Thiết kế nhà máy sản xuất đường rs hiện đại với năng suất 4400 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS HIỆN ĐẠI VỚI NĂNG SUẤT 4400 TẤN MÍA/ NGÀY SVTH: PHẠM THỊ NGỌC VY Đà Nẵng – Năm 2017 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển cơng nghiệp hóa đại hóa, nhu cầu giải trí thực phẩm người tăng cao, kéo theo ngành công nghiệp thực phẩm phát triển mạnh có ngành sản xuất đường Đường đóng vai trị chất dinh dưỡng cung cấp lượng cho thể (1kg đường cung cấp 300÷400 kcalo), chất điều vị cho bữa ăn ngày, loại thực phẩm mang đến cho người cảm giác dễ chịu yêu thích, bên cạnh đường cịn ngun liệu quan trọng ngành công nghiệp thực phẩm khác bánh kẹo, nước giải khát, sữa, làm thuốc, thức ăn kiêng sản xuất acid hữa Nguyên liệu để sản xuất đường mía củ cải đường, nước ta chủ yếu sử dụng mía làm nguyên liệu Mía cơng nghiệp ngắn ngày cho hiệu kinh tế cao, đặc biệt vùng không trồng công nghiệp khác, tạo công ăn việc làm cho người dân, cải tiến đời sống cho nhân dân, thúc đẩy kinh tế lên [2, tr 1] Cả nước có 40 nhà máy đường hoạt động, tổng công suất thiết kế 132900 mía/ ngày, gần tiêu cần đạt đến năm 2020 [16] Theo báo cáo Cục trồng trọt (DCP), Bộ NN&PTNT (MARD), vụ mía 2012-2013 vừa qua, sản lượng mía ép cơng nghiệp đạt 16.6 triệu tấn, sản xuất 1.53 triệu đường, so với vụ trước cơng suất thiết kế tăng 3.3%, lượng mía ép tăng 14.5%, sản lượng đường tăng 17% Tuy nhiên, ngành mía đường Việt Nam phải đối mặt với số vấn đề thiếu nguồn nguyên liệu, công suất nhà máy thấp, tỷ lệ thu hồi đường không cao, máy móc cơng nghệ lạc hậu, chi phí sản xuất chế biến đường cao dẫn đến giá thành trung bình đường Việt Nam ln cao so với nước giới, giảm khả cạnh tranh Trước tình hình đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất đường đại cần thiết cấp bách, vừa giải việc làm người dân, nâng cao ngành cơng nghiệp mía đường vừa giúp giảm giá thành sản phẩm tăng khả cạnh tranh cho đường Việt Nam thị trường quốc tế Vì vậy, đồ án tốt nghiệp em thực đề tài " Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại với suất 4400 mía/ ngày" SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Quảng Nam tỉnh ven biển thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm miền Trung, Phía Bắc giáp thành phố Đà Nẵng, phía Đơng giáp với biển Đông với 125 km bờ biển, phía Tây giáp tỉnh Kon Tum Lào, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi Qua tìm hiểu, huyện Núi Thành thuộc tỉnh Quảng Nam có đầy đủ điều kiện để xây dựng nhà máy sản xuất đường RS đại với suất 4400 mía/ngày 1.1 Đặc điểm thiên nhiên[14] Nhà máy đặt khu kinh tế mở Chu Lai thuộc huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Là nơi có diện tích rộng, phẳng thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường Hơn nữa, khu kinh tế mở Chu Lai nằm quốc lộ 14D, qua khu kinh tế mở có quốc lộ 1A đường sắt quốc gia nên giao thông thuận lợi, địa bàn cịn có hệ thống kênh dẫn nước từ hồ Phú Ninh số sông chảy qua nên nguồn cung cấp nước cho nhà máy đảm bảo Khí hậu: nằm vùng khí hậu nhiệt đới, có hai mùa mùa mưa mùa khơ Nhiệt độ trung bình năm 25,60C Độ ẩm trung bình năm đạt 82÷88%, lượng mưa