cặn, đóng màng, ảnh hưởng lên thiết bị hoặc sản phẩm cuối.

• Tái sử dụng dung môi nhiều lần: Trong nhiều trường hợp, dung môi sau khi chưng cất vẫn đạt được độ tinh khiết tốt để đưa lại hệ thống sản xuất.

3. Môi trường & pháp lý

• Giảm phát thải dung môi ra môi trường: Không còn xả trực tiếp dung môi vào đất, nước hoặc không khí.

• Giảm khí thải độc hại: Việc thu hồi và kiểm soát chặt hơi dung môi giúp giảm khí độc có thể phát tán.

• Tuân thủ các quy định môi trường: Nhiều địa phương yêu cầu xử lý dung môi thải theo quy chuẩn môi trường. Có hệ thống chưng cất dung môi giúp doanh nghiệp tuân thủ luật môi trường, tránh bị xử phạt hoặc cản trở trong vận hành.

• Nâng cao hình ảnh doanh nghiệp: Sử dụng công nghệ xanh, thân thiện môi trường là điểm cộng về trách nhiệm xã hội và uy tín đối với khách hàng, đối tác.

4. An toàn lao động

• Khi thiết kế kín, điều khiển tự động, hệ thống chống cháy nổ và cảm biến an toàn được áp dụng, rủi ro cho công nhân và môi trường xung quanh được giảm đáng kể so với việc xả trực tiếp hoặc sử dụng các biện pháp “thủ công”.

• Việc kiểm soát áp suất, nhiệt độ và tránh tiếp xúc trực tiếp với dung môi độc hại góp phần tăng độ an toàn trong vận hành.

5. Ứng dụng thực tế

Máy chưng cất dung môi được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và lĩnh vực. Dưới đây là các ứng dụng tiêu biểu:

1. Ngành hóa chất và dược phẩm

• Thu hồi dung môi sau phản ứng (các dung môi hữu cơ như acetone, ethanol, toluene, xylene, methanol, isopropanol…) để tái sử dụng.

• Trong tổng hợp hóa học, để loại bỏ dung môi sau phản ứng, tinh chế sản phẩm qua chưng cất.

• Trong sản xuất dược phẩm, để tách và thu hồi dung môi pha loãng hoặc dung môi thô.

2. Ngành sơn, mực in và phủ

• Trong sơn và mực in, dung môi sau khi sử dụng thường chứa tạp chất, cặn rắn. Máy chưng cất giúp tái sử dụng dung môi, giảm chi phí và giảm lượng thải độc hại.

• Trong việc làm sạch thiết bị, rửa khí cụ, dung môi rửa sau khi sử dụng có thể được thu hồi để tái sử dụng.

3. Ngành điện tử & linh kiện bán dẫn

• Trong quá trình làm sạch bo mạch, linh kiện, các dung môi như isopropanol, acetone… có thể thu hồi từ dung dịch rửa hoặc pha loãng.

• Giảm lượng dung môi thải ra môi trường sạch, cải thiện an toàn phòng sạch và bảo vệ môi trường làm việc.

4. Ngành thực phẩm & hương liệu

• Trong sản xuất tinh dầu, hương liệu, chiết xuất tự nhiên: dung môi (e.g. ethanol) được dùng để hòa tan thành phần thơm, sau đó chưng cất để thu hồi dung môi.

• Máy chưng cất thu hồi dung môi giúp tối ưu chi phí và giữ được độ tinh khiết hương liệu.

5. Xử lý nước thải & môi trường

• Trong hệ xử lý dung môi thải công nghiệp, dung môi hòa tan trong nước thải được tách ra và thu hồi.

• Công ty môi trường thực hiện dịch vụ tái chế, chưng cất dung môi với công suất lớn, để xử lý chất thải cho nhiều nhà máy. Ví dụ, một hệ thống chưng cất dung môi được thiết kế công suất 500 lít/mẻ, nhiệt độ hoạt động từ 50 °C đến 220 °C, độ tinh khiết 95‑99 % trong việc thu hồi dung môi công nghiệp. 

• Có các hệ thống chưng cất dung môi quy mô 1 tấn/ngày để xử lý lượng dung môi công nghiệp thải ra.

6. Công tác nghiên cứu & phòng thí nghiệm

• Trong phòng thí nghiệm hóa học, máy chưng cất dung môi nhỏ (rotary evaporator, bộ chưng cất thủy tinh) được dùng để loại bỏ dung môi khỏi mẫu, cô đặc dung dịch, tách hỗn hợp dung môi.

