Miền Nam:15 nhà máy, tổng công suất 31,150TMN chiếm 37,5% 16. Nhận thấy, Quảng Nam là địa bàn có nhiều điều kiện thuận lợi về tự nhiên để trồng và phát triển cây mía, là vùng nguyên liệu tốt để xây dựng nhà máy tại đây. Thực tế thì trước đây cũng có nhà máy đường tại đây nhưng năm 2004 nhà máy đã bị phá sản, nhưng theo thực tế không phải do thiếu nguyên liệu mía mà do tổ chức bộ máy quản lí không chặt chẽ, có những ‘’hố đen’’ gây thất thoát và rút ruột mới dẫn đến tình trạng nhà máy thiếu vốn để hoạt động dẫn đến phá sản. Hiện tại thì ở Quảng Nam vẫn còn những vùng trồng mía để phục vụ cho các làng nghề làm mía thủ công (Làng đường Bảo An) và cung cấp mía cho dịch vụ giải khát. Do vậy, em quyết định chọn đề tài ‘’ Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 5630 tấn míangày’’ Nhà máy được xây dựng tại khu Công nghiệp Điện NamĐiện NgọcQuảng Nam.Với quy mô sản xuất trung bình thì em tin nhà máy sẽ xóa vết nhơ của ngành mía đường Quảng Nam, đồng thời khôi phục ngành làm đường nơi đây, thúc đẩy người dân trồng mía, mở rộng lại diện tích trồng mía canh tác, tận dụng các lợi thế tự nhiên để cây mía phát triển cũng như thúc đẩy sự phát triển của kinh tế địa phương.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH LỜI MỞ ĐẦU Những ghi chép lịch sử về mía cho biết cây mía được phát hiện từ năm 510 trước Công nguyên. Đến giữa thế kỉ XVI, người Ấn Độ khám phá ra cách tạo tinh thể đường từ cây mía.Và ở thời điểm đó đường được các nhà khám phá người Anh gọi là’’ vàng trắng’’ không chỉ bởi nó mang lại vị ngọt của mật ong mà không cần một con ong nào mà còn vì lợi nhuận khủng lồ mà nó mang lại [12]. Đến cuối thế kỉ XVIII, ngành sản xuất đường dần phát triển mạnh mẽ và được cơ giới hóa nhiều hơn. Có thể nói, đường là nhân tố thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghệ thực phẩm và các ngành công nghiệp khác. Việt Nam là quốc gia có truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời. Cùng với sự phát triển của ngành đường trên thế giới, thì ngành đường ở nước ta cũng dần phát triển. Cùng với sự phát triển của xã hội, mức sống của con người ngày càng cao, nhu cầu sử dụng đường của con người cũng ngày càng tăng, đường từ sản xuất ở quy mô nhỏ đã mở rộng thành quy mô công nghiệp và dần giữ một vị trí quan trọng trong công nghiệp thế giới. Nhu cầu về đường không chỉ đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng về mà còn có giá trị dinh dưỡng và một số mục đích khác (cung cấp vitamin, kháng sinh, mức tiêu dung đường theo nhu cầu sinh học đối với cơ thể người là 12g/kg thể trọng/ngày…) [12]. Năm 2015 thuế xuất-nhập khẩu đường là 0% (Hiệp định khu vực mậu dịch tự do ASEAN-AFTA có hiệu lực). Vì vậy việc cần làm nhất của các doanh nghiệp ngành mía đường là đổi mới công nghệ, hạ giá thành sản xuất đầu tư vùng nguyên liệu để có được mía chất lượng, năng suất cao, từ đó hạ giá thành từ khâu trồng trọt đến khâu sản xuất. Đó chính là mục tiêu thúc đẩy sự vươn mình mạnh mẽ hơn nữa của ngành mía đường để cạnh tranh với các sản phẩm đường nhập vào và với thị trường đường thế giới [12]. Hiện nay cả nước ta có 40 nhà máy đường phân bố dọc theo khắp các tỉnh thành theo các khu vực như sau: Miền Bắc: 13 nhà máy, tổng công suất 27,350 TMN, chiếm 33%. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Miền Trung và Tây Nguyên:16 nhà máy, tổng công suất 24,450 TMN, chiếm 29,5%. Miền Nam:15 nhà máy, tổng công suất 31,150TMN chiếm 37,5% [16]. Nhận thấy, Quảng Nam là địa bàn có nhiều điều kiện thuận lợi về tự nhiên để trồng và phát triển cây mía, là vùng nguyên liệu tốt để xây dựng nhà máy tại đây. Thực tế thì trước đây cũng có nhà máy đường tại đây nhưng năm 2004 nhà máy đã bị phá sản, nhưng theo thực tế không phải do thiếu nguyên liệu mía mà do tổ chức bộ máy quản lí không chặt chẽ, có những ‘’hố đen’’ gây thất thoát và rút ruột mới dẫn đến tình trạng nhà máy thiếu vốn để hoạt động dẫn đến phá sản. Hiện tại thì ở Quảng Nam vẫn còn những vùng trồng mía để phục vụ cho các làng nghề làm mía thủ công (Làng đường Bảo An) và cung cấp mía cho dịch vụ giải khát. Do vậy, em quyết định chọn đề tài ‘’ Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 5630 tấn mía/ngày’’ Nhà máy được xây dựng tại khu Công nghiệp Điện Nam-Điện Ngọc-Quảng Nam.Với quy mô sản xuất trung bình thì em tin nhà máy sẽ xóa vết nhơ của ngành mía đường Quảng Nam, đồng thời khôi phục ngành làm đường nơi đây, thúc đẩy người dân trồng mía, mở rộng lại diện tích trồng mía canh tác, tận dụng các lợi thế tự nhiên để cây mía phát triển cũng như thúc đẩy sự phát triển của kinh tế địa phương. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Đối với việc thiết kế một nhà máy, điều kiện tiên quyết ban đầu là chọn được địa điểm để xây dựng nhà máy, vì nó quyết định sự sống còn của nhà máy. Đặc biệt đối với nhà máy sản xuất đường thì tìm được địa điểm phù hợp là rất quan trọng. Vì vậy, tôi chọn đặt nhà máy ở miền Trung, cụ thể là tại khu công nghiệp Điện NamĐiện Ngọc, với mục đích lớn là giải quyết lao động cho tỉnh Quảng Nam cũng như các tỉnh lân cận, cung cấp hàng hóa cho người tiêu dùng. Muốn thiết lập được như vậy cần nghiên cứu các đặc điểm sau của khu công nghiệp. 1.1 . Đặc điểm thiên nhiên và vị trí xây dựng [17] Địa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo điều kiện chung về phát triển kinh tế của địa phương. Khu công nghiệp Điện Nam-Điện Ngọc là địa điểm có nhiều điều kiện thuận lợi để xây dựng nhà máy, địa hình tương đối bằng phẳng và cao ráo, đồng thời có nhiều yếu tố thuận lợi khác về nguồn cung cấp điện, nước, cơ sở hạ tầng, giao thông… - Khu công nghiệp thuộc địa phận xã Điện Nam và xã Điện Ngọc, huyện Điện Bàn; nằm kề tỉnh lộ 607 nối Thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An [Hình 1.1]. - Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20km, cảng Tiên Sa 29km về phía Bắc; cách sân bay Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100km. - Tổng diện tích quy hoạch 418 ha, giai đoạn I: 145 ha. Hình 1.1. Sơ đồ liên hệ vùng KCN Điện Nam – Điện Ngọc [14] SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH - Giao thông: Đường trục chính rộng 51m, dài 300 m; đường 15 m dài 5.000 m; đường 10,5 m dài 4.300 m. - Thông tin liên lạc: Có tổng đài 3.000 số giai đoạn I được phủ sóng toàn quốc và quốc tế. - Hệ thống thanh toán tài chính, hải quan và các dịch vụ khác được thiết lập trong KCN để phục vụ thanh toán tài chính toàn quốc, quốc tế và các dịch vụ phục vụ tại chỗ. - Đặc điểm thiên nhiên của tỉnh Quảng Nam: + Hướng gió chính: Hướng gió chủ đạo ở Quảng Nam là hướng đông nam, vận tốc trung bình 3m/s. + Nhiệt độ trung bình hàng năm 25,6 0C, trong đó tháng 6 và tháng 7 là nóng nhất có nhiệt độ 29 – 30oC, độ ẩm trung bình 82%. Việc xây dựng nhà máy phải phù hợp với hướng gió, bộ phận bụi khói, lò hơi, nhà vệ sinh cần bố trí theo hướng gió chính. 1.2 . Nguồn cung cấp nguyên liệu Quảng Nam có điều kiện khí hậu nhiệt đới điển hình với 2 mùa là mùa khô và mùa mưa rõ rệt, nhiệt độ trung bình năm ít biến động, ít chịu ảnh hưởng bởi các đợt không khí lạnh của miền Bắc.Với diện tích 1.040.6 nghìn ha, tỉnh Quảng Nam có 9 loại đất khác nhau và quan trọng nhất là đất phù sa hạ lưu các con sông, là vùng đất cực kì thuận lợi để trồng và phát triển cây mía. Mía sẽ được thu mua ở các vùng nguyên liệu chính ở Xã Nông Sơn, xã Hòa Bắc-Hòa Vang (vì điều kiện thổ nhưỡng ở đây chỉ phù hợp để trồng cây mía), và các huyện lân cận như Phú Ninh, Hiệp Đức, Duy Xuyên sẽ đảm bảo cung cấp được nguyên liệu cho nhà máy hoạt động. Việc đảm bảo nguồn cung ứng nguyên liệu là điều kiện tiên quyết để đảm bảo nhà máy đi vào hoạt động, duy trì và phát triển sản xuất. 1.3. Giao thông vận tải Giao thông vận tải của nhà máy khá thuận lợi, nằm kề tỉnh lộ 607 nối thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An. Đây là điều kiện rất thuận lợi để vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, sản phẩm, máy móc thiết bị cả đường bộ và đường thủy. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 1.4. Nguồn cung cấp nước Tuỳ theo mục đích sử dụng mà từng loại nước phải đảm bảo chỉ tiêu hoá lý, sinh học nhất định. Nhà máy sử dụng nước chủ yếu lấy từ sông Cẩm Lệ, nhà máy nước cầu đỏ, hệ thống nước ngầm. Ta cần phải xử lý trước khi đưa vào sản xuất tuỳ theo mục đích sử dụng. Nước trong sản xuất có các dạng sau: + Nước lọc trong: nước qua lắng được đưa đi lọc để loại triệt để các tạp chất mà quá trình lắng không loại được. + Nước sau lọc trong đem làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng rồi cung cấp cho lò hơi. Yêu cầu đặt ra cho vấn đề thoát nước của nhà máy chế biến thực phẩm rất cấp bách. Trong KCN có nhà máy nước công suất 5.000 m3/ngày đêm cung cấp cho các nhà máy. Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cũng được thiết kế khá hoàn chỉnh. 1.5. Xử lí nước thải Ô nhiễm môi trường đang là mối lo lắng của toàn xã hội. Vì là nhà máy có nước thải chứa nhiều chất hữu cơ nên phải đặt công tác xử lý nước thải là một trong những mối quan tâm hàng đầu, để góp phần làm cho môi trường trong xanh, sạch đẹp. Nước thải của nhà máy phải tập trung lại và xử lý trước khi xả ra sông theo đường cống riêng. Trong quá trình xử lý, rác rưởi đem đi xử lý định kỳ. Còn bùn lắng được đem ủ yếm khí và phơi để làm phân bón vi sinh. 1.6. Nguồn cung cấp điện Trong nhà máy đường, điện được cấp cho các thiết bị, động cơ, máy móc, máy bơm, cấp cho hoạt động của lò hơi và cho sinh hoạt của công nhân, vì vậy lượng điện tiêu thụ rất lớn. Sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500KV truyền tải về nhà máy bằng đường dây 110KV. Tại chân nhà máy có Trạm biến áp 40 MVA (110/22), mạng điện 22 KV trong nhà máy. Để đề phòng mất điện nhà máy sử dụng máy phát điện dự phòng. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 1.7. Nguồn cung cấp hơi Hơi được sử dụng chủ yếu trong quá trình sản xuất sẽ được cung cấp từ lò hơi riêng của nhà máy. Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi ta lấy hơi thứ từ các thiết bị bốc hơi cung cấp cho các thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy.v.v 1.8. Nguồn cung cấp nhiên liệu Trong nhà máy lò hơi là nơi cần nhiên liệu nhiều nhất. Nhằm giảm bớt vốn đầu tư, tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi. Thời kì không có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt. Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác ta dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy. 1.9. Nguồn nhân lực Đội ngũ kĩ sư sẽ được tuyển chọn từ trường các kĩ sư tương lai của ngành Công Nghệ Thực Phẩm-Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, từ trường Cao Đẳng Lương Thực –Thực Phẩm, lực lượng nòng cốt sẽ được đào tạo chuyên sâu hơn và có thể áp dụng chính sách thu hút nhân tài với những đãi ngộ để thu hút nhân lực và được lấy từ các trường Đại học khác của TP Đà Nẵng và Đại học Quảng Nam. Đội ngũ công nhân phổ thông sẽ giúp giải quyết vấn đề việc làm cho người dân nơi đây và các tỉnh lân cận 1.10. Thị trường tiêu thụ sản phẩm Khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc là khu công nghiệp lớn, có hệ thống đường xá mở rộng, giao thông thuận lợi cho vận chuyển nguyên liệu, hàng hóa dễ dàng. Nhà máy sản xuất đường sẽ giải quyết được nhu cầu tiêu thụ và sử dụng đường làm nguyên liệu cho các ngành sản xuất khác như bánh kẹo, các loại bánh truyển thống, nước giải khát…cũng như nhu cầu tiêu thụ hàng ngày của người dân trong vùng và vùng lân cận Khu công nghiệp nằm ở vị trí cầu nối giữa 2 phố thị là Trung tâm thành phố Đà Nẵng và Thành phố Hội An, sẽ là 2 thị trường tiêu thụ lớn. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 1.11. Hợp tác hóa Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất khác tại KCN Điện Nam – Điện Ngọc với các nhà máy ở trong KCN cũng như ở các tỉnh, thành phố khác sẽ thuận lợi cho việc đầu tư trang thiết bị, máy móc, phát triển nâng cấp, cải tiến kỹ thuật của nhà máy đồng thời qua sự hợp tác này sẽ tạo điều kiện cho việc sử dụng chung những công trình giao thông vận tải, cung cấp điện, nước… Ngoài ra, liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu quả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm. Kết luận: Qua thăm dò và nghiên cứu các đặc điểm tự nhiên cũng như cơ sở hạ tầng, nguồn nhân lực… cho ta thấy việc xây dựng nhà máy đường tại khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, Quảng Nam là hoàn toàn khả thi. Qua đó tạo công ăn việc làm cho công nhân giải quyết vấn đề lao động dư thừa, nâng cao đời sống nhân dân, đồng thời góp phần phát triển kinh tế khu vực miền trung nói riêng cũng như cả nước nói chung. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Một số danh từ thường dùng trong nhà máy đường [3] 1. Đường khử (Reducing sugar RS): Tức là đường không thể kết tinh như glucoza, fructoza…cho biết mức độ chuyển hóa của mật chè. Đường khử càng cao thì nguyên liệu càng xấu, khó kết, kết lâu, hạt nhỏ, vì đường khử cao làm mật dẻo, đối lưu và kết tinh kém. Khi cây mía còn non tỉ lệ RS cao và mía càng già tỉ lệ RS càng giảm. Thường khi mía chín, tỉ lệ RS chỉ còn trên dưới 1% [3, tr6]. 2. Đường thô: là một loại đường saccaroza được dùng làm nguyên liệu để sản xuất đường tinh luyện. Chất lượng đường thô phụ thuộc vào tình hình nguyên liệu mía, trình độ kỹ thuật của mỗi nước [3, tr7]. 3. Đường RE (Refined sugar extra): Là đường tinh luyện, là đường saccaroza được tinh chế và kết tinh, là sản phẩm đường cao cấp, được sản xuất trực tiếp từ mía, từ đường thô hoặc từ các nguyên liệu khác. Đường tinh luyện được dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm cao cấp của Công nghệ thực phẩm [3, tr7]. 4. Đường RS (Refined sugar, white sugar): Đường trắng, đường trắng đồn điền hay đường trắng trực tiếp. Phần lớn các nhà máy đường hiện đại của nước ta sản xuất các loại đường này như: Lam Sơn, Quảng Ngãi, Bình Định… Một số hình ảnh sản phẩm đường RS của một số nhà máy đường [3, tr9] Hình 2.1 Hình ảnh các sản phẩm đường kính trắng RS lưu hành trên thị trường SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 3.2. Tổng quan về cây mía 2.2.1. Thành phần hóa học chính của mía [3, tr12] Thành phần hóa học của cây mía thay đổi tùy thuộc theo điều kiện đất đai, phương pháp canh tác và giống mía…v…v.. Thành phần hóa học chính của cây mía gồm: Trong đó: Nước chiếm khoảng 70 – 75%, đường khử chiếm 0,3 – 2%, hàm lượng xơ chiếm 9 – 14%, các chất phi đường khác chiếm 1 – 3%, sacaroza chiếm 10 – 16%. 2.2.2. Đường sacaroza Là thành phần quan trọng nhất của mía, là sản phẩm của ngành công nghiệp sản xuất đường, là một disaccarit có công thức C12H22O11. Trọng lượng phân tử của sacaroza là 342,3 đvC. Sacaroza được cấu tạo từ hai đường đơn là α, d – glucoza và β, d – fructoza. Công thức của sacaroza được biểu diễn như sau: SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Sacaroza có tính ức chế rất mạnh trong việc tổng hợp vitamin B1 trong cơ thể. Dùng đường quá nhiều không có lợi, nhất là đối với người lao động nặng, vì nếu bổ sung vitamin B1 không đủ khi chuyển hóa gluxit sinh ứa lactac dễ tăng mệt mỏi. Ngoài ra nếu ăn nhiều đường thì lượng máu trong đường tăng đột ngột đến 200 – 400 mg% (giới hạn là 80 – 120 mg%) tế bào tủy sẽ không tạo đủ lượng insulin để chuyển hóa đường glucoza thành glucogen dự trữ ở gan và cơ, thận sẽ làm việc quá tải và đường sẽ theo nước giải ra ngoài. 2.2.2.1. Tính chất lý học của sacaroza Sacaroza tinh khiết tồn tại ở dạng tinh thể, trong suốt, không màu, khối lượng riêng là 1,5879g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186–1880C, khối lượng phân tử là 342,3 đvC. Độ hòa tan: + Đường rất dễ tan trong nước và độ hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng. + Phụ thuộc vào các chất không đường có trong dung dịch đường. + Không tan trong dầu hỏa, clorofom, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol và glixerin khan. Trong dung dịch ancol có nước, đường sacaroza hòa tan ít. Đường sacaroza còn hòa tan giới hạn trong anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Bảng 2.1. Độ hòa tan của đường sacaroza trong nước [3, tr14] Nhiệt độ, 0C 0 10 20 30 40 50 Độ hòa tan g sacaroza/100g nước 179,20 190,50 203,90 219,50 238,10 260,10 Nhiệt độ, 0C 60 70 80 90 100 Độ hòa tan g sacaroza/100g nước 287,36 302,50 362,20 415,70 487,20 Độ nhớt: Độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theo chiều tăng nhiệt độ. Bảng 2.2. Ảnh hưởng của nồng độ, nhiệt độ đến độ nhớt dung dịch đường [3, tr16] Độ nhớt, 10-2N.s/m2 200C 400C 600C 700C 20 1,96 1,19 0,81 0,59 40 6,21 3,29 0,91 1,32 60 58,93 21,19 9,69 5,22 70 485,00 114,80 39,10 16,90 Độ ngọt: Nếu lấy độ ngọt của đường sacaroza là 100 để so sánh thì: lactoza Nồng độ (16), maltoza (32), glucoza (74), fructoza (173). Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết xuất càng lớn. Lợi dụng tính chất này người ta chế tạo ra dụng cụ để đo nồng độ chất khô trong dung dịch đường có tên là chiết quang kế hay khúc xạ kế. Tính chất quay cực của đường sacaroza: Dung dịch đường có tính quay phải, độ quay cực riêng rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó rất thuận tiện cho việc xác định đường bằng phương pháp phân cực. Trị số quay cực trung bình là +66,50 2 [ α ] 20 D = 66,469 + 0,00870×C – 0,000235×C (C: nồng độ của sacaroza trong 100ml) Nhiệt dung riêng (C): NDR trung bình của sacaroza từ 22 – 510C là 0,3019. C = 4,18× (0,2387 + 0,00173×t) [kJ/kg độ] SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 2.2.1.2. Tính chất hóa học của đường sacaroza Tác dụng của axit: Dưới tác dụng của axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza theo phản ứng: Tác dụng của kiềm: + Phân tử đường sacaroza không có nhóm hydroxyl glucozit nên không có tính khử. Khi tác dụng với kiềm hoặc kiềm thổ, sacaroza sẽ tạo thành sacarat. Trong sacarat, hydro của nhóm hydroxyl được thay thế bởi kim loại. Như vậy trong môi trường này, có thể coi sacaroza như một axit yếu. Phản ứng tạo thành sacarat phụ thuộc vào: nồng độ của dung dịch, lượng kiềm sử dụng và lượng sacaroza. + Trong dung dịch đậm đặc và dư kiềm, sacaroza sẽ tạo nhiều sacarat: C12H22O11 + NaOH HOH + NaC 12H21O11 + Khi tác dụng với vôi, ta sẽ thu được các phức sacarat như sau: C12H22O11.CaO.H2O: monocanxi sacarat C12H22O11.2CaO.2H2O: dicanxi sacarat C12H22O11.3CaO.3H2O: tricanxi sacarat + Hai dạng monocanxi sacarat và dicanxi sacarat dễ hòa tan trong nước trong khi đó dạng tricanxi sacarat rất ít hòa tan trong nước nên phản ứng tạo thành tricanxi sacarat được ứng dụng để lấy đường sacaroza ra khỏi rỉ đường của củ cải đường. + Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc nếu kiềm đậm đặc thì không cần nhiệt độ cao, sacaroza bị phân hủy thành glucoza, fructoza, lactoza, axit hữu cơ và các tạp chất có màu vàng, vàng nâu. Môi trường có pH càng lớn thì đường sacaroza bị phân hủy càng nhiều. Ở nhiệt độ sôi (trong một giờ) và pH = 8 – 9, sacaroza chỉ bị phân hủy 0,5%. Nếu cũng ở nhiệt độ trên nhưng với pH = 12 thì sự phân hủy đó tăng 0,5%. Phản ứng tạo caramen: SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (160 – 180), sacaroza mất nước tạo thành caramen còn gọi là đường mất nước có màu từ vàng đến đen. Tùy theo nhiệt độ khác nhau cho các loại caramen khác nhau; đường mất 10% nước gọi là caramenlan; mất 15% nước gọi là caramenlen; mất 25% nước gọi là caramenlin, cuối cùng sẽ tạo thành humin (C 12H8O4)n. Phản ứng tạo caramen làm tăng độ màu của dung dịch đường non, đường thành phẩm và màu này khi bị tinh thể đường hấp phụ thì khó tách ra khỏi. Phản ứng chuyển hóa và oxy hóa bới enzym: + Dưới tác dụng của enzym invertaza, đường sacaroza sẽ chuyển thành glucoza và fructoza. + Dưới tác dụng một phức hệ enzym của vi sinh vật mà đặc biệt là nấm men, glucoza và fructoza sẽ bị oxy hóa khử thành các sản phẩm khác nhau như rượu, axit acetic, axit lactic,... 