Giới thiệu bột giặt và sấy bột giặt

Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Lời mở đầu Công nghiệp sản xuất chất giặt rửa nhánh công nghiệp nhẹ quan trọng việc phục vụ đời sống sinh hoạt .Ngồi thấy ngành công nghệ sản xuất chất giặt rửa đóng vai trị quan trọng góp phần vào doanh thu cơng nghiệp, giải vấn đề lao động Trên thị trường Việt Nam nói riêng giới nói chung, có nhiều chất tẩy rửa tổng hợp với nhũng tính khác nhau, chẳng hạn như: bột giặt, kem giặt, nước rửa chén, dầu gội đầu, kem đánh răng, dầu xả, kem xả… Bột giặt chất giặt rửa tổng hợp quan trọng đời sống, sản phẩm thiếu người Ngày nay, sống ngày phát triển, văn minh nên vấn đề vệ sinh quan tâm hơn., nhu cầu bột giặt tăng cao Do , công nghệ sản xuất bột giặt ngày trọng để gia tăng sản xuất đáp ứng nhu cầu thị trường Bột giặt khơng địi hỏi chất lượng có tính tẩy rửa cao mà cịn phải có tính lý hóa tốt (tính tơi xốp , màu sắc ,mùi thơm , tỉ trọng ….) , phương pháp sản xuất phải đảm bảo chất lượng theo qui định SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên CHƯƠNG GIỚI THIỆU BỘT GIẶT VÀ SẤY BỘT GIẶT 1.1 Giới thiệu bột giặt 1.1.1 Khái niệm Các chất tẩy rửa nói chung chia thành nhóm lớn : nhóm loại xà phịng cổ điển , có chất hóa học muối Natri Kali axit béo tự nhiên tổng hơp , cịn nhóm đông đúc nhiều gọi chất tẩy rửa tổng hơp , đời muộn ngày chiếm ưu Bột giặt tổng hợp chất tẩy rửa tổng hợp thông dụng giới Năm 1987 bột giặt sản xuất tên trở thành quy ước chung tồn giới 1.1.2 Thành phần nguyên liệu 1/ LAS Thuật ngữ Anh Linear Alkyl Benzen sulfonat, Ankyl benzen sunfonic axit - mạch thẳng Là thành phần bột giặt, có giá thành rẻ, chất tẩy rửa mạnh, dễ làm, tạo nhiều bọt LAS thay dodecylbenzenne sunfonat có tỷ lệ phân hủy sinh học nhanh Có cơng thức phân tử: CH3-(CH2)n-C6H4SO3H 2/ Natri hyđroxit     Là chất rắn, tinh thể có màu trắng có tỷ trọng d = 2,13 ; phân tử lượng M=40 đvC Trong khơng khí dễ hút ẩm chảy rữa Tan nhiều nước, 200C tan 109 gam/100g H2O 1000C tan 347gam/100g H2O Nóng chảy 3180C sôi 13880C Là thành phần thiếu bột giặt, cho vào bột giặt để trung hòa LAS, chuyển LAS dạng hoạt động thường sử dụng xút 30 – 33% 3/ Zeolit Công thức zeolit A: Na12(AlO2)12(SiO2)12.27H2O Các zeolit ổn định tác nhân làm trắng bột tẩy rửa, có khả phân tán nước, khả hấp thụ nước cao SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên 4/ Sơđa khan Natri cacbonnat cịn gọi sơđa, chất rắn, tinh thể màu trắng, có tỷ trọng d = 2.53, phân tử lượng M = 106 đvC Nhiệt độ nóng chảy 851 0C Khi đun nóng cao bị phân hủy Sơđa dùng nhiều công nghệ chế biến thực phẩm, công nghệ nhuộm, chế tạo chất tẩy rửa, công nghiệp thủy tinh dùng sođa làm chất trợ dung Na2CO3 thành phần bột giặt, xà làm chất phụ gia tạo thành môi trường kiềm, thủy phân chất bẩn dầu mỡ chất độn làm giảm giá thành sản phẩm 5/ Axit dođexy benzen sunforic Đođexy benzen sunfo axit, viết tắt DBSA, có cơng thức phân tử là: C12H25-C6H4-SO3H Là chất lỏng màu đen nâu nên gọi kem đen Có độ nhớt cao, có phân tử lượng M = 326 đvC, tỷ trọng d = 1,05 Ở nhiệt độ thường có SO bay nên có mùi hắc gây độc hại cho quan hô hấp Khi gặp nước có tượng vón cục lại khó tan, tan khuấy mạnh Khi rơi vào da làm khô da, để lâu làm bỏng nhẹ DBSA sử dụng làm chất tạo bọt công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa, DBSA dùng sản xuất DBSNa chất tẩy rửa Ngồi ra, DBSA cịn dùng cơng nghệ tuyển khống 6/ Muối Photphat ngưng tụ Các muối photphat ngưng tụ chất có ứng dụng lớn cơng nghiệp chất tẩy giặt tổng hợp Chất phổ biến số muối photphat ngưng tụ natri tripoliphotphat Natri tripoliphotphat Na5P3O10: Là chất xây dựng, tăng cường tính giặt tẩy nước cứng, chất bột trắng có hàm lượng P 2O5 khơng q 57% khối lượng riêng 2,5 g/cm 3, làm tăng tính tẩy rửa, tạo môi trường kiềm, làm giảm độ cứng nước Trong công nghiệp chất tẩy giặt, người ta dùng teftranatri pirophotphat Na4P2O2 natri hexametaphotphat (NaPO3)6 Việc thêm muối photphat ngưng