trung bình 2491 mm thuận lợi cho mía phát triển 1.2 Vùng nguyên liệu Trên địa bàn huyện, đại đa số sản xuất nơng nghiệp, thích hợp cho loại trồng nhiệt đới sinh trưởng phát triển, thuận lợi cho việc trồng mía Cách vài năm, nhà máy đường xây dựng Quế Sơn nên vùng lân cận trở thành vùng cung cấp nguyên liệu mía cho nhà máy Sau nhà máy giải thể, hầu hết hộ nơng dân chuyển qua trồng lúa Vì xây dựng nhà máy khu kinh tế mở Chu Lai Núi Thành việc quy hoạch vùng nguyên liệu dễ dàng Bên cạnh đó, huyện lân cận Phú Ninh, Quế Sơn, Hiệp Đức, Duy Xuyên, Điện Bàn…và huyện Núi Thành gần tỉnh Quảng Ngãi nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy Ngồi ra, xây dựng nhà máy ta mở rộng thêm vùng nguyên liệu cách đầu tư vốn cho nông dân, thực dự án dồn điền đổi thửa, kết hợp giới hóa cải tạo nơng hóa ruộng mía, phương pháp hổ trợ nơng dân trồng mía qui trình kĩ thuật để tăng suất, chất lượng hiệu mía 1.3 Hợp tác hóa - liên hiệp hóa Nhà máy xây dựng huyện Núi Thành nên thuận tiện cho việc liên kết với nhà máy bánh kẹo Quảng Ngãi nhà máy nước giải khát Đà Nẵng… Đặc biệt, nhà máy đặt khu kinh tế mở Chu Lai giáp với nước bạn Lào, nên việc mở rộng thị trường ngồi nước có khả thi Ngoài ra, để tiêu thụ số sản phẩm phụ phế SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày phẩm liên kết với số nhà máy khác nhà máy giấy, phân bón, thức ăn gia súc… Những nhà máy đặt tỉnh tỉnh lân cận Để đạt hiệu kinh tế hầu hết phế liệu sử dụng triệt để Bã mía vừa chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè bán cho sở sản xuất phân vi sinh Điện Bàn, mật rỉ nấu đường bán cho nhà máy sản xuất cồn khô khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, công ty TNHH Thái Việt Agri Group Điện Phương Điện Bàn Quảng Nam 1.4 Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhằm giảm bớt vốn đầu tư, tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lị Thời kì khơng có bã mía dùng nhiên liệu khác dầu FO, củi đốt Cịn để bơi trơn cho thiết bị khác dùng dầu bôi trơn Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho phương tiện vận chuyển đặt mua công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy 1.5 Nguồn cung cấp điện Điện dùng nhà máy với nhiều mục đích: cho thiết bị hoạt động, cho chiếu sáng sản xuất, sinh hoạt Hiệu nhà máy sử dụng 220v/380v Nguồn điện chủ yếu lấy từ trạm điện tuabin nhà máy sản xuất, tuabin phát điện dùng nhiệt từ việc tận dụng bã mía nguồn điện cung cấp cho trình sản xuất Ngồi nhà máy cịn sử dụng nguồn điện lấy từ lưới điện quốc gia 500kv hạ xuống 220v/380v để sử dụng khởi động máy máy khơng hoạt động dùng chiếu sáng sinh hoạt Để đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục cần phải lắp thêm trạm phát điện dự phòng để tránh cố điện 1.6 Nguồn cung cấp Nguồn chủ yếu lấy từ lò nhà máy Trong trình sản xuất để tiết kiệm lấy thứ từ thiết bị bốc cung cấp cho thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy… 1.7 Nguồn cung cấp nước xử lý nước Nước nguyên liệu thiếu nhà máy Nước nhà máy sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau: cung cấp cho lò hơi, nước khuếch tán, rửa bã, làm nguội máy móc, sinh hoạt…Tuỳ vào mục