Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch đường mía 2 nồi liên tục , ngược chiều

ĐỀ TÀI: thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch đường mía nồi liên tục , ngược chiều Danh sách nhóm 7: 1, LÊ VĂN MINH 2, TRẦN THỊ KIM LINH 3, H’RĂM BUÔN YÃ 4, HỒ VĂN DŨNG 5, PHẠM VĂN VƯỢNG MỤC LỤC: LỜI NÓI ĐẦU .2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC VÀ NGUYÊN LIỆU 1.1- Đôi nét ngành công nghiệp mía đường 1.2- Sơ lược trình cô đặc 1.2.1.Bộ phận đun sôi 1.2.2.Bộ phận bốc 1.3- Sơ đồ CHƯƠNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 10 2.1- Dữ kiện ban đầu 10 2.2- Cân vật chất 10 2.3- Cân lượng 12 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 22 3.1- Tính buồng bốc 22 3.2- Tính buồng đốt .24 3.3- Tính kích thước ống .27 CHƯƠNG KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 LỜI NÓI ĐẦU Tri thức tiền đề để phát triển khoa học kỹ thật công nghệ lĩnh vực kinh tế Trong kế hoạch công nghiệp hóa – đại hóa nông thôn công nghiệp mía đường chương trình quan trọng phát triển kinh tế nông thôn Cùng với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật đời sống người ngày cải thiện nâng cao, kéo theo tăng lên nhu cầu sử dụng đường mía sản phẩm từ đường mía Tuy nhiên phần đông người tiêu dùng biết cách sản xuất đường Với tập này, nhóm em mong đem lại phần kiến thức công đoạn cô đặc đường trình sản xuất đường Và phần trình bày nhóm CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC VÀ NGUYÊN LIỆU 1.1 Đôi nét ngành công nghiệp mía đường Ngành công nghiệp mía đường ngành công nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thị trường nước ta mà lò đường với quy mô nhỏ nhiều địa phương thiết lập nhằm đáp nhu cầu Tuy nhiên, hoạt động sản xuất cách đơn lẻ, suất thấp, ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp đường mía Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành công nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Diện tích mía tăng lên cách nhanh chóng, mía đường ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo phế liệu nguyên liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu, acid lactic… Trong tương lai, khả phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên mía, độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ không chế biến kịp thời Vì tính quan trọng việc chế biến, vấn đề quan trọng đặt hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, Bến Tre … với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến trình sản xuất Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu trình cần thiết cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần xem thường Nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nước mía hệ thống cô đặc nồi ngược chiều liên tục Năng suất sản phẩm: 3000kg/h Nồng độ ban đầu: 8% Nồng độ cuối: 25% Áp suất đốt: 3at Áp suất ngưng tụ: Pck = 0.5at 1.2 Sơ lược trình cô đặc Cô đặc trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sôi với mục đích: Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể Thu dung môi dạng nguyên chất Quá trình cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), hệ thống thiết bị cô đặc hay hệ thống nhiều thiết bị cô đặc Trong đó: Cô đặc chân không dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy nhiệt Cô đặc áp suất cao áp suất khí dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, để sử dụng thứ cho cô đặc cho trình đun nóng khác Cô đặc áp suất khí thứ không sử dụng mà thải không khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi trình cô đặc, đặc điểm trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, dùng chất hòa tan dung dịch không bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung môi tách trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đung nóng thiết bị hệ thống cô đặc ta gọi phụ Quá trình cô đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi làm việc gián đọan liên tục Quá trình cô