tụ vào bột giặt tăng khả tẩy rửa tính kiềm Tripoliphotphat hexametaphotphat làm giảm độ cứng nước Nói chung chúng ngăn cản khơng cho chất bẩn bám trở lại vải SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên 7/ Natrisilicat Là chất xây dựng thiếu thành phần bột giặt sản xuất theo phương pháp sấy phun Là chất rắn tinh thể suốt, tỷ trọng d=2,4 , phân tử lượng M=124 đvC, có nhiệt độ nóng chảy 108 0C Natrisilicat dễ hút nước , ngậm nước thành công thức nước là: Na2SiO3.9H2O , tan nhiều nước nóng tan nước lạnh Trong công nghiệp dùng natrisilicat khoảng 39% , gọi thủy tinh lỏng có quy chuẩn sau:      Hàm lượng nước ≤ 60% Hàm lượng Na2O ≥ 10% Mođun silicat từ 2,4 đến 2,8 Tỷ trọng d=1,383 Chất không tan ≤ 0,5% Trong bột giặt tổng hợp, làm tăng độ bền hạt, ngăn khơng cho chúng dính vào nhau, bảo đảm cho bột ln ln tơi xốp, ổn định bọt có tác dụng ngăn chặn chất bẩn bám lại bề mặt tạo môi trường kiềm thủy phân chất dầu mỡ 8/ Cacboximetylxenluloza Viết tắt (CMC) , muối Natri este cenluloza acid glycolic, chất bột màu trắng vàng ngà, tác nhân chống tái bám Có thể tẩy bẩn tốt, giữ chất bẩn dung dịch không bám trở lại bề mặt, ngồi cịn bảo vệ da tay ổn định bọt Ngồi CMC cịn có SPTT ( Sodium Tripolyphosphate) vừa chất xây dựng đồng thời có khả chống tái bám 9/ Natri sunphat Là chất điện ly rẻ tiền nhất, làm giảm sức căng bề mặt dung dịch, giảm lượng chất hoạt động bề mặt cần thiết tăng khả tẩy rửa chúng Là chất độn đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt dung dịch chất độn giảm giá thành sản phẩm 10/ Natri toluensufonat Có tác dụng làm giảm độ nhớt dung dịch pha chế, giảm độ hút ẩm tính vón cục thành phẩm cuối để kéo dài thời gian bảo quản làm sản phẩm trở nên thuận tiện chuyên chở SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên 11/ Men Là sản phẩm có nguồn gốc sinh vật, đa dạng có tính đặc hiệu cao Các vết bẩn vải sợi làm chất hoạt động bề mặt chất oxi hóa mạnh, sản phẩm phân hủy chúng lại tẩy chất thơng thường Trong trường hợp đó, người ta dùng men làm chất xúc tiến trình phân hủy vết bẩn Trong công nghiệp sản xuất chất tẩy giặt thường dùng men proteinaza amilaza, đẩy nhanh phản ứng phân hủy vết bẩn loại protein polisaccarit 12/ Chất tẩy trắng quang học Là chất không màu, với thành phần nhỏ, thường không vượt 0,1% Chúng hấp thụ tia sáng có bước sóng ngắn phổ ánh sáng thiên nhiên cho qua tia có bước sóng dài nhờ làm vải sợi có màu trắng, ánh xanh tím hồng Chúng khơng có tác dụng hóa học vải sợi mà làm vải sợi trắng thêm nhờ tác dụng quang học ta thấy màu trắng ánh sáng mặt trời Yêu cầu :      Không chứa chất độc hại thể Khơng có tác dụng với xà phịng bột giặt tổng hợp sản xuất bảo quản Bám lên vải sợi Hấp thụ tia tử ngoại không hấp thụ tia sáng không thấy Bền với ánh sáng Vì cơng nghiệp người ta thường dùng chất triazinistilben, aroilstilben, benzidilsufon, triazol aminocumarin 13/ Canxi cacbonat Có dạng bột màu trắng, mịn, chế biến từ canxi thiên nhiên, có thành phần hóa học CaCO3 97,25% , SiO2 0,12% , Al2O3 0,04% , MgCO3 2,12% , Fe2O3 0,03% Có tác dụng giữ mơi trường pH ln ổn định, tăng tính kiềm bột giặt 14/ Peraxit tự Hiệu tốt với nhiệt độ giặt giũ thấp (30 0C), khả tức tẩy trắng vừa cho vào, phân hủy nhiều vết bẩn, lấy cặn tồn lưu đọng vải vóc, làm vải vóc trở nên đậm đặc sau giặt, tác dụng kháng khuẩn tốt Bất lợi peraxit quan trọng không ổn định môi trường kiềm SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên 15/ Cacbonat natri Được dùng thường sản phẩm tẩy rửa, đặc biệt lĩnh vực giặt giũ quần áo, có dự trữ kiềm, có khả đệm, có vai trị chống canxi điều kiện khó khăn cách làm kết tủa CaCO3 Cacbonat natri nguyên liệu phụ chất độn rẻ tiền khơng thể thay tác nhân làm mềm nước khác 16/ Percarbonat Là sản phẩm thay perborat quan trọng, có cơng thức hóa học 2Na2CO3, có khả hịa tan tốt, khơng gây nguy mơi trường, tính ổn định tốt nhiệt độ 30 0C độ ẩm tương đối 80% bột giặt với photphat có bao bì bảo vệ 17/ TAED Tetra acetyl ethylene diamine – TAED , có cơng thức phân tử C10H16N2O4, chất rắn khơng màu, có độ tan nước 0,2 g/l 20 0C TAED hoạt hóa thuốc tẩy, cho phép hydrogen peroxide để hoạt động chất tẩy trắng nước nhiệt độ 60°C, nước kiềm Được sử dụng nhiều sản phẩm giặt tẩy trắng có chứa oxy hydrogen peroxide, natri cacbonat peroxide, peroxide natri borat 18/ Perborat Là tác nhân tẩy trắng tốt có hiệu lực 60 0C Perborat natri: NaBO2.H2O2.3H2O bột trắng chứa 10,38 % oxi hoạt động phân tử nước kết tinh Trong khơng khí gặp ẩm nhiệt độ cao, giải phóng oxi ngun tử có tính oxi hóa mạnh nên tính tẩy trắng cao, khử chất có màu Cũng sử dụng perborat tetrahydrat monohydrate Nhưng perborat monohydrat có nhiều thuận lợi so với perborat tetrahydrat sản xuất bột giặt đậm đặt :     Hịa tan tốt, tạo nhanh peraxit có TAED Ổn định tốt công thức chứa zeolit quốc gia ẩm nóng Khả hấp thu chất hoạt động bề mặt cao, đặc biệt chất lỏng NI Khả giải phóng nhiều oxy già với trọng lượng Nhưng bất lợi chỗ giá thành cao thao tác tinh chế bột (nguy tự oxy hóa, khơng tồn trữ kho có xilơ lớn) SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Perborat tetrahydrat rẻ hơn, sử dụng phần lớn bột giặt Châu Âu tốc độ hòa tan chậm , phần hợp chất lắng xuống theo quay đáy máy giặt theo nước xả sau giặt 19/ Chất thơm Là phụ gia khơng đóng góp vào chế tẩy giặt không phần quan trọng, chất hữu thiên nhiên tổng hợp đưa vào bột giặt giai đoạn cuối trước đóng gói, làm sản phẩm có mùi thơm dễ chịu, đặc trưng cho mặt hàng 20/ Chất ổn định bọt alkylolamit Làm tăng khả tạo bọt chất giặt rửa, chất hoạt động bề mặt loại không sinh ion 1.1.3 Tiêu chuẩn bột giặt tổng hợp Bột giặt tổng hợp phải đảm bảo yêu cầu  Hạt có kích thước tiêu chuẩn thường 0,1 mm  Hạt tơi xốp, có độ rỗng, thành phần phân bố đồng  Khơng bị vón cục, vụn nát  Khơng hút ẩm  Bền nước nóng, nước cứng ổn định bảo quản  Có khả tẩy rửa tạo bọt tốt  Khơng có tính kiềm cao  Có mùi thơm dễ chịu Ngồi cần số yêu cầu khác tơi xốp, thành phần phân tán đều… phụ thuộc vào phương pháp kỹ thuật thiết bị gia công  Tiêu chuẩn 64 TCVN 113-1999 Tiêu chuẩn thay cho 64 TCVN 31 - 92 áp dụng cho bột giặt tổng hợp dùng chất hoạt động bề mặt LAS  + Yêu cầu kỹ thuật - Chỉ tiêu ngoại quan - Chỉ tiêu hố lí Bảng 1.1: Chỉ tiêu ngoại quan Chỉ tiêu Yêu cầu Kết cấu Hỗn hợp đồng dạng bột, kích thước hạt phải nhau, tơi xốp, sản phẩm khơng vón cục Mầu Trắng xanh nhạt Mùi Có mùi thơm dễ chịu SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Bàng 1.2 : Chỉ tiêu hóa lí Các tiêu hố lí bột giặt tổng hợp phải phù hợp với yêu cầu kĩ thuật ghi bảng 2Chỉ tiêu Hàm lượng chất hoạt động bề mặt (qui Na-LAS) tính % khối lượng, khơng nhỏ Loại Cao cấp Thông dụng 20 15 - 11 - 11 Hàm lượng nước chất bay hơi, tính % khối lượng khơng lớn 9 Tổng hàm lượng Phơtpho (qui P2O5) tính phần trăm  khối lượng không nhỏ 5 Hàm lượng chất khơng tan nước, tính phần trăm khối lượng không lớn pH dung dịch bột giặt 1% nước cất Bảng 1.3 Một số công thức pha chế bột giặt tổng hơp Thành phần % Chất hoạt động bề mặt (100%) Natri tripoliphotphat Tetranatri pirophotphat Dinatri piriphotphat Để giặt vải sợi bơng Để giặt vải sợi bơng có tẩy trắng 20 18 - 20 20 20 17 25 35 15 35 40 -10 35 - 40 45 40 35 50 40 - - - - - - - - - 15 10 - - -15 - 20 - - - - Công dụng vạn Công dụng vạn (có tẩy trắng) Để giặt vải sợi tổng hợp Để Để giặt thấm vải ướt len giặt tơ sơ tằm Natri peborat - Natri silicat (khô) 5-7 5-7 - - Soda khan Cacboximetilxenluloza (100%) -15 0,9 -1,0 0-5 0,9 1,0 -15 0,9 1,0 0,9 -1,0 1,0 - - 10 Chất tẩy trắng quang học 0,1 - 0,2 0,1 0,2 0,2 0,3 0,3 - 0,4 0,4 0,4 SV : Tăng Mỹ Nhung 10 - 20 Để giặt vải sợi máy giặt 0,2 - 0,3 Trang - Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Chất ổn định muối peoxit mangiê clorua - 1,0 2,0 Natri toluensunfonat 0,22,0 0,2-2,0 Natri sunfat 12 10 5-7 4 3 8 55 25 Chất thơm 0,1 -0,3 0,10,3 0,10,3 0,1 -0,3 0,10,3 0,10,3 0,10,3 - - - - - - - - 3-5 