đích sử dụng mà phải xử lý theo tiêu khác hoá học, lý học, sinh học định Nguồn nước cung cấp cho nhà máy lấy từ trạm nước hồ Phú Ninh sông nên phải xử lý trước đưa vào sản xuất tuỳ theo mục đích sử dụng Nước sản xuất có dạng sau: + Nước lọc trong: nước qua lắng đưa lọc để loại triệt để tạp chất mà q trình lắng khơng loại SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày + Nước sau lọc đem làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng cung cấp cho lò 1.8 Xử lý nước thải Để đảm bảo phát triển bền vững nhà máy vấn đề nước thải phải quan tâm triệt để Nước thải nhà máy có chứa nhiều chất hữu cơ, mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới sức khoẻ công nhân vùng dân cư lân cận Do đó, nước thải sau sản xuất cần tập trung xử lý đạt yêu cầu trước đổ sông Trong trình xử lý, rác rưởi đem xử lý định kỳ Còn bùn lắng đem ủ yếm khí phơi để làm phân bón vi sinh 1.9 Giao thơng vận tải Giao thơng vận tải đóng vai trò quan trọng nhà máy đường Nhà máy phải vận chuyển hàng ngày khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu…về nhà máy vận chuyển sản phẩm phụ phẩm đến nơi tiêu thụ Khu kinh tế mở Chu Lai nằm trục giao thông quốc gia với hệ thống đường đường sắt xun Việt, ngồi phía Bắc có Quốc lộ 14D qua cửa Nam Giang – Đắc Tà c nối liền với tỉnh Nam Lào Đơng Bắc Thái Lan, có đường Nam Quảng Nam nối khu kinh tế mở Chu Lai với đường Hồ Chí Minh cửa quốc tế Bờ Y-Kon Tum [15] 1.10 Nguồn nhân công Người dân Huyện Núi Thành chủ yếu sống nghề nông, nguồn lao động dồi cung cấp cho nhà máy, tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng nhà sinh hoạt Trình độ văn hố hầu hết tốt nghiệp THCS, THPT nên đào tạo nhanh chóng nắm bắt cơng nghệ làm việc tốt Bên cạnh đó, phận cơng nhân làm việc nhà máy đường Quế Sơn Quảng Ngãi nên tiết kiệm chi phí đào tạo Đội ngũ cán kỹ sư trường đại học, cao đẳng tỉnh cung cấp: Đại học Đà Nẵng, đại học Quảng Nam, …có trình độ khoa học kỹ thuật tốt đáp ứng nhu cầu nhà máy 1.11 Tiêu thụ sản phẩm Sản phẩm đường RS tiêu thụ rộng rãi thị trường tỉnh vùng lân cận Bình Định, Quảng Ngãi, Đà Nẵng….Đồng thời sản phẩm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm khác sữa, bánh kẹo, nước giải khát, sản xuất cồn… ❖ Tóm lại: Qua phân tích điều kiện trên, việc xây dựng nhà máy sản xuất đường RS đại với suất 4400 mía/ngày hợp lý, đáp ứng nhu cầu thị trường, giải công ăn việc làm cho người dân đồng thời góp phần thúc đẩy phát triển huyện Núi Thành nói riêng tỉnh Quảng Nam nói chung SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tình hình phát triển ngành đường [17] Trên giới, việc chế biến đường có từ lâu đời Người ta cho kỹ thuật cổ truyền chế biến mía thành vài loại chất bắt nguồn từ Ấn Độ, kỹ thuật cổ truyền chế biến đường phổ biến tới khu vực châu Á, châu Âu Bắc Phi, kỹ thuật chế biến đại đưa từ châu Âu vào châu Á Công nghệ chế biến đường có từ lâu đời nhiên 100 năm gần khí hóa nhiều thiết bị đại phát minh vào kỷ 19 Cịn Việt Nam, nghề trồng mía có từ lâu đời Cùng với nghề trồng mía, ơng cha ta biết làm nhiều loại đường truyền thống đường miếng, đường thẻ, đường phèn, đường phổi…Tuy nhiên ngành chế biến