2.2.3. Các chất không đường Trong ngành đường, người ta gọi tất cả những chất có trong nước mía trừ sacaroza là những chất không đường, kể cả glucoza và fructoza. Các chất không đường trong nước mía có thể chia như sau: + Chất không đường không chứa nitơ + Chất không đường chứa nitơ + Chất màu + Chất không đường vô cơ 2.3. Cơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch [3, tr42] 2.3.1. Tác dụng của pH Nước mía hỗn hợp có pH = 5 – 5,5. Trong quá trình làm sạch, sự biến dổi của pH có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất làm sạch. Việc thay đổi pH có tác dụng: ngưng kết các chất keo, làm chuyển hóa và phân hủy đường sacaroza, làm phân hủy đường khử, tách các loại chất không đường. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 2.3.2. Tác dụng của nhiệt độ Khống chế tốt nhiệt độ sẽ có tác dụng: loại bớt khí trong nước, thúc đẩy các phản ứng hóa học, diệt trùng, hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật, giảm tỷ trọng nước mía, ngưng tụ chất keo, tăng nhanh tốc độ lắng. 2.3.3. Tác dụng của chất điện ly 2.3.3.1. Vôi - Trung hòa các axit hữu cơ và vô cơ. - Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo. - Làm trơ phản ứng axit của NMHH ngăn ngừa sự chuyển hóa đường. - Kết tủa và ngưng tụ các chất không đường. - Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hóa amit. - Tạo kết tủa kéo theo những chất lơ lửng, chất không đường khác lắng theo. - Sát trùng nước mía. 2.3.3.2. SO2 - Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ. - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch. - Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu. - Làm cho CaSO3 kết tủa tạo thành chất tan. 2.3.3.3. CO2 Khí CO2 được tạo thành từ lò vôi, trước khi phản ứng CO 2 cần được hòa tan trong nước. Tác dụng của CO2 đối với quá tình làm sạch nước mía là: tạo kết tủa với vôi, phân hủy muối sacarat canxi. 2.3.3.4. P2O5 Hàm lượng phốt phát trong mía là yếu tố quan trọng. Bản thân cây mía chứa một lượng P2O5 nhất định. Tác dụng của P2O5 là: kết hợp với vôi tạo thành Ca 3(PO4)2, kết tủa này có tỷ trọng lớn nên có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 2.4. Cơ sở lý thuyết của quá trình kết tinh đường Nguyên lý chung của quá trình nấu đường là sử dụng nguồn nhiệt từ hơi thứ của hiệu cô đặc một và một phần hơi đốt thông qua các nồi nấu đường ở chế độ chân không tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến độ quá bão hoà để thực hiện quá trình kết tinh đường nhằm tạo ra sản phẩm cần thu nhận là các tinh thể đường. Quá trình kết tinh được chia thành hai giai đoạn [3, tr69]. Sự tạo mầm tinh thể: Khi đường hoà tan trong nước tạo thành dumg dịch đường, các phân tử đường phân bố đều trong không gian của phân tử nước và chuyển đông hổn độn không ngừng tạo thành một dung dịch đồng nhất. Ở một nhiệt độ nhất định khi dung dịch đạt tới trạng thái quá bão hoà thì các phân tử đường sẽ điền đầy ổn định vào khắp không gian của phân tử nước kết hợp với các phân tử nước tạo thành trạng thái cân bằng. Khi số lượng phân tử đường tăng lên vượt quá số lượng phân tử đường ở trạng thái bão hoà tạo thành trạng thái quá bão hoà thì sự cân bằng bị phá vỡ. Khi nồng độ dung dịch đường đạt tới trạng thái quá bão hoà khởi tinh, lúc này các phân tử đường xích lại gần nhau, cơ hội va chạm tăng lên vận tốc chuyển động giảm xuống, đến khi lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy thì một số phân tử đường kết hợp với nhau tạo thành tinh thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi dung dịch. Tinh thể mới xuất hiện gọi là mầm tinh thể. Sự lớn lên của mầm tinh thể: Khi nhân tinh thể xuất hiện mà dung dịch đường vẫn ở trạng thái quá bão hoà thấp thì những phân tử đường ở gần mầm tinh thể không ngừng bị bề mặt tinh thể hút vào lắng chìm vào bề mặt tinh thể làm cho tinh thể lớn dần lên. Khi đó do số lượng phân tử đường dư ở gần bề mặt tinh thể giảm xuống nhưng số lượng phân tử đường ở xa mầm tinh thể vẫn còn cao làm xuất hiện hai vùng nồng độ. + Khu vực nồng độ thấp là lớp dung dịch không chuyển động xung quanh bề mặt tinh thể có bề dày d, có nồng độ C0. Đó là dung dịch bão hoà hoặc chưa quá bão hoà. + Khu vục có nồng độ cao là lớp dung dịch cách bề mặt tinh thể một khoảng cách d, có nông độ C. Đó là dung dịch quá bão hoà. Do chênh lệch nồng độ C > C 0 nên các phân tử đường không ngừng được khuếch tán từ lớp dung dịch có nồng độ SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH cao sang lớp dung dịch có nồng độ thấp đến bề mặt tinh thể làm cho tinh thể lớn lên. Khi đó dung dịch sát bề mặt tinh thể có nồng độ C 0 và quá trình cứ tiếp tục như vậy làm cho tinh thể không ngừng lớn lên. 2.5. Cơ sở của chế độ nấu đường [3, tr76] Dựa vào độ tinh khiết của mật chè sau công đoạn làm sạch. Theo lý thuyết nếu AP 80% thì nấu ba hệ, AP > 85% thì nấu bốn hệ hoặc ba hệ rưỡi. Dựa vào yêu cầu chất lượng của sản phẩm. Nếu yêu cầu chất lượng thành phẩm cao thì nấu đường non có chất lượng cao. Dựa vào tình độ thao tác của công nhân và tình hình thiết bị của nhà máy. Nếu tình độ công nhân cao, thiết bị tốt thì có thể nấu nhiều hệ. Các giai đoạn của quá tình nấu đường là: cô đặc đầu, tạo mầm tinh thể, nuôi tinh thể và cô đặc cuối. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3.1. Chọn phương pháp sản xuất: Chọn phương pháp công nghệ tối ưu nhất là một trong những bước quan trọng được đặt lên hàng đầu, để giải quyết được hai vấn đề • Phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất • Cho được chất lượng sản phẩm tốt Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau nhằm đáp ứng được các yêu cầu sản xuất khác nhau cho từng loại sản phẩm với chất lượng được cải tiến và dần hoàn chỉnh. Vậy, dưới những phân tích cụ thể sau để em chọn được phương pháp sản xuất phù hợp cho nhà máy của mình. 3.1.1. Công đoạn lấy nước mía Để lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử dụng hai phương pháp: • Ép. • Khuếch tán. Nguyên lí chung Ưu điểm Nhược điểm Phương pháp ép Dưới tác dụng cơ học, làm xé và ép dập cây mía nhằm phá vỡ các tế bào và giải phóng nước mía • Đơn giản, dễ thao tác • Nước mía thu được không bị loãng nên tiết kiệm hơi cho quá trình cô đặc, rút ngắn thời gian bốc hơi. • Hệ thống máy ép cồng kềnh, tốn nhiều năng lượng để vận hành, chi phí bảo dưỡng và thay thế phụ tùng cao. • Hiệu suất ép thấp, chỉ đạt tối da SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A Phương pháp khuếch tán Ngâm mía vào nước hoặc dung dịch có nồng độ đường thấp hơn nồng độ đường của mía, do sự chênh lệch nồng độ đường được khuếch tán từ mía ra dung dịch • Hiệu suất lấy nước mía cao, đạt 98-99% • Tiêu hao năng lượng cho hệ khuếch tán ít hơn máy ép • Vốn đầu tư thấp hơn. • Tiết kiệm lao động, điện, nhiệt. • Tốn nhiên liệu cho quá trình bốc hơi. • Tăng nồng độ chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối. 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 97% • Vốn đầu tư cao • Tổng hiệu suất thu hồi đường thấp Kết luận: Trong hai phương pháp trên thì phương pháp khuếch tán có nhiều ưu điểm nổi trội hơn, nhưng trong điều kiện các nhà máy đường ở nước ta hiện nay thì phương pháp ép phù hợp hơn do dễ vận hành, phù hợp với trình độ công nhân. Vì vậy, em chọn phương pháp ép để lấy nước mía 3.1.2. Công đoạn làm sạch nước mía: Phương pháp gia vôi • Quản lí thao tác đơn giản, dễ thực Ưu hiện Phương pháp Phương pháp sunfit hóa cacbonat hóa • Sản phẩm có chất • Tiêu hao ít hóa chất hơn • Thiết bị tương đối đơn lượng tốt • Hiệu suất thu hồi cao • Đường bảo quản điểm được lâu, ít biến • Hiệu suất thu hồi thấp • Chất lượng đường màu • Quy trình công nghệ phức tạp, tốn Nhược thu được không cao, kém, vốn đầu tư lớn • Yêu cầu kĩ thuật điểm độ tinh khiết không cao giản • Dễ vận hành, vốn đầu tư thấp • Cho chất lượng đường tốt • Dế bị biến màu • Hàm lượng chất không đường tăng lên sau làm sạch • Hàm lượng can-xi trong nước mía nhiều ảnh hưởng cao • Dễ bị biến màu tới sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi Phù hợp để sản xuất Phù hợp để sản xuất Phù hợp tối ưu để sản xuất đường thô đường RE đường RS Kết luận: Với những ưu điểm nổi bật của phương pháp như vậy kết hợp với điều kiện sản xuất của nhà máy, vốn đầu tư trang thiết bị kĩ thuật. Thao tác vận hành các máy móc thiết bị phù hợp với trình độ công nhân, không đòi hỏi quá cao về trình độ chuyên môn cũng như quản lí thao tác vận hành. Hơn nữa, với thị trường tiêu thụ chủ yếu là khu vực Miền Trung- Tây Nguyên, thời gian lưu trữ kho SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH không quá dài dể đường có thể bị biến màu, ảnh hưởng tới chất lượng cũng như mĩ quan tiêu dùng. Vậy chọn phương pháp sunfit hóa để làm sạch nước mía là phù hợp nhất. 3.1.3. Công đoạn nấu đường: Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hòa. Sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non, gồm tinh thể đường và mật cái. Có hai phương pháp nấu đường là nấu gián đoạn và nấu liên tục. Phương pháp Nấu liên tục Nấu gián đoạn Ưu điểm • Dùng cho sản xuất đường thô • Thiết bị hoạt động đơn giản và đường trắng hơn • Thời gian nấu ngắn, tăng năng • Dễ khống chế suất lên đến 25% • Dễ thao tác và kiểm soát chất • An toàn về hơi, tổn thất đường lượng từng nồi nấu thấp, dễ tự động hóa, tiết kiệm • Yêu cầu trình độ công nhân công nhân, thao tác không cần không quá cao công nhân c stay nghề cao • Không đòi hỏi các yêu cầu • Chỉ tiêu kĩ thuật như áp suất, nghiêm ngặt về khống chế nhiệt độ, lượng hơi…khống lượng đường vào và tốc độ chế đều, không xảy ra thay đổi cho nhân tinh thể đột ngột • Cho chất lượng đường tốt hơn Nhược điểm • Thiết bị phức tạp, khó thao tác, • Số lượng thiết bị nhiều hơn đòi hỏi các thiết bị, dụng cụ gây tốn diện tích, tốn nhân kiểm tra đồng bộ công vận hành • Chất lượng đường chưa tốt • Thời gian nấu lâu hơn • Cần phải tính toán chi tiết tốc độ cho nhân tinh thể và thiết lập được tỉ lệ giữa kiacsh thước tinh thể giống và tinh thể sản phẩm • Đòi hỏi tốc độ cho nguyên liệu phải ổn định Kết luận: Tuy vẫn còn một vài nhược điểm, nhưng tính ứng dụng của phương pháp nấu gián đoạn cao hơn trong điều kiện sản xuất thực tế và qui mô của nhà máy. Vì vậy em lựa chọn phương pháp nấu gián đoạn. Chọn chế độ nấu đường: SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Mục đích của chế độ nấu đường: bảo đảm chất lượng đường thành phẩm, tăng hiệu suất thu hồi đường, giảm tổn thất, cân bằng nguyên liệu và bán thành phẩm. Cơ sở đặt chế độ nấu đường: dựa vào độ tinh khiết mật chè sau khi làm sạch, dựa vào yêu cầu chất lượng sản phẩm, dựa vào trình độ thao tác của công nhân và tình hình thiết bị. Trong sản xuất đường hiện nay, người ta thường sử dụng các chế độ nấu đường: nấu 2 hệ, 3 hệ, 4 hệ. Đối với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và mật chè có độ tinh khiết thấp, lượng đường trong mật cuối cao gây tổn thất. Chế độ nấu 4 hệ giảm được tổn thất đường nhưng dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn nhiều thiết bị nấu. Ở đây ta chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp nhất vì AP >80%, giảm tổn thất đường và thiết bị cũng không quá phức tạp. Kết luận: Sử dụng phương pháp nấu gián đoạn và chọn chế độ nấu 3 hệ là phù hợp với nhà máy nhất. 3.2. Quy trình công nghệ sản xuất đường RS theo phương pháp sunfit hóa SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 20 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Lấy nước mía SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 21 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 23 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ 3.3.1. Lấy nước mía - Vận chuyển, tiếp nhận (Cân, cẩu mía, băng chuyền): Mía thu hoạch ở vùng nguyên liệu, vận chuyển chủ yếu bằng xe tải về nhà máy sẽ đi qua hệ thống khoan lấy mẫu để kiểm tra chữ đường (CCS: Commercial Canc Sugar) và qua hệ thống cân để xác định khối lượng nhằm xác định giá thu mua. Chữ đường của mía dao động chủ yếu từ 8 – 13. Sau đó mía được cẩu từ xe xuống bãi để chờ sản xuất. Khi sản xuất mía được cẩu đưa xuống bàn lùa. Trên bàn lùa người ta gắn trục khỏa bằng có tác dụng điều tiết lượng mía xuống băng tải một cách điều đặn. - Xử lý sơ bộ (băm và đánh tơi): Phá vỡ cấu trúc vỏ, thân cây mía và tế bào mía, tạo điều kiện tốt cho quá trình ép được dễ dàng hơn, nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép. Mía từ bàn lùa đổ xuống băng chuyền và được đưa vào hệ thống xử lý. Tại máy băm số 1 (đặt cuối băng chuyền nằm ngang) chuyển động cùng chiều với băng chuyền, đưa đến máy băm số 2 (đặt ở đầu băng chuyền nằm nghiêng) cũng chuyển động cùng chiều với băng chuyền. Máy đánh tơi kiểu búa làm cho mía được xé nhỏ thành dạng sợi nhỏ sau đó mía được băng chuyền đưa đến máy tách kim loại. - Ép mía: Tách lượng nước trong cây mía đến mức tối đa cho phép, đạt hiệu suất và năng suất cao. Sử dụng băng tải đưa mía đến máy ép. Bã mía từ máy ép này đến máy ép khác nhờ băng tải cào đặt nghiêng 45 0. Lượng bã sau khi ra khỏi bộ ép cuối cùng có W≤ 50% (độ ẩm), Pol ≤ 2% (hàm lượng đường sacaroza đo một lần bằng phân cực kế) sẽ được đưa qua lò hơi sau khi thu hồi bã mịn. Nước mía hỗn hợp thu được có Bx = 13 ÷ 15%, pH = 5 ÷ 5,5, AP = 76 -78% được bơm qua sàng lọc cong và sau đó bơm lên thùng chứa nước mía hỗn hợp. 3.3.2. Làm sạch nước mía 3.3.2.1. Gia vôi sơ bộ Công đoạn này nhằm trung hoà nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hoá đường, kết tủa và đông tụ một số keo, ức chế sự phát triển của vi sinh vật do tác dụng của ion Ca2+ đối với chất nguyên sinh tế bào vi sinh vật. Gia vôi sơ bộ có nồng SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 24 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH độ sữa vôi 8÷100Be, lượng P2O5 cần bổ sung vào nước mía: 300÷400 ppm, độ pH của nước mía sau khi gia vôi sơ bộ: 6,2÷6,6. Thiết bị: Thân hình trụ có lắp mô tơ cánh khuấy. Hình 3.1. Thiết bị gia vôi sơ bộ 3.3.2.2. Gia nhiệt 1 Đưa nhiệt độ nước mía hỗn hợp lên 55 ÷ 600C nhằm tách một phần không khí trong nước mía để giảm sự tạo bọt, làm mất nước một số keo ưa nước tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo, tăng cường vận tốc phản ứng vì hiệu suất hấp thụ SO 2 vào nước mía tốt nhất là ở 75oC. Để kết tủa CaSO3 và CaSO4 được hoàn toàn hơn vì ở nhiệt độ cao sự hòa tan của các muối này giảm, đồng thời giảm sự tạo thành Ca(HSO3)2 hòa tan nên Hình 3.2. Thiết bị gia nhiệt giảm được sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt, hạn chế quá trình phát triển của vi sinh vật. Thiết bị gia nhiệt: Sử dụng thiết bị gia nhiệt ống chùm thẳng đứng, hơi gia nhiệt là hơi thứ. Nước mía đi trong ống truyền nhiệt. Hơi đốt đi ngoài ống truyền nhiệt, nước ngưng được tháo ở đáy thiết bị. 3.3.2.3. Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà - Thông SO2 lần 1: Tạo kết tủa CaSO 3 mà CaSO3 có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất màu, làm cho chúng kết tủa theo. Ca(OH)2 + H2SO3 CaSO3 + 2H2O SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 25 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Tạo được điểm đẳng điện ở pH = 3,4÷3,8 làm kết tủa các chất không đường nhiều hơn. pH của nước mía sau khi sunfit hóa lần 1: 3,4÷3,8. Cường độ hấp thụ SO2: 0,7÷0,9 Thiết bị: Quá trình thông SO2 làm pH giảm mạnh, ở pH này đường sẽ chuyển hóa rất lớn nên phải trung hòa nhanh do đó ta chọn thiết bị thông SO 2 lần 1 và thiết bị trung hòa chung 1 thiết bị. - Trung hoà: Trung hòa nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hóa đường vì ở môi trường axit đường dễ bị chuyển hóa, pH của nước mía sau khi trung hòa: 6,8÷7,2 Hình 3.3. Thiết bị thông SO2 lần 1 và trung hòa [23] 3.3.2.4. Gia nhiệt 2 Mục đích của gia nhiệt lần 2 là tăng cường quá trình lắng vì độ nhớt giảm, tiêu diệt vi sinh vật. Nhiệt độ gia nhiệt lần 2: 102÷105oC Thiết bị:sử dụng thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm thẳng đứng. 3.3.2.5. Lắng Quá trình này nhằm tách các chất cặn, bùn ra khỏi nước mía, tăng hiệu suất cho các công đoạn tiếp theo. pH của nước sau khi lắng: 6,8÷7,0; nhiệt độ nước mía trong: 95÷98oC. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 26 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Thiết bị:có dạng hình trụ đáy nón, trong thiết bị có chia các ngăn và nghiêng Hình Thiết lắng tr170] so với mặt phẳng ngang 15o. Bên trong có bộ phận răng cào 3.4. có tác dụngbịđưa bã[5, vào tâm thiết bị. 3.3.2.6. Lọc chân không thùng quay Mục đích: Nhằm thu hồi lượng đường còn sót lại trong bùn lắng. Thiết bị cấu tạo gồm một cái thùng rỗng quay quanh một trục nằm ngang. Trên bề mặt thùng có đục các lỗ nhỏ có lớp vải lọc (hoặc lưới lọc). Mặt bên trong thùng có 24 ngăn độc lập nhau, mỗi ngăn chiếm 150 theo chu vi, mỗi ngăn có đường ống nối với trục rỗng. Trục rỗng được nối với đầu phân phối. Đầu phân phối nối Hình 3.5. Thiết bị lọc chân không [23] liền thùng quay với ống hút chân không và không khí nén được chia làm ba vùng: + Vùng 1 không nối với chân không, thông với khí trời. + Vùng 2 nối với khoảng không gian có độ chân không nhỏ trong khoảng từ 180÷300 mmHg. + Vùng 3 nối với khoảng không gian có độ chân không trong khoảng từ 400÷500 mmHg. Tốc độ thùng quay 0,1÷0,3 v/ph, chiều dày lớp bùn từ 10÷19 mm, nhiệt độ nước bùn đi lọc lớn hơn 850C và pH = 7,5÷8. Nhờ có chân không nước bùn được hút bám vào vải lọc thành lớp bùn. Nước lọc theo các ống góp từ các ngăn về đầu phân phối thu được nước lọc trong, được bơm đi gia nhiệt 3. Bã bùn được băng tải đưa ra ngoài. 3.3.2.7. Gia nhiệt lần 3 Mục đích: Nhằm tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc, không mất thời gian đun sôi ở thiết bị cô đặc. Nhiệt độ gia nhiệt lần 3: 110÷115oC Hình 3.6. Thiết bị bốc hơi [23] SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Thiết bị: thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm thẳng đứng như thiết bị gia nhiệt 1. 3.3.2.8. Bốc hơi Mục đích: Nhằm bốc hơi nước, đưa nồng độ Bx của nước mía hỗn hợp từ 13÷15% lên Bx = 55÷65% để tạo điều kiện cho quá trình kết tinh. Thường độ chân không của hiệu cuối hệ cô đặc 4÷5 hiệu khoảng 550 ÷ 600 mmHg. Lượng hơi thứ dùng cho nấu đường khoảng 60÷70% tổng lượng hơi của nấu đường. Thiết bị: sử dụng thiết bị cô đặc dạng ống chùm, với phương pháp bốc hơi áp lực chân không, độ chân không hiệu cuối khoảng 550 mmHg. 3.3.2.9. Thông SO2 lần 2 Mục đích: Giảm độ kiềm và độ nhớt, tạo điều kiện cho quá trình nấu, kết tinh và phân ly. K2CO3 + H2SO3 = K2SO3 + CO2 + H2O CaCO3 + H2SO3 = CaSO3 + CO2 + H2O Tẩy màu dung dịch đường (khử chất màu thành chất không màu) SO2 + H2O = H+ + HSO3HSO3- + H2O = HSO4- + 2[H+] C = C + 2[H+] = H – C – C–H Chất màu Chất không màu Ngăn ngừa sự tạo màu HSO 3 C = O + H2O + SO2 = C OH Thiết bị: quá trình được tiến hành như ở thiết bị thông SO 2 lần 1 nhưng không có công đoạn cho sữa vôi. Sau khi thông SO 2 lần 2: pH = 6,2 ÷ 6,6, t0=85 ÷ 900C là thích hợp, thông SO2 càng nhanh càng tốt để tránh sự chuyển hóa đường. Vì trị số pH sau khi thông lần 2 mà thấp hơn 6 thì tổn thất do chuyển hóa trong quá trình nấu đường tăng lên. 3.3.2.10. Lọc kiểm tra SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 28 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Mục đích: tách cặn mới sinh ra và cặn còn sót, làm tăng độ tinh khiết của mật chè, tạo điều kiện tốt cho công đoạn sau (nấu, kết tinh, ly tâm). Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc của công ty Juneng, Trung Quốc. Hình 3.7. Thiết bị lọc kiểm tra [23] 3.3.3. Nấu đường, trợ tinh, ly tâm 3.3.3.1. Nấu đường Mục đích của công đoạn nấu đường làm xuất hiện tinh thể đường và nuôi cho những tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu bảo đảm chất lượng đường thành phẩm. Sản phẩm của quá trình nấu đường gọi là đường non, nó gồm tinh thể đường và mật cái. Ta chọn chế độ nấu đường 3 hệ. Đây là chế độ nấu phổ biến nhất để nhận được đường cát trắng với độ tinh khiết cao. Nấu đường được tiến hành ở điều kiện chân không, tuỳ thuộc vào từng loại đường và từng giai đoạn nhưng thông thường áp suất từ 620 – 680 mmHg, nhiệt độ 60 – 700C. Nấu non A: Nguyên liệu để nấu non A là mật chè, mật loãng A, dung dịch hồ B và hồi dung C. Thường nấu ở áp suất chân không 600-650 mmHg, nhiệt độ nấu 60-650C, thời gian nấu 2-4h. Để ổn định trong quá trình nấu đường yêu cầu nhiệt độ SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 29 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH của nguyên liệu vào nấu phải cao hơn nhiệt độ trong nồi từ 3 - 5 0C. Đầu mùa vụ nấu do chưa có hồ B nên dùng phương pháp tinh chủng để nấu non A, nhưng những mẻ nấu sau thì dùng hồ B làm giống nấu non A. Quá trình nấu đường có thể chia làm 4 giai đoạn: + Cô đặc đầu: Mật chè từ thùng chứa được đưa vào nồi nấu. Khi mật chè ngập buồng đốt tiến hành mở van hơi đốt cô đặc mật chè đến nồng độ cần thiết để tạo mầm tinh thể thời gian 20-30 phút. + Tạo mầm tinh thể: Dùng phương pháp đường hồ B để hoà với mật chè (hoặc bột đường hoà với cồn) tạo thành hỗn hợp giống để nấu. + Nuôi tinh thể: Nuôi tinh thể làm tinh thể lớn lên nhanh chóng, đều, cứng, bảo đảm chất lượng của đường bằng cách nấu với các nguyên liệu đã được phối liệu. + Cô đặc cuối: Khi tinh thể đạt kích thước nhất định thì ngừng cho nguyên liệu vào, cô đến nồng độ đường Bx = 92-94% thì bắt đầu xả đường xuống trợ tinh. Trước khi tháo đường, cho nước nóng để giảm không tạo thành tinh thể dại do sự giảm nhiệt độ đột ngột. Lượng nước khoảng 5% so với khối lượng đường non. Nấu non B: Nguyên liệu nấu B gồm mật chè, giống B, hồi dung C và nguyên A. Nấu ở điều kiện áp suất chân không 140 mmHg, nhiệt độ nấu khoảng 70800C. Lượng giống cho vào khoảng 6-8% so với lượng đường non B. Nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào nấu cao hơn nhiệt độ trong nồi nầu từ 3-5 0C, thời gian nấu từ 68h. Nấu đến nồng độ Bx đường non B là 94% thì xả đường đi ly tâm. Nấu non C: Nguyên liệu nấu non C gồm: Mật chè giống C, mật B, nguyên A. Quá trình nấu luyện non C tương tự nấu non B. Tỷ lệ giống C là 22-23% so với non C, lượng nước chỉnh lý khoảng 10%. Nấu đến Bx đường non C là 98-99%. Nấu giống B, C: Nguyên liệu nấu là: Mật chè, mật nguyên A. Chế độ nấu giống tương tự như nấu non A. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Tuy nhiên, với đường giống thì khống chế số lượng hạt tinh thể nhiều hơn, kích thước bé hơn so với đường non. Thời gian nấu 4 - 6h, nấu đến nồng độ Bx = 90%. Nồi nấu kiểu ống tuần hoàn trung tâm. 3.3.3.2. Trợ tinh Mục đích: Để tinh thể đường ổn định, nếu tiếp tục nấu đường ở chế độ chân không thì tốc độ kết tinh chậm, thời gian nấu sẽ kéo dài sẽ ảnh hưởng đến màu sắc, chất lượng sản phẩm, không hiệu quả kinh tế. Vì vậy đến nồng độ chất khô nhất định của mỗi loại đường non thì cho đường non vào thiết bị trợ tinh thêm, đồng thời tạo điều kiện thích ứng li tâm. Hình 3.9. Thiết bị trợ tinh [11] Với đường A và B sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy ruột gà, vì độ nhớt thấp và mật A, B còn dùng nấu lại nên không cần nghiêm ngặt lắm, thời gian trợ tinh non A là 2 ÷ 4 h, non B là 4 ÷ 6 h. Còn đường non C ta phải sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy mà có cấu tạo bằng đĩa. Trợ tinh C cần phải nghiêm ngặt vì mật C là mật cuối nhiều tạp chất, độ nhớt lớn, không dùng nấu lại nên cần làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường trong hỗn hợp dịch cao nhất, thời gian trợ tinh 18 ÷ 24h. 3.3.3.3. Ly tâm Mục đích: Do trên bề mặt tinh thể sau khi kết tinh vẫn còn một lượng mật chưa kết tinh hết nên ta cần tách ra khỏi tinh thể bằng lực li tâm trong các thùng quay với tốc độ cao. Sau li tâm ta nhận được đường và mật cái. Nhiệt độ đường non là: 55oC. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hình 3.10. Thiết bị ly tâm đường non A, non B [24, tr16] Hình 3.11. Thiết bị ly tâm đường non C [24, tr22] Chu kì li tâm: Đường non A: 9-10 phút; đường non B: khoảng 10 phút; đường non C: 16-20 phút. Tốc độ ly tâm:gián đoạn: v = 975 v/ph; liên tục: v = 1450 - 1800 v/ph. 3.3.3.4. Sàng lắc Làm khô một phần và làm cho đường rời ra dễ sấy, vận chuyển đến thiết bị sấy. Dùng sàng lắc có cấu tạo là một máng rung bằng kim loại ghép lên những thanh rung nghiêng có đệm 2 đầu bằng cao su. 3.3.3.5. Sấy đường Sấy đường nhằm làm cho đường thành phẩm bóng sáng và khô không bị biến chất khi bảo quản. Dùng thiết bị máy sấy thùng quay dạng nằm ngang, thùng quay với tốc độ 3,8 vòng / phút. Máy sấy đặt nghiêng so với mặt đất 2-3o SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hình 3.12. Máy sấy thùng quay [24, tr24] 3.3.3.6. Sàng làm nguội và phân loại Nhằm đảm bảo cho hạt đường khô và không bị vón cục khi đóng bao. Nhờ hệ thống sàng này mà những hạt đã đạt kích thước sẽ được đóng bao, còn những hạt chưa đủ kích thước thì được đưa đi nấu lại. 3.3.3.7. Cân -đóng gói -bảo quản Nhằm phân phối lượng đường vào bao theo đúng khối lượng, thông thường bao khoảng 50 kg, sau đó tiến hành nhập kho. 3.4. Tiêu chuẩn đường thành phẩm RS 3.4.1. Các chỉ tiêu cảm quan của đường RS Yêu cầu Chỉ tiêu Ngoại hình Mùi vị Màu sắc Hạng A Hạng B Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tương đối khô, không vón cục Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt và không có mùi lạ Tinh thể màu trắng. Khi pha trong nước cất cho dung dịch trong Tinh thể màu trắng ngà đến trắng. Khi pha vào nước cất cho dung dịch tương đối trong 3.4.2. Các chỉ tiêu hoá lý của đường thành phẩm TT Tên chỉ tiêu SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A Mức 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hạng 1 Hạng 2 1 Độ pol (oZ) không nhỏ hơn 99,7 99,5 2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng không lớn hơn 0,1 0,15 3 Tro dẫn điện , % khối lượng, không lớn hơn Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105 oC trong 3 giờ, % 0,07 0,1 0,06 0,07 4 khối lượng không lớn hơn CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 34 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Các số liệu cho trước : + Hàm lượng đường sacaroza : 11, 97% + Chất không đường : 2,68% + Thành phần xơ : 11,24% + Nước trong mía : Sinh viên phải tự tính + GP bã : 76,03% + Hiệu suất lấy nước mía : 96,05% + Độ ẩm bã : 50,26% Lượng nước thẩm thấu: chọn trong khoảng từ w = 22-28% Từ các số liệu cho trước ta tính được: + Nước trong mía = 100- (11,97- 2,68- 11,24) = 74,11 % + Chọn lượng nước thẩm thấu là 25% 4.1. Công đoạn ép: Cơ sở tính toán cho 100 tấn mía 4.1.1. Thành phần mía: 1. Khối lượng đường trong mía = 100 x % sacaroza trong mía = 100 x 11,97 % = 11,97 (tấn) 2. Khối lượng chất xơ trong mía = 100 x % chất xơ = 100 x 11,24 % = 11,24 (tấn) 3. Khối lượng chất không đường trong mía =100 x % chất không đường =100 x 2,68 % = 2,68 (tấn) 4. Khối lượng nước trong mía =100 x % nước trong mía = 100 x 74,11 % = 74,11 (tấn) 5. Khối lượng nước thẩm thấu = 100 x % nước thẩm thấu = 100 x 25% = 25( tấn ) 6. Khối lượng đường ép được từ mía = Khối lượng đường trong mía x hiệu suất ép = 11,97 x 96,05 % = 11,50 (tấn) 7. Khối lượng chất tan trong mía = Khối lượng đường trong mía + Khối lượng chất không đường trong mía SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = 11,97 + 2,68 = 14,65 (tấn) 8. Phần trăm chất tan trong cây mía = 14,65 x 100 = 14,65 % 100 Với Bx = 14,65 %, ta có ρ = 1,05933 tấn/m3 [6, tr58]. 9. Thể tích nước mía = Khối lượng nước trong mía/ khối lượng riêng của nước mía ở Bx= 14,65 % = 74,11 = 69,96 (m3) 1,05933 4.1.2. Bã mía 1. Khối lượng đường trong bã = Gđường của mía × 100 − ηép 100 =11,97 x 100 − 96,05 = 0,47 (tấn) 100 2. Khối lượng chất khô của bã = (KL đường trong bã x 100 )/ GP bã = 0,47 x 100 = 0,62 (tấn) 76,03 3.Khối lượng bã = G xo + GCKbã 11,24 + 0,62 x100 = 23,84 (tấn) × 100 = 100 − Wbã 100 − 50,25 4.1.3. Nước thẩm thấu K.lượng nước thẩm thấu cho 100 tấn mía = 100 x % nước thẩm thấu = 100 x 25% = 25 (tấn) 4.1.4. Nước mía hổn hợp (NMHH) 1. Khối lượng NMHH = Gép + GNTT - Gbã= 100 + 25 – 23,84 = 101,16 (tấn) 2. Khối lượng đường trong NMHH = KL đường trong mía – KL đường trong bã = 11,97 – 0,47 = 11,5 (tấn) 3. Khối lượng chất khô trong NMHH = GCK trong mía – GCK trong bã = 14,65 – 0,62 = 14,03 (tấn) 4. % đường trong NMHH SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = (KL đường trong NMHH/ KL NMHH ) x 100 = 11,5 x 100 =11,37 (%) 101,16 5. Nồng độ chất khô trong nước mía hỗn hợp (Bx) = G CKtrongNMHH G NMHH × 100 = 14,03 x 100 = 13,87 (%) 101,16 Với Bx = 13,87, ρ = 1,05591 tấn/m3 [8, tr58] 6. Thể tích nước mía hỗn hợp = G NMHH 101,16 = 95,8 m3 = d NMHH 1,05591 7. Độ tinh khiết NMHH = G duongtrongNMHH G CKNMHH × 100 = 11,5 x 100= 81,97 % 14,03 8. Khối lượng chất không đường trong NMHH = GKĐTM- GKĐTB = 2,68- (0,62 – 0,47) = 2,53 (tấn) 4.2. Công đoạn làm sạch: cơ sở tính cho 100 tấn mía 4.2.1. Tính lượng lưu huỳnh và SO2 Với phương pháp SO2 axit tính lượng lưu huỳnh cần dùng là 0,05-0,09% so với mía. Chọn giá trị 0,09% [3, tr21]. 1. Lưu huỳnh: KL lưu huỳnh = 100 x 2. SO2: 0, 09 = 0,09 (tấn) 100 Ta có : S + O2 → SO2 ⇒ Khối lượng SO2 = 0,09 x 64 = 0,18 (tấn) 32 Trong quá trình thông SO2 ta tiến hành thông 2 lần. Lượng SO2 thông lần 1 dùng 80% tổng lượng SO2 [5, tr21]. Lượng SO2 thông lần 1 = 0,18 x 80% = 0,144 (tấn) Lượng SO2 thông lần 2 = 0,18 - 0,144 = 0,036 (tấn) 4.2.2 Tính vôi và sữa vôi Lượng CaO có hiệu so với mía 0,14-0,18 %, theo thực tế sản xuất chọn 0,18% 1.Khối lượng CaO có hiệu so với mía = Khối lượng mía ép x 0,18 CaO = 100 x = 100 100 0,18 (tấn) Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi,yêu cầu >75%.Chọn 80%. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Vậy lượng vôi dung = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 0,18 x100 = 0,225 (tấn). 80 Nồng độ sữa vôi 12oBx. Hàm lượng sữa vôi 5,74% 2. Khối lượng sữa vôi = (Khối lượng CaO có hiệu với mía/ Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi) x 100 = 0,18 x100 = 3,136(tấn) 5,74 3. KL nước trong sữa vôi = Khối lượng sữa vôi- Khối lượng vôi = 3,136 - 0,225 = 2,911 (tấn). 4. Thể tích sữa vôi = Khối lượng sữa vôi/ Khối lượng riêng dung dịch sữa vôi = 3,136 = 2,964 (m3) 1,058 5. Trong sản xuất người ta chia 2 giai đoạn: Gia vôi sơ bộ: dùng 1/3 lượng vôi [6, tr181]. Khối lượng vôi dùng gia vôi sơ bộ = 1/3 x 0,225 = 0,075 (tấn) Khối lượng sữa vôi dùng để gia vôi sơ bộ = 1/3 x 3,136 = 1,045 (tấn) Gia vôi trung hoà : dùng 2/3 tổng lượng vôi [6, tr181]. Khối lượng vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 0,225 = 0,15 (tấn) Khối lượng sữa vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 3,136 =2,091 (tấn) 4.2.3 Nước mía hỗn hợp gia vôi sơ bộ (NMHHGVSB) 1. Khối lượng NMHH sau GVSB = Khối lượng NMHH + Khối lượng sữa vôi GVSB = 101,16 + 1,045 = 102,20 (tấn) 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau GVSB = Khối lượng chất tan trong NMHH + Khối lượng vôi GVSB = (11,5+ 2,53) + 0,075 = 14,105 (tấn) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 3. % chất tan trong NMHH sau GVSB = 14,105 x 100 = 13,80 (%) 102,2 Bx =13,80 % , ρ =1,05591 tấn/m3 ở 20oC [8, tr58] 4. Độ tinh khiết NMHH sau GVSB = 5. Thể tích NMHH sau GVSB = 11,50 x 100 = 81,53 (%) 14,105 102,20 = 96,79 (m3) 1,05591 4.2.4. Thông SO2 lần I Trong quá trình thông SO2 xem như SO2 hấp thụ hoàn toàn [5, tr21]. 1. Khối lượng NMHH sau thông SO2 lần 1 = Khối lượng NMHH sau GVSB + Khối lượng SO2 (I) = 102,20 + 0,144 = 102,344 (tấn) 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau thông SO2 lần I = Khối lượng chất tan trong NMHH sau GVSB+ Khối lượng SO2 (I) = 14,105 + 0,144=14,25 (tấn) 3. Nồng độ chất tan của NMHH sau thông SO2 lần 1 = (KL chất tan trong NMHH sau thông SO 2 lần 1/ KL NMHH sau thông SO2 lần 1) x 100 = 14,25 x 100 = 13,94 % 102,20 Bx = 13,94 %, ρ =1,05634 tấn/m3 [8, tr58] 4. Thể tích NMHH sau thông SO2 lần 1 = 102,344 = 96,89 (m3) 1,05634 4.2.5. Trung hoà 1. Khối lượng NMHH sau trung hoà = Khối lượng NMHH sau thông SO2 lần 1+ Khối lượng sữa vôi trung hoà =102,344 +2,091 = 104,435 (tấn) 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau trung hoà = Khối lượng chất tan trong NMHH sau khi thông SO 2 lần I + Khối lượng vôi trung hoà = 14,25 + 0,15 = 14,4 (tấn) 3. Nồng độ chất tan của NMHH sau trung hòa SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = (KL chất tan trong NMHH sau trung hòa/ KL NMHH sau trung hòa) x 100 = 14,4 x 100 = 13,79 % 104,435 Bx= 13,79 %, ρ = 1,05549 4. Thể tích NMHH sau trung hòa = 104,435 = 98,94 (m3) 1,05549 4.2.6. Tính nước bùn Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng là 25% so với khối lượng nước mía sau trung hoà [3, tr21]. Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng = 25% x 104,435 = 26,109 (tấn) Theo thực tế sản xuất bùn có ρ = 1,18 tấn/m3 Thể tích nước bùn = 26,109 = 22,13(m3 ) 1,18 4.2.7. Tính bùn lọc Lượng bùn lọc chiếm 2,6% so với khối lượng mía. Độ ẩm bùn lọc 68% [7, tr179]. 1. Khối lượng bùn lọc = 100 x 2,6% = 2,6 (tấn) 2. Khối lượng nước trong bùn lọc = 2,6 x 68% = 1,768 (tấn) 3. Khối lượng chất khô trong bùn lọc = KL bùn – KL nước trong bùn = 2,6-1,768 = 0,832 (tấn) 4. Nước rửa bùn lọc so với bùn lọc 150-200%.Chọn 150% [9, tr21]. Khối lượng nước rửa = Khối lượng bùn lọc x 150% = 2,6 x 150% = 3,9 (tấn) 5. Khối lượng đường tổn thất trong bùn khô: Hàm lượng đường tổn thất trong bùn khô 10-15%. Chọn 15% [9, tr21]. Khối lượng đường tổn thất theo bùn = 15% x 0,832 = 0,1248 (tấn) Tổn thất đường không xác định so với đường trong mía 0,5-1% chọn 1% [9, tr121]. Khối lượng đường tổn thất không xác định = 1% x 11,97 = 0,1197 (tấn) 4.2.8. Nước mía sau khi lắng trong 1. Khối lượng nước mía đem đi lắng trong = Khối lượng NMHH sau trung hoà – Khối lượng nước bùn SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = 104,435 – 26,109 = 78,326 (tấn) 2. Khối lượng nước lọc trong =Khối lượng nước bùn+ Khối lượng nước rửa- Khối lượng bùn lọc = 26,109 + 3,9 - 2,6 = 27,409 (tấn) 3. Khối lượng nước mía sau lắng = Khối lượng nước lắng trong + Khối lượng nước lọc trong (chè trong) = 78,326 + 27,409 = 105,735 (tấn) 4. Khối lượng chất khô trong chè trong = Khối lượng chất khô trong NMHH sau trung hoà – Khối lượng chất khô tách ra do lắng lọc = 14,4 – 0,832 = 13,57 (tấn) 5. Khối lượng đường trong chè trong = Khối lượng đường trong NMHH – Khối lượng đường tổn thất trong bùn – Khối lượng đường tổn thất không xác định. = 11,5 – 0,1248 – 0,1197 = 11,256 ( tấn ) 6. % chất tan trong chè trong (Bx) = (KL chất tan trong chè trong/ Kl nước chè trong) x 100 = 13,57 x 100 = 12,83 (%)→Bx = 12,83 %, ρ =1,05168 tấn/m3 [8, tr58]. 105,735 7. Ðộ tinh khiết của chè trong = ( Khối lượng đường trong chè trong/ KL chất khô trong chè trong) x 100 = 11,256 x 100 = 82,95 (%) 13,57 8. Thể tích chè trong = KL chè trong /KL riêng = 105,735/1,05168 = 100 m3 4.2.9. Mật chè sau bốc hơi Chọn nồng độ chất khô mật chè Bx2 = 60%.Chè trong trước bốc hơi có Bx1 = 12,83 % 1. Khối lượng nước bốc hơi = KL nước mía trong x (1- Bx1/Bx2) = 105,735 x (1 – 12,83/60) = 83,13 (tấn) 2. Khối lượng chè thô SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = Khối lượng chè trong – Khối lượng nước bốc hơi = 105,735 – 83,13 = 22,6 (tấn) Trong quá trình cô đặc xem như không có sự tổn thất chất khô cũng như tổn thất đường có trong mật chè nên AP của chè trong tương đương với mật chè thô. Bx = 60 % → ρ = 1,28873 tấn/m3 [8, tr61]. 3. Thể tích chè đặc V= 22,6 = 17,54 (m3) 1,28873 4.2.10. Thông SO2 lần II Khối lượng SO2 dùng cho thông lần 2 là 0,036 tấn hiệu quả 100 % [7, tr 21]. 1. Khối lượng mật chè sau thông SO2 lần 2 = KL chè đặc + KL SO2 hoà tan = 22,6 + 0,036 = 22,636 (tấn) 2. Khối lượng chất tan mật chè sau thông SO2 lần 2 = Khối lượng chất tan mật chè + Khối lượng SO2 hoà tan = 13,57+ 0,036 = 13,606 (tấn) 3. Bx mật chè sau thông SO2 lần 2 = (KL chất tan trong mật chè sau thông SO 2 lần 2/ KL mật chè sau thông SO 2 lần 2) x 100 = 13,606 x 100 = 60,11(%)→Bx = 60,11 % , ρ = 1,28932 tấn/m3 [8, tr61] 22,636 4. Thể tích chè đặc V= 22,636 = 17,56 (m3) 1,28932 4.2.11. Lọc kiểm tra Chọn thiết bị lọc kiểm tra là thiết bị lọc ống. Lượng bùn lọc chiếm 0,2% so với mía, độ ẩm 60%. 1. Lượng bùn lọc kiểm tra = 100 x 0,2% = 0,2 (tấn) 2. Khối lượng bùn khô = 0,2 x 100 − 60 = 0,08 (tấn) 100 3. Khối lượng mật chè sau lọc = Khối lượng mật chè sau thông SO2 lần II – Khối lượng bùn lọc = 22,6 – 0,2 = 22,4 (tấn) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Theo thực tế sản xuất, lượng đường tổn thất theo bùn khô là 15% [7, tr21]. 4. Khối lượng đường tổn thất = KL bùn khô x 15% = 0,08 x 15% = 0,012 (tấn) 5. Khối lượng chất tan mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = Khối lượng chất tan mật chè sau thông SO2 lần II - KL bùn khô = 13,606 – 0,08 = 13,526 (tấn) 6. Khối lượng đường của mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = Khối lượng đường trong chè đặc – Khối lượng đường tổn thất = 11,256 - 0,012 = 11,244 (tấn) 7. Nồng độ chất tan mật chè sau lọc và kiểm tra = 13,526 x 100 = 60,38 % 22,4 Bx= 60,38 %, ρ = 1,2905 tấn/m3 8. Thể tích mật chè sau lọc kiểm tra = 22,4 =17,36 (m3) 1,2905 9. Độ tinh khiết mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra Ap = 11,244 x 100 = 83,13 (%) 13,526 10. Chênh lệch độ tinh khiết trước và sau làm sạch: = Độ tinh khiết mật chè – Độ tinh khiết NMHH = 83,13 – 81,97 = 1,16 (%) 11. Hiệu suất làm sạch = 104 x (Độ tinh khiết mật chè tinh – Độ tinh khiết NMHH)/[( Độ tinh khiết mật chè tinh) x (100 - Độ tinh khiết NMHH)] 10 4 × 1.16 = = 7,74 (%) 83,13x(100 − 81,97) 4.3. Công đoạn nấu đường Cơ sở tính cho 100 tấn chất khô mật chè Dựa vào độ tinh khiết, nồng độ chất khô của sản phẩm và nguyên liệu ta chọn các giá trị AP, Bx của nguyên liệu và bán thành phẩm, thành phẩm theo bảng sau: Bảng 4.1. Bảng chế độ nấu đường 3 hệ [6, tr263] SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH STT Nội dung AP (%) 1 Mật chè 83,13 2 Non A 84,00 3 Non B 67,00 4 Non C 55,00 5 Loãng A (A2) 6 Nguyên A (A1) 63,50 7 Mật B 39,00 8 Mật cuối (rỉ) 30,00 9 Cát A 99,75 10 Cát B 91,00 11 Cát C 82,00 12 Giống B 71,00 12 Giống C 71,00 13 Hồ B 89,00 14 Hồi dung C 82,00 4.3.1. Hiệu suất thu hồi đường thành phẩm và mật rỉ Bx(%) 60,11 93,00 95,00 99,00 72,00 76,00 75,00 84,00 99,50 99,50 99,00 84,00 84,00 85,00 87,00 1. Tính lượng đường A sản xuất từ 100 tấn chất khô mật chè G1 = APMC − APMR 83,13 − 30 × 100 = 76,17 tấn × 100 = 99,75 − 30 APcát . A − APMR 2. Khối lượng mật rỉ: G2 = 100 - G1 = 100 – 76,17= 23,83 tấn 4.3.2. Tính cho nấu non C 1. Lượng đường non C cần nấu tương ứng với 23,83 tấn mật rỉ G3 = G2× APcát .C − APMR 82 − 30 = 23,83× = 45,89 tấn APcát .C − APnon.C 82 − 55 2. Lượng đường C thu được: G4 = G3 –G2= 45,89 – 23,83 =22,06 tấn 3. Tính phối liệu nấu non C Lượng giống C nấu non C chiếm 23% so với non C. [5, tr190] Lượng giống C nấu non C: G5 = G3× 23 23 = 45,89 × = 10,55 tấn 100 100 Giống C được nấu từ mật mật chè và mật A1 83,13 G6 =10,55× 71 − 63,5 =4,03 tấn mật chè 83,13 − 63,5 71 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 63,5 GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH G7 = 10,55 – 4,03 = 6,52 tấn mật A1 Lượng mật B nấu non C G8 = G 5 × APgiông.C − APnon.C APnon .C − APmât.B = 10,55× 71 − 55 = 10,55 tấn 55 − 39 Lượng non C còn thiếu G9 = G3 - (G8+G5) = 45,89 - (10,55+10,55) = 24,79 tấn Để nấu non C còn thiếu dùng mật A1 và mật B: 63,5 G10 = 24,79× 55 − 39 = 16,19 tấn mật A1 63,5 − 39 55 39 G11 = 24,79 – 16,19 = 8,60 tấn mật B Bảng 4.2. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non C Hạng mục Mật chè Nguyên A1 Mật B Tổng cộng Khối lượng (tấn) 4,03 6,52 +16,19 = 22,71 8,60 +10,55 = 19,15 45,89 Thử lại: AP non C = AP (%) 83,13 63,5 39 Pol (tấn) 3,35 14,42 7,47 25,24 25,24 ×100% = 54,99% ≈ 55% Phù hợp với giả thuyết 45,89 4.3.3. Tính cho nấu đường non B 1. Lượng non B cần nấu G12 = Gmật B× APcát.B − APmât.B 91 − 39 = 19,15× = 41,49 tấn/ngày APcát.B − APnon .B 91 − 67 2. Lượng cát B từ non B: G13 = 41,49 – 19,15 = 22,34 tấn/ngày 3. Tính phối liệu nấu non B: Lượng giống nấu non B chiếm 8 % so với non B G14 =8%×G12 = 0,08×41,49 = 3,32 tấn Giống B được nấu từ mật A1 và mật chè: 83,13 G15 = 3,32× 71 − 63,5 = 1,27 tấn mật chè 83,13 − 63,5 71 63,5 G16 = 3,32 – 1,27 = 2,05 tấn mật A1 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 45 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Lượng mật A1 nấu non B G17 = G14 × APgiông .B − APnon .B APnon.B − APmât.A1 = 3,32× 71 − 67 = 3,79 tấn/ngày 67 − 63,5 Lượng non B còn thiếu G18 = G12 - (G14+G17) = 41,49 – (3,32 + 3,79 )= 34,38 tấn Non B thiếu được nấu từ mật A1 và hồi dung C 82 G19 = 34,38× 67 − 63,5 = 6,5 tấn hồi dung C 82 − 63,5 67 63,5 G20 = 34,38– 6,5 = 27,88 tấn mật A1 Bảng 4.3. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non B Hạng mục Mật chè Hồi dung C Mật A1 Tổng cộng Thử lại AP non B = Khối lượng (tấn) 1,27 6,50 27,88 + 2,05 + 3,79 = 33,72 41,49 AP (%) 83,13 82 63,5 Pol (tấn) 1,06 5,33 21,41 27,80 27,80 ×100 = 67%. Phù hợp với giả thuyết đã chọn 41,49 4.3.4. Tính cho nấu non A APnon. A − APnguyen. A Hiệu suất kết tinh K = AP cat . A − APnguyen. A × 100 Chọn hiệu suất kết tinh đạt 50% 1. Lượng đường non A cần nấu G21 = 76,17 G1 x 100 = x100 = 152,34 tấn 50 50 2. Lượng mật A1 và A2: G22 = G21 – G1 = 152,34 – 76,17 = 76,17 tấn 3. Tổng lượng mật A1 GA1= GA1 nấu non B + GA1 nấu non C= 33,72 + 22,71= 56,43 tấn 4. Lượng mật A2 nấu non A SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Gmật A2 nấu non A= Gmật A1 và A2 – Gmật A1 =76,17– 56,43 = 19,74 tấn 5. Lượng dung C thu đuợc từ cát C G23 = G4 × APcát.C − APMC 82 − 30 = 22,06× = 22,06 tấn APdung.C − APMC 82 − 30 6. Lượng dung C nấu non A G24 = G23 – G19 = 22,06 -6,50 = 15,56 tấn 7. Lượng hồ B nấu non A G25 = G13 × APcát.B − APMC 91 − 30 = 22,34× = 23,10 tấn APhô.B − APMC 89 − 30 8. Lượng mật chè dùng để tạo hồ B G26 = G25 - G13 = 23,10 – 22,34 = 0,76 tấn/ngày 9. Lượng mật chè nấu non A G27 = 100 - (Mật chè nấu giống B + Mật chè nấu giống C + Mật chè hồ B) = 100 – (1,27 +4,03 + 0,76)= 93,94 tấn 10. Độ tinh khiết của hỗn hợp mật A1, A2 AP = ( G non.A × APnon.A ) − ( G cát.A × APcát.A ) G mâtA1vaA2 = (152,34 × 84) − ( 76,17 × 99,75) 76,17 = 68,25% 11. Độ tinh khiết của mật loãng A2 AP = ( G A1&A 2 × APHH ) − ( G A1 × APA1 ) G A2 = ( 76,17 × 68,25) − ( 56,43 × 63,5) 19,74 = 81,80% Bảng 4.4. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non A Hạng mục Mật chè Loãng A2 Hồ B Hồi dung C Tổng cộng Khối lượng (tấn) 93,94 19,74 23,10 15,56 152,34 Thử lại: Ap non A = AP (%) 83,13 81,80 89 82 Pol (tấn) 78,10 16,15 20,60 12,76 127,61 127,61 x 100 = 83,80% ≈ 84%. Phù hợp với giả thiết. 152,34 Bảng 4.5: Bảng tổng kết cân bằng vật chất SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 47 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Nội dung Khối lượng đường ép được Nước mía hỗn hợp NMHH sau gia vôi NMHH sau thông SO2 lần 1 NMHH sau trung hòa Nước bùn Khối lượng bùn lọc Nước mía trong Mật chè thô Mật chè sau thông SO2 lần 2 Lượng bùn sau lọc kiểm tra Mật chè sau lọc kiểm tra Đường cát A Mật rỉ (mật C) Đường non C Đường cát C Giống C Mật chè nấu giống C Nguyên A nấu giống C Mật B nấu non C Nguyên A nấu non C Đường non B Đường cát B Giống B Mật chè nấu giống B Nguyên A nấu giống B Nguyên A nấu non B Đường non A Hồi dung C nấu non A Loãng A nấu non A Đường hồ B nấu non A GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Theo Thể Theo năng suất Bx (%) 100T tích NM (5630 tấn (m3) 81,97 81,53 13,87 13,80 chất khô 11,50 101,16 102,20 mía/ngày) 647,45 5695,31 5753,86 80,70 13,94 102,344 79,90 82,95 13,79 12,83 60 104,435 26,109 2,60 78,326 22,6 60,11 22,636 - - 0,2 83,13 99,75 30,00 55,00 82,00 71,00 83,13 63,50 39,00 63,50 67,00 91,00 71,00 83,13 63,50 63,50 84,00 82,00 81,80 89,00 60,38 99,50 84,00 99,00 99,00 84,00 60,11 76,00 75,00 76,00 95,00 99,50 84,00 60,11 76,00 76,00 93,00 87,00 72,00 85,00 22,4 76,17 23,83 45,89 22,06 10,55 4,03 6,52 19,15 22,71 41,49 22,34 3,32 1,27 2,05 29,73 152,34 15,56 19,74 23,10 AP (%) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 69,96 96,79 96,89 98,94 22,13 100 17,54 17,56 5761,97 5879,69 1469,94 146,38 4409,75 1272,38 1274,41 11,26 17,36 1261,12 579,25 214,66 350,74 168,61 95,03 50,73 64,90 193,20 226,10 330,46 169,88 29,91 15,98 20,41 295,99 1239,47 135,33 207,45 205,64 48 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Nội dung 32 Mật chè làm hồ B 33 Hồi dung C nấu non B 34 Mật chè nấu non A GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH AP (%) 83,13 82,00 83,13 Theo Thể Theo năng suất Bx (%) 100T tích NM (5630 tấn (m3) 60,11 87,00 60,11 chất khô 0,76 6,50 93,94 mía/ngày) 9,57 56,33 1182,52 Sơ đồ hệ thống phân phối nguyên liệu nấu Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy [6, tr264] Giả thiết x là lượng mật chè so với 100 tấn nguyên liệu (x= 24 tấn), nồng độ chất khô mật chè 60% Trong 100 tấn nguyên liệu có x.60/100 tấn chất khô mật chè Trong A tấn nguyên liệu có x.60. A tấn chất khô mật chè 100.100 Do đó lượng chất khô các sản phẩm so với năng suất nhà máy là : G= X × x × 60 × a Bx × 100 × 100 × 100 Trong đó X : Là lượng chất khô tính theo 100 tấn chất khô mật chè +x : Phần trăm mật chè so với mía SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 49 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH +a : Năng suất nhà máy SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 50 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 5 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 5.1. Hệ cô đặc nhiều nồi Hệ thống bốc hơi 4 hiệu [5, tr40] E1 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 1 dùng gia nhiệt lần 3 E2 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 2 dùng gia nhiệt lần 2 E3 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 3 dùng gia nhiệt lần 1 R : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 1 dùng cho nấu đường D0 : Hơi sống vào hiệu 1 Wi : Lượng hơi thứ bốc ra từ các hiệu (i = 1 ÷ 4), kg/h W : Tổng lượng hơi thứ bốc ra ở 4 hiệu, kg/h G1, G2 : Lượng dung dịch đầu và dung dịch cuối, kg/h Xđ, Xc : Nồng độ dung dịch đầu và cuối, kg/h 5.1.1. Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc W = G đ × 1 − Xđ Xc [5, tr191] Gđ = 4409,75 tấn/ngày = 183739,58 kg/h, Xđ = 12,83% , Xc = 60% Thay số vào ta có: W = 183739,58 × 1 − 12,83 = 144449,93 kg/h 60 Giả sử lượng nước bốc lên ở các hiệu theo tỉ lệ : W1: W2 : W3 : W4 = 3,5: 2,5 : 1,5 : 1 Ta có : W1 W2 W3 W4 W 144449,93 = = = = = = 16994,11 (kg/h) 8,5 3,5 2,5 1,5 1 8,5 Vậy : W1 = 16994,1x 3,5 = 59479,35 kg/h W2 = 16994,11x 2,5 = 42485,27 kg/h SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 51 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH W3 = 16994,11x 1,5 = 25491,16 kg/h W4 = 16994,11x 1 = 16994,11 kg/h 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi X d 12,83 × Gd − W1 183739,58 × Bx1 = Gđ = 183739,58 − 59479,35 = 18,97 % Bx2 = Gđ Bx3 = Gđ Bx4 = Gđ × Xđ G đ − W1 − W2 =28,83 % × Xd Gd − W1 − W2 − W3 =41,88 % × Xd Gd − W1 − W2 − W3 − W4 = 60 % 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi Gọi : P1: là áp suất hơi đốt vào hiệu I (P1 = 2 ÷ 3 at). Chọn P1 = 2,95at. P2, P3, P4: áp suất hơi thứ vào các hiệu II, III, IV. Pn: là áp suất tuyệt đối của hơi thứ đi vào tháp ngưng tụ. Chọn Pn = 0,25 at.(Pn = 0,2 ÷ 0,3at) Hiệu số áp suất cả hệ thống là: ∆P = P1 - Pn = 2,95 - 0,25 = 2,7 at Giả thuyết tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi: [3, tr39] ∆P1 : ∆P2 : ∆P3 : ∆P4 = 11/40 : 10,3/40 : 9,7/40 : 9/40 (Theo E.Hugot) Ta có: ΔP1 ΔP2 ΔP4 ∆P3 = = = = 2,7 at 0,275 0,2575 0,225 0,2425 ⇒ ∆P1 = 0,7425 at = P1 - P2⇒ P2 = P1 - ∆P1 = 2,21 at ∆P2 = 0,695 at = P2 - P3⇒ P3 = P2 - ∆P2 = 1,51 at ∆P3 = 0,655 at = P3 - P4⇒ P4 = P3 - ∆P3 = 0,86 at ∆P4 = 0,608 at = P4 - Pn⇒ Pn = P4 - ∆P4 = 0,25 at Căn cứ vào tỉ số phân phối áp suất ta xác định được áp suất, nhiệt độ của hơi thứ và hơi đốt. Cho tổn thất nhiệt độ của hơi trên đường ống là 10C. Bảng 5.1: Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu [8, tr314] Loại hơi Hơi đốt Hơi thứ Hiệu I P (at) t(0C) 2,95 132,24 2,28 123,39 Hiệu II P (at) t(0C) 2,21 122,39 1,56 111,90 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A Hiệu III Hiệu IV TB ngưng tụ 0 0 P (at) t ( C) P (at) t( C) P (at) t(0C) 1,51 110,90 0,86 94,92 0,25 68,7 0,89 95,92 0,27 69,7 52 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Nhiệt hiệu 2 + 1 = nhiệt hơi thứ hiệu 1 Tra bảng sổ tay thiết bị 313,dung nội suy ta tìm được các số liệu như trên T= t1 + (t2-t1)*(p- p1)/ (p2-p1) 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi 5.1.4.1. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi, (∆ ‘i) Dựa vào nhiệt độ hơi thứ và nồng độ dung dịch đường ở các hiệu bốc hơi. Tiến hành tra ở bảng 4-1 [6, tr198] Ta có: Bx1= 18,97 % ⇒∆‘1 =0,38 0C Bx2 = 28,83 % ⇒∆‘2 = 0,680C Bx3 = 41,88 % ⇒∆‘3 = 1,350C Bx4 = 60 % ⇒∆‘4 = 2,700C ∑∆i’ = ∆‘1 + ∆‘2 + ∆‘3 + ∆‘4 = 5,110C 5.1.4.2. Tổn thất nhiệt dộ áp suất thủy tĩnh, ( ∆ “i) Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh là do áp suất cột dung dịch trong thiết bị gây nên. Từ nồng độ đường, nhiệt độ hơi thứ, chiều cao cột nước ta có thể tìm được nhiệt tổn thất. Chọn chiều cao cột chất lỏng bằng 1m. (Tra theo hình IV-4, [6, tr199]). Ta có các giá trị tổn thất áp suất thủy tĩnh các hiệu như sau: ∆”1 = 0,550C, ∆”2 = 1,100C, ∆”3 = 1,450C, ∆”4 = 3,400C ∑∆” = ∆”1 + ∆”2 +∆”3 +∆”4 =6,50 0C 5.1.4.3. Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống, (∆ ‘”i) Hơi thứ từ hiệu trước qua hiệu sau, bằng đường ống nối giữa hai hiệu, chịu ảnh hưởng Trở lực của đường ống làm giảm nhiệt độ. Theo thực tế, tổn thất nhiệt đường ống giữa hai hiệu là 1-1,5 0C.[6,tr 199] Chọn ∆‘”i = 1,500C ∑∆‘” = 4,500C 5.1.4.4. Tổng tổn thất nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống. ∑∆ = ∑∆’ + ∑∆” + ∑∆‘” = 5,11 + 6,50 + 4,50 = 16,110C SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 53 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 5.1.4.5. Tổng hiệu số nhiệt độ có ích của hệ thống bốc hơi. ∑∆t = tđ – tc - ∑∆ Trong đó: tđ : là nhiệt độ hơi đốt vào hiệu I tc : là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi hiệu IV ∑∆t = 132,24 – 69,7 – 16,11 = 46,43 0C 5.1.5. Nhiệt độ sội của dung dịch trong các hiệu bốc hơi Áp dụng công thức: ts = tht + ∆‘i + ∆”i tht: nhiệt độ hơi thứ của từng hiệu. Hiệu I : ts1= tht1 + ∆1‘ + ∆”1 = 123,39 + 0,38 + 0,55 = 124,320C Hiệu II : ts2= tht2 + ∆2‘ + ∆”2 = 111,90 + 0,68 + 1,10 = 113,680C Hiệu III : ts3= tht3 + ∆3‘ + ∆”3 = 95,92 +1,35 +1,45 = 98,72 0C Hiệu IV :ts4= tht4 + ∆4‘ + ∆”4 = 69,70 + 2,70 + 3,40 = 75,800C 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (∆ti) ∆ti= t0hơi đốt - t0sôi của dung dịch ∆t1= 132,24 -124,32 = 7,920C ∆t2= 122,39 -113,68 = 8,710C ∆t3 = 110,90 -98,72 = 12,180C ∆t4= 94,92 -75,80 = 19,120C Tra bảng I.250 [9, tr312] và lập bảng chế độ nhiệt của hệ thống. Bảng 5.2: Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HẠNG MỤC Áp suất hơi đốt Nhiệt độ hơi đốt Hàm nhiệt hơi đốt Ẩn nhiệt hơi đốt Áp suất hơi thứ Nhiệt độ hơi thứ Hàm nhiệt hơi thứ Ẩn nhiệt hơi thứ Nhiệt độ sôi của d.dịch ĐƠN VỊ at 0 C Kcal/kg Kcal/kg at 0 C Kcal/kg Kcal/kg 0 C SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A HIỆU I 2,95 132,24 651,36 518,57 2,28 123,39 648,22 524,53 124,60 HIỆU II HIỆU III HIỆU IV 2,21 1,51 0,86 122,39 110,90 94,92 647,86 643,64 637,36 525,17 527,21 542,44 1,56 0,89 0,31 111,90 95,92 69,70 644,02 637,76 626,67 531,92 541,84 556,97 113,81 98,87 75,90 54 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH TT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ HIỆU I HIỆU II HIỆU III HIỆU IV 0 10 Hiệu số nhiệt độ hữu ích C 7,92 8,71 12,18 19,12 0 11 Nhiệt độ nước ngưng C 130,24 120,39 108,90 92,92 5.2 Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng nước mía từ nhiệt độ t đ đến tc được tính theo công thức:Qc = G × C × (tc – tđ), kcal/h [4, tr191] Trong đó: G: Lượng nước mía cần đun nóng, kg/h ∆t = tc - tđ : Độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau đun nóng, 0C C : Nhiệt dung riêng của dung dịch, kcal/kg.0C Theo E.Hugot [6, tr34]: C = 1- (0,6 – 0,0018t) × B kcal/kg.0C B: nồng độ Bx của dịch đường, % Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:Qtt = k×Qc k = 3 ÷ 10% so với lượng hơi dùng. Chọn k = 10% = 0,1. [6, tr192] Vậy nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 1,1×G×C×∆t Kcal/h Lượng hơi thứ cần dùng để đun nóng được tính theo công thức: E = Q/ri kg/h, [8, tr12] Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, kcal/h ri : ẩn nhiệt hơi thứ hiệu I, kcal/kg Bảng 5.3: Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng TT Hạng mục Đơn vị Đun nóng 1 Đun nóng 2 Đun nóng 3 1 Lượng NM cần đun (G) kg/h 239744,16 244987,08 183739,58 2 Nồng độ Bx(B) % 13,80 13,79 12,83 0 3 Nhiệt độ đầu ( td ) C 25 55 100 0 4 Nhiệt độ cuối ( tc ) C 60 105 115 0 5 C 35 50 15 ∆t = td - tc 6 NDR của dung dịch Kcal/kg.0C 0,93 0,94 0,95 7 Nhiệt lượng cần dùng (Q) Kcal/h 858039,64 12665832,04 2618289,01 8 Ẩn nhiệt hơi cung cấp(r) Kcal/Kg 541,84 531,92 524,53 9 Lượng hơi cung cấp(E) Kcal/h 15842,38 23811,53 5991,68 Ghi chú: Nhiệt đun nóng lần I, II, III tương ứng do hơi thứ hiệu III, II, I cung cấp. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường Dùng hơi thứ hiệu I để nấu đường: t0 = 123,390C, P = 2,28at. Chọn tổn thất nhiệt trên đường ống là 10C ⇒ t0 = 122,390C, P = 2,21at, I = 647,86 kcal/kg Cân bằng nhiệt lượng cho nấu đường: - Nhiệt vào : + Do hơi đốt mang vào : D×I kcal/h + Do nguyên liệu mang vào : Qngl = G×C×t kcal/h - Nhiệt ra : + Do đường non mang ra : Qnon = Gnon ×Cnon ×tnon kcal/h + Do hơi thứ mang ra : W×iht kcal/h + Do nước ngưng mang ra : D×Cn×tn kcal/h + Do tổn thất :Qtt = 10%×D×I kcal/h Phương trình cân bằng nhiệt : D×I + Qngl = W×iht + D×Cn×tn + Qtt + Qnon(1) Từ (1) suy ra :D = Trong đó: W × i ht + Q non − Q ngl 0,9 × I − t n × C n (2) tn : Nhiệt độ nước ngưng, 0C Cn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng, kcal/kg0C I : Hàm nhiệt của hơi đốt, kcal/kg 5.3.1. Nấu non A Nguyên liệu nấu A gồm: - Mật chè : 1182,52 (tấn/ngày) = 49271,66 kg/h - Đường hồ B: 205,64 (tấn/ngày) = 8568,33 kg/h - Hồi dung C : 135,33 (tấn/ngày) = 5638,75 kg/h - Loãng A : 207,45 (tấn/ngày) = 8643,75 kg/h - Lượng non A nấu được: 1239,47 (tấn/ngày) = 51644,89 kg/h - Lượng nước chỉnh lý: lấy bằng 5% non A = 2582,24 kg/h Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 14416,09kg/h 5.3.1.1. Chọn chế độ nấu A SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 650 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 760 – 650 =110 mmHg = 0,14 at. [9, tr312] Nhiệt độ hơi thứ : tht = 520C [6, tr314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 618,9 kcal/kg [9, tr315] Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 566,7 kcal/kg 5.3.1.2. Tính nhiệt độ sôi của đường non A Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (∆’). Áp dụng công thức : ∆’ = 0,003872 × Δ a × T2 0 C [4, tr197] r Trong đó: ∆ a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 93% ⇒ ∆a = 28 0C [4, tr196] T = 52 + 273 = 325 0K ; r = 2375,47 J/kg [6, tr314] ∆’ = 0,003872 × 28 × 325 2 = 4,82 0C 2375,47 Tổn thất áp suất thủy tĩnh :Bx = 93%, tht = 52,000C. Chọn h = 1,6m. Tra theo hình IV-4 [4, tr199] ta được ∆’’=13,800C. Vậy tsA = tht + ∆’ +∆“ = 52,00 + 4,82 + 13,80 = 70,620C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-5 0 C.Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là:740C. Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức: C = 1- (0,6 – 0,0018×t)×Bx Kcal/kg.0C Bảng 5.4. Kết quả tính toán các thông số nấu non A TT Nguyên liệu nấu non A 1 Mật chè 2 Mật loãng A 3 Hồi dung C Bx(%) Khối lượng(kg/h) 60,11 49271,66 72,00 8643,75 87,00 5638,75 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A T(0C) 74,00 74,00 74,00 C(kcal/kg0C) 0,72 0,66 0,59 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 4 Hồ B 85,00 5 Non A 93,00 6 Nước chỉnh lý 5(% non A) 0,00 5.3.1.3. Cân bằng nhiệt nấu non A - Nhiệt vào: + Mật chè vào + Loãng A vào 8568,33 51644,89 2582,24 74,00 70,62 74,00 0,60 0,56 1,00 : q1 = G1×C1×tv = 2625194,05 kcal/h : q2 = G2×C2×tv = 422160,75 kcal/h + Hồi dung C: q3 = G3×C3×tv = 246187,82 kcal/h + Hồ B vào : q4 = G4×C4×tv = 380433,85 kcal/h + Nước chỉnh lý : q5 = G5×C5×tv = 191085,76 kcal/h Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 3865062,23 kcal/h - Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA × Iht = 17868,12× 618,9 = 14271734,98 kcal/h + Nhiệt do đường non A mang ra : Qnon = G×C×t = 51644,89 x 0,56 x 70,62 = 2042410,79 kcal/h Ta dùng hơi thứ hiệu I (R) để thực hiện quá trình nấu đường. t0ht= 123,390C, do tổn thất nhiệt đường ống 10C nên t = Ta có nhiệt độ: 122,390C, iht = 647,86(Kcal/kg), tn= 120,390C, Cn = 1,014 kcal/kg.0C Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D= Q ht + Q non − Q ngl 0,9 × I − t n × C n = 8922118,10 + 14271734,98 − 3865062,23 = 27004,60 kg/h 0,9 × 647,86 − 120,39 × 1,014 Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [4, tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA×60% = 16202,76 kg/h - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là: D’A = DA- RA = 10801,83 kg/h 5.3.2. Nấu non B 5.3.2.1. Các thông số của nấu non B SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,18 at.Ta có tht = 57,260C, iht = 621,20 (Kcal/kg), rht = 564,18 kcal/kg. Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (∆’). Áp dụng công thức : ∆’ = 0,003872 × Δ a × T2 0 C [6, tr197] r Trong đó: ∆ a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Với Bx = 95% ⇒ ∆a = 30 0C [6, tr196] T = 57,26 + 273 = 330,26 0K r = 2363,6 J/kg [9, tr314] 330,26 2 ∆ = 0,003872 × 30 × = 5,36 0C 2363,6 ’ Tổn thất áp suất thủy tĩnh :Bx = 95%, tht = 57,26 0C. Chọn h = 1,6m. Tra theo hình IV-4 [4, tr199] ta được ∆’’=11,20 0C. Vậy tsB = tht + ∆’ +∆“ = 57,26 + 5,36 + 11,20 =74,820C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ nước chỉnh lí là 76 0C Bảng 5.5 Kết quả thông số nấu non B TT Nguyên liệu nấu non B Bx Khối lượng (Kg/h) 1 Giống B 71,00 1246,25 2 Nguyên A 76,00 12332,91 3 Hồi dung C 87,00 2355,41 4 Non B 95,00 1376,91 5 Nước chỉnh lý 5% non B 0,00 68,84 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B: T C (0C) (kcal/kg.0C) 76,00 0,72 76,00 0,64 76,00 0,60 70,82 0,55 76,00 1,00 Q (kcal/h) 68194,80 599873,06 107407 56661,49 5232,25 WB = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonB = 14626,20 kg/h 5.3.2.3. Cân bằng nhiệt nấu B Qht = WB × Iht = 14626,20× 647,86 = 9475924,29 kcal/h Qngl = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 780707,11 kcal/h DB = Q ht + Q non − Q ngl 0,9 × I − t n × C n = 9475924,29 + 56661,49 − 21038,03 = 20533,34 kg/h 0,9 × 621,20 − 120,39 × 1,014 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [4, tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non B là: RB = DB×60% = 12320 kg/h - Lượng hơi sống dùng cho nấu non B là : D’B = DB- RB = 8213,33 kg/h 5.3.3. Nấu non C 5.3.3.1. Các thông số của nấu non C Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,18 at.Ta có tht = 57,260C, iht = 621,20 kcal/kg, rht = 564,18 kcal/kg Tương tự ta tính được tsC = tht + ∆’ +∆“=57,26 + 5,5 + 11,48= 74,24 0C Nhiệt độ sôi của non C là 74,24 0C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là:76 0C. Bảng 5.6 Kết quả thông số nấu non C TT Nguyên liệu nấu non C 1 2 3 4 5 Bx Khối lượng T C Q (Kg/h) ( 0C ) (kcal/kg.0C) (kcal/h) Giống C 71,00 3959,6 76,00 0,67 201622,83 Nguyên A 76,00 9420,83 76,00 0,65 465389 Mật B 75,00 8050 76,00 0,64 391552 Non C 99,00 14614,167 74,24 0,54 585876,11 Nước chỉnh lý 7% non C 0,00 1023 76,00 1,00 77748 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non C: W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonC = 7839,263 kg/h 5.3.3.3. Cân bằng nhiệt nấu non C Lượng hơi đốt cần dùng là: Qht = WC x Iht = 7839,263 x 621,20 = 4869750,18 kcal/h Qngl = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 1136311,83 kcal/h D= Q ht + Qnon − Qngl 0,9.I − t n C n = 9377,93 kg/h Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [3, tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non C là:Rc = Dc×60% = 5626,76 kg/h SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH - Lượng hơi sống dùng cho nấu non C là: D’c = Dc- Rc = 3751,17 kg/h 5.3.4. Nấu giống B,C 5.3.4.1. Các thông số của nấu giống B,C Chọn chế độ nấu chân không của buồng bốc ở nồi nấu non B là 620 mmHg ứng với áp suất là: 0,18 at. Ta có tht = 57,260C, iht = 621,20 kcal/kg, rht = 564,18 kcal/kg Tương tự ta tính được nhiệt độ sôi của dung dịch giống B,C là 70,210C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 740C. Bảng 5.7 Kết quả thông số nấu giống B, C TT N.L nấu giống B, C Bx Khối lượng (Kg/h) T (0C) C (kcal/kg.0C) 1 Mật chè 60,11 2779,58 74,00 0,72 2 Nguyên A 76,00 3554,58 74,00 0,65 3 Giống B, C 84,00 5205,83 70,21 0,60 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu giống B,C Q (kcal/h) 148096,20 170975,29 219300,93 W = Gngl - G giống B,C = 1128,33 kg/h 5.3.4.3. Cân bằng nhiệt nấu giống B,C Lượng hơi đốt cần dùng là :D = Q ht + Q giong − Qngl 0,9 × I − t n × C n = 1444,44 kg/h Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu giống ta dùng 60% lượng nhiệt là hơi thứ [3, tr215]. - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu giống B, C là: RB,C = DB,C×60% = 866,66 kg/h - Lượng hơi sống dùng cho nấu giống B, C là: D’B,C = DB,C - RB,C = 577,77 kg/h Bảng 5.8. Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu TT Hạng mục Nấu A Nấu B Nấu C 1 Hơi sống(kg/h) 10801,83 8213,33 3751,17 2 Hơi thứ(kg/h) 16202,76 12320 5626,76 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc Nấu giống 577,77 866,66 Tổng hơi 23344,10 35016,18 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi (GT: 1kg hơi đốt làm bốc hơi 1 kg hơi nước) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Gọi: Wi ( i = 1 – 4 ): là hơi nước bốc hơi ở hiệu thứ i. D0: Lượng hơi cung cấp cho hiệu I R: Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu đường. E1, E2, E3: Lượng hơi thứ ở các hiệu dùng để gia nhiệt lần III, II, I. Sơ đồ bốc hơi Ta có hệ phương trình: W1 = D0 W2 = D0 – R – E1 W3 = D0 – R – E1 – E2 W4 = D0 – R – E1 – E2 – E3 W = 4D0 - (3R + 3E1 + 2E2 + E3) (*) Trong đó: E3 = 16864,47 kg/h E2 = 25331,42 kg/h E1 = 5779,84 kg/h W = 144449,93 kg/hR = 29546,03 kg/h Từ phương trình (*) ta có: D0 = W + ( E 3 + 2E 2 + 3E 1 + 3R) = 77882,12 kg/h 4 Vậy: W1 =74712,71 kg/h W2 = 42039,14 kg/h W3 = 19692,04 kg/h W4 = 5315,84 kg/h 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt cho hệ thống cô đặc 4 hiệu, không tính đến nhiệt tổn thất do cô đặc làm tăng nồng độ và nhiệt tổn thất ra môi trường. Theo phương trình cân bằng nhiệt, Qvào = Qra + Hiệu 1: D0× (ihđ - ing1) = Gđ×C1× (ts1- tđ) + W1× (iht1 - Cn×ts1) (1) + Hiệu 2: (W1-E1-R) × (i1-ing2) = (Gđ -W1) ×C2× (ts2 - ts1) + W2× (iht2 - Cn. ×ts2) (2) + Hiệu 3: (W2- E2) × (i2 - ing3) = (Gđ - W1- W2) ×C3× (ts3- ts2) + W3× (iht3-Cn×ts3) (3) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH + Hiệu 4: (W3-E3) × (i3-ing4) = (Gđ- W1- W2- W3) ×C4× (ts4- ts3) + W4× (iht4 Cn×ts4) (4) Trong đó: D0 : Lượng hơi sống tiêu tốn ở hiệu 1, kg/h Gđ : Lượng dung dịch đầu, kg/h Wi : Lượng nước bốc lên ở các hiệu, kg/h R,Ei : Lượng hơi thứ lấy ra ở các hiệu, kg/h ih : Hàm nhiệt của hơi đốt hiệu I, kcal/kg ii : Hàm nhiệt của hơi thứ của các hiệu, kcal/kg ing : Hàm nhiệt nước ngưng từ hơi đốt trong các hiệu, kcal/kg Cn : Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 1,014, kcal/kg.0C Ci : Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các hiệu, kcal/kg.0C Bảng 5.9. Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi Thông số t (0C) ing(Kcal/kg) Bx (%) Ci(Kcal/kg.0C) 0 t soi (0C) ihđ(Kcal/kg) iht(Kcal/kg) 0 nt Hiệu I 130,24 130,70 12,83 0,92 124,32 651,36 648,22 Hiệu II 120,39 120,69 18,97 0,88 113,68 647,86 644,02 Hiệu III 108,90 109,11 28,83 0,82 98,72 643,64 637,76 Hiệu IV 92,92 92,92 41,88 0,74 75,80 637,36 626,67 Nồi 1: Lượng hơi bốc ra từ nồi 1: Từ (1) W1 = D 0 × (i hd1 - i ng1 ) - G đ × C1 × (t s1 - t đ ) i ht1 - C n × t s1 (1’) = 74712,71kg/h Nồi 2: Lượng hơi bốc ra từ nồi 2: W2 = (W1 - E 1 - R) × (i hd2 - i ng2 ) - (G d - W1 ) × C 2 × (t s2 - t s1 ) i ht2 - C n × t s2 (2’) = 42039,14 kg/h Nồi 3: Lượng hơi bốc ra từ nồi 3: W3 = (W2 - E 2 ) × (i hd3 - i ng3 ) - (G d - W1 - W2 ) × C 3 × (t s3 - t s2 ) i ht3 - C n × t s3 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A (3’) = 19692,04 kg/h 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Nồi 4: Lượng hơi bốc ra từ nồi 4: W4 = (W3 - E 3 ) × (i hd4 - i ng4 ) - (G d - W1 - W2 - W3 ) × C 4 × (t s4 - t s3 ) i ht4 - C n × t s4 (4’) =5315,84 kg/h Nồng độ dung dịch ở các nồi: Xâ = G − W â 1 Bx1 = Gđ 21,62% Xđ Bx2 = Gđ G đ − W1 − W2 = 35,12 % Xđ Bx3=Gđ G đ − W1 − W2 − W3 = 49,84 % Xđ Bx4=Gđ G đ − W1 − W2 − W3 − W4 = 56,16 % Bx4 = 56,16% suy ra lượng hơi đốt vào hiệu I ít hơn so với lượng hơi cần thiết để cô đặc mật chè đến nồng độ 60%, ta chọn lại Do = 78605 kg/h. Nồi 1: thay Do = 64902 vào (1’) được:W1 = 75434,38 kg/h ⇒ Bx1 = 21,77 %. Nồi 2: thay số vào (2’) được:W2 = 42746,19 kg/h ⇒ Bx2 = 39,96 %. Nồi 3: thay số vào (3’) được:W3 = 20362,27 kg/h ⇒ Bx3 = 52,16%. Nồi 4: thay số vào (4’) được:W4 = 5913,39 kg/h ⇒ Bx4 = 60,01%. Sai số n% lần 1, 2, 3, 4 tương ứng là: 0,74%;0,93%;1,69%;4,12% 5.5. Nhiệt dùng cho những yêu cầu khác 5.5.1. Lượng hơi dùng cho li tâm (khoảng 2 ÷ 3 % so với lượng non A. Chọn 3%) Lượng hơi cần dùng: D1= 3× 51644,89 = 1549,34 kg/h 100 5.5.2.Lượng hơi dùng cho lọc chân không (khoảng 2% so với mía) D2 = 2 × 5630 × 1000 = 4691,66 kg/h 100 × 24 5.5.3. Lượng hơi tiêu hao khác (khoảng 4,5 - 5% so với mía, chọn 5%). D3= 5 × 5630 × 1000 = 11729,16 kg/h 100 × 24 5.5.4. Tổn thất nhiệt đường ống (khoảng 1,5 – 2,5% so với mía, chọn 2,5%). SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP D4= GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 2,5 × 5630 × 1000 = 5864,58 kg/h 100 × 24 5.6. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy TT 1 2 3 4 Hạng mục Hơi đốt dùng cho nấu đường Hơi đốt dùng cho bốc hơi Hơi đốt dùng cho các nhu cầu khác Tổng (D) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A Khối lượng (kg/h) 58360,28 78605 17970,16 154935,44 % so với mía 24,87 33,50 7,66 66,03 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 6 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Thiết bị ép Năng suất nhà máy 5630 tấn mía/ngày = 234,58 tấn/h Chọn hệ thống máy ép có 5 máy, mỗi máy có 3 trục: Trục trước, trục đỉnh và trục sau với các kích thước chọn là DxL = 1350x2600 mm Hình 6.1. Máy ép mía [11] Vậy chọn 1 hệ thống gồm 5 máy ép, đường kính trục ép là LxD=2600x1350 mm [4]. 6.1.1. Tính tốc độ trục ép C ' .ω .L.D 2 .N 0,5 f Ta có năng suất ép :C = 0,55 x (*) [6, tr 63] Trong đó: C : Năng suất nhà máy. C = 234,58 (T/h). C’: Hệ số xử lý của máy băm. C’ = 1,2. ω: Tốc độ vòng của trục ép. D,L: Đường kính và chiều dài trục ép. N: Số trục ép. N = 15 f: % chất xơ trong mía. f = 11,24 %. Trong thực tế, thường năng suất máy ép lớn hơn tính toán 1,2 lần. Từ (*) ta có: ω = 1,2 x C. f 0,55 × C × L × D 2 × N 0,5 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A ' 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH = 1,2 × 234,58 × 0,1124 0,55 × 1,2 × 2,4 × 1,24 2 × 15 = 3,35 (v/ph). Tốc độ máy ép thõa mãn điều kiện: V = Π .D. ω ≤ 18.D [6, tr 61] Ta chọn tốc độ các máy ép giống nhau. ω = 3,35 (v/ph). 6.1.2. Kiểm tra lại hệ máy ép: Theo thực tế hệ máy ép có trục cưỡng bức ép được 1 tấn mía trong 1 giờ, thì diện tích ép là :0,6 ÷ 0,9 (m2), chọn 0,7 m2. Như vậy, với năng suất là 234,58 tấn/h thì diện tích trục ép là : S = 234,58 x 0,7 = 164,20 (m2) Vậy số trục ép là: N = S 140,75 = = 14,89( trục) ≈ 15 trục π .D.L 3,14 × 1,35 × 2,6 6.2. Băng chuyền mía Chọn băng chuyền mía dạng tấm, gồm những lá thép ghép kề nhau, gắn trên hệ xích đỡ con lăn. Băng chuyền gồm hai phần: Phần 1 (I1): Phần băng chuyền nằm ngang được tính theo công thức: I 1 = 5 3 C Trong đó: C là năng suất nhà máy, C = 234,58 tấn mía/h I1 = 5 3 234,58 = 30,83. Chọn I1 = 31 m Phần bằng băng chuyền ngang đặt âm dưới đất 2m để tiện cho việc đặt hệ thống băng tải mía và các hệ thống xử lí mía. Phần 2 (I2): Phần băng chuyền nằm nghiêng. Chọn chiều cao vị trí đặt máy đánh tơi (so với mặt đất) h1 = 1700mm. Chọn góc nghiêng băng chuyền là α = 180. Như vậy độ cao từ băng chuyền ngang đến máy đánh tơi là: h2 = 3700 mm Ta có: I2 = 3700 h2 = 11973 ≈ 12000 mm = sinα sin18 0 Tổng chiều dài băng chuyền: I1 + I2 = 31000 + 12000 = 43000 mm Chiều rộng băng chuyền lấy bằng chiều dài trục ép: 2600 mm Vậy băng chuyền có kích thước: W x L = 2600 x 43000 mm. Số lượng: 1 6.3. Máy băm mía Dùng hai máy băm: máy băm 1 đặt ở băng chuyền ngang và máy băm 2 đặt ở phần nghiêng của băng chuyền 1. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 6.3.1. Máy băm 1 Số lưỡi dao trên trục máy n1 = Trong đó: L − 1 [4, tr40] d1 L: Chiều rộng của băng tải mía, L = 2600 mm d1: Khoảng cách giữa các lưỡi dao, chọn d1 = 50 mm [4, tr40] n1 = 2400 − 1 = 51 lưỡi dao. Chọn 52 lưỡi dao 50 Đĩa dao: Hai lưỡi dao đối diện lắp trên cùng một đĩa, số đĩa dao là: 26 đĩa. Quay cùng chiều với băng chuyền. Tốc độ quay: 400 ÷ 600 v/ph, chọn 500 v/ph. Đường kính hoạt động là 1500 mm Vậy máy băm 1 có kích thước: D×L = 1500×2600 mm. Số lượng: 1 6.3.2. Máy băm 2 Số đĩa dao trên trục máy n2 = n2 = L − 1 Chọn d2 = 45 mm, L = 2600 mm. d2 2400 −1 = 56,77 lưỡi dao. Chọn 58 lưỡi dao. 45 Đĩa dao: Hai lưỡi dao đối diện lắp trên cùng một đĩa, số đĩa dao là: 29 đĩa. Quay cùng chiều với băng chuyền. Tốc độ quay: 400 ÷ 600 v/ph, chọn 550 v/ph. Đường kính hoạt động là 1500 mm. Vậy máy băm 2 có kích thước: D×L = 1500×2600 mm. Số lượng: 1 6.4. Máy đánh tơi Năng suất công đoạn 5630 tấn/ngày = 234,58 tấn/h Chọn máy đánh tơi kiểu búa. Đường kính Rôto: D = Trong đó: 3600 × Q × (i − 1) [6, tr230] K × L × n2 Q: năng suất của hệ máy ép, Q = 234,58 tấn/h i: mức độ tơi từ 10 ÷ 15, chọn i = 15 K: hệ số thực nghiệm từ 4 ÷ 6,2. Chọn K = 5. n: vận tốc quay của Rôto từ 1000 ÷ 1500 v/ph . Chọn n = 1400 v/ph. L: chiều dài Rôto, L = 2600 mm SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP D= GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 3600 × 234,58 × (15 − 1) = 0,46 m 5 × 2,6 × 1400 2 Vậy máy đánh tơi có kích thước: D×L = 460×2600mm. Số lượng: 1 6.5. Cân tự động Khối lượng nước mía hỗn hợp qua cân: 5695,31 tấn/ngày = 237,30 tấn/h Thể tích nước mía hỗn hợp qua cân: V = 224,73 m3/h Thiết kế cân tự động loại 4 tấn nước mía /mẻ. D 237,30 = 59,32 ~ 60 mẻ Số mẻ trong 1 giờ: n = 4 Thể tích một mẻ qua cân: V' = Thể tích thùng cân: Vt = h1 224,73 = 3,74 m3/mẻ. 60 h2 V' 3,74 = = 4,40 m3 ϕ 0,85 Với ϕ là hệ số chứa đầy. Chọn ϕ = 0,85 Hình 6.2. Cân tự động Thùng cân có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt : Chọn D = 1,50 m, d = 0,50 m, h2 = 0,50 m V2: là thể tích hình nón cụt V2 = π× h2 2 π × 0,5 (1,5 2 + 0,5 2 + 1,5 × 0,5) = 0,42 m3 (D + d 2 + D × d ) = 12 12 V1 = Vt - V2 = 4,40 - 0,42 = 3,98 (m3) . 4 × 3,98 Chiều cao phần trụ h1: h1 = 4 × V12 = = 2,25 m π × 1,5 2 π× D Vậy cân có kích thước: D×H = 1500×2750 mm. Số lượng: 1 6.6. Gia vôi sơ bộ Hình 6.3. Thùng gia vôi Chọn thiết bị gia vôi sơ bộ loại hình trụ, làm việc liên tục có cánh khuấy. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Thể tích NMHH sau gia vôi sơ bộ:V = 5449,27 m3/ngày = 227,05 m3/h Thể tích thùng: Vt = V×T m3 60 × ϕ × n Trong đó: V: thể tích nước mía, m3/h T: thời gian nước mía lưu trong thùng, T = 5’ [thực tế sản xuất] ϕ: Hệ số chứa đầy, ϕ= 0,8 n: Số lượng thùng, n = 1 Vt = 227,05 × 5 = 23,65 m3 60 × 0,8 × 1 Chọn đường kính thùng D = 2,5 m. Chiều cao thùng: H = 4 × 23,65 4 × Vt = 3,08 m = π × 2,5 2 π × D2 Vậy kích thước thiết bị: D×H = 2500×3080 mm. Số lượng: 1 6.7. Thiết bị gia nhiệt Chọn thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm Bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: F = Trong đó: Q m2 [1, tr300] K. × ∆t TB Q: nhiệt lượng dùng để gia nhiệt, kcal/h Δttb: hiệu số nhiệt độ trung bình, 0C ∆ TB = ∆t d - ∆t c ∆t 2,3 × log d ∆t c [4, tr35] Với: Δtđ = T - tđ: nhiệt độ hơi đốt, 0C tđ: nhiệt độ nước mía trước khi gia nhiệt, 0C Δtc = T - tc : nhiệt độ nước mía sau khi gia nhiệt, 0C K: hệ số truyền nhiệt, (kcal/m2.0C) với K = 5 × T × V + 0,54 [4, tr35] V: vận tốc nước mía trong ống, chọn V = 1,5 m/s. [4, tr35] SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Bảng 6.1. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt Công đoạn Q (kcal/h) T (oC) tđ (oC) tc (oC) ∆t tb (oC) K (kcal/h.m2.0C) Gia nhiệt 1 8584039,64 94,92 25 60 50,46 677,86 Gia nhiệt 2 12665832,04 110,90 55 105 22,26 791,98 Gia nhiệt 3 2618289,01 122,39 100 115 13,54 874,04 Tính cho thiết bị có diện tích truyền nhiệt F lớn nhất, F = 718,44 m2 F (m2) 718,44 250,95 221,24 Xếp ống truyền nhiệt theo hình lục giác đều. Kích thước thiết bị được tính như sau: Đường kính thiết bị D tr = 1,05 × nc × t2 m [1, tr294] K Trong đó: nc: số ống tiêu chuẩn t: bước ống, t = (1,3 ÷ 1,6)×dn, chọn t = 1,5×dn K: hệ số xếp ống, K =0,7 ÷ 0,85 , chọn K = 0,8 [1, tr295] Chọn đường kính ống dn= 60 mm. Chiều dài ống truyền nhiệt l = 5 m. Số ống truyền nhiệt: n = F 718,44 = = 1089,53 π × d n × l 3,14 × 0,06 × 3,5 c Số ống qui chuẩn n = 1165 (ống) [9, tr48] Bước ống t =1,5 x 0,06 = 0,09(m) Dtr = 1,05 1165 × 0,09 2 = 3,43(m) 0,8 Chọn bề dày thiết bị 1,5(cm) Đường kính ngoài thiết bị Dn = Dtr + = 3,43 + 2 x 0.015 =3,46 (m) Chọn khoảng cách từ bề mặt ống giữa đến bề mặt thiết bị: 0,25(m) Chiều cao thiết bị H = 5 + 0,25 2 = 5,5 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D x H = 3460 x 5500 (mm) Số lượng: 3 thiết bị chính và 1 thiết bị dự phòng. 6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà Chọn thiết bị trung hòa kiểu phun đường ống hút đứng [6, tr 97]. Thiết bị gồm 3 phần chính: phần trên là phần thông SO2, phần dưới là phần trung hòa, phần dưới cùng là thùng trung hòa. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hình 6.4.Thiết bị sunfit trung hòa 6.8.1. Bộ phận sunfit hoá Hình 6.5. Bộ phận sunfit [11] Thể tích bộ phận sunfit hóa: Vt = V1 × t 60 × ϕ × n (m3) Trong đó: V1 : Thể tích nước mía vào (m3) (bằng thể tích nước mía sau khi gia vôi sơ bộ ) Vt = 5449,27 (m3 /ngày) = 227,05 (m3 /h) t: Thời gian nước mía lưu lại trong thiết bị, t = 5 phút ϕ : Hệ số chứa đầy, ϕ = 0,6 n: Số thiết bị, n = 1 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 72 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ⇒ Vt = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 227,05 × 5 = 31,53 (m3) 60 × 0,6 × 1 Chọn đường kính buồng phun: D1 = 3000 mm,đường kính đáy buồng phun d = 1000 mm Chiều cao phần chóp: hchóp = 500 mm Vchop = π ×1 × ( 3 2 + 12 + 3 × 1) = 3,41m 3 12 Vậy Vtrụ = 31,53 – 3,41 = 28,12 m Chiều cao hình trụ: htrụ = 4 × Vtru π × D1 2 = 4 × 28,12 = 3,9 m π × 32 ⇒ h1 = htrụ + hchóp = 500 + 3900= 4400 mm Chọn áp lực nước mía của buồng phun và đường kính của mỗi đầu phun: + Áp lực của nước mía vào buồng phun: 3(kg/cm 2) [15, tr 138] + Ðường kính mỗi đầu phun là: d = 15 (mm) Tốc độ chảy của nước mía qua đầu phun tính như sau: W0 = 2 × g × H (m/s) [15, tr 138] Trong đó: W0: Tốc độ chảy nước mía qua đầu phun, (m/s) : Hệ số lưu tốc, =0,905 [13-Tr 138] g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81( m/s2) H: Cột áp tĩnh, H=30 (m) [13 -Tr 138] ⇒ W0 = 0,905 2 x 9,81 x 30 = 21,96(m/s) - Tổng diện tích tiết diện đầu phun được tính theo công thức: V = W0 x F x 3600 (m3/h) [13 - Tr 138] Trong đó: V: Thể tích NMHH thông SO2 lần I trong mỗi giờ, V = 227,05 (m3/h) F: Tổng diện tích tiết diện đầu phun, (m2) W0: Tốc độ chảy nước mía qua đầu phun, (m/s) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 73 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ⇒ F= GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH V 227,05 = = 0,0028 (m2) 3600 × W0 3600 × 21,96 Diện tích mỗi đầu phun được tính: Tổng số đầu phun: n = (m2) F 0,0028 = = 16,26 (ống) f 0,785 × 0,015 2 Chọn 17 đầu phun 6.8.2. Thùng trung hòa + Thể tích nước mía sau trung hòa: V 2 = 5570,57 (m3/ngày) = 232,10 (m3/h) Thể tích thùng trung hòa: V = V1 × t (m3) 60 × ϕ × n Trong đó: V: Thể tích thùng (m3) t: Thời gian nước mía lưu lại trong thiết bị, t = 5 (phút) ϕ : Hệ số chứa đầy, chọn ϕ = 0,85 n: số thiết bị, n = 1 ⇒ Vt = 227,05 × 5 = 22,25 (m3) 60 × 0,85 × 1 Chọn đường kính thùng trung hòa: D3 = 3000 (mm) Chiều cao thùng trung hòa: H 3 = 4 × Vtr 4 × 22,25 = = 3,15(m). π × D32 π × 32 => D x H =3000 x3150 mm 6.9. Thiết bị thông SO2 lần 2 Giống thiết bị thông SO2 lần 1, nhưng không có thùng trung hòa SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hình 6.6. Thiết bị Thông SO2 lần 2 [11] Thiết bị có thân hình trụ, bên trong thiết bị có lắp các tấm ngăn, nước mía đi vào từ đỉnh của thiết bị, khí SO2 đi ngược từ dưới lên, nhờ bộ phận vòi phun mà nước mía phân phối đều trong thiết bị và tăng hiệu suất hấp thụ SO2, thiết bị làm việc ở điều kiện chân không. Thể tích mật chè vào V1 = 41,13(m3 /h) Vt: Thể tích thùng (m3) . Chọn thời gian lưu là t = 5 phút. Hệ số chứa đầy ϕ = 0,6. ⇒ Vt = 41,13 × 5 = 5,71 (m3) 60 × 0,6 × 1 Chọn đường kính thiết bị D= 1,4 (mm) Chiều cao thiết bị là: H= 4 × Vt 4 × 5,71 π × D32 = π × 1,4 2 = 3,70 (m). => D x H = 1400 x 3700 mm. 6.10. Thiết bị lắng Chọn 2 thiết bị lắng Door-Oliver, gồm 5 ngăn, 4 ngăn chính và 1 ngăn phân phối, bên trong có cánh khuấy gạt bùn [5, tr169]. + Thể tích dung dịch vào lắng chính là thể tích nước mía sau trung hoà: V = 5570,57 m3/ngày = 232,10 m3/h SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 75 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH + Bề mặt chung được tính theo công thức: F = V×a m2 [5, tr173] m×n Trong đó: V: thể tích dung dịch vào lắng, V = 232,10m3/h a: phần trăm nước lắng so với dung dịch (70-80%), a = 80%. m: tốc độ lắng, m = 0,4 ÷ 0,6 m/h. Chọn m = 0,6 m/h n: số thiết bị, n = 2 Vậy: F = 232,1 × 0,8 = 154,73 m2 0,6 × 2 + Diện tích lắng của mỗi ngăn: f= 154,73 = 30,94 m2 5 + Ðường kính thiết bị: Hình 6.6. Thiết bị lắng [11] D= 4×f = π 4 × 30,94 = 6,27 m3 3,14 + Thể tích thiết bị lắng: Vt = Trong đó: V.τ 3 m ϕ .n V: thể tích nước mía đi lắng, V = 232,10 m3/h. T : Thời gian nước mía lưu trong thiết bị, T = 2h [5, tr162] ϕ : Hệ số chứa đầy, ϕ = 0,85 n: Số thiết bị, chọn n = 2 Vt = 232,10 × 2 = 273,05 m3 0,85 × 2 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 76 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Tính các kích thước chủ yếu của thùng lắng : Chọn α = 150, d = 1500 mm Chiều cao của chóp nón cụt : h2 = ( D d 6,27 1,5 − ) × tgα = ( − ) × tg15 0 = 0,64 m 2 2 2 2 Thể tích phần nón cụt: V2 = π × h2 3,14 × 0,64 × (D 2 + d 2 + D × d ) = × (6,27 2 + 1,5 2 + 6,27 × 1,5) = 8,53 m3 12 12 Thể tích phần hình trụ: V1 = Vt -V2 = 273,05 – 8,53= 264,52 m3 Chiều cao phần hình trụ là: h1 = 4 × V1 π×D 2 = 4 × 264,52 = 8,57 m 3,14 × 7 2 Chiều cao toàn bộ thiết bị là: H = h1 + h2 = 8,57 + 0,64 = 9,21 m Vậy thiết bị lắng có kích thước: D×H = 6270×9210 mm. Số lượng: 2 6.11. Thiết bị lọc chân không Chọn thiết bị lọc chân không thùng quay. + Thể tích nước bùn đem lọc: V = 1245,70 (m3/ngày) = 51,90 (m3/h) + Diện tích lọc: F= V 60 x ϕ x C (m2) [ 9, tr557] Trong đó: V: Thể tích nước bùn, (m3/h) C: Tốc độ lọc, chọn C= 0,02 (m3/m2.phút) ϕ: Hệ số sử dụng diện tích lọc, ϕ = 0,3 ⇒F= 51,90 = 144,16 (m2) 60 × 0,3 × 0,02 Chọn đường kính của thùng D = 5 m ⇒ Chiều dài thùng quay L = F 144,16 = = 9,18 m π × D π ×5 Chọn thiết bị lọc chân không với đặc tính kỹ thuật như sau: + Kích thước thùng lọc: D x L = 5000 x 9180 (mm) + Số lượng thiết bị: 1 6.12. Thiết bị lọc ống (lọc kiểm tra) Thể tích mật chè lọc kiểm tra chính bằng thể tích mật chè sau khi thông SO 2 lần hai: V = 988,43 m3/ngày = 41,18 m3/h SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 77 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Diện tích lọc theo yêu cầu: F = V 60 × C × ϕ Tốc độ lọc đối với mật chè: C = 0,025 m3/m2.phút Hệ số sử dụng diện tích lọc: ϕ = 0,3 F= 41,18 = 114,40 m2 60 × 0,02 × 0,3 Chọn thiết bị lọc model ZX của công ty Juneng, Trung Quốc có các đặc tính kĩ thuật như sau: [23] Diện tích lọc, m2 80 - 100 Áp lực lọc, MPa 0,4 Kích thước chung 1800×3000 Hình 6.7 Thiết bị lọc ống [23] Số lượng máy lọc cần dùng: N = F 114,40 = = 1,14 máy. Chọn 2 máy. f 100 6.13. Thiết bị bốc hơi Chọn thiết bị bốc hơi dạng ống chùm có ống tuần hoàn trung tâm. Diện tích bề mặt truyền nhiệt các hiệu được tính theo công thức: F= Q m2 K × ∆ tb [1, tr248] Trong đó: K: Hệ số truyền nhiệt, kcal/h.m.0C ∆ t: Hiệu số nhiệt độ có ích của các hiệu, 0C SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 78 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Q: Lượng nhiệt cung cấp, kcal/h Với Q được tính theo công thức: Q =Wi × ri Wi: lượng hơi thứ bốc ra ở hiệu thứ i, kg/h ri : ẩn nhiệt ngưng tụ ở hiệu thứ i, kcal/kg Lượng nhiệt cung cấp cho các hiệu: Hiệu I: Q1 = W1 × r1 = 75434,38 × 524,53 = 39567595,34 kcal/h Hiệu II: Q2 = W2 × r2 = 42746,19 × 531,92 =22737553,38 kcal/h Hiệu III: Q3 = W3 × r3 = 20362,27 × 541,84 = 11033092,38 kcal/h Hiệu IV: Q4 = W4 × r4 = 5913,39 × 556,97 = 3293580,82 kcal/h K= Trong đó: 432 × t kcal/h.m2.0C [5, tr203] 1,162 × c t: nhiệt độ sôi của dung dịch c: nồng độ dung dịch, Bx Hình 6.8. Thiết bị bốc hơi [11] Bảng 6.2. Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt nồi bốc hơi Hiệu I II III IV Để ts (oC) 124,32 113,68 98,72 75,80 đảm bảo C (%) K (kcal/h.m.0C) 21,77 2123,04 39,96 1057,63 52,16 703,63 60,01 469,59 các hiệu bốc hơi làm việc Q (kcal/h) 39567595,34 22737553,38 11033092,38 3293580,82 ổn định, ta tính ∆ t (oC) F (m2) 7,92 8,71 12,18 19,12 cho nồi 2353,18 2468,26 1287,37 1366,82 có diện tích truyền nhiệt lớn nhất F = 2468,26 m2 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 79 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Kích thước ống truyền nhiệt: L×dtr×dn = 4000×110×115 mm [1, 343] Trong đó: dtr, dn :đường kính trong, ngoài của ống truyền nhiệt, m Số ống truyền nhiệt n= F 2468,26 = = 1706,52 ống. π × d tr × L 3,14 × 0,11 × 4 Chọn theo quy chuẩn 1723 ống. [9, tr48] Ống tuần hoàn trung tâm: Diện tích bằng 20% tổng diện tích các ống truyền nhiệt. 20 × n × π × d tr2 20 ×1723 × 3,14 × 0,112 S= = = 3,27 m2 100 × 4 100 × 4 Đường kính trong ống tuần hoàn trung tâm d th = S×4 23,27 × 4 = = 2,0 m 3,14 3,14 Chọn chiều dày của thành ống ống tuần hoàn trung tâm là 0,01 m. Vậy nth th đường kính ngoài: d = d + 2×0,01 = 2 + 0,02 = 2,02 (m) Đường kính buồng đốt: D bđ = Trong đó: 0,4 × β × sin α × F × d n 2 + ( d nth + 2 × β × d n ) m ψ ×L [8, tr74] β = 1,3 ÷ 1,5 (Lấy β = 1,5) Xếp ống theo hình lục giác đều nên α = 600. Vì vậy sinα = 3 2 ψ: hệ số sử dụng lưới đỡ ống = 0,7 - 0,9, ψ = 0,9 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 80 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dbd = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 0,4 × 1,5 × 3 × 2468,26 × 0,15 2 = 6,57 m 2 + ( 2,02 + 2 × 1,5 × 0,15) 0,9 × 4 b bđ Đường kính buồng bốc: D = 1,1×D = 1,1×6,57 = 7,2 (m) b b Chiều cao buồng bốc: H = (1,5-2)×L. Chọn H = 1,5×L = 1,5×4 = 6,0 m đ Đáy có độ cao: H = 0,6 m Bộ phận thoát hơi: Hht = 0,8 m, dht = 1,5 m Chọn chiều cao nắp: Hnắp = 0,5 m Chiều cao của thiết bị là: H = Hbđ + Hb + Hđ + Hht + Hnắp + = 4,0 + 6,0 + 0,6 + 0,8 + 0,5 + 0,6 + 0,3= 11,90 m Vậy thiết bị bốc hơi có kích thước: D×H = 6570 ×11900 mm Chọn 4 thiết bị bốc hơi và 1 thiết bị dự phòng. 6.14. Thiết bị nấu Lượng nhiệt cung cấp trong các nồi nấu: Q = Dhđ×ihđ + Rht×iht kcal/h Trong đó: Dhđ: Lượng hơi sống cung cấp cho quá trình nấu đường, kg/h ihd: Hàm nhiệt hơi đốt, kcal/kg Rht: Lượng hơi thứ cung cấp cho quá trình nấu đường, kg/h iht: hàm nhiệt của hơi thứ, kcal/kg Bảng 6.3: Kết quả tính nhiệt nồi nấu Nồi nấu A B C Dhđ (kg/h) 10801,83 8213,33 3751,17 ihđ(kcal/kg) 651,36 651,36 651,36 Rht(kg/h) 16202,76 12320 5626,76 iht(kcal/kg) 618,90 621,20 621,20 Q(kcal/h) 17063768,15 13003018,63 5938705,40 ∆ t (0C) Nồi nấu t0hđ (0C) t0d.dịch (0C) A 122,39 70,62 51,77 B 122,39 70,82 51,57 C 122,39 74,24 48,15 0 Trong đó: ∆t: hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và nhiệt độ sôi của dung dịch, C SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 81 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH F= Bề mặt truyền nhiệt: Trong đó: Q m2 K × ∆t Q: nhiệt cung cấp cho nồi nấu, kcal/h K: hệ số truyền nhiệt, kcal/m2.h.0C Theo kết quả thực nghiệm của các nhà máy: Nồi nấu A: KA = 500 kcal/m2.h.0C Nồi nấu B: KB = 200 kcal/m2.h.0C Nồi nấu C: KC = 90 kcal/m2.h.0C Bảng 6.4: Kết quả tính toán bề mặt truyền nhiệt nồi nấu Nồi nấu Q(kcal/h) K(kcal/h.m2.0C) F(m2) ∆t(0C) A 17063768,15 500 51,77 659,21 B 13003018,63 200 51,57 1260,71 C 5938705,40 90 48,15 1370,41 Căn cứ vào kết quả tính toán, chọn nồi nấu đường gián đoạn kiểu tuần hoàn tự nhiên bằng ống tuần hoàn trung tâm. Tính theo nồi nấu có diện tích bề mặt lớn nhất. Chọn F = 1370,41 m2 Kích thước ống truyền nhiệt: dn×dtr×l =100×93×2000 mm Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức sau: nC = FC 376270 = 1053,41 ống = π .d tr .l 3,14 × 0,093 × 2 Chọn theo qui chuẩn nC = 1066 ống [9, tr48] Diện tích thiết diện ống tuần hoàn trung tâm khoảng 15 ÷ 20% tổng diện tích ống truyền nhiệt ⇒ Chọn 20% [9, tr48]. S th = 20 × 0,093 2 × 3,14 × 1066 = 1,44 m2 100 × 4 Ðường kính ống tuần hoàn: Dth = S th × 4 1,44 × 4 = = 1,35 m 3,14 3,14 Chọn chiều dầy của ống tuần hoàn là 0,01 m. Vậy đường kính ngoài của ống tuần hoàn: Dnth = 1,35 + 0,01×2 = 1,37 m Ðường kính buồng đốt: SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 82 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Dt = Trong đó: GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 0,4 × β × sin α × F × d n 2 + ( d nth + 2 × β × d n ) m [9, tr74] ψ×L Thường lấy β=1,3 ÷ 1,5; Chọn β = 1,5. ψ: hệ số sử dụng lưới đỡ ống, ψ = 0,7 ÷ 0,9; Chọn ψ = 0,9. Dt = 0,4 × 1,5 × 3 × 2468,26 × 0,1 6,60 m 2 2 + (1,37 + 2 × 1,5 × 0,1) = 0,9 × 2 Ðường kính buồng bốc: Db = 1,1×Dt = 1,1×6,60 = 7,26 m Chiều cao buồng bốc: Hb = (1,5 ÷ 2,5)×L, chọn Hb = 2,5×L ⇒ Hb = 5,00 m Chiều cao phần thoát hơi thứ, chọn htht = 1,5 m, hđáy = 0,8 m Phần nghiêng giữa buồng đốt và buồng bốc: hngh = 0,3 m Lỗ thoát đường non C = 1 m Ðường kính tháp thoát hơi thứ: 2 m ⇒ Tổng chiều cao nồi: H = Hb + Hđ + hđáy + htht + hngh = 5,00 + 2,00 +0,8 + 1,5 + 0,3 = 9,60 (m) Hình 6.9. Nồi nấu đường Thể tích thiết bị chứa được: Vt = Vb + Vđ + Vđáy Vb: thể tích buồng bốc SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 83 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Vb = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH π × D 2b × Hb 3,14 × 7,26 2 × 4,00 = 165,50 m3 4 = 4 Vđ: thể tích buồng đốt chứa đường non, m3 Vd = = π × d 2tr × l × n π × d 2th × l + 4 4 3,14 × 0,093 2 × 2,00 × 1066 3,14 × 1,37 2 × 2,00 + = 17,42 m3 4 4 Vđáy: thể tích phần đáy chứa đường non, (Dđáy = Dt). Vđáy = π × h đáy 12 ( ) × D đ2 + c 2 + c × D đ = 3,14 × 0,8 × ( 6,6 2 + 12 + 1 × 6,6) = 10,70 m3 12 Thể tích của nồi nấu đường non C là: Vt = Vb + Vđ + Vđáy = 165,50 + 17,42 + 10,70 = 193,62 m3 Hệ số chứa khi nấu đường non là: ϕ = 0,7 (thực tế sản xuất). Như vậy thể tích đường non cho phép nấu là: Vcp = 135,54 m3 Tính số nồi nấu theo công thức sau: n = Trong đó: V0 × τ nồi 24 × V V0: thể tích đường non nấu, m3/ngày t : thời gian nấu 1 nồi, h V: dung tích của nồi nấu được, m3 Bảng 6.5. Kết quả tính toán thiết bị nấu Hạng mục G (tấn/ngày) ρ (tấn/m3) V0(m3/ngày) Non A 1239,47 1,50387 824,18 Non B 330,46 1,51096 218,70 Non C 350,74 1,53988 227,77 6.15. Trợ tinh V (m3) T (h) N (nồi) Chọn 135,54 3 0,76 1 135,54 6 0,60 1 135,54 10 0,72 1 Tất cả các thiết bị trợ tinh A, B, C bên trong đều có hệ thống làm nguội cưỡng bức. Dung tích thiết bị: Vb = (1,1÷1,15)×V. Chọn Vb = 1,15×V V: dung tích có ích của nồi nấu, ⇒ Vb = 1,15×V = 1,15×135,54= 155,87 m3 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Số thiết bị trợ tinh được tính: m = V0 × T 24 × Vb × ϕ Trong đó: V0: thể tích đường non cần nấu, m3/ngày T: thời gian trợ tinh, giờ ϕ : Hệ số chứa đầy của thiết bị. Chọn φ = 0,8 Bảng 6.6. Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh Hạng mục V0(m3/ngày) T(h) Vb(m3) m Chọn m Trợ tinh A 824,18 3 155,87 0,82 1 Trợ tinh B 218,70 7 155,87 0,51 1 Trợ tinh C 227,77 24 155,87 1,82 2 Chọn 3 thiết bị trợ tinh (A, B mỗi loại chọn 1 thiết bị và 1 thiết bị dự phòng). Thiết bị trợ tinh C chọn 2 thiết bị. Kích thước thiết bị trợ tinh: Thiết bị trợ tinh ngang có dạng thân hình hộp chữ nhật hở, đáy bán trụ. Gọi: V1: Thể tích phần bán trụ D, L: Đường kính và chiều dài bán trụ, chọn D = 2,50 m, L = 7,00 m V1 = π × D 2 × L 3,14 × 2,5 2 × 7 = = 17,17 m3 8 8 Gọi: V2 là thể tích hình chữ nhật V2 = D×L×H = Vt – V1 = 155,87 – 17,17 = 138,7 m3 Chiều cao thiết bị trợ tinh: H = V2 138,7 = = 4,9 m D × L 2,5 × 7 => Tổng chiều cao của thiết bị : Htb = H + D = 2,05 +1,25 = 3,3 m 2 Vậy kích thước trợ tinh : L×W×H = 7000 x 3500 x 4900 mm. 6.16. Máy li tâm đường A, B Chọn máy li tâm gián đoạn kiểu AT-1200 loại nằm ngang gạt bã tự động, với đặc tính kỹ thuật [8, tr59]. Đường kính, D = 1200 mm SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 85 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Đường kính thùng quay: 1250 mm Năng suất: 1100 kg/mẻ Số vòng quay: 1100 vòng/phút Số lượng máy li tâm: m = Trong đó: G × T × 1000 60 × 24 × q × n × E Hình 6.10. Thiết bị li tâm A, B [[20] T: Thời gian li tâm, phút (TA=5 phút, TB = 10 phút) [8, tr286] G: Khối lượng đường non li tâm, tấn/ngày q: Năng suất máy li tâm, kg/mẻ n: Hệ số sử dụng thời gian, n = 0,9 E: Hệ số sử dụng năng suất máy, E = 0,8 Số máy li tâm A: m A = 1239,47 × 5 × 1000 = 4,43 chọn 5 máy. 60 × 24 × 1100 × 0,9 × 0,8 Số máy li tâm B: m B = 330,46 × 10 × 1000 = 2,89 chọn 3 máy. 60 × 24 × 1100 × 0,9 × 0,8 Chọn 2 máy dự phòng. Vậy có tất cả 10 máy. 6.17. Máy li tâm đường C Với đường C do độ nhớt cao nên chọn li tâm bằng máy li tâm liên tục.Năng suất của công đoạn ly tâm C là 350,74 tấn/ngày. Chọn máy li tâm liên tục HTII-2K800 có các đặc tính kĩ thuật sau: [9, tr 593] Đường kính roto, D = 800 mm Số vòng quay: 1200 vòng/phút Năng suất: 6000 kg/h Số máy li tâm: mc = G 350,74 = = 2,43 24.N 24 × 6 Chọn 3 máy Bảng 6.7: Tổng kết tính toán cho thiết bị li tâm Hạng mục Ly tâm A Ly tâm B Ly tâm C G (tấn/ngày) 1239,47 330,46 350,74 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A T( phút) 3 6 Liên tục Số lượng 6 4 3 86 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 6.18. Máy sấy đường Đường thành phẩm trước khi sấy có nhiệt độ 600C, độ ẩm W1 = 0,5%. Ta sấy đường ở nhiệt độ 70 ÷ 800C và độ ẩm còn lại sau khi sấy W2 = 0,05%. Khối lượng đường sau khi sấy : G2 = G1 − G1 . W1 − W2 =24026,74 kg/h 100 − W2 Khối lượng nước bốc hơi : W = 108,66 kg/h Thể tích thùng: Vt = Trong đó: W 3 m A W: lượng ẩm bay hơi, W = 108,66 kg/h A: cường độ ẩm bay hơi, A = 5 kg/m3.h [theo thực nghiệm] => Vt = Chiều dài thùng quay: L t = 108,66 = 21,73 m3 5 4 × Vt π × Dt 2 m Thường thì tỉ số giữa chiều dài và đường kính của thùng dao động từ 3,5 - 7. Chọn D1 = 1,9 m ⇒ L1 = Ta có 4 × 21,73 = 7,66 m 3,14 × 1,9 2 L L1 7,66 = = 4,03 (thoả mãn điều kiện t = 3,5 ÷ 7 ) Dt D1 1,9 Số vòng quay của thùng: n= m×K×L vòng/phút T × D t × tgα [9, tr122] Với: L: Chiều dài của cánh đảo trộn, L = 7,66 m. K, m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh và chiều chuyển động của khí. Chọn K = 0,5, m = 0,5 [9, tr122] α : góc nghiêng của thùng quay, α =30 T: thời gian đường lưu trong TB, T = 120 × β × ρ × ( W1 − W2 ) [9, tr123] A × [ 200 − ( W1 − W2 ) ] ρ : Khối lượng riêng ứng với Bx = 99,8%, ρ đường = 1553,07 kg/m3 W1,W2: Ðộ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu ,% W1 = 0,5% ; W2 = 0,05% (thực tế sản xuất) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 87 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH β : hệ số chứa đầy, β = 15% A: cường độ bay hơi ẩm, A = 5 kg/m3.h Vậy T = 120 × 15 × 1553,07 × (0,5 − 0,05) = 4,20 phút 100 × 5 × [ 200 − (0,5 − 0,05)] => n = 0,5 × 0,5 × 4,69 = 4,43 vòng/phút 4,2 × 1,2 × tg3 0 Kích thước chung của máy sấy: D×L = 1900×7660 mm. Số lượng: 1 máy. BẢNG TỔNG KẾT THIẾT BỊ TT 1 2 5 6 7 8 9 10 TÊN THIẾT BỊ Máy ép Băng chuyền Máy băm 1 Máy băm 2 Máy đánh tơi Cân tự động Gia vôi sơ bộ Gia nhiệt 11 Xông SO2 lần 1 và trung hòa 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Lắng Lọc chân không Xông SO2 lần 2 Lọc ống Nồi bốc hơi hiệu I, II, III, IV Nồi nấu đường A, B, C Trợ tinh Ly tâm A Ly tâm B Ly tâm C Máy sấy đường SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A KÍCH THƯỚC (mm) D×H = 1350×2600 D×L = 2600×43000 D×L = 1500×2600 D×L = 1500×2600 D×L = 500×2600 D×H = 2000x2020 D×H = 2500×3000 D×H = 3460×5500 D×H = 3000×4400 D×H = 3000x3150 D×H = 5000x9180 L×W×H = 9180×3900×5000 D×H = 1400×3700 D×H = 1800×3000 D×H = 6600x9600 D×H = 6600 x 8600 L×W×H = 7000 x 3500 x 3500 D×H = 1200×3000 D×H = 1200×3000 D×H = 800×1500 D×H = 1900×7660 SỐ LƯỢNG 5 1 1 1 1 1 1 4 1 2 1 1 3 5 3 6 6 4 3 1 88 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 7 TÍNH XÂY DỰNG 7.1. Tính nhân lực lao động 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy Tháng 11 6 Thời gian sản xuất 7 Tu bổ 10 Nghỉ Nhà máy đường sản xuất theo mùa vụ, từ tháng 11 năm này đến tháng 6 năm sau. Trong thời gian hoạt động của nhà máy, công nhân làm việc với chế độ 3ca/ngày, mỗi tháng nghỉ 2 ngày để sửa chữa định kỳ. Sau mỗi vụ sản xuất, nhà máy có kế hoạch tu bổ, sửa chữa tổng thể trong vòng 1 tháng và sau đó nhà máy nghỉ chờ vụ sau. 7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy Bảng 7.1. Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch Tháng 11 12 1 2 3 4 5 6 Tổng (Ngày) Ngày SX 30 31 31 28 31 30 31 30 242 Số ngày CN 5 4 4 4 5 4 4 5 35 * Thời gian làm việc của máy móc thiết bị : Tlv = Tmc - (Tn.sx + Tn.kt + Tbd ) Trong đó: Tmc : thời gian mở cửa của nhà máy theo lịch,Tmc = 242 ngày/vụ. Tn.sx : thời gian nghỉ để kiểm tra định kì, sửa chữa. Tn.sx = 16 ngày/vụ. Tn.kt : thời gian ngưng sản xuất do kỹ thuật, Tn.kt = 8 ngày/vụ Tbd : Thời gian bảo dưỡng máy, Tbd = 10 ngày/vụ Vậy: Tlv = 242 - (16 + 8 + 10 ) = 208 ngày/vụ. Tức 208 ngày sản xuất ra sản phẩm. Còn nhà máy mở cửa 242 ngày * Hệ số điền khuyết của công nhân (K) được tính như sau: K= Tlv Tsxtt Tsxtt : Thời gian sản xuất thực tế SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 89 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Trong một vụ sản xuất thời gian được nghỉ theo quy định: + Nghỉ tết Nguyên Ðán : 4 ngày. + Nghỉ chủ nhật : 35 ngày. + Nghĩ lễ • Giỗ Tổ 10-3 • 30-4 và 1-5 • Quốc Khánh 2-9 : 1 ngày : 2 ngày : 1 ngày + Nghỉ do đau ốm, hoặc lí do khác : 2 ngày K= 242 = 1,2 242 - (4 + 35 + 6) Vậy hệ số tuyển thêm hay còn gọi là hệ số điền khuyết là 1,2 7.1.3. Số công nhân phân bố cho mỗi khu vực sản xuất trong phân xưởng 7.1.3.1. Số công nhân làm việc theo ca trong ngày Bảng 7.2. Số công nhân làm việc trong một ca và một ngày TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Nhiệm vụ Số người/ca Số ca Số người/ngày Khu vực sân mía Kiểm tra chữ đường 3 2 6 Cân mía 3 2 6 Cẩu mía 6 3 18 Phục vụ sân mía 4 3 12 Khu vực sản xuất chính Xử lý và ép mía 6 3 18 Bơm nước mía hỗn hợp và nước thẩm thấu 1 3 3 Bốc hơi – gia nhiệt 4 3 12 Lắng liên tục - lọc chân không 3 3 9 Kiểm tra thông SO2 – Trung hoà 2 3 6 Phân tích nước ngưng 1 3 3 Trợ tinh – ly tâm 8 3 24 Nấu đường 6 3 18 Bơm nước ngưng – nguyên liệu 2 3 6 Lọc ống 2 3 6 Hồ đường - Hồi dung 2 3 6 Sấy đường 2 3 6 Khu vực thành phẩm SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 90 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH TT Nhiệm vụ 17 Đóng bao - Vận chuyển 18 Quản lý kho thành phẩm 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Số người/ca Số ca Số người/ngày 8 3 24 2 2 4 Khu vực khác Đốt lưu huỳnh, hoà vôi 3 3 9 Hóa nghiệm 6 3 18 Lò hơi 8 3 24 Trạm hơi nước 2 3 6 Trạm phát điện 2 3 6 Kiểm tra và làm mềm nước 2 3 6 Xử lý nước thải 2 3 6 Phục vụ dịch vụ thu mua 4 2 8 Bảo vệ 4 3 12 Kho hoá dụng cụ, hoá chất 1 3 3 Cơ điện 6 3 18 Kho nhiên liệu 2 2 4 Nhân viên vệ sinh và cây cảnh 2 2 4 Tổng 109 87 311 7.1.3.2. Công nhân hợp đồng, biên chế Do nhà máy sản xuất theo mùa vụ, để tiết kiệm và giảm chi phí trả lương cho công nhân nên ngoài công nhân sản xuất chính nhà máy còn tuyển thêm một số công nhân hợp đồng theo vụ hoặc hợp đồng công nhật. - Số lượng công nhân hợp đồng: Thường lấy bằng 25% so với công nhân trực tiếp sản xuất : CHÐ = K×CTTSX ×25% = 1,2×311×25% = 94 người - Công nhân chính thức sản xuất của nhà máy: CCT = 311 - 87 = 224 người - Số công nhân biên chế: CBC = K×CCT = 1,2 x 224 = 267 người - Số công nhân trực tiếp sản xuất: C = CBC + CHÐ = 267 + 94 = 361 người - Số công nhân lái xe (lấy bằng ½ số xe của nhà máy) : CLX = 38 người - Tổng số công nhân ở khâu sản xuất là : C 3 = C + CLX = 361 + 38 = 399 người 7.1.3.3. Số nhân viên nhà máy Bảng 7.3. Cán bộ nhân viên của nhà máy SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 91 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 9 10 11 12 GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Cán bộ nhân viên Người 1 2 1 3 3 2 5 3 3 5 3 3 2 2 35 Giám đốc Phó giám đốc Trưởng phòng KT-CN Quản đốc Kế toán Thủ quỹ Phòng phụ trách bán hàng Tổ chức hành chính - công đoàn Phòng phụ trách nguyên liệu Kỹ sư công nghệ Kỹ sư điện Kỹ sư cơ Kỹ sư nhiệt Kỹ sư tin học Tổng(C4) Tổng số CBCNV của nhà máy : CT = C3 + C4 = 399 + 35 = 434 người Số công nhân đông nhất trong một ca nmax.1.ca = ∑ Công nhân khâu SX 3 + CBNV = 399 + 35 = 168 người 3 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy 7.2.1. Phân xưởng chính Trên cơ sở thiết kế bản vẽ phân xưởng chính, chọn nhà công nghiệp 2 tầng, có lắp các sàn riêng biệt để đặt các giàn máy ly tâm, máy sấy, giàn thao tác… tuỳ thuộc vào yêu cầu cũng như lợi dụng tính tự chảy giảm số lượng bơm. Vị trí đặt ở trung tâm nhà máy, được liên kết chặt chẽ với các khu phụ trợ. Cấu trúc nhà: - Chọn bước cột (B): là khoảng cách giữa hai trục định vị ngang nhà, B = 6m. Gồm 16 bước cột ⇒ chiều dài nhà là 16 x 6 = 96 m. - Nhịp nhà (L): chọn nhà có 1 nhịp ⇒ chiều rộng nhà là 42m. Lưới cột : 6 x 6m - Chiều cao nhà (H): Nhà gồm 2 tầng. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 92 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH + Chiều cao tầng 1: 7,2 m. + Tầng 2: 10,8 m. + Mái nhà: 3,33 m. Vậy tổng chiều cao 21,33 m. Kích thước phân xưởng sản xuất chính: L×W×H = 96×42×21,33 m 7.2.2. Phần xây dựng ngoài phân xưởng 7.2.2.1. Cụm khu vực hành chính Nhà hành chính Ðược tính trên cơ sở số người làm việc hành chính: - Ban giám đốc: 3 người×24 m2 = 72 m2 - 7 phòng làm việc: 28 người ×5 m2/người = 140 m2 Các phòng liên quan khác: - Phòng họp: 50 m2 - Phòng truyền thống: 50 m2 - Phòng đoàn thể: 36 m2 - Phòng lưu trữ: 24 m2 ⇒ Tổng cộng: 372 m2 Chọn thiết kế nhà 2 tầng, kích thước: L×W×H = 25×15×7 m Hội trường Tổng số nhân viên trong nhà máy là 434 người. Tính trung bình mỗi người chiếm 0,8 m2, tính thêm 100 m2 sàn diễn hội trường và đường đi. ⇒ Diện tích câu lạc bộ là: 426×0,8 + 100 = 447,20 m2 Thiết kế nhà trệt: L×W×H = 40×15×8 m 7.2.2.2. Cụm khu vực phục vụ sinh hoạt Nhà bảo vệ Chọn 2 phòng bảo vệ với kích thước phòng: L×W×H = 6×5×3 m Nhà để xe ôtô Tổng số xe là 76 chiếc và 2 xe con hành chính. Theo tiêu chuẩn xe ôtô vận tải cần 18 ÷ 27 m2/chiếc. Chọn 20 m2, hệ số chứa đầy 0,8. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 93 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH ⇒ Snhàđểxe = 78 × 20 = 1950,00 m2 0,8 Chọn kích thước: L×W×H = 90×30×10 (m) Nhà để xe CBCNV Tính cho số xe bằng số người làm việc cho 1 ca đông nhất: 166 xe. Diện tích cho 1 xe máy là 1 m2. Chọn hệ số chứa đầy là ϕ = 0,8. ⇒ Diện tích nhà để xe: Sxemáy = 166 × 1 = 207,50 m2 0,8 Chọn kích thước: L×W×H = 18×12×3,5 m Nhà ăn Tính cho 2/3 số công nhân trong ca đông nhất, tiêu chuẩn 2,25 m2/người Diện tích cần xây dựng : 168×2,25 = 249,00 m2 Chọn kích thước nhà ăn : L×W×H = 18×15×6 m Nhà tắm Tính 60% số công nhân đông nhất trong ca, với tiêu chuẩn 6 người/vòi. Phòng có kích thước: 1,2×1,2×4 (m) Số lượng nhà tắm là: 168 × 60 = 16,60 nhà. Chọn 17 nhà 6 × 100 Diện tích nhà tắm là = 17×1,2×1,2 = 24,48 m2 Chọn nhà có kích thước: L×W ×H = 7×4×4 m Nhà vệ sinh Lấy bằng 1/2 nhà tắm = 12,24 m2. Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 5×2,5×4 m 7.2.2.2. Cụm khu vực liên quan sản xuất Nhà kiểm tra chữ đường Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 12×8×6 m Nhà cân mía Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 9×6×7 m Nhà cẩu SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 94 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Bãi mía lấy sức dự trữ cho 3 ngày. Chiều cao đống mía chất được: 6 m. Chọn hệ số chứa đầy: ϕ = 0,8. Với giả thiết 1 (m3) mía tải nặng 1 tấn. 5630 × 3 = 3518,75 m2 6 × 0,8 Diện tích bãi mía: S = Chọn kích thước nhà cẩu: L×W×H = 80×45 m Khu xử lý mía Chiều dài phải đảm bảo dài ít nhất bằng chiều dài băng tải mía vào, và độ rộng phải lớn hơn độ rộng của băng tải mía. Do đó ta chọn kích thước khu xử lý mía: L×W×H = 50×10×8 m Kho chứa đường thành phẩm Lượng đường sản xuất được trong ngày là: G cát A = 579,25 tấn/ngày. Kho có khả năng chứa sản phẩm trong 9 ngày, chất cao 9m. Giả thiết 1m 3 kho chứa được 10 bao 50 kg. Thể tích sử dụng của kho với ϕ = 0,8 Vkho = 9 × 579,25 × 10 3 = 13033,12 m3 10 × 50 × 0,8 Kho có khả năng chất cao 9m, do đó diện tích kho cần xây dựng : Skho = 10357,65 = 1861,87 m2 9 Chọn kích thước kho : L×W×H = 50×40×12 m Bể mật rỉ Bể có khả năng chứa mật rỉ trong 10 ngày sản xuất liên tục, chọn hệ số ϕ = 0,9. Lượng mật rỉ trong ngày: 214,66 tấn/ngày. Khối lượng riêng của mật rỉ: d = 1,434 tấn/m3, Bx = 84% [9, tr62] Chọn 2 bể chứa. Thể tích của 1 bể chứa: V = 214,66 × 10 = 831,62 m3 1,434 × 0,9 × 2 Chọn 2 bể hình trụ có kích thước như sau: D×H = 11×8 m 7.2.2.3. Cụm khu vực liên quan nhiệt Nhà lò đốt lưu huỳnh, kho chứa vôi SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 95 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Kho chứa vôi: Khối lượng vôi dùng trong ngày: 12,67 tấn/ngày. Dự trữ trong 30 ngày, nên số lượng vôi chứa trong kho: 380,10 tấn. Giả thiết 1 m 3 chứa được 10 bao 50 kg, với hệ số chứa đầy là ϕ = 0,9. 380,10 × 10 3 Vậy thể tích kho sử dụng: V= = 844,67 m3 10 × 50 × 0,9 Kho có khả năng chất cao 3 (m). Vậy diện tích kho: S = 844,67 = 281,55 m2 3 Chọn kích thước kho và nhà đốt lưu huỳnh có kích thước: L×W×H = 30×10×6 m Bãi chứa bã mía Chọn nhà có kích thước: L×W = 16×10 m Bãi chứa xỉ Chọn nhà có kích thước: L×W = 6×4 m Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa Chọn 2 nhà có kích thước: L×W×H = 6×4×5 m 7.2.2.4. Cụm khu vực liên quan nước Nhà làm mềm nước Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 13×9×5 m SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 96 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Bể lắng Lượng nước cần lắng hàng ngày bằng lượng nước nhà máy cần cung cấp bằng 744% so với mía [5, tr296]. Lượng nước cần lắng hàng ngày: 744%×5630 = 41887,20 tấn/ngày. Lấy thời gian lưu trong bể là 2h, hệ số chứa đầy là ϕ = 0,8. Chọn chiều cao của bể là 7 m. 41887,20 × 2 × 10 3 3⇒ ρ Với = 998 kg/m diện tích bể lắng là: S = = 624,57 m2 24 × 998 × 0,8 × 7 Chọn hai bể lắng với kích thước mỗi bể là: L×W×H = 28×25×6 m Bể lọc Lượng nước lọc trong ngày = 177% so với mía [5, tr295 ]. Lượng nước lọc = 177%×5630 = 9965,10 tấn/ngày. Chọn chiều cao bể: 5m. Hệ số chứa đầy ϕ = 0,6. 9965,10 × 10 3 Ta có diện tích bể lọc: S = = 138,68 m2 24 × 998 × 0,6 × 5 Chọn kích thước bể: L×W×H = 15×10×5 (m) Ðài nước Chọn kích thước đài nước:D×H = 10×8 m, độ cao chân đài nước 10 m. Trạm bơm nước Chọn nhà có kích thước: L×W ×H = 6×4×5 m Công trình xử lý nước thải Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 45×25 m 7.2.2.6. Cụm khu vực năng lượng-cơ khí Khu phát điện và máy phát dự phòng Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 10×7×10 m Trạm biến áp Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 6×6×5 m Phân xưởng cơ khí Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 15×10×6 m Kho vật tư Chọn nhà có kích thước: L×W×H = 6×4×6 m SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 97 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 7.2.2.30. Khu đất mở rộng Diện tích khu đất mở rộng chiếm 70 - 100% diện tích phân xưởng sản xuất chính. Chọn L×W = 75×40 m 7.2.3.Tính khu đất xây dựng nhà máy 7.2.3.1.Diện tích khu đất Fkđ = Trong đó: Fxd Fxd Fxd : tổng diện tích các công trình m2 Kxd : hệ số xây dựng % Ðối với nhà máy thực phẩm thì hệ số Kxd = 33 ÷ 50%. Chọn Kxd = 35%. Fkđ = 19381,84 = 55376,68 m2 0,35 Chọn khu đất có kích thước chữ nhật: L×W = 265×210 m 7.2.3.2.Tính hệ số sử dụng của nhà máy [7, tr44] Ksd = Fsd ×100 % Fkd Fsd : diện tích sử dụng khu đất Fsd = Fxd + Fhl + Fc + Fgt + Fb Với: Fxd = 19381,84 m2 Fhl : Diện tích hành lang, Fhl = 0,1×Fxd =0,1×19381,84 = 1938,18 m2 Fc : Diện tích trồng cây xanh, Fcx = 0,1×Fxd = 0,1×19381,84 = 1938,18 m2 Fgt : Diện tích giao thông = 0,5×Fxd = 0,5×19381,84 = 9690,92 m2 Fb : Diện tích bãi lộ thiên, bãi chứa bã bùn, bãi củi cho lò hơi, bãi dầu FO, .... Fb = 0,1×Fxd = 0,1×19381,84 = 1938,18 m2 ⇒ Fsd = 34887,30 m2 Ksd = 34887,30 × 100 = 68,77 % 265 × 210 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 98 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Bảng 7.4: Bảng tổng kết diện tích các công trình xây dựng TT Các công trình 1 Phân xưởng chính 2 Khu lò hơi 3 Kho chứa đường thành phẩm 4 Nhà hành chính 5 Hội trường 6 Nhà làm mềm nước 7 Khu phát điện 8 Trạm biến áp 9 Phân xưởng cơ khí 10 Nhà kiểm tra chữ đường 11 Nhà cân mía 12 Nhà cẩu 13 Khu xử lý mía 14 Nhà lò đốt lưu huỳnh, chứa vôi 15 Bể lắng 16 Bể lọc 17 Bể mật rỉ 18 Nhà chứa dụng cụ cứu hoả 19 Đài nước 20 Trạm bơm nước 21 Nhà bảo vệ 22 Nhà để xe ôtô 23 Nhà để xe CBCNV 24 Nhà ăn 25 Nhà tắm 26 Nhà vệ sinh 27 Bãi chứa bã mía 28 Công trình xử lý nước thải 29 Bãi chứa xỉ 30 Kho vật tư 31 Khu đất mở rộng Tổng Kích thước (m) Diện tích (m2) Số lượng L×W×H=96×42×21,33 4032 1 L×W×H=40×20×15 800 1 L×W×H=50×40×12 2000 1 L×W×H=25×15×7 375 1 L×W×H=40×15×8 540 1 L×W×H=13×9×5 117 1 L×W×H=10×7×10 70 1 L×W×H=6×6×5 36 1 L×W×H=15×10×6 150 1 L×W×H=12×8×6 96 1 L×W =9×6×7 54 1 L×W=74×40 2960 1 L×W×H=50×10×8 500 1 L×W×H=30×10×6 300 1 L×W×H=28×25×6 700 2 L×W×H=15×10×5 150 1 D×H=11×8 88 2 L×W×H=6×4×6 24 2 D×H=10×18 78,5 1 L×W×H=6×4×5 24 1 L×W×H=6×5×3 30 2 L×W×H=90×30×10 2700 1 L×W×H=18×12×3,5 216 1 L×W×H=18×15×6 270 1 L×W×H=7×4×4 28 1 L×W×H=5×2,5×4 12,5 1 L×W=16×10 160 1 L×W =45×25 1125 1 L×W =6×4 24 1 L×W×H=6×4×6 24 1 L×W =75×40 3000 1 2 19381,84 m SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 99 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 8 TÍNH NHU CẦU HƠI VÀ NƯỚC 8.1. Nhu cầu hơi Theo tính toán ở phần cân bằng nhiệt, lượng hơi đốt dùng cho cô đặc, nấu đường và một số công đoạn khác: D = 51,01% so với mía => D = 119,66 tấn/h. Sử dụng bã mía làm chất đốt cho lò hơi. Sản lượng hơi kinh tế: D kt = (0,8 ÷ 0,9)×Dđm. Lượng hơi tiêu hao: Dth = (0,1 ÷ 0,2)×Dđm Lượng hơi cần cung cấp là: Dcc = 1,1×D = 1,1×119,66 = 131,62 tấn/h Chọn lò hơi kiểu LB20/13 của công ty cổ phần nồi hơi công nghiệp (BIC) [25] Thông số kỹ thuật: SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 100 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Năng suất: 20 tấn/h Áp lực làm việc: 13 kg/cm2 Nhiệt độ hơi bão hòa: tbão hòa = 1940C Kích thước: L×W×H = 7000×3200×3400 mm Số lượng lò hơi: n = 131,62 = 6,57 20 Chọn 7 lò hơi. Hình 8.1. Lò hơi [25] 8. 2. Nhu cầu nước Nhà máy đường sử dụng một lượng nước rất lớn, được dùng nhiều ở các công đoạn sản xuất và tùy theo yêu cầu mà số lượng và chất lượng nước khác nhau. 8.2.1. Nước lắng trong Bảng 8.1: Sự phân bố nước lắng trong [5, tr294] STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hạng mục Tháp ngưng tụ cô đặc, nấu đường Tháp ngưng tụ lọc chân không Làm nguội lò đốt lưu huỳnh Dập xỉ và khử bụi lò hơi Nước cho vệ sinh công nghiệp Nước cứu hỏa Nước vệ sinh cá nhân Nước đi lọc trong Nước cho những nhu cầu khác Tổng SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A %so với mía Khối lượng (tấn/ngày) 1000 56300,00 50 15 4 50 5 25 177 10 1336 2815,00 844,50 225,20 2815,00 281,50 1407,50 9965,10 563,00 75216,80 101 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 8.2.2. Nước lọc trong Bảng 8.2. Sự phân bố nước lọc trong [5, tr295] STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Hạng mục Nước làm nguội trục ép Nước làm nguội Tuabine Nước làm nguội bơm Nước làm nguội trợ tinh Nước cho phòng thí nghiệm Nước đi khử độ cứng cấp cho lò Nước pha vào nước ngưng Những nhu cầu khác Tổng % so với mía Khối lượng (tấn/ngày) 22 1238,60 17 957,10 48 2702,40 8 450,40 2 112,60 45 2533,50 20 1126,00 15 844,50 177 9965,10 8.2.3. Nước ngưng tụ Lượng nước ngưng trong nhà máy đường mía chiếm 145% so với mía [5, tr295] Trong đó có75% là nước ngưng tụ từ hơi sống (hơi thải Tuabine, hơi giảm áp,...) và 70% từ các hiệu cô đặc nấu đường. Lượng nước ngưng tụ tổng cộng là : G =5630×1,45 = 8163,50 (tấn/ngày) Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [5, tr295]. G1 = 20%×5630 = 1126 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1= 8163,50+1126 = 9289,50 (tấn/ngày) Bảng 8.3. Sự phân bố nước ngưng [5, tr295] STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Hạng mục Cung cấp cho lò hơi Nước thẩm thấu Nước rửa cặn lọc Nước hòa vôi Nước rửa đường li tâm Nước hòa mật loãng Nước rửa nồi nấu đường Nước hòa tan đường B, C Nước chỉnh lý nấu đường Nước vệ sinh cá nhân SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A %so với mía 30 28 20 4 1 4,5 10 4 5 20 Khối lượng (tấn/ngày) 1689,00 1576,40 1126,00 225,20 56,30 253,35 563,00 225,20 281,50 1126,00 102 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 11 Nước cho nhu cầu khác Tổng 38,5 165 2167,55 9289,50 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ Ðây là hỗn hợp nước làm lạnh và nước ngưng tụ của hơi thứ của công đoạn nấu đường và cô đặc. Theo tính toán nước lắng trong dùng làm lạnh tháp ngưng ở hệ cô đặc, nấu đường và lọc chân không : (1000+50)% x 5630=59115 (tấn/ngày) Ở tháp ngưng tụ, lượng hơi thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28% so mía [5, tr296] Vậy nước ngưng tụ hơi thứ là: 28% x 5630 = 1576,40 (tấn/ngày) Lượng nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ là: 1078% x 5630=60691,40 (tấn/ngày) Lượng nước sử dụng lại, khoảng 600% so với mía [5, tr296] GL = 600% x 5630 = 33780(tấn/ngày) Vậy lượng nước sử dụng trong quá trình làm nguội các thiết bị ngưng tụ là: 60691,40 - 33780 = 26911,40 (tấn/ngày) Lượng nước nguồn nhà máy cần cung cấp cho bể lắng là: GLtrong - GL – GN = 75216,80 - 33780 – 26911,40 = 14525,40 (tấn/ngày). 8.2.5. Nước thải của nhà máy Nước thải của nhà máy đường phân bố theo bảng sau : Bảng 8.4. Nước thải của nhà máy đường TT 1 2 3 4 5 6 8 9 10 Hạng mục Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabine Nước vệ sinh công nghiệp Nước vệ sinh cá nhân Nước của phòng hóa nghiệm Nước ở tháp ngưng tụ Nước làm nguội lò đốt lưu huỳnh Nước làm nguội trợ tinh Nước cứu hỏa Nước cho nhu cầu khác Tổng SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A %so với mía Khối lượng (tấn/ngày) 67 3772,10 54 45 5 1578 15 8 5 40 1817 3040,20 2533,50 281,50 88841,40 844,50 450,40 281,50 2252,00 102297,1 103 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 104 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH CHƯƠNG 9 KIỂM TRA SẢN XUẤT Kiểm tra sản xuất là một công đoạn quan trọng không thể thiếu trong quá trình sản xuất, nhằm đảm bảo cho quá trình sản xuất hoạt động bình thường và đảm bảo được các tiêu chuẩn chất lượng quy định. Quy trình kiểm tra được thực hiện trên tất cả các công đoạn của quy trình sản xuất, ngoài ra còn kiểm tra thống kê tất cả các công đoạn phụ trợ khác. Quá trình kiểm tra được thực hiện bởi các nhân viên phòng hoá nghiệm. 9.1. Phương pháp lấy mẫu 9.1.1. Khoan mẫu, lấy mẫu, chuyển mẫu Tất cả các xe mía vào khoan mẫu để phân tích chữ đường phải được treo phiếu kiểm soát mía lên xe mía đó. Nhân viên khoan lấy mẫu xác định vị trí khoan mẫu sao cho mẫu phải đại diện cho xe mía đó. Mẫu khoan xong được đưa vào máy đánh tơi sau đó xuống thau đựng (trong thau có phân hcia mẫu thành 8 phần). Nhân viên lấy mẫu lấy 1 phần làm mẫu phân tích. 9.1.2. Lấy mẫu các loại nước mía, các loại đường Nước mía đầu - Dùng gáo hứng dọc phía trước trục đầu của máy ép 1. - Cứ 30 phút lấy mẫu 1 lần, 1 lần lấy khoảng 500ml. - Mẫu lấy xong lọc qua rây để loại bỏ phần xơ. - Phần nước lọc được lưu trong tủ lạnh 2h (4 lần lấy mẫu) - Đến giờ quy định đem mẫu trộn đều, lấy khoảng 500ml làm mẫu phân tích. Nước mía cuối - Dùng gáo hứng dọc phía sau trục cuối của máy ép 5. - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Nước mía hỗn hợp - Dùng gáo hứng ở đường ống dẫn nước mía hỗn hợp xuống thùng. - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Nước mía gia vôi - Trích van ở thùng chứa nước mía gia vôi để lấy mẫu. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 105 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Nước mía lắng trong - Trích van sau cần gạt bọt để lấy mẫu. - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Mật chè thô - Dùng gáo hứng ở đường ống dẫn mật chè thô xuống thùng. - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Mật chè tinh - Trích van trên đường ống đẫn mật chè tinh xuống thùng. - Trình tự lấy mẫu như ở nước mía đầu. Các loại đường A, B, C; đường giống B, C; hồ B; hồi dung C - Được lấy từ các thùng chứa bằng ca nhôm. - Một ca lấy mẫu phân tích 1 lần, mỗi lần lấy khoảng 300g cho mỗi loại. 9.1.3. Lấy mẫu bùn lọc - Lấy nhiều điểm dọc theo lưới lọc của trống lọc bùn, lấy sát lưới lọc. - Cứ 30 phút lấy mẫu 1 lần, mỗi lần lấy 300g, lưu mẫu trong 2h sau đó trộn đều và lấy 300g làm mẫu phân tích. 9.1.4. Lấy mẫu đường thành phẩm Mẫu được lấy tại vị trí sàng tuyển đường, lấy mẫu tại nhiều điểm khác nhau, thời gian tiến hành lấy trong 15-20 phút, trộn đều rồi đem phân tích. 9.2. Các phương pháp phân tích mẫu 9.2.1. Phân tích mía cây Đo Bx: dùng máy đo Bx RFM. Cho mẫu vào máy đo và đọc kết quả hiển thị. Xác định hàm lượng xơ: Cân trọng lượng mẫu mía đem kiểm tra (P 0). Cân trọng lượng bã sau khi ép 3 lần ( P1). Bã mía sau khi ép được đem xé và băm nhỏ, trộn đều. Sau đó cân 100g cho vào túi vải, cột chặt miệng và đem xả dưới vòi nước chảy vừa xả vừa xát mạnh, tiếp tục cho vào nồi nấu trong 1h và đem xả sạch 1 lần nữa. Đem sấy bã ở 1300C trong 3h, sau đó cho vào đĩa nhôm tiếp tục sấy đến trọng lượng không đổi. Sau đó cân lại trong lượng (P 2) ( trọng lượng thuần sau khi trừ đi đĩa nhôm). SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 106 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Tính kết quả hàm lượng xơ mía Xo P1 × 100(%) = Bã P0 Xo P = 2 × 100(%) Bã 100 P2 × P1 Xo Xo Xo × 100(%) (F) = × = P0 Mía Bã Bã Xác định chữ đường [3, Tr 5] Đưa số liệu vào máy tính với công thức tính : CCS = Với: 3 1 Phc (1 - (5 + F)/100 ) - Bx (1 − (3 + F) / 100) 2 2 Phc: là độ Pol hiệu chỉnh F: độ xơ Bx: là độ Bx của nước mía đầu 9.2.2. Phân tích bã mía Phân tích độ ẩm Cân 100g bã cho vào đĩa sấy (trọng lượng đĩa + bã) là P (kg) đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 125 -1300C trong 3 giờ, lấy ra và tiếp tục sấy đến trọng lượng không đổi. Xong cho vào bình hút ẩm và cân lại trọng lượng P1(kg) Tính độ ẩm W = P - P1 × 100 (%) 100 Phân tích % xơ trong bã Cân trọng lương bình ép bao gồm cả nắp là A (kg). Cân 100g mẫu bã cho vào vào bình ép. Cho thêm vào 5 ml Na2CO3 5%, rồi cho tiếp tục 500ml nước nóng 700C, xong đậy nắp. Đặt bình lên bép chưng cách thuỷ, sôi trong 1h. Trong quá trình nấu, thỉnh thoảng lấy ra ép vài lần nhằm mục đích cho đường trong bã nấu dễ hoà tan. Nấu xong lấy bình ra ngâm trong nước làm nguội, lau khô bình và cân trọng lượng là B(kg). Ép chắt lấy nước để xác định độ Pol, còn bã đem xác định % xơ trong bã. Sau đó cân 100g cho vào túi vải, cột chặt miệng và đem xả dưới vòi nước chảy vừa xả vừa xát mạnh, tiếp tục cho vào nồi nấu trong 1h và đem xả sạch 1 lần nữa. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 107 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Đem sấy bã ở 1300C trong 3h, sau đó cho vào đĩa nhôm tiếp tục sấy đến trọng lượng không đổi. Sau đó cân lại trọng lượng (P) (trọng lượng thuần sau khi trừ đi đĩa nhôm) coi như trọng lượng xơ Kết quả: % xơ trong bã = P × 100 (%) 100 9.2.3. Phân tích bùn lọc Phân tích độ ẩm Cân 50g bùn cho vào đĩa sấy (trọng lượng đĩa + bã) là P (kg) đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 120 -1250C trong 3 giờ, lấy ra và tiếp tục sấy đến trọng lượng không đổi. Xong cho vào bình hút ẩm và cân lại trọng lượng P1(kg) Tính độ ẩm W = P - P1 × 100 (%) 100 Phân tích Pol bùn Cân 26 g bùn cho vào cốc sạch , cho thêm một ít nước cho bùn tan đều. Cho dung dịch bùn này vào bình định mức 100 ml, sau đó cho thêm acetat chì và nước cất đến vạch định mức, lắc đều và đem lọc. Cho nước lọc vào ống quan sát 200mm đưa vào máy Polarimeter và đọc kết quả. 9.2.4. Phân tích các loại nước mía và chè trong Kiểm tra pH, Bx Dùng máy đo để đo pH của các loại nước mía và chè trong. Mẫu sau khi lấy về dùng 1 ít để tráng cốc thuỷ tinh, sau đó cho ra cốc thuỷ tinh và tiến hành đo pH và đọc kết quả hiển thị trên máy. Cho một ít mẫu vào máy đo Bx và tiến hành đo và ghi kết quả được Bx quan sát ở nhiệt độ 200C. Nếu nhiệt độ lớn 200C thì cộng với hiệu số điều chỉnh tra bảng, nếu nhỏ hơn 200C thì trừ đi hiệu số hiệu chỉnh tra bảng Xác định độ Pol Lấy khoảng 100ml mỗi mẫu cho vào bình định mức 100 cộng với 1-2ml acetat chì và nước cất, lắc đều, lọc. Sau đó cho mẫu nước lọc vào ống phân cực 200mm và đo bằng máy Polarimeter, đọc kết quả hiển thịlà Pol qs. Căn cứ vào Bx đã hiệu SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH chỉnh tiến hành tra bảng ta sẽ có %Pol đã đưa về tiêu chuẩn của dung dịch đó hoặc dùng công thức : Pol(200C)= R × 26 × 100 (%) 99,718 × d × 100 R: Pol đo ở t0C Trong đó: d: tỉ trọng của dung dịch tra theo Bx Xác định đường khử Lấy 100ml dung dịch đã dùng để đo Bx cho vào 1-2g acetat chì, lọc qua giấy lọc. Nước lọc cho vào buret 25ml Hút 10ml dung dich Feling A+B vào bình tam giác thứ nhất, cộng thêm 3 giọt chỉ thị metylen xanh, đun sôi trong vòng 2 phút, chuẩn bằng dung dịch mẫu trên buret cho đến khi xuất hiện kết tủa đỏ gạch thì kết thúc, nhỏ thêm 1 giọt metylen xanh để kiểm chứng phản ứng xảy ra hoàn toàn, đọc kết quả (V1) Ở bình thứ 2 cũng cho tương tự nhưng chuẩn độ bằng dung dịch mẫu là glucoza 1%, kết quả xác định là (V2) Kết quả: RS = V2 × 1 × F × k (%) V1 × d Trong đó: V1: thể tích mẫu tiêu tốn (ml) V2: Thể tích mẫu glucoza 1% tiêu tốn (ml) d: tỉ trong dung dịch F: Hệ số đương lượng hiệu chỉnh dung dịch Feling k: hệ số pha loãng mẫu Xác định độ tinh khiết Sau khi đã có Bx và Pol đưa về nhiệt độ tiêu chuẩn, ta tính được độ tinh khiết biểu kiến: AP = Pol × 100 (%). Bx Xác định độ màu của nước chè trong Mẫu sau khi lấy về phải tiến hành làm nguội trước khi phân tích. Pha loãng thành 100ml với nồng độ 2,5%, đem lọc. Cho dung dịch vào máy cuvet rồi cho vào máy so màu ở bước sóng 420nm, ta xác định được mật đo quang D SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 109 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết quả: IU( ICUMSA) : 0IU = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH D × 100 l×c Trong đó: l: chiều dài cuvet (cm) c: nồng