10 10 5 10 10 Men Độ ẩm 01,5 - 0,22,0 2,0 - - - - 0,22,0 - - 1.2 Một số công nghệ sấy bột giặt Cùng với phát triển bột giặt trình cải thiện chất lượng bột giặt kéo theo phát triển công nghệ sản xuất Một số công nghệ sản xuất sử dụng ngày hoàn thiện hơn:     1.2.1 Phương pháp sấy phun truyền thống Phương pháp tạo hạt ướt Phương pháp kết hợp Phương pháp kết tụ Phương pháp sấy phun truyền thống Đây phương pháp sản xuất bột giặt theo quy mô công nghiệp giới ngày thường sử dụng để sản xuất bột giặt nước phát triển Ở nước ta bột giặt sử dụng phương pháp Do phương pháp khơng địi hỏi cao nguồn ngun liệu sấy phun cho suất lớn, cơng suất sấy đạt 60 /giờ Sản phẩm thu có tỉ trọng từ 250-550g/l Kích thước hạt 10-100 μm Hình 1.1 Kích thước hạt sau sấy phun kính hiển vi SV : Tăng Mỹ Nhung Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên  Các giai đoạn công nghệ 1/ Chuẩn bị nguyên liệu Các thành phần hữu natri sunfat , soda khan , tripolophotphat phải khơ , nghiền mịn khơng vón cục Cacboximetixenluioza phải pha với dung dịch 7% nước Nếu độ ẩm cao người ta pha vào dung dịch chất hoạt động bề mặt ( alkilsunfat alkibenzen sunfonat ) nồng độ chất khô khơng vượt q 35 % Chất ổn định bọt alkilolamit natri metasilicat phải làm nóng chảy trước thùng có nhiệt độ 80 oC tasilicat 30-37% Các chất hoạt động bề mặt phải dạng dung dịch với nồng độ 50% Q trình hịa tan tiến hành nhiệt độ khoảng 60oC Hình 1.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sấy phun 2/ Phối hơp thành phần ( phối liệu ) Sau chuẩn bị xong toàn nguyên liệu người ta tiến hành cân, đong thành phần theo đơn pha chế đưa dần vào thiết bị trộn Lượng nước dùng dung dịch 40 - 45% , có bổ sung toluensunfonat giảm lượng nước xuống 30 % ,vì chất cị khả làm giảm nhiều độ nhớt hỗn hơp phối liệu Thiết bị trộn chế tạo thép không gỉ, có lắp máy khuấy, bơm tuần hồn vỏ bọc để gia nhiệt Khi cho tất phối liệu vào thiết bị người ta bắt đầu cho máy khuấy bơm tuần hồn hoạt đơng, đồng thời qua vỏ bọc dùng nước để gia nhiệt khối hỗn hợp lên 60-70ºC để làm giảm độ nhớt tạo điều kiện khuấy trộn SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên ( ) ( 3/ 387 273+t 387+t 273 273+50 −6 387 =17 ,17×10 × 387+50 273 μ=μO C × ) 3/2 −6 =19 ,57×10 ( Pa s) (5.6) Trong μ0 C = 17,17 × 10 hệ số nhớt động lực học không khí áp suất khí nhiệt độ t = 0oC o Thế giá trị vào cơng thức [5.5] ta √ 19,57 ×10−6 (0,4−0,24) =16,55 μm π × 400× ×13,6369 Như hạt bụi có đường kính lớn δ cyclone thu giữ hoàn , nghĩa hiệu suất lọc bụi theo cỡ hạt η(δ)=100% hạt δ >δ δ 0=3 × - Tổn thất áp suất cyclone p k w2q p k V 2E ΔPcy =ξ0 =ξ v 2 (5.7) Với ξ ,ξ v - hệ số trở lực cục cyclone tương ứng với áp suất động tiết diện ngang vỏ cyclone với áp suất động cửa vào cyclone Theo bảng III.4 tài liệu [6] ta tra ξ = 105 ρ k = 1,093 kg/m3 khối lương riêng khơng khí t= 50 oC 1,093× ∆ Pcy =105 × =516,44 Pa Tổn thất áp suất cục hệ thống cyclone tổn thất áp suất cyclone Do ∑ ∆ Pcy =516,44 ( Pa) Theo tài liệu [7] , trở lưc cục toàn thiết bị từ 1265 1400 Pa Chọn ∑ ∆ Pvai=1300( Pa) SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 65 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên CHƯƠNG TÍNH TỐN KHÍ ĐỘNG VÀ CHỌN QUẠT Xác định trở lực hệ thống sấy bước quan trong trình thiết kế thiết bị sấy Dưa sở kết tính tốn bước tính ta thiết kế hay chọn quạt thích hơp cho hệ sấy Đối với hệ thống sấy bột giặt phận phương án chuyển khí đơn giản theo sơ đồ sau : Tháp sấy Ống dẫn khói thải sau sấy Nhóm cyclone Lọc tay áo Ống khói thải mơi trường Lị gió nóng Hình 6.1 Hệ thống tháp sấy ống dẫn khói thải Trở lực thiết bị sấy bao gồm : SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 66 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên - Trở lực ma sát - Trở lực cục van , co , đột thu / đột mở ống dẫn - Trở lực cục thiết bị : hệ thống cyclone , lọc tay áo , buồng đốt -Trở lực quạt ( miệng thổi , miệng hút ) 6.1 Tính tốn đường ống 6.1.1 Đường