đường nước ta chưa bắt kịp với phát triển giới Từ năm 1975 – 1995 nước ta có nhiều nhà máy đường La Ngà (Đồng Nai) 2000 mía/ ngày, Lam Sơn (Thanh Hóa) 1500 mía/ ngày, Tây Ninh 500 mía/ ngày, Quảng Ngãi 2000 mía/ ngày Năm 1995 Chính Phủ đề phương án phát triển mía đường Việt Nam từ đến hàng loạt nhà máy đường với suất lớn nhỏ khác đời, đến nước ta có 44 nhà máy đường đưa tổng suất ép lên 50000- 60000 mía/ ngày với sản lượng đường triệu tấn/ năm mức tiêu thụ bình quân 13- 15 kg/ người/ năm 2.2 Giới thiệu mía 2.2.1 Nguồn gốc [18] Hình 2.1 Hình ảnh mía Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ, xuất từ loại lau sậy hoang dại trở thành công nghiệp quan trọng giới Mía trồng nhiều châu Mỹ châu Á, châu Âu trồng mía Các nước trồng nhiều mía như: Cuba, Brazil, Ấn Độ, Mehico, Trung Quốc… SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Trên giới, mía củ cải đường hai loại nguyên liệu quan trọng ngành công nghiệp sản xuất đường Còn nước ta, đặc điểm khí hậu nên mía nguyên liệu để sản xuất đường ăn Mía đường trồng có nhiều ưu điểm có giá trị kinh tế cao 2.2.2.Thành phần hóa học mía [3, tr 13] Thành phần hóa học mía thay đổi tùy theo loại giống, phương pháp canh tác, điều kiện đất đai, khí hậu, sâu bệnh… bao gồm: Mía Xơ Chất tan Nước Chất hịa tan Đường sacaroza Dung dịch nước mía Chất không đường Chất không đường vô Chất không đường Chất không đường hữu không chứa N2 Chất khơng đường hữu có chứa N2 Chất khơng đường Chất màu Khơng có N2 : Caramen hữu Có N2 : Melanoidin Trong đó, đường sacaroza thành phần quan trọng mía, sản phẩm ngành cơng nghiệp đường mía, disacarit có cơng thức C12H22O11 Trọng lượng phân tử 342,30, cấu tạo từ hai đường đơn , d - glucoza , d – fructoza • Tính chất lý học: Tinh thể đường sacaroza thuộc hệ đơn tà, suốt, khơng màu Tỉ trọng − 1,5878 Nhiệt độ nóng chảy 186÷188 0C Đường dễ hịa tan nước Nhiệt độ tăng làm tăng độ hòa tan − đường, ngồi độ hịa tan đường sacaroza cịn phụ thuộc vào chất khơng đường có dung dịch đường Đường sacaroza khơng hịa tan dầu hỏa, cloroform, CCl4, CS2, benzen, tecpen, ancol glixerin khan Và hòa tan giới hạn anilin, piridin, etyl axetat, amyl axetat, phenol NH3 Độ nhớt dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ giảm theo chiều tăng nhiệt độ Dung dịch sacaroza có tính quay cực phải, độ quay cực riêng sacaroza − phụ thuộc vào nồng độ nhiệt độ Trị số độ quay cực trung bình sacaroza +66,50 [3, tr 13-15] − SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày • Tính chất hóa học: − Tác dụng axit: Dưới tác dụng axit, sacaroza chuyển hóa thành glucoza fructoza [H+ ] C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 sacaroza glucoza fructoza Đây phản ứng nghịch đảo hỗn hợp thu gọi đường nghịch đảo − Tác dụng kiềm: Phân tử sacaroza khơng có nhóm hidroxyt glucozit nên khơng có tính khử Trong mơi trường kiềm, sacaroza coi axit yếu, tác dụng với vơi tạo thành sacarat, phản ứng phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, lượng kiềm lượng sacaroza, tác dụng với CaO tạo thành canxi-monosaccarat, canxi-disaccarat, canxi-triasaccarat Hai dạng monocanxi dicanxi dễ hòa tan nước, tricanxi hịa tan