độ dung dịch (g/ml) với c = Bx qs 100 ×d d: được suy ra từ Bxqs 9.2.5. Phân tích mật chè, đường non, mật và đường hồ pH, Bx pH dùng máy đo pH để xác định kết quả nhanh chóng. Bx: Cân 13 g mẫu định mức trong 100ml, lắc đều và tiến hành lọc và đo Bx trên máy đo Bx, đọc được Bx quan sát, tra bảng để xác định Bx hiệu chỉnh. Đo Pol Từ dung dịch đã định mức ở trên cho vào 2g acetat chì, lắc đều, lọc qua giấy lọc, đo Pol quan sát trên máy đo Pol từ đó xác định Pol hiệu chỉnh. Polhc = Polqs × HSNP Với : HSNP = 26 (d tra theo Bx) 100 × d Độ tinh khiết Sau khi đã có Bx và Pol đưa về nhiệt độ tiêu chuẩn, ta tính được độ tinh khiết biểu kiến: AP = Pol × 100 % Bx Xác định hàm lượng đường khử Cân 100g mật hoà tan vào 500g nước cất, lấy 100ml cho vào bình định mức, cộng thêm 1-2g acetat chì, lắc đều lọc qua giấy lọc. Nước lọc cho vào buret 25ml. Hút 10ml dung dich Feling A+B vào bình tam giác thứ nhất, cộng thêm 3 giọt chỉ thị metylen xanh, đun sôi trong vòng 2 phút, chuẩn bằng dung dịch mẫu trên buret cho đến khi xuất hiện kết tủa đỏ gạch thì kết thúc, nhỏ thêm 1giọt metylen xanh để kiểm chứng phản ứng xảy ra hoàn toàn, đọc kết quả (V1) Ở bình thứ 2 cũng cho tương tự nhưng chuẩn độ bằng dung dịch mẫu là glucoza 1%, kết quả xác định là (V2) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Kết quả: RS = GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH V2 × 1 × F × k (%) V1 × d Trong đó: V1 : thể tích mẫu tiêu tốn (ml) V2 : Thể tích mẫu glucoza 1% tiêu tốn (ml) d : tỉ trong dung dịch F: Hệ số đương lượng hiểu chỉnh dung dich Feling k : hệ số pha loãng mẫu Xác định hàm lượng đường sac trong mật rỉ Lấy mẫu tiến hành đo Bx. Cân 21 g mật rỉ hoà tan bằng nước cất, định mức 250ml, cho 1-3 g acetat chì, lọc. Hút vào bình định mức thứ nhất dung tích 100ml: hút 50ml dung dịch lọc cộng với 10ml dung dich HCl 6,34N đun cách thuỷ ở nhiệt độ 65 0C trong 10 phút, làm nguội đến nhiệt độ phòng, sau đó định mức bằng nước cất, lọc và đo Pol được (P’). Hút vào bình định mức thứ 2: 50ml dung dịch lọc cộng thêm 10ml NaCl 3,96 N, định mức bằng nước cất đến vạch, lọc và đo Pol được (P). Đo nhiệt độ dung dịch. Kết quả: % Sac = Với: [ 2 × P - (2 × P' )] × 100 132,56 - 0,0794 × (13 - g) - 0,053 × (t - 20) P: Pol đo được ở bình mẫu không thuỷ phân P’: pol đo được ở bình mẫu thuỷ phân ; g = Bx × d 2 9.2.6. Phân tích thành phẩm Độ ẩm Cân cốc đã khô sạch. Cân 10g đường thành phẩm vào cốc đã biết trọng lượng, cho vào máy đo độ ẩm ở nhiệt độ 1200C và đọc kết quả trên máy đo. Xác định độ màu Cân 50g đường thành phẩm vào cốc khô sạch, hoà tan bằng nước cất và định mức ở bình định mức 100ml, đậy kín, lắc đều, sau đó tiến hành lọc và bỏ phần nước lọc đầu. Đo Bx, đo mật độ quang D ở bước sóng 420nm SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 111 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Kết quả: IU( ICUMSA) : 0IU = D × 100 lxc (St = IU/1,04) Trong đó: l: chiều dài cuvet (cm) c: nồng độ dung dịch (g/ml) với c = Bx qs 100 ×d d: được suy ra từ Bxqs Xác định độ tro Cân chính xác 31,3 g đường mẫu lấy ở trên, cho khoảng 50ml nước cất, khuấy đều cho tan hoàn toàn, cho dung dịch vào bình định mức 100ml, sau đó cho ra cốc thuỷ tinh và tiến hành đo: Đo nhiệt độ là t Đo độ tro dẫn điện được K’ Đo độ tro dẫn điện của nước cất là K Kết quả: Độ tro của đường: (K1’ – K1)×6×10-4 Với: K’1 = [ (20- t)×0,026 t1 ]×K’×10-2; K1 = 0,35×K Xác định độ Pol Cân chính xác 26g đường vào cốc cho nước cất vào hoà tan, định mức dung dịch trong bình định mức 100ml, lọc qua giấy lọc. Lấy dung dịch lọc xác định Pol trên máy Polarimeter. Xác định hàm lượng đường khử Cân 10g đường cho vào bình tam giác, cộng thêm 50ml nước cất dể hoà tan hoàn toàn đường. Tiếp tục vào bình tam giác 50ml dung dịch Ofner (gồm CuSO 4, C4H4O6Kna.4H2O, Na2CO3, Na2HPO4), lắc nhẹ và đậy kín, rồi đun sôi trên bếp điện 4-5 phút. Làm lạnh đến nhiệt độ phòng, xong lần lượt thêm vào bình tam giác các hoá chất: 1ml CH3COOH đậm đặc, 20ml dung dich I2 0,0323N, 15ml HCl 1N. dùng nút nhám đậy kín bình. Lắc nhẹ trong vòng 2 phút rồi chuẩn độ bằng Na 2S2O3 0,0323N cho đến màu vàng nhạt, cho thêm 3 giọt chỉ thị hồ tinh bột 1%, chuẩn tiếp cho đến khi hết màu xanh đậm rồi dến xanh lơ. Ghi thể tích Na2S2O3 0,0323N tiêu tốn là B. Kết quả: %RS = (A - B – I ) x 0,01 SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 112 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Với: GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH A: Số ml I2 0,0323 N ( A = 20ml) B: Số ml Na2S2O3 0,0323N tiêu tốn I : Trị số hiệu chỉnh tác dụng khử của dung dịch ( I = 1,92) CHƯƠNG 10 AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 10.1. An toàn lao động Trong sản xuất công nghiệp an toàn lao động là vấn đề được quan tâm hàng đầu, vì nó ảnh hưởng trực tiếp sức khỏe tính mạng và tài sản của con người. Trong công nghiệp sản xuất đường vấn đề này càng được quan tâm vì khi sản xuất có sử dụng nhiều quá trình nhiệt và áp lực nguy hiểm. Vì vậy công nhân của nhà máy phải nắm vững các quy định an toàn lao động. - An toàn về người. - An toàn về máy móc, thiết bị. - An toàn về nguyên vật liệu sản phẩm, và các công trình phục vụ sản xuất. 10.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động [26] + Tổ chức lao động và sự liên hệ giữa các bộ phận không chặt chẽ. + Các thiết bị bảo hộ lao động còn thiếu hoặc không đảm bảo an toàn. + Ý thức chấp hành kỷ luật của công nhân viên trong nhà máy chưa cao. + Vận hành thiết bị, máy móc không đúng quy định kỹ thuật. + Trình độ lành nghề và nắm vững về mặt kỹ thuật của công nhân còn yếu. + Các thiết bị, máy móc được trang bị không tốt hoặc chưa hợp lý. 10.1.2. Những an toàn cụ thể trong nhà máy 10.1.2.1. Ðiều kiện khí hậu trong nhà sản xuất chính [26] Nhà sản xuất chính có dạng hình hộp khối, mọi quá trình sản xuất đều thu gọn trong nhà, các thiết bị và hệ thống phức tạp. Do vậy vấn đề thông gió và chiếu sáng cần được chú trọng. • Thông gió: Tận dụng tối đa sự lưu thông không khí trong nhà máy, bằng cách xây dựng các cửa sổ và cửa chớp, cửa trời trên mái. Bảo đảm sự chênh lệch nhiệt độ trong phân xưởng và môi trường không quá 3 ÷ 50C. Tại các bộ phận sinh nhiệt như: gia nhiệt, bốc hơi, nấu đường, li tâm, lò hơi có bố trí quạt gió để tăng SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 113 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH cường sự phân tán nhiệt. Các bộ phận sinh nhiệt đều có lớp cách nhiệt và phải đặt ở cuối hướng gió. • Chiếu sáng: Tận dụng ánh sáng tự nhiên qua các cửa sổ, cửa mái để tiết kiệm năng lượng điện chiếu sáng, tạo cảm giác dễ chịu cho công nhân sản xuất. Tuy nhiên, để đảm bảo đầy đủ ánh sáng cho vận hành và làm việc cần có đèn chiếu sáng. Các hành lang lối đi cũng phải được chiếu sáng đúng mức. • An toàn về điện: Lượng điện và thiết bị dùng điện trong nhà máy rất lớn nên cần phải bảo đảm an toàn. Các đường dây dẫn điện được cách điện an toàn và bố trí dọc tường hay đi ngầm dưới mặt đất. Trang bị an toàn về điện đầy đủ, các môtơ điện, hộp điện đều che chắn cẩn thận, ghi chú rõ ràng, có dây trung tính nối đất. Phải có phương tiện bảo vệ cá nhân và biện pháp cấp cứu người bị nạn. Phòng chống sự phát sinh tĩnh điện trong vận hành. Không nên sử dụng điện phi sản xuất làm ảnh hưởng đến sản xuất. • An toàn về hơi, thiết bị trao đổi nhiệt: Các thiết bị sản xuất hơi, nhiệt như: lò, tuabin, thiết bị đun nóng, ... , cần phải có vỏ bảo vệ chắn chắc, cần có khoảng cách an toàn khi làm việc, cần kiểm tra kỹ thuật an toàn trước khi sử dụng và định kỳ kiểm tra mức độ an toàn của thiết bị, đường ống dẫn hơi phải đặt cao 3 ÷ 4,5 (m), sát tường hoặc dọc theo cột, có lớp bảo ôn đồng nhất để dễ phân biệt và dùng đúng quy định của nhà máy. • Phòng chống cháy nổ: Cháy nổ là hiện tượng rất dễ xảy ra trong nhà máy do các sự cố sau: Chập mạch điện, nhiên liệu dễ bắt lửa, các thiết bị đóng cặn, bị ăn mòn lâu ngày bị nổ, các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình sản xuất. Ðể hạn chế cháy nổ cần có biện pháp sau: + Bố trí sản xuất có khoảng cách thích hợp để tránh lây lan. + Các bộ phận gây cháy nổ như: Lò vôi, lò lưu huỳnh đặt cuối hướng gió. + Những thiết bị dùng điện phải có vỏ an toàn. + Bố trí các cầu thang phòng hỏa, các bình cứu hỏa, các khu cứu hỏa cạnh đường giao thông để dễ vận động khi cứu hỏa. • Giao thông trong nhà máy: Ðể thuận tiện và rút ngắn đoạn đường trong phân xưởng, nhà máy cần thiết kế các lối đi lại có chiều rộng hợp lý, các cầu thang rộng SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 114 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH và chịu lực, dễ dàng đi lại. Ngoài ra bố trí các cửa ra vào hợp lý để khi có sự cố dễ dàng thoát hiểm. • An toàn lao động trong phòng thí nghiệm: Cán bộ công nhân viên phòng hóa nghiệm phải tuân thủ đầy đủ nội quy của phòng hóa nghiệm. Khi thao tác cẩn thận, tránh độc hại cho người. Các hóa chất để đúng nơi quy định, gọn gàng không làm đổ vỡ dụng cụ thí nghiệm, không làm rơi hoá chất, các lọ đựng hóa chất phải đậy nút và ghi nhãn. 10.2. Vệ sinh xí nghiệp [26] Ðể đảm bảo vệ sinh trong sản xuất cần có các biện pháp sau: + Các bộ phận sinh ra chất độc như lò đốt lưu huỳnh, lò hơi..., cần đặt cuối hướng gió. + Khu đất xây dựng cần đặt cuối hướng gió và cách xa khu dân cư, để bảo đảm vấn đề môi trường. + Khu ép thường ẩm ướt nên đặt khu riêng. Các khu li tâm, sấy đường, hồi đường thường rơi vãi và bụi bặm gây ảnh hưởng đến công việc và sức khỏe của công nhân. Do vậy sau mỗi ca sản xuất phải vệ sinh sạch sẽ từng khu làm việc. + Ðường thành phẩm dễ hút ẩm, nên khi bảo quản phải chú ý đến chế độ bảo quản. Nhà kho phải khô ráo sạch sẽ, không có các vật liệu khác. + Nhà máy cần có khu vệ sinh riêng biệt ở những nơi quy định, để đảm bảo vệ sinh và giảm sự đi lại không cần thiết. + Đường dẫn nước bùn, nước thải đều có nắp đậy, không ảnh hưởng đến nơi làm việc. + Công nhân vào làm việc phải vệ sinh sạch sẽ, phải có áo quần bảo hộ đầy đủ. + Phải có chế độ bồi dưỡng thích đáng cho cán bộ công nhân viên. SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 115 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian hơn 3 tháng làm đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn tận tình của cô PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh cùng với sự nỗ lực tìm tòi học hỏi của bản thân đến nay em đã hoàn thành đúng thời gian quy định với đề tài: ‘’Thiết kế nhà máy đường RS năng suất 5630 tấn mía/ngày’’. Qua quá trình làm đồ án, giúp em nắm rõ các yêu cầu đối với việc thiết kế một nhà máy nói chung và nhà máy chế biến thực phẩm nói riêng. Làm đồ án thiết kế là một cơ hội giúp kiến thức chuyên môn được rõ ràng và vững vàng hơn, có thể thấy được sự liên quan giữa lí thuyết và thực tế sản xuất. Đồ án giúp em nắm được nắm bắt được những kiến thức cơ bản về nguyên liệu mía, các vùng trồng mía, quy trình sản xuất, các yêu cầu khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy, cách lựa chọn và bố trí thiết bị cho hợp lí, nắm được các kiến thức cần thiết khi thiết kế nhà máy. Tuy nhiên, do thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên em không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để em hoàn thiện hơn đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, ngày 5/05/2014 Sinh viên thực hiện Lê Thị Minh SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 116 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông (1982), Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1, Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội. 2. Đỗ Văn Đài, Nguyễn Trọng Khuông (1982), Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 2, Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội. 3. Trương Thị Minh Hạnh, Công nghệ sản xuất đường - bánh kẹo, Nhà xuất bản Đà Nẵng. 4. Nguyễn Mạnh Hùng (1990), Giáo trình thiết bị đường, Đại học bách khoa hà Nội. 5. Nguyễn Ngộ (1998), Cơ sở thiết kế nhà máy đường mía, Nhà xuất bản Hà Nội. 6. Nguyễn Ngộ, Lê Bạch Tuyết (1984), Công nghệ sản xuất đường mía, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - Hà Nội. 7. Trần Thế Truyền (1991), Cơ sở thiết kế nhà máy thực phẩm, Nhà xuất bản Đà Nẵng. 8. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập I, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - Hà Nội. 9. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản (1999), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập II, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - Hà Nội. Trang web 11.http://www.sugartech.com (26/03/2014) 12. http://Baomoi.com ( 24/02/2014) 13. http://Luanvan.net (24/02/2014) 14. http://Quangnam.gov (26/02/2014) 15.http://www.zbook.vn/ebook/cong-nghe-che-bien-duong-mia-va-san-phamduong-mia-29110/ (26/02/2014) 16.http://luanvan.net.vn/luan-van/de-tai-tinh-hinh-san-xuat-tieu-thu-duong-tai-vietnam-tu-nam-2008-den-nay-59437/ (26/2/2014) 17.http://www.khukinhte.com/vietnam-special-economic-zones/news/KCN-QuangNam/ (26/02/2014) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 117 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH 18.http://www.chinhphu.vn/portal/page/portal/chinhphu/cactinhvathanhpho/tinhqua ngnam/thongtintinhthanh?view=introduction&provinceId=1374 (26/02/2014) 19. http://www.baodanang.vn/channel/6058/201401/tet-nho-duong-bat-quang-nam2303562/ (26/02/2014) 20.http://maxreading.com/sach-hay/lang-nghe-truyen-thong/quang-nam-langduong-bao-an-4196.html (26/02/2014) 21. http://tapvn.com.vn/thiet-bi-nganh-mia-duong/ (26/02/2014) 22. http://www.ju-neng.cn/c2.htm (26/02/2014) 23. http://www.ju-neng.cn/c2.htm (26/02/2014) 24. http://www.ebook.edu.vn/?page=1.18&view=16931 (27/02/2014) 25. http://www.indiamart.com/pushtipowertech/sugar-industry-equipment.html 26.http://tailieu.vn/doc/giao-trinh-an-toan-lao-dong-part-1-735835.html (21/2/2014) SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 118 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD:PGS.TS TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH PHỤ LỤC Phụ lục 1 STT Hạng mục 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 Lượng mía ép thực tế Nước thẩm thấu Kiểm tra % cát bùn trong mía Kiểm tra % tạp chất trong mía Kiểm tra phần trăm xơ trong mía Ðộ ẩm bã Pol bã Ðo Bx, Pol nước mía nguyên Ðo RS nước mía nguyên Ðo Bx, Pol nước mía cuối Thành phần CaO trong vôi Ðo Bx, Pol, pH nước mía hỗn hợp Ðo P2O5 nước mía hỗn hợp Ðo RS nước mía hỗn hợp Ðo pH nước mía Sunfit hoá Ðo hàm lượng SO2 nước mía sunfit Ðo pH nước mía trung hoà Ðo Bx, pH nước mía lọc % đường trong chè trong Ðo Bx, Pol chè trong Ðo Pol bã bùn Ðo độ ẩm bã bùn Ðo Be sữa vôi Ðo Bx, Pol mật chè Ðo Bx, Pol hồi dung Ðo Bx, Pol mật chè Sunfit hoá Ðo pH mật chè Sunfit hoá Ðo độ màu, hàm lượng SO2 mật chè Ðo RS mật chè Sunfit Ðo Bx, Pol, GP non A Ðo Bx, Pol, GP non B Ðo Bx, Pol, GP non C Ðo Bx, Pol, GP giống Ðo Bx, Pol, GP mật A Ðo Bx, Pol, GP mật B Ðo Bx, Pol, GP mật C Thành phần đường trong nước Ðộ cứng toàn phần của nước lò Pol, độ ẩm, RS, % Sachacarose Ðo độ màu ICS đường thành phẩm Pol, độ ẩm, RS, % Sachacarose SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A Chỉ tiêu qui định 5630 (tấn/ngày) 25% [...]... mía nhiều ảnh hưởng cao • Dễ bị biến màu tới sự đóng cặn trong thiết bị bốc hơi Phù hợp để sản xuất Phù hợp để sản xuất Phù hợp tối ưu để sản xuất đường thô đường RE đường RS Kết luận: Với những ưu điểm nổi bật của phương pháp như vậy kết hợp với điều kiện sản xuất của nhà máy, vốn đầu tư trang thiết bị kĩ thuật Thao tác vận hành các máy móc thiết bị phù hợp với trình độ công nhân, không đòi hỏi quá cao... x 11,24 % = 11,24 (tấn) 3 Khối lượng chất không đường trong mía =100 x % chất không đường =100 x 2,68 % = 2,68 (tấn) 4 Khối lượng nước trong mía =100 x % nước trong mía = 100 x 74,11 % = 74,11 (tấn) 5 Khối lượng nước thẩm thấu = 100 x % nước thẩm thấu = 100 x 25% = 2 5( tấn ) 6 Khối lượng đường ép được từ mía = Khối lượng đường trong mía x hiệu suất ép = 11,97 x 96,05 % = 11,50 (tấn) 7 Khối lượng chất... Khối lượng đường trong bã = Gđường của mía × 100 − ηép 100 =11,97 x 100 − 96,05 = 0,47 (tấn) 100 2 Khối lượng chất khô của bã = (KL đường trong bã x 100 )/ GP bã = 0,47 x 100 = 0,62 (tấn) 76,03 3.Khối lượng bã = G xo + GCKbã 11,24 + 0,62 x100 = 23,84 (tấn) × 100 = 100 − Wbã 100 − 50,25 4.1.3 Nước thẩm thấu K.lượng nước thẩm thấu cho 100 tấn mía = 100 x % nước thẩm thấu = 100 x 25% = 25 (tấn) 4.1.4 Nước... x % nước thẩm thấu = 100 x 25% = 25 (tấn) 4.1.4 Nước mía hổn hợp (NMHH) 1 Khối lượng NMHH = Gép + GNTT - Gbã= 100 + 25 – 23,84 = 101,16 (tấn) 2 Khối lượng đường trong NMHH = KL đường trong mía – KL đường trong bã = 11,97 – 0,47 = 11,5 (tấn) 3 Khối lượng chất khô trong NMHH = GCK trong mía – GCK trong bã = 14,65 – 0,62 = 14,03 (tấn) 4 % đường trong NMHH SVTH: Lê Thị Minh – Lớp: 09H2A 36 ... 3.1 Chọn phương pháp sản xuất: Chọn phương pháp công nghệ tối ưu nhất là một trong những bước quan trọng được đặt lên hàng đầu, để giải quyết được hai vấn đề • Phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất • Cho được chất lượng sản phẩm tốt Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp sản xuất khác nhau nhằm đáp ứng được các yêu cầu sản xuất khác nhau cho từng loại sản phẩm với chất lượng... nhớt dung dịch đường [3, tr16] Độ nhớt, 10-2N.s/m2 200C 400C 600C 700C 20 1,96 1,19 0,81 0,59 40 6,21 3,29 0,91 1,32 60 58,93 21,19 9,69 5,22 70 485,00 114,80 39,10 16,90 Độ ngọt: Nếu lấy độ ngọt của đường sacaroza là 100 để so sánh thì: lactoza Nồng độ (1 6), maltoza (3 2), glucoza (7 4), fructoza (1 7 3) Tính chất khúc xạ của dung dịch đường: Nồng độ dung dịch đường càng lớn thì chiết xuất càng lớn Lợi... Juneng, Trung Quốc Hình 3.7 Thiết bị lọc kiểm tra [23] 3.3.3 Nấu đường, trợ tinh, ly tâm 3.3.3.1 Nấu đường Mục đích của công đoạn nấu đường làm xuất hiện tinh thể đường và nuôi cho những tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu bảo đảm chất lượng đường thành phẩm Sản phẩm của quá trình nấu đường gọi là đường non, nó gồm tinh thể đường và mật cái Ta chọn chế độ nấu đường 3 hệ Đây là chế độ nấu... Vận chuyển, tiếp nhận (Cân, cẩu mía, băng chuyền): Mía thu hoạch ở vùng nguyên liệu, vận chuyển chủ yếu bằng xe tải về nhà máy sẽ đi qua hệ thống khoan lấy mẫu để kiểm tra chữ đường (CCS: Commercial Canc Sugar) và qua hệ thống cân để xác định khối lượng nhằm xác định giá thu mua Chữ đường của mía dao động chủ yếu từ 8 – 13 Sau đó mía được cẩu từ xe xuống bãi để chờ sản xuất Khi sản xuất mía được cẩu đưa... đặn - Xử lý sơ bộ (băm và đánh tơi): Phá vỡ cấu trúc vỏ, thân cây mía và tế bào mía, tạo điều kiện tốt cho quá trình ép được dễ dàng hơn, nâng cao năng suất ép và hiệu suất ép Mía từ bàn lùa đổ xuống băng chuyền và được đưa vào hệ thống xử lý Tại máy băm số 1 ( ặt cuối băng chuyền nằm ngang) chuyển động cùng chiều với băng chuyền, đưa đến máy băm số 2 ( ặt ở đầu băng chuyền nằm nghiêng) cũng chuyển động... chuyền Máy đánh tơi kiểu búa làm cho mía được xé nhỏ thành dạng sợi nhỏ sau đó mía được băng chuyền đưa đến máy tách kim loại - Ép mía: Tách lượng nước trong cây mía đến mức tối đa cho phép, đạt hiệu suất và năng suất cao Sử dụng băng tải đưa mía đến máy ép Bã mía từ máy ép này đến máy ép khác nhờ băng tải cào đặt nghiêng 45 0 Lượng bã sau khi ra khỏi bộ ép cuối cùng có W≤ 50% ( ộ ẩm), Pol ≤ 2% (hàm ... ‘’ Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5630 mía/ngày’’ Nhà máy xây dựng khu Công nghiệp Điện Nam-Điện Ngọc-Quảng Nam.Với quy mô sản xuất trung bình em tin nhà máy xóa vết nhơ ngành mía đường. .. với việc thiết kế nhà máy, điều kiện tiên ban đầu chọn địa điểm để xây dựng nhà máy, định sống nhà máy Đặc biệt nhà máy sản xuất đường tìm địa điểm phù hợp quan trọng Vì vậy, chọn đặt nhà máy miền... xuất Phù hợp để sản xuất Phù hợp tối ưu để sản xuất đường thô đường RE đường RS Kết luận: Với ưu điểm bật phương pháp kết hợp với điều kiện sản xuất nhà máy, vốn đầu tư trang thiết bị kĩ thuật