ống trước thiết bị lọc bụi a/ Từ tháp sấy tới cyclone - Chiều dài đường ống từ tháp sấy đến Cyclone 18 m - Chọn vận tốc dịng khí ống vt =22 m/s - Nhiệt độ trung bình khí thải ttc = 70oC Tra bảng “ Thơng số vật lý khơng khí khơ , [3] , ta  = 1,029 kg/m3 Ta suy lưu lượng thể tích đầu vào Q = 30,11 m3/s  Đường kính ống dẫn vào hệ thống cyclone : 4Q ∅t = (6.1) vt × π ×30,11 ∅t = =1,32 m 22 π Chọn t =1320 mm √ √ b/ Từ cyclone tới thiết bị lọc bụi tay áo - Chiều dài đường ống từ Cyclone thiết bị xử lí bụi m - Chọn vận tốc dịng khí ống vt = 20 m/s - Nhiệt độ khí thải trung bình ống dẫn ttc2 = 50 oC Tra bảng “ Thông số vật lý khơng khí khơ , [3] , ta  = 1,093 kg/m3 Ta suy lưu lượng thể tích đầu vào Q = 28,35 m3/s  Đường kính ống dẫn vào thiết bị lọc bụi tay áo : 4Q ∅t = vt × π ×28,35 ∅t = =1,343 m 20 π Chọn t =1350 mm √ √ 6.1.2 Đường ống sau thiết bị xử lí bụi tay áo a/ Từ thiết bị lọc tay áo tới ống khói - Chọn vận tốc khí vr = 18 m/s - Nhiệt độ khí thải trung bình ống dẫn ttc2 = 45 oC Tra bảng “ Thơng số vật lý khơng khí khơ , [3] , ta  = 1,1105 kg/m3 Ta suy lưu lượng thể tích đầu vào Q = 27,9 m3/s  Đường kính ống dẫn tới ống khói : 4Q ∅t = vt × π √ √ ×27,9 =1,4 m 18 π Chọn t =1400 mm ∅t= SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 67 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên b/ Đường kính ống khói - Chọn vận tốc dịng khí ống vt =12 m/s - Nhiệt độ khí thải trung bình ống dẫn ttc2 = 45 oC Tra bảng “ Thơng số vật lý khơng khí khơ , [3] , ta  = 1,1105 kg/m3 Ta suy lưu lượng thể tích đầu vào Q = 27,9 m3/s  Đường kính ống dẫn tới ống khói : 4Q ∅t = vt × π √ √ ×27,9 =1,72 m 12 π Chọn t =1720 mm ∅t = c/ Chiều cao ống khói: - Nồng độ bụi cịn lại khí thải ống khói Nhiệt độ khí thải: 450C Nhiệt độ khơng khí xung quanh: 300C Vậy ống khói cần phải có chiều cao tối thiểu: A M F n m H= (6.2) Cmax √ L ∆ T Trong : A: Hệ số kể đến độ ổn định khí Đối với phần lớn địa phương Việt Nam A = 200 ÷ 240 Chọn A = 200 Cmax: nồng độ bụi cực đại mặt đất, Cmax = 100 x 10-6 x (1-0,95) = (mg/m3) L: lưu lượng khí thải, L = 27,9 m3/s M: Tải lượng ô nhiễm, g/s M= L× Cmax = 27,9 × = 139,5 mg/ s = 139,5 × 10-6 kg/s √ F: hệ số kể đến loại chất khuếch tán Đối với bụi F = 2; F = 2,5; F = ứng với trường hợp có lọc bụi với hiệu suất lọc  90% ; 90 – 75%  75% khơng có thiết bị lọc bụi Với hiệu suất thiết bị lọc tay áo 95%  Chọn F = ΔT: hiệu số nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí (0C) ΔT = 45 – 30 = 15 0C m, n: hệ số không thứ nguyên kể đến điều liện khí thải miệng ống khói Chọn m=1, n = Thế giá trị vào công thức [6.2] ta chiều cao ống khói H= √ −6 200 ×139,5 ×10 ×2 ×1 ×1 =38,63 m ×10−6 × √3 27,9 ×15 6.2 Tính tốn trở lực 6.2.1 Trở lực đường ống khói thải SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 68 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Pt = Pms + Pcb Trong đó: - P: Tổn thất áp suất đoạn ống (Pa) Pms: Tổn thất ma sát (Pa) Với Pms= R.L R: Tổn thất áp suất ma sát riêng (Pa/m) ( tra tài liệu [9] ) L:Chiều dài đoạn ống (m) - Pcb: Tổn thất áp suất cục (Pa) Với Pcb = β × 0,602× V2 β Hệ số cản cục ( tra tài liệu [9] ) Đoạn Bộ phận Vận tốc ống phụ tùng KK (m) đoạn (m/s) ống 18 đoan cong 22 90o Hệ số R Tổn thất áp ma sát ( Pa) Hệ số cản cục 54 2,5 1,8 đoạn cong 20 90 o co 90o 18 côn từ 850 - 1400 Tổn thất áp suất toàn phần (Pa) 0,34 Tổn thất áp suất cục (Pa) 198,13 12,5 0,34 163,744 176,244 7,2 0,34 0,05 132,633 19,505 159,338 252,13 Tổng Pt = 586,712 (Pa) 6.2.2 Trở lực đường ống khơng khí nóng o Lưu lượng khơng khí cần thiết L= 30,9901 kg kkk/ s Tra bảng thông số vật lý khơng khí khơ , nhiệt độ t= 300 oC ta ρ = 0,615 kg /m nên lưu lượng thể tích khơng khí cần thiết V = 50,3904 m3 /s o Tốc độ gió đường ống : ω = 25m/s o Đường kính ống dẫn d = 1,6 m  Tổn thất áp suất đường ống dẫn khơng khí nóng Pkd = Pms + Pcb Trong SV : Tăng Mỹ Nhung Pms: Tổn thất ma sát (Pa) Trang 69 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Pms = RL = 3× 5,5 = 16,5 Pa - Nên Pcb: Tổn thất áp suất cục (Pa) Trong đọan ống dẫn có đoạn cong 90 o liên tục , hệ số trở lực cục β = 0,34 Pcb = β × 0,602× V2 = 0,34 × 0,602 × 252 = 127,925 Pa Pkd = 16,5 + 127,925 = 144,425 Pa 6.2.3 Trở lực buồng đốt Chọn theo thực nghiệm Pbđ = 200 Pa 6.2.4 Trở lực thiết bị sấy a/ Đột thu đầu buồng sấy Tổn thất cục tính theo cơng thức ω2 Δp đt =ξ ρ -  = 1,029 kg/m3 , ω = 22 m/s - Hệ số ξ tra theo bảng sau Bảng 6.1 Hệ số trở lực cục đột thu SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 70 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên ( ) ( ) 2 A A1 d1 = = =9,18 chọn =10 A2 d2 1,32 A2 Với θ = 50o – 60o Ta tra ξ = 0,08  Tổn thất cục đầu buồng sấy Δp đt =ξ ω2 222 ρ= 0,08× ×1 , 029=19 , 92 2 (Pa ) b/ Đột mở vị trí tiếp nối ống dẫn với buồng sấy ω2 Δp đm=ξ ρ m/s ( tốc độ trước vào buồng sấy ) Với ξ = 0,08 , ω = 25 t= 300 oC ta ρ = 0,615 kg /m3 2 ω 25 Δp đm=ξ ρ= 0,08× ×0 ,615=15 , 375 (Pa) 2 c/ Trở lực ma sát tác nhân sấy với thành buồng sấy Trở lực nhỏ , ta chọn theo thực nghiệm ∆ PTNS = Pa Đối với buồng sấy phun trở lực hạt bỏ qua nồng độ hạt dung dịch tác nhân sấy không đáng kể Như trở lực thiết bị sấy có trở lực tác nhân sấy thiết bị cộng với trở lực cục cửa vào cửa ∆ Ptbs = ∆ PTNS + ∆ Pđt + ∆ Pđm = + 19,92 + 15,375 = 40,295 (Pa) 6.3 Tính tốn chọn quạt SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 71 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Việc lưa chọn quạt vào nhiều yếu tố - Lưu lượng cần thiết quạt nhằm đảm bảo tạo tốc độ khí đường ống , lượng khí cần thiết cho trình cháy , trình sấy v.v Cột áp áp suất cần thiết quạt tạo nhằm khắc phục trở lực hệ thống Điều kiện làm việc đặc tính cơng nghệ quạt : Mơi trường làm việc chịu ăn mịn , nhiệt độ cao , nhiều nước , nhiều bụi v.v 6.3.1 Quạt gió thổi - Lưu lượng quạt: Là lưu lượng khơng khí cần thiết để hịa trộn với khói nóng nhân với hệ số dự phịng 1,1 - Cột áp quạt: Là tổng trở lực đường gió nhân với hệ số dự phịng 1,2 Tại chương ta tính tốn lưu lương khối lượng cần thiết cho trình sấy L= 30,9901 kg kkk/ s Lưu lượng sử dụng để chọn quạt lưu lượng thể tích điều kiện tiêu chuẩn Tra thơng số điều kiện chuẩn ( t = 0oc , p= 760 mmHg ) ta ρ0 = 1,293 kg /m3 Nên lưu lương thể tích khơng khí cần thiêt cho trình cháy o lv V kk = 0.089 ( Clv + 0.375 Sc ) + 0.265 Hlv – 0.033 Olv = 0.089 ( 84.65 + 0.375 ×0.3 ) + 0.265× 11.7 - 0.033 × 0.3 = 10.6345 m3/kgnl = 3,0082 m3 /s Lưu lượng thể tích khơng khí hịa trộn o Vht = ( −α bd ¿ ×V kk = (8.5925-1,2)× 3,0082 = 22 , 238 m3 /s Lưu lượng quạt gió : Q = 1,1 Vht = 1,1× 22,238 = 24,4619 m3/s = 88062,949 m3 / h Cột áp quạt gió H = 1,2(Pkd +Pbđ+Ptbs) = 1,2×(144,425+ 200 + 40,295 ) = 461,664 Pa Chọn H = 470 Pa ≈ 48 mm H20 Dựa vào cataloge thiết bị thơng gió cơng nghiệp cơng ty Phương Linh ta chọn quạt ly tâm CPL-1-16l với thông số sau - Lưu lượng quạt: Q = 80000÷ 90000 m3/h - Cột áp: H = 90÷ 110 mmH2O - Công suất quạt: N = 37 Kw - Số vòng quay: n = 650 vòng/phút - Phi cánh : D = 1600 mm SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 72 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Hình 6.2 Quạt ly tâm CPL -1-16l 6.3.2 Quạt hút gió thải - Lưu lượng quạt: Là lưu lượng khơng khí thải hút vào quạt nhân với hệ số dự phòng 1,1 Cột áp quạt: Là tổng trở lực đường gió thải nhân với hệ số dự phịng 1,2 Quạt gió thải đặt sau hệ thống lắng lọc cyclone trước thiết bị lọc tay áo Nhiệt độ khơng khí sau thiết bị lọc tay áo t=50 oC từ ta tra  = 1,093 kg/m3 Lưu lượng thể tích khí thải : L 30,9901 V= = =28,35 m3 /s ρ0 1,093 Lưu lượng quạt : Q = 1,1 Vht = 1,1× 28,35 = 31,182 m3/s = 112255,591 m3 / h Cột áp quạt gió H = 1,2(Pt +Pcy+Pvai +Ptbs ) = 1,2×(586,712+ 516,44+1300 + 40,295 ) = 2932,1364 Pa Chọn H = 2938 Pa ≈ 320 mm H20 Dựa vào cataloge thiết bị thơng gió cơng nghiệp công ty Phương Linh ta chọn quạt ly tâm CPL-4-NoI với thông số sau : - Lưu lượng quạt: Q = 700÷ 150000 m3/h - Cột