Bơm ly tâm cho sản xuất cồn và bioethanol: chọn dòng nào để bền với dịch lên men và dung môi dễ cháy?

Dây chuyền bioethanol đi qua nhiều giai đoạn: nghiền và pha trộn nguyên liệu với nước, làm mát, lên men, chưng cất, cô đặc và tách nước, lưu trữ rồi xuất thành phẩm. Mỗi giai đoạn xử lý một loại chất lỏng có tính chất khác nhau, nên không có một loại bơm chung cho cả dây chuyền.

Ở đầu vào, dịch nghiền và dịch huyền phù ngũ cốc/mía thường chứa hạt rắn lơ lửng, nhớt và dễ gây mài mòn. Dịch lên men chứa men và sinh khối, cần luân chuyển nhẹ nhàng. Sang chưng cất và cô đặc, bã hèm (vinasse) đặc và thường được xử lý trong điều kiện chân không. Cuối cùng, cồn tinh và ethanol thành phẩm là chất lỏng sạch nhưng dễ cháy, đòi hỏi kiểm soát rò rỉ chặt chẽ.

Bánh công tác (impeller) cánh kín cho hiệu suất thủy lực cao và phù hợp với chất lỏng sạch như cồn tinh, ethanol và nước cấp. Ngược lại, bánh công tác cánh hở để lại khe hở thông thoáng, cho phép hạt rắn lơ lửng đi qua mà ít gây nghẹt, nên thích hợp với dịch nghiền và dịch lên men. Khi hàm lượng hạt và sợi cao hơn, bánh xoáy kiểu recessed (vortex) đưa phần lớn dòng chảy ra ngoài bánh, giảm tiếp xúc và chống nghẹt rất tốt.

Vì một dây chuyền cồn trải dài từ dịch bẩn tới dịch sạch, thực tế người vận hành thường phối hợp nhiều cấu hình bánh công tác trên cùng một họ bơm process, để vừa thống nhất phụ tùng vừa tối ưu cho từng vị trí.

Ethanol và nhiều dung môi hữu cơ trong dây chuyền cồn có điểm chớp cháy thấp và dễ bay hơi, tạo nguy cơ hình thành hỗn hợp khí dễ cháy ở khu vực bơm và bồn chứa. Trong môi trường này, bơm thường được yêu cầu ở cấu hình ATEX để kiểm soát nguồn nhiệt và tia lửa, đi kèm vật liệu và hệ phớt cơ khí được chọn phù hợp với chất lỏng.

Hệ phớt cơ khí là điểm cần lưu tâm: với dịch có hạt, phớt cần chịu mài mòn; với dung môi dễ bay hơi, hệ phớt cần kiểm soát rò rỉ và bay hơi chặt chẽ, đôi khi dùng phớt đôi có dịch chặn. Vật liệu phần ướt cũng được lựa chọn theo tính ăn mòn của từng dòng dịch, từ gang cho dịch trung tính tới thép không gỉ cho yêu cầu cao hơn.

Với cụm bơm nhỏ gọn, thiết kế liền trục monobloc giúp tiết kiệm không gian và đơn giản lắp đặt. Với bơm process chính trên đường ống cố định, thiết kế back-pull-out (kéo cụm sau ra để bảo trì) cho phép tháo bánh công tác và phớt mà không phải tháo thân bơm khỏi đường ống – một lợi thế rõ rệt khi dây chuyền cồn vận hành liên tục và mỗi lần dừng đường ống đều tốn kém.