Thiết kế nhà máy sản xuất đường rs với năng suất 5750 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 5750 TẤN MÍA/ NGÀY Sinh viên thực hiện: HUỲNH ĐỨC HẢI Đà Nẵng – Năm 2018 TÓM TẮT Yêu cầu đồ án thiết kế nhà máy sản xuất đường RS với suất 5750 mía/ngày, bao gồm thuyết minh vẽ Về phần thuyết minh gồm 10 chương nội dung sau: Lập luận kinh tế kĩ thuật nhằm chọn địa điểm xây dựng nhà máy phù hợp, tổng quan chung đường, chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ, cân vật chất Sau tính xây dựng tổ chức nhà máy, tính - nước nhà máy, kiểm tra sản xuất cuối an toàn lao động Về phần vẽ gồm có vẽ thể cỡ giấy A0 gồm: - Bản vẽ mặt phân xưởng sản xuất chính: thể cách bố trí, khoảng cách thiết bị nhà máy - Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: thể hình dạng gần hết thiết bị phân xưởng theo mặt cắt đứng, kết cấu tường, kết cấu mái nhà - Bản vẽ đường ống - nước: giúp cụ thể hóa cách bố trí đường ống phân xưởng, bao gồm đường ống dẫn hơi, nước, nước ngưng nước thải - Bản vẽ tổng mặt nhà máy: thể cách bố trí xếp đặt phân xưởng sản xuất cơng trình phụ nhà máy ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Đức Hải Lớp: 13H2B Số thẻ sinh viên: 107130098 Khoa: Hóa Ngành: Cơng nghệ thực phẩm Tên đề tài: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 5750 TẤN MÍA/ NGÀY Đề tài thuộc diện:  Có ký kết thỏa tuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu ban đầu Sacaroza 12,38 Xơ 10,89 Chất Khơng đường Nước 3,27 (tự tính) GP bã Độ ẩm bã 75,88 48,26 Nước thẩm thấu: tự chọn từ 22 đến 25% Nội dung phân thuyết minh tính tốn - Mở đầu - Lập luận kinh tế kĩ thuật - Tổng quan - Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ - Tính cân vật chất - Tính cân nhiệt - Tính chọn thiết bị thiết bị chủ yếu - Tính xây dựng - Tính - nước - Kiểm tra sản xuất - An toàn lao động, vệ sinh xí nghiệp, phịng cháy chữa cháy - Kết luận - Tài liệu tham khảo Các vẽ đồ thị - Bản vẽ mặt phân xưởng sản xuất (A0) - Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất - Bản vẽ đường ống - nước (A0) (A0) - Bản vẽ tổng mặt nhà máy (A0) Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Trương Thị Minh Hạnh Ngày giao đề tài: 24-01-2018 Ngày hồn thành: 23-05-2018 Thơng qua mơn Ngày……tháng……năm 2018 TRƯỞNG BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS.TS Đặng Minh Nhật PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Kết điểm đánh giá: Sinh viên hoàn thành nộp toàn báo cáo cho môn Ngày…… tháng…… năm 2018 (Ký, ghi rõ họ tên) Ngày…… tháng…… năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh, giảng viên khoa hóa - trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa hóa - trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng Phịng nói chung thầy trường nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài tơi thực hướng dẫn cô Trương Thị Minh Hạnh, tài liệu xác trích dẫn rõ ràng, nội dung trình bày theo quy định đề Tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với cam đoan Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Huỳnh Đức Hải ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH BẢNG v DANH SÁCH HÌNH .viii DANH SÁCH CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ix Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1.