áp: H = 20÷ 700 - Cơng suất quạt: N = 0,25÷ 250 SV : Tăng Mỹ Nhung mmH2O Kw Trang 73 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên - Truyền động: gián tiếp qua dây đai - Vật liệu: Thép CT3, Inox Hình 6.3 Quạt ly tâm gián tiếp kiểu CPL-4- No l CHƯƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH 7.1 Các nguyên tắc vận hành hệ thống sấy Chế độ nước - Nước sử dụng việc hòa trộn phụ liệu làm nguội bột ( sản phẩm sau sấy phun) Mức nước bể chứa nằm phạm vi quy định, không cao cạn Việc khống chế đươc thực phao theo phương pháp khí Nước theo bụi đổ vào bể lắng bột thông với bể chứa nước đập tràn SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 74 Luận văn tốt nghiệp - GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Khi mức nước giảm phao tác động vào van mở vòi nước máy, nước đươc cung cấp cho bể chứa nước Nhiệt độ hâm dầu Trước dầu đươc đưa vào phun sương buồng cháy phải nâng nhiệt độ dầu lên đến nhiệt độ T = 90oC Chế độ gió lị - Trước khởi động lị, quạt gió thổi gió vào lị nhằm đẩy hết khí dư buồng lửa, đồng thời làm mặt đốt Lượng gió lị thổi vào bắt đầu đốt lò phải phù hợp với chế độ khởi động lị, tức khơng đốt q nhanh khởi động lò từ trạng thái lạnh Trong vận hành, lượng gió đưa vào lị đươc điều chỉnh thích hợp, khơng để khói trắng q hay đen q Khi dừng lị, quạt gió đươc ngừng sau dừng việc cấp dầu vào lị Khơng nên dừng quạt gió mà vẩn cấp dầu vào lò Chế độ cấp nhiên liệu cháy - Nhiệt độ dầu FO trước phun vào lò nhiệt độ phải đạt đến 90oC Lượng dầu FO đưa vào lị ln đươc điều chỉnh phù hợp với tải lị Khi dừng lị, ln cắt hệ thống dầu cấp vào lị, trước dừng quạt gió Chế độ đánh lửa mồi dầu gas - Sau quạt gió chạy khoảng phút, cho gas phun vào hệ thống đánh lửa hoạt động Khi lửa mồi bắt đầu cháy ổn định bắc đâu cấp dầu FO vào Sau khoảng phút tắt hệ thống mồi gas 7.2 Thiết kế hệ thống điều khiển tự động Thiết bị theo dỏi đánh lửa mồi (Fotocell) : Fotocell quang trở, làm việc điện, tùy thuộc vào sáng tối buồng cháy, đóng ngắt dịn điện cuộn biến đánh lửa mồi Rờle nhiệt : Theo dỏi nhiệt độ dầu FO sau hâm đóng mở tiếp điểm T tương ứng, điều khiển làm việc hâm dầu chương trình đốt lị Bộ chương trình điều khiển trình đốt nhiên liệu : - - Tương ứng với lò babcock, suất tiêu hao lượng Ta sử dụng chương trình hiệu FIYER tương ứng Đây thiết bị tiêu chuẩn hóa, dùng vào việc đốt nhiên liệu (dầu FO) lị đốt thiết bị sấy Nó điều khiển vận hành trình đốt từ việc khởi động, đánh lửa, mồi dầu, phun nhiên liệu đốt theo quy tắc định Các phận chương trình điều khiển : SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 75 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên o o o o o Bộ phận đánh lửa Mồi gas Quạt gió nóng Béc phun dầu FO Bộ phận điều chỉnh gió thứ cấp tự động 7.3 Phương pháp lắp đặt Trong trình chế tạo, thiết bị sấy gia cơng thành cụm dạng lắp sẳn có đầy đủ thiết bị kèm Do đó, đơn vị mua việc dựng lên đặc vào bệ móng chuẩn bị sẳn Vì cơng việc lắp đặt hoàn thành sẳn từ 80 - 90% Trình tự lắp đặt - Kiểm tra kích thước móng bệ tì - Dùng xe trượt palăng đưa thiết bị tháp sấy lên bệ móng - Dùng xích, xà ben hiệu chỉnh vị trí, lắp đặt thiết bị tháp sấy cho thật - Lắp thiết bị phụ cho thiết bị : Hệ thống nước, hệ thống dầu, ống thủy, điều khiển, áp kế, van an toàn, hệ thống điện - Lắp ống dẫn tác nhân - Lắp ống khói xilơn lắng bụi - Lắp hệ thống làm mát, xilôn thu bột giặt, xilơn màng nước - Dựng ống khói nhờ hai cột trụ chiều cao cột phải 2/3 chiều dài ống khói - Dựng hai cột trụ đứng lên cố định chân cột vào khuôn bệ móng - Tháp sấy lắp đặt cần phải có độ xác phải vng góc với mặt phẳng nằm ngang việc cố định chân cột khuôn bệ móng quan trọng - Lắp đặt băng tải cho bột giặt sau sấy rơi vào băng tải rớt ngồi Băng tải phải điều chỉnh trình hoạt động tời điện - Dùng palăng trục đứng ống khói, ống dẩn khí vào xilôn màng nước bắt chặt ống lại Kiểm tra - Kiểm tra mối hàn tháp sấy sau lắp đặt - Kiểm tra hệ thống điện, ống