• Máy phân tích chưng cất như các thiết bị của Anton Paar dùng để xác định thành phần hơi sôi, điểm sôi các hỗn hợp dung môi trong nghiên cứu hóa học. 

• Đối với phòng thí nghiệm, yêu cầu thiết bị nhỏ gọn, chính xác, dễ vận hành và an toàn cao.

7. Các lĩnh vực khác

• Trong ngành sản xuất nhựa, cao su, dệt nhuộm… khi dùng dung môi trong quá trình xử lý hoặc làm sạch, có thể thu hồi dung môi.

• Trong ngành năng lượng, hóa dầu — chưng cất dung môi, tách các thành phần hữu cơ từ dòng phản ứng hoặc phụ phẩm.

• Trong ngành mỹ phẩm, chiết xuất tinh chất từ nguyên liệu thiên nhiên bằng dung môi và thu hồi dung môi sau khi chiết.

6. Những lưu ý khi thiết kế, chọn và vận hành

• Chọn vật liệu phù hợp: Do dung môi có thể ăn mòn kim loại, thiết bị thường làm bằng inox 304, 316L hoặc các vật liệu chống ăn mòn, chống tác nhân hóa học.

• Tính toán nhiệt và truyền nhiệt: Đảm bảo khả năng cung cấp nhiệt đủ, truyền nhiệt đều, tránh điểm nóng hoặc chênh nhiệt lớn.

• Thiết kế hệ làm kín và an toàn: Đảm bảo không có rò rỉ hơi dung môi, có hệ van an toàn, cảm biến nhiệt, áp suất và bộ ngắt khi vượt ngưỡng.

• Kiểm soát chống cháy nổ: Nếu dung môi dễ cháy (toluene, xylene…), thiết bị phải có chứng nhận explosion-proof, giữ khoảng cách chống cháy và thông gió tốt.

• Bơm chân không & kiểm soát áp suất: Nếu dùng chưng cất chân không, cần máy bơm chân không phù hợp, van cách ly, van hút, van xả, và hệ đo áp suất chính xác.

• Hệ làm mát & ngưng tụ hiệu quả: Bình ngưng phải đủ khả năng làm lạnh, tránh hiện tượng quá tải hoặc ngưng tụ không hiệu quả.

• Hãy tính toán hồi nhiệt: Tận dụng nhiệt từ hơi ngưng hoặc cặn để làm nóng đầu vào, giảm tiêu hao năng lượng.

• Xử lý cặn & vệ sinh định kỳ: Vì lâu ngày sẽ có cặn, tạp chất bám, cần có lỗ làm sạch, van xả thuận tiện.

• Giám sát và điều khiển tự động: Dùng hệ thống PLC, cảm biến nhiệt, áp suất, bảo vệ quá nhiệt hoặc quá áp, cảnh báo rò rỉ.

• Thử nghiệm pilot trước khi nhân bản: Với nhà máy sản xuất lớn, nên thử nghiệm hệ pilot để xác định điều kiện tối ưu dung môi, nhiệt độ, tốc độ bay hơi và độ tinh khiết.

Kết luận

Máy chưng cất dung môi là thiết bị thiết yếu trong các dây chuyền sản xuất sử dụng nhiều dung môi hữu cơ: giúp thu hồi, tái sử dụng, giảm chi phí nguyên liệu và chất thải, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả sản xuất.

Việc thiết kế, vận hành và bảo dưỡng một hệ thống chưng cất dung môi đòi hỏi kiến thức về truyền nhiệt, vật liệu, kiểm soát áp suất – nhiệt độ và an toàn hóa chất. Tuy nhiên, nếu chọn đúng loại máy, thiết kế phù hợp và vận hành tốt, lợi ích thu được có thể rất lớn về mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường.

Video giới thiệu sản phẩm

 

Mọi thông tin chi tiết tư vấn và báo giá về sản phẩm vui lòng liên hệ trực tiếp:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI SẢN XUẤT CHẾ TẠO CƠ KHÍ Á CHÂU

Địa chỉ : Lô I.9/1, Đường số 5, Khu công nghiệp Vĩnh Lộc, P. Bình Tân,TP.HCM

Hotline/zalo: 0933.338.390

Email: nvkd.achau@gmail.com