Đặc điểm tự nhiên 1.2 Vùng nguyên liệu 1.3 Hợp tác hóa 1.4 Nguồn cung cấp điện 1.5 Nguồn cung cấp 1.6 Nhiên liệu 1.7 Nguồn cung cấp nước xử lí nước xử lí nước thải 1.8 Giao thông vận tải 1.9 Nguồn nhân lực 1.10 Thị trường tiêu thụ sản phẩm 1.11 Năng suất nhà máy CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Định nghĩa đường RS khái quát số khái niệm đường 2.2 Khái quát mía 2.3 Cơ sở của trình làm nước mía 10 2.4 Cơ sở lí thuyết động học trình nấu đường kết tinh đường 12 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 17 3.1 Chọn phương pháp sản xuất 17 3.2 Sơ đồ thuyết qui trình cơng nghệ theo phương pháp sunfit hóa 20 3.3 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ 22 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 39 4.1 Số liệu ban đầu 39 iii 4.2 Công đoạn ép 39 4.3 Công đoạn làm nước mía hỗn hợp 41 4.4 Công đoạn bốc – Làm mật chè 46 4.5 Tính cơng đoạn nấu đường 48 CHƯƠNG : CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 57 5.1 Hệ cô đặc nhiều nồi 57 5.2 Cân cho hệ đun nóng 60 5.3 Cân nhiệt cho hệ nấu đường 62 5.4 Cân nhiệt cho hệ cô đặc 69 5.5 Nhiệt dùng cho yêu cầu khác 72 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 75 6.1.Chọn máy ép 76 6.2 Băng chuyền mía 77 6.3 Máy băm 77 6.4 Máy đánh tơi 78 6.5 Cân định lượng 79 6.6 Thiết bị gia vôi sơ 79 6.7 Thiết bị gia nhiệt 80 6.8 Thiết bị thơng SO2 lần gia vơi trung hồ 81 6.9 Thiết bị thông SO2 lần 84 6.10 Thiết bị lắng 84 6.11 Thiết bị lọc chân không 85 6.12 Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra) 86 6.13 Thiết bị cô đặc 87 6.14 Thiết bị nấu đường 89 6.15 Trợ tinh 92 6.16 Máy li tâm đường A, B 93 6.17 Máy li tâm đường C 94 6.18 Máy sấy đường: SẤY THÙNG QUAY 95 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG 97 7.1 Tính nhân lực lao động 97 7.2 Các cơng trình xây dựng nhà máy 100 7.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 105 CHƯƠNG TÍNH HƠI – NƯỚC 107 8.1 Tính 107 8.2 Nhu cầu nước 108 iv CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 111 9.1 Kiểm tra sản xuất 111 9.2 Cách xác định số tiêu 112 CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 116 10.1 An toàn lao động 116 10.2 Vệ sinh xí nghiệp 117 KẾT LUẬN……………………………………………………………………….118 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………… 119 v DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Chỉ tiêu cảm quan đường RS Bảng 2.2 Các tiêu hóa lý Bảng 4.1 Số liệu ban đầu 39 Bảng 4.2 Thơng số tra cứu chọn để tính toán 41 Bảng 4.3 Bảng chế độ nấu đường hệ 48 Bảng 4.4 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non C 51 Bảng 4.5 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non B 52 Bảng 4.6 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non A 53 Bảng 4.7 Khối lượng sản phẩm bán sản phẩm tính theo suất nhà máy 54 Bảng 4.8 Bảng tổng kết thành phần nguyên liệu sau bốc làm 55 Bảng 4.9 Bảng tổng kết khối lượng thành phần nguyên liệu nấu đường 55 Bảng 5.1 Bảng áp suất nhiệ dđộ tương ứng hiệu 59 Bảng 5.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thuỷ tĩnh 59 Bảng 5.3 Chế độ nhiệt hệ thống bốc 60 Bảng 5.4 Kết cân nhiệt cho hệ đun nóng 61 Bảng 5.5 Nguyên liệu nấu non A 62 Bảng 5.6 Kết tính tốn thơng số nấu non A 63 Bảng 5.7 Nguyên liệu nấu non B 64 Bảng 5.8 Kết tính tốn thông số nấu non B 65 Báng 5.9 Nguyên liệu nấu non C 66 Bảng 5.10 Kết tính tốn thơng số nấu non C 67 Bảng 5.11 Nguyên liệu nấu giống B,C 67 Bảng 5.12 Kết thông số nấu giống B, C 68 Bảng 5.13 Tổng kết nhiệt trình nấu 69 Bảng 5.14 Tính tốn tra bảng thơng số trình bốc 70 Bảng 5.15 Nhiệt dùng cho gia nhiệt 73 Bảng 5.16 Tổng hợp lượng dùng cho nhà máy 75 Bảng 6.1 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt 81 Bảng 6.2 Kết tính tốn diện tích truyền nhiệt nồi bốc 88 Bảng 6.3 Kết tính nhiệt nồi nấu 89 Bảng 6.