cấp nước, ống dẩn tác nhân - Kiểm tra hệ thống gió, đẩy tác nhân, ống dẩn khói, thơng số quạt, thiết bị điều chỉnh gió - Hệ thống dầu -Thiết bị đo lường van an toàn 7.4 Vận hành Kiểm tra - Tất thiết bị sấy trước vận hành, phụ kiện để xem hoạt động chúng nào, tiến hành hiệu chỉnh gió buồng đốt, gió tươi cần hịa trộn - Trình tự tiến hành :  Cho quạt khí nóng hoạt động để điều chỉnh lượng gió đốt lượng gió cần hịa trộn SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 76 Luận văn tốt nghiệp     GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên Kiểm tra ống dẩn tác nhân sấy, ống dẩn nước cho xilôn màng nước, hệ thống làm mát bột giặt chổ lắp ráp Cho hoạt động băng tải, sàn rung Kiểm tra phụ kiện khác Khi phụ kiện thiết bị hoạt động tốt, khơng có đáng nghi ngại ta tiến hành cho hoạt động Quá trình vận hành a Những ý trước vận hành : - Khơng có sai so với đồng hồ đo - Kiểm tra dầu bồn mở van dầu - Xả dầu cặn lọc dầu b Khởi động thiết bị sấy : Tương tự hệ thống điều khiển c Ngừng hoạt động thiết bị sấy : - Nhấn nút ngừng lị đốt (nút S1) : quạt nóng tiếp tục hoạt động Sau phút ta nhấn nút tắc (Off) điều khiển, động ngừng hoạt động Sau ta tắt nguồn CHƯƠNG KẾT LUẬN 8.1 Hạn chế Hệ thống thiết bị sấy khâu quan trọng dây chuyền sản xuất sản phẩm Vì việc tính tốn thiết kế hệ thống sấy phải đạt hai yếu tố tính cơng nghệ tính kinh tế Qua q trình tìm hiểu hồn tất đề tài , luận văn hạn chế sau :   Các số liệu tính tốn chọn từ nhiều nguồn tài liệu thực ngiệm Việc thiết kế hệ thống sấy lắp đặt phụ thuộc vào mặt sản xuất , phương án lắp đặt , điều kiện thời tiết nhà máy …  Do , phần tính tốn luận văn mang tính sơ , thiết bị thiết kế lựa chọn tương đối cần tính tốn lại chi tiết đưa vào thực tế 8.2 Đề xuất Tài liệu sấy nước ta nhiều chưa sâu đồng với nhau.Các số liệu chưa cập nhật chưa đầy đủ Vì nên đầu tư vào việc nghiên cứu , tổng hơp số liệu tính tốn cho vật liệu sấy để việc tính tốn xác đơn giản Khối lượng tính tốn hệ thống sấy tương đối nhiều, bước tính tốn phức tạp có tính lặp việc tính tốn thường thủ cơng nên nhiều thời gian Để giải vần đề , nên ứng dụng công nghệ thông tin vào việc tính tốn phần mềm lặp trình sẵn Như việc tính tốn xác , thời gian tính tốn nhanh việc kiểm tra số liệu dễ dàng SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 77 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, Truyền khối, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2000 [2] Nguyễn Văn Lụa, Kĩ thuật sấy vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh [3] Huỳnh Đình Tín - Bùi Hải , Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật truyền nhiệt , Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ chí Minh , 2004 [4] Trần Văn Phú , Kỹ thuật sấy , Nhà xuất Giáo Dục , 2009 [5] PGS.TS Hoàng Văn Chước , Thiết kế Hệ Thống Thiết Bị Sấy ,Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật Hà Nội , 2006 [6] Sổ tay trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất - tập , Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội , 2006 [7] GS.TS Trần Ngọc Chấn , Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải – tập , Cơ học bụi phương pháp xử lý bụi , Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội , 2001 [8] Louis Hồ Tấn Tài , Các sản phẩm tẩy rửa chăm sóc cá nhân , Nhà xuất Dunod [9] GS.TS Lê Chí Hiệp ,Giáo Trình Điều hịa khơng khí , Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh , 2010 [10] Phan Thành Nhân , Bài giảng Kĩ thuật sấy [11] Nguyễn Văn Tuyên , Bài giảng Đồ án lị cơng nghiệp [12] Nguyễn Thị Ánh Nhật , Luận văn tốt nghiệp - Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý bụi khu vực sau sấy dây chuyền sản xuất bột giặt – Công ty cổ phần phân bón Hóa Chất Cần Thơ , cơng suất 35000 m3 /h ,2011 SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 78 Luận văn tốt nghiệp GVHD : T.S Nguyễn Văn Tuyên [13] BETE Spray Dry Manual , BETE Fog Nozzle , Inc , 2005 SV : Tăng Mỹ Nhung Trang 79