nước nên ứng dụng để lấy đường khỏi rỉ đường củ cải Ở môi trường kiềm có nồng độ khác nhau, tác dụng kiềm đường sacaroza khác nhau: + Ở môi trường kiềm lỗng dung dịch đường lạnh, khơng có tác dụng + Nếu kiềm đậm đặc, dù nhiệt độ thấp đường bị phân giải Ở pH từ ÷ đun nóng thời gian dài, saccaroza bị phân hủy tạo axit chất màu.v.v… Tốc độ phân hủy tăng theo độ pH Ở nhiệt độ sôi ( giờ) pH = 8÷9, saccaroza bị phân hủy 0,05% Nếu nhiệt độ với pH = 12 phân hủy tăng 0,5% Tác dụng enzym: Dưới tác dụng enzym invertaza, saccaroza bị chuyển thành glucoza fructoza Sau đó, tác dụng phức hệ enzym, glucoza fructoza chuyển thành rượu CO2: men rượu C6H12O6 2C2H5OH + CO2 Ngoài đường cịn có chất khơng đường khác như: - Chất không đường không chứa nitơ: Glucoza, fructoza, axit hữu cơ, chất béo - Chất không đường chứa nitơ: Anbumin chất tương tự, axit amin, amit, NH3, muối nitrat - Chất màu: Diệp lục tố, xantophin, caroten, melannoidin, caromen… - Chất không đường vô cơ: K2O, Na2O, P2O5, Ca, Mg [3, tr 17] − 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sản xuất 2.3.1 Quá trình lấy nước mía Để lấy nước mía khỏi mía, cơng nghiệp đường người ta sử dụng hai phương pháp phương pháp ép phương pháp khuếch tán Phương pháp ép sử dụng phổ biến từ trăm năm Nguyên lý chung phương pháp xé ép dập mía nhằm phá vỡ tế bào để lấy nước SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày mía Ép mía cơng đoạn q trình sản xuất đường, chia làm giai đoạn nhỏ sau: vận chuyển cấp mía vào máy ép, xử lý mía trước ép, ép dập ép kiệt [ 3, tr 22] Phương pháp khuếch tán đời sau phương pháp ép, nhiên lại có nhiều ưu điểm, đặc biệt hiệu suất lấy nước mía cao Nguyên lý phương pháp dựa vào tượng khuếch tán, có nghĩa hai dung dịch có nồng độ khác tập trung lại sát bên cách màng mỏng, tự trao đổi với thẩm thấu xuyên qua màng mỏng Công nghệ khuếch tán bao gồm công đoạn: xử lý mía, khuếch tán nước mía, ép nước khỏi bã mía xử lý nước ép [3, tr 35] 2.3.2 Q trình làm nước mía [3, tr 42] − Tác dụng pH: Nước mía hỗn hợp có pH = 5÷5,5, q trình làm sạch, biến đổi pH dẫn đến trình biến đổi hóa lý hóa học chất khơng đường có nước mía ảnh hưởng lớn đến hiệu làm Việc thay đổi pH có tác dụng: + Làm ngưng kết chất keo pH pH 11 + Làm chuyển hóa đường sacaroza: Khi nước mía mơi trường axit (pH< 7) làm chuyển hóa đường sacaroza tạo thành hỗn hợp đường glucoza fructoza: [H+ ] C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6 sacaroza glucoza fructoza Tốc độ chuyển hóa phụ thuộc vào nồng độ [H+], loại acid, nồng độ đường, nhiệt độ thời gian Nồng độ acid cao khả chuyển hóa nhanh, nồng độ đường, nhiệt độ thời gian tăng tốc độc chuyển hóa tăng + Làm phân hủy đường khử: Nếu pH nước mía vượt 7, làm sinh sản phẩm phụ khơng có lợi q trình sản xuất Sự phân hủy phụ thuộc vào pH hay nhiệt độ + Làm phân hủy đường sacaroza: Trong môi trường kiềm tác dụng nhiệt độ, sacaroza bị phân hủy, sản phẩm phân hủy sacaroza phức tạp + Tách loại chất không đường khác pH khác − Tác dụng nhiệt độ: Để đảm bảo chất lượng đường tăng hiệu suất thu hồi đường cần phải khống chế tốt nhiệt độ từ đạt lợi ích như: + Loại khơng khí nước mía, giảm bớt