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt nồi nấu 90 Bảng 6.5 Kết tính tốn thiết bị nấu 92 Bảng 6.6 Kết tính tốn thiết bị trợ tinh 93 Bảng 6.7 Bảng tổng kết kích thước thiết bị 95 vi Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày Bảng 7.4: Bảng tổng kết tính xây dựng Cơng trình STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Nhà xưởng Khu lị Nhà làm mềm nước Nhà phát điện Trạm biến áp Xưởng khí Kho chứa đường thành phẩm Nhà kiểm tra chữ đường Nhà cân mía Bãi mía Khu xử lí mía Kho chứa vật tư Kho chứa hịa vơi Nhà đốt lưu huỳnh Bể lắng Bể lọc Bể mật rỉ Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa Bể nước Trạm bơm nước Nhà hành Hội trường Nhà bảo vệ Nhà để xe tô Nhà để xe nhân viên Nhà ăn Nhà tắm Bãi chứa xỉ 29 Nhà chứa bã mía 30 Khu xử lí nước thải Tổng diện tích SVTH : Huỳnh Đức Hải Kích thước (L×W×H), (m) 90 × 42 × 20,4 24 × 18 × 13,5 10 × × 16 × 12 × 6×6×6 20 × 12 × 65 × 33 × 12 12 × × 12 × × 92 × 52 40 × × 12 × 10 × 16 × 10 × 8×6×6 25 × 17 × 10 12 × 10 × D =12, H =8 8×6×4 D = 15, H =8 6×6×4 24 × 10 × 12 30 × 14 × 4×4×4 50 × 16 × 18 × 10 × 24 ×12 × 6×4×4 10 × Ghi tầng cái tầng tầng 18 × 14 × 52 × 24 16882,13 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 106 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày CHƯƠNG TÍNH HƠI – NƯỚC 8.1 Tính Theo tính tốn phần cân nhiệt, lượng đốt dùng là: D = 125493,15 (kg/h ) = 125,5 (tấn/h) Sản lượng hữu ích bằng: Dhi = (0,8  0,9)Dđm, với Dđm: sản lượng định mức lò Do lượng tiêu hao: Dth = (0,1  0,2)Dđm Vậy lượng cần thiết phải cung cấp: Dcc =1,2 x D = 1,2 x 125,5 = 150,6 (tấn/h) 8.1.1 Cân chất đốt cho lò Hiệu suất dự kiến lị điều kiện bình thường, nhiệt hàm bã 2340 (Kcal/kg) 90 % - Lượng bã ngày: mb = 1271,9 (tấn/ngày) = 52,99(tấn/h) Độ ẩm bã: 48,26%, Nhiệt lượng riêng P = 25 at là: 606,6 (kcal/kg) [6,tr 314] Nhiệt lượng riêng nước cấp vào lò là: 104,75 (Kcal/kg) Vậy lượng nhiệt bã cần cung cấp cho lò là: 606,6– 104,75= 501,85 (Kcal/kg) - Tỷ lệ bã:  = 2340 × 90% = 4,19 (kg hơi/kg bã) 501,75 - Lượng sản xuất giờ: D' = 1,1 × Dss = 1,1 × 105,45 = 116(tấn/h) - Lượng bã tiêu thụ: 116 = 27,68 (tấn/h) 4,19 - Lượng bã thừa: 52,99 – 27,68 = 25,31 (tấn/h) 8.1.2 Tính nhiên liệu phụ trợ lúc khơng đủ bã hay khởi động lò Dùng dầu FO, theo quy chuẩn dùng 1,5 kg dầu FO cho đường thành phẩm Năng suất theo đường thành phẩm 469,13 (tấn/ ngày) [ Bảng 4.9] Lượng dầu dùng là: GD = 1,5  610,9 = 916,35(kg /ngày) = 38,18 (kg/h) Vậy chọn lị hơi: Chọn lị LTB25/25 [27] có đặc tính kỹ thuật sau : - Sản lượng định mức :Dđm = 25 tấn/h - Áp suất khỏi lò : P = 25 at - Nhiệt độ nhiệt : 2250C - Số lượng SVTH : Huỳnh Đức Hải GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 107 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày 8.2 Nhu cầu nước Nhà máy đường sử dụng lượng nước lớn Theo tính chất cơng nghệ, thiết bị khác khối lượng nước sử dụng chất lượng khác 8.2.1 Nước lắng Sự phân bố nước lắng nhà máy đường mía cụ thể sau: Bảng 8.1 Sự phân bố nước lắng [4,Tr294] STT Bộ phận % so với mía Khối lượng(T/ngày) Tháp ngưng tụ cô đặc nấu đường 1000 57500 Tháp ngưng tụ lọc chân không 50 2875 Dập xỉ khử bụi lị 230 Nước cho vệ sinh cơng nghiệp 50 2875 Nước cứu hỏa 287,5 Nước vệ sinh cá nhân 25 1437,5 Nước lọc 177 10178 Nước cho nhu cầu khác 10 575 Tổng 1321 75958 8.2.2 Nước lọc Những phận dùng nước lọc liệt kê sau Bảng 8.2 Sự phân bố nước lọc [4, Tr295] Khối lượng STT HẠNG MỤC % so với mía Nước làm nguội trục ép 22 1265 Nước làm nguội tuabin 17 977,5 Nước làm nguội bơm 48 2760 Nước làm nguội trợ tinh 460 Nước cho phịng thí nghiệm 115 Nước khử độ cứng để cấp cho lò 45 2587,5 Nước pha vào nước ngưng để có nước nóng 20 1150 Những nhu cầu khác 15 862,5 Tổng 177 10178 SVTH : Huỳnh Đức Hải GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (Tấn/ ngày) 108 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày 8.2.3 Nước ngưng tụ Nước ngưng tụ nhà máy đường mía bao gồm tất nước ngưng tất thiết bị trao đổi nhiệt: đun nóng, đặc, nấu đường, sấy… Lượng nước ngưng tổng cộng nhà máy đường mía chiếm 145% so với mía Trong đó: 75% nước ngưng tụ từ sống (hơi thải Tuabine, giảm áp), 70% từ hiệu cô đặc nấu đường [4, Tr295] Theo suất nhà máy, lượng nước ngưng tụ tổng cộng : G = (5750 x 145)/100 = 8337,5 (tấn/ngày) Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [4, Tr295] G1 = 20% x 5750 = 1150 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1 = 4350+600 = 4950 (tấn/ngày) Bảng 8.3 Sự phân bố nước ngưng STT Sử dụng % so với mía Khối lượng ( tấn/ngày) Cung cấp cho lị 30 1725 Nước thẩm thấu 28 1610 Nước rửa cặn lọc 20 1150 Nước hịa vơi 230 Nước hịa mật lỗng 4,5 258,75 Nước rửa nồi nấu đường 10 575 Nước hòa tan đường cát B,C 230 Nước chỉnh lí nấu đường 287,5 10 Nước vệ sinh cá nhân 20 1150 11 Nước cho nhu cầu khác 38,5 2213,75 12 Nước rửa đường ly tâm 57,5 Tổng 165 9487,5 8.2.4 Nước tháp ngưng tụ Ðây hỗn hợp nước làm lạnh nước ngưng tụ thứ công đoạn nấu đường cô đặc Nước có thành phần nước lắng (nước làm nguội) nước thứ mang ra, có lượng nhỏ đường, NH3, Nước có nhiệt độ 40  450C, đưa vào bể làm nguội tự nhiên, trung hòa độ axit (nếu cần) sử dụng lại Theo tính tốn nước lắng dùng làm lạnh tháp ngưng hệ cô đặc, nấu đường : 57500 (tấn/ngày) SVTH : Huỳnh Đức Hải GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 109 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày Ở tháp ngưng tụ, lượng thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28% so mía [4, Tr296] Vậy nước ngưng tụ thứ là: 28% x 5750 = 1610 (tấn/ngày)  Lượng nước khỏi thiết bị ngưng tụ là: 57500+ 1600 = 59100 (tấn/ngày) Lượng nước sử dụng lại, khoảng 600% so với mía [4, Tr296] GL = 600% x 5750= 34500(tấn/ngày)  Lượng nước nguồn nhà máy cần cung cấp là: GLtrong - GL = 59100 – 34500 = 24600 (tấn/ngày) 8.2.5 Nước thải nhà máy Nước thải nhà máy đường bao gồm dạng phân bố theo bảng sau : Bảng 8.4 Nước thải nhà máy đường Khối lượng STT Nguồn thải % so với mía Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabin 87 5002,5 Nước vệ sinh công nghiệp 50 2875 Nước vệ sinh cá nhân 45 2587,5 Nước phòng hóa nghiệm 115 Nước tháp ngưng tụ ( phần ) 478 27485 Nước dập xỉ 230 Nước làm nguội trợ tinh 460 Nước cứu hỏa 297,5 Nước cho nhu cầu khác 63,5 3651,25 Tổng 742,5 42693,75 SVTH : Huỳnh Đức Hải GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (tấn/ngày) 110 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS suất 5750 mía/ ngày CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1 Kiểm tra sản xuất Trong trình sản xuất đường cơng đoạn kiểm tra sản xuất đóng vai trị quan trọng có tác dụng đảm bảo trình sản xuất ổn định, đảm bảo chất lượng đường thành phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu quy định Trên sở kiểm tra ta đánh giá tình hình hoạt động nhà máy để đề kế hoạch biện pháp đạt kịp thời hiệu cao Trình tự thực kiểm tra sản xuất thể bảng sau : Bảng 9.1: Trình tự thực kiểm tra sản xuất Hạng mục phân tích STT Lượng mía ép thực tế 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Nước thẩm thấu Kiểm tra % cát bùn mía Kiểm tra % tạp chất mía Kiểm tra phần trăm xơ mía Ðộ ẩm bã Pol bã Ðo Bx, Pol nước mía nguyên Ðo RS nước mía nguyên Ðo Bx, Pol nước mía cuối 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 hố Ðo hàm lượng SO2 nước mía sunfit hố Ðo pH nước mía trung hồ Ðo Bx, pH nước mía lọc % Sachacarose chè Ðo Bx, Pol chè Ðo Pol bã bùn Ðo độ ẩm bã bùn Ðo Be sữa vôi Ðo Bx, Pol mật chè Ðo Bx, Pol hồi dung SVTH : Huỳnh Đức Hải Chỉ tiêu qui Số lần định phân tích 3500 (tấn/ngày) lần/ca 25%