đặc thực áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín cô đặc chân không (áp suất thấp) có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sôi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt Cô đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Nguyên tắc trình cô đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch đun nóng đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Còn dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịchsôi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi, nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc áp suất dư, nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường dùng phổ biến cả, loại có ưu điểm dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi, nhiệt độ sôi nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi (trừ nồi đầu) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi, kết dung dịch làm lạnh đi, lượng nhiệt làm bốc thêm lượng nước gọi trình tự bốc Nhưng dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi cần phải tốn thêm lượng đốt để đun nóng dung dịch, cô đặc xuôi chiều dung dịch trước vào nồi đầu thường đun nóng sơ phụ nước ngưng tụ Khuyết điểm cô đặc xuôi chiều nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần, nồng độ dung dịch lại tăng dần, làm cho độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối Cấu tạo thiết bị cô đặc: Trong công nghệ hóa chất thực phẩm loại thiết bị cô đặc đun nóng dùng phổ biến, loại gồm phần chính: 1.2.1 Bộ phận đun sôi Dung dịch (phòng đốt) bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch 1.2.2 Bộ phận bốc (phòng bốc hơi) Là phòng trống, thứ tách khỏi hỗn hợp lỏng – dung dịch sôi (khác với thiết bị có phòng đốt) Tùy theo mức độ cần thiết người ta cấu tạo thêm phận phân ly – lỏng phòng bốc ống dẫn thứ, để thu hồi hạt dung dịch bị thứ mang theo Về phân loại Theo phân bố bề mặt truyền nhiệt có loại nằm ngang, thẳng đứng, loại nghiêng Theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt có loại vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm Theo chất tải nhiệt có loại đun nóng dòng điện, khói lò, nước, chất tải nhiệt đặc biệt Theo tính tuần hoàn dung dịch: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức, Lựa chọn thiết bị: Theo tính chất nguyên liệu, ta chọn thiết bị cô đặc nồi, làm việc liên tục, có ống tuần hoàn buồng đốt đối lưu tự nhiên Thiết bị cô đặc dạng có cấu tạo đơn giản, dễ sửa chửa, làm Đồng thời, tận dụng triệt để nguồn Quá trình cô đặc tiến hành áp suất chân không nhằm làm giảm nhiệt độ sôi dung dịch, giảm chi phí lượng, hạn chế biến đổi chất tan Tuy nhiên, tốc độ tuần hoàn nhỏ, hệ số truyền nhiệt thấp, vận tốc tuần hoàn bị giảm ống tuần hoàn bị đun nóng 1.3- Sơ đồ: T=80.5 P=0.5 T=132.9 P=3 T=106.45 P=1.36 X=17.21% X=10% T=25 X=50% Ký hi?u: 10 =3047,22 (kg/h) Lượng thứ bốc lên nồi 2: W2 = W − W1 = 6375 – 3047,22 = 3327,78(kg/h) Kiểm tra lại giả thiết phân bố thứ nồi: C%(1) = < 5% C%(2) = < 5% 24 Thỏa mãn Lượng đốt tiêu dùng: D1= W1.i1 + (Gd − W ).C1.ts1 − (Gd − W2 ).C2 t s = 0,95( I1 − Cng1.θ1 ) =3767,74(kg/h) Lượng đốt tiêu tốn riêng: m= (kg đốt / kg thứ) Trong đó: D: lượng đốt dùng cô đặc (kg/h) W: lượng thứ thoát cô đặc (kg/h) 25 CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 3.1-Tính buồng bốc 3.1.1.Đường kính buồng bốc Do lượng thứ bốc lên hai nồi gần xấp xỉ nhau, nhiệt độ nồi hai nhỏ nên khối lượng riêng nồi II nhỏ nồi I suy thể tích thoát nồi II lớn nồi I Do ta cần tính đại diện nồi II Vận tốc (ωhmax) thứ buồn bôc phải không qua 70-80% vận tốc lắng (ω0) ω0 = 4.g ( ρl − ρ h ).d m/s 3.ξ ρ h (CT 1.3/69 giáo trình trình thiết bị công nghệ hóa học) ρl, ρh: khối lượng riêng giọt lỏng thứ (kg/m3), (80,9oC) ρl = 970,6 (kg/m3) (bảng I.5/11 STQTTB tập 1) ρh = 0,3158 (kg/m3) (bảng 56/45 STQT học) d: đường kính giọt lỏng chọn d = 0,0003 (Theo trang 157, [3]) ξ: hệ số trở lực 0,2< Re < 500 →ξ = 18,5 Re0,6 500< Re