tạo bọt, làm tăng tốc độ phản ứng hóa học + Có tác dụng diệt trùng, đề phòng lên men axit, giảm xâm nhập vi sinh vật + Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, ngưng tụ chất keo, tăng tốc độ lắng kết tủa SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Nếu khống chế khơng tốt làm tăng q trình chuyển hóa đường gây tổn thất đường, tăng phản ứng phân hủy đường khử, xảy phản ứng tạo màu làm sẫm màu nước mía ảnh hưởng đến màu sắc đường thành phẩm, đồng thời đun nóng làm phân hủy vụn mía sản sinh chất keo Tác dụng chất điện ly: + Vơi: Trung hịa nước mía hỗn hợp ngăn chặn q trình chuyển hóa đường, tạo điểm đẳng điện để ngưng kết chất keo, làm trơ phản ứng axit nước mía − hỗn hợp ngăn ngừa chuyển hóa đường sacaroza, kết tủa, đông tụ chất không đường, phân hủy số chất khơng đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit, đồng thời sát trùng nước mía + cation Ca2+: phản ứng với anion tạo muối canxi không tan Ca2+ + 2A- = CaA2 + anion OH-: có tác dụng trung hịa axit tự mía, tác dụng với ion kim loại ( Al, Mg ) tạo thành muối Nếu dung dịch thừa vôi tạo nên phản ứng kiềm dẫn đến hàng loạt phản ứng phân hủy + SO2: Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ, làm giảm độ kiềm, độ nhớt dung dịch (muối sunfit khả tạo mật có khả làm giảm độ kiềm, độ nhớt dung dịch), tẩy màu ngăn ngừa tạo màu, làm cho CaSO3 kết tủa tạo thành muối Ca(HSO3)2 hòa tan + CO2: Có tác dụng tạo muối CaSO3 có tác dụng hấp phụ chất không đường kết tủa, phân ly muối sacarat canxi + P2O5: Hấp phụ chất keo chất không đường khác kết tủa làm nước mía hỗn hợp 2.3.3 Quá trình nấu đường kết tinh [3, tr 68-75] Nấu đường trình tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến bão hoà, sản phẩm nhận sau nấu gọi đường non gồm tinh thể đường mật Quá trình nấu đường thực nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sơi dung dịch, tránh tượng caramen hố phân huỷ đường Đối với sản phẩm cấp thấp, q trình kết tinh cịn tiếp tục thực thiết bị kết tinh làm lạnh phương pháp giảm nhiệt độ Quá trình kết tinh đường gồm giai đoạn: Sự xuất nhân tinh thể hay tạo mầm lớn lên tinh thể • Sự xuất nhân tinh thể biểu diễn theo đồ thị - Vùng ổn định:  = 1,1- 1,15, vùng tinh thể lớn lên mà không xuất tinh thể SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 10 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày 29 người  (m2/người ) = 116 (m2) - Phòng họp: 46 (m2) - Phòng truyền thống: 46 (m2) - Phịng đồn thể: 34 (m2) - Phòng lưu trữ: 24 (m2) - Phòng y tế: 24 (m2) - Hành lang: 76 (m2)  Tổng cộng: 440 (m2) Chọn thiết kế nhà tầng, kích thước: L  W  H = 22  10  10 (m) 7.2.3.2 Nhà ăn Tính cho 2/3 số cơng nhân ca đông nhất, tiêu chuẩn 2,25 (m2/người) [10, tr 56] Diện tích cần xây dựng : 183  2,25  2/3= 274,5 (m2) Chọn kích thước nhà ăn : L  W  H = 23  12  (m) 7.2.3.3 Hội trường Tổng số nhân viên nhà máy 391 người Tính trung bình người chiếm 0,8 (m2), tính thêm 100 (m2) sàn diễn hội trường  Diện tích là: 391  0,8 + 100 = 412,8(m2) Thiết kế nhà trệt: L  W  H = 26  16  (m) 7.2.3.4 Nhà tắm vệ sinh Tính 60% số cơng nhân đơng ca, với tiêu chuẩn người/vịi Phịng có kích thước: 0,9  0,9  (m) [10, tr 56] Số lượng nhà tắm là: 0,6  183/7= 15,686 (nhà) Chọn 16 nhà Diện tích nhà tắm = 16  0,9  0,9 = 12,96 (m2) Chọn 13 m2 Nhà vệ sinh, lấy 1/4 số nhà tắm, với kích thước 0,9 × 1,2 × (m) = 5,4 m2 Tổng diện tích nhà tắm vệ sinh 18,4 m2 Chọn L  W  H =   (m) 7.2.4 Các công trình kho bãi 7.2.4.1 Kho chứa đường thành phẩm Lượng đường sản xuất ngày là: Gcát A = 469,077 (tấn/ngày) Chọn thời gian lưu kho ngày Giả thiết 1m3 kho chứa 10 bao 50 kg Thể tích sử dụng kho với  = 0,8  469,077  10 = 8208,848 (m3)  Vkho = 10  0,8  50 Kho có khả chất cao (m), diện tích kho cần xây dựng : Skho = SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 8208,848 = 1641,77 (m2) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 96 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chọn kích thước kho : L  W  H = 60  28  12 (m) 7.2.4.2 Bể mật rỉ Bể có khả chứa mật rỉ 15 ngày sản xuất liên tục, chọn hệ số  = 0,85 Lượng rỉ ngày: 183,302 tấn/ngày (bảng 4.5) Khối lượng riêng mật rỉ: d = 1,448 tấn/m3, Bx = 84% Thể tích bể chứa: V = 183,302 15 = 2233,937 (m3) 1,448  0,85 Chọn bể hình trụ có kích thước sau: D × H =  10 (m) 7.2.4.3 Bãi chứa xỉ L  W = 10  10 (m) 7.2.4.4 Bãi chứa bã mía L  W  H = 18  14  (m) 7.2.4.5 Kho vật tư L  W  H = 12  10  (m) 7.2.4.6 Nhà để xe ôtô Nhà máy mua 27 xe vận tải để chủ động vận chuyển, lượng xe lại hợp đồng Tổng số xe nhà máy xe hành 27 xe vận tải Diện tích cho xe 20 (m2), hệ số chứa đầy 0,7 Do đó:  Snhàđểxe = 29  20 = 828,561 (m2) 0,7 Tổng diện tích nhà để xe 829 m2 Chọn kích thước: L  W  H = 54  18  (m) 7.2.4.7 Nhà để xe CBCNV Tính cho số người làm việc cho ca đơng nhất: 183 người Diện tích cho xe máy 1,5 (m2) Chọn hệ số chứa đầy  = 0,85 Diện tích nhà để xe: Sxe máy = 183  1,5/(2  0,85) = 161,471(m2) Chọn kích thước: L  W  H = 18   (m) 7.2.4.8 Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa L  W  H = × × (m) 7.2.4.9 Nhà bảo vệ L  W  H =   (m) 7.2.5 Các cơng trình xử lý chứa nước 7.2.5.1 Bể lắng Lượng nước cần lắng hàng ngày lượng nước nhà máy cần cung cấp 744% so với mía [6, tr 296] Lượng nước cần lắng hàng ngày: 7,44 × 4400 = 32736 (tấn/ngày) SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 97 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Lấy thời gian lưu bể 4h, hệ số chứa đầy  = 0,85 Chọn chiều cao bể 10 (m) 32736   10 = 641,882 (m2) Với  = 1000 (kg/m )  diện tích bể lắng là: S = 24  1000  0,85  10 Chọn bể lắng với kích thước là: L  W  H = 23  14  10 (m) 7.2.5.2 Bể lọc Lượng nước lọc ngày = 177% so với mía [6, tr 295] Lượng nước lọc = 1,77 ×4400 = 7788 (tấn/ngày) Chọn chiều cao bể: 4m Hệ số chứa đầy  = 0,45 7788  10 = 90,139 (m2) 24  1000   0,45  có diện tích bể lọc: S = Kích thước bể: L  W  H =  10  (m) 7.2.5.3 Bể chứa nước L  W = 11  10 (m) 7.2.5.4.Trạm bơm nước L  W  H =   (m) 7.2.5.5 Nhà làm mềm nước L  W  H = 10   (m) 7.2.5.6 Cơng trình xử lý nước thải L  W = 45  19 (m) 7.2.5.7 Khu đất mở rộng Diện tích đất mở rộng khoảng 30÷100% diện tích phân xưởng Chọn L  W = 77  30 m Vậy tổng diện tích cơng trình xây dựng = 17314,17 (m2) 7.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 7.3.1 Diện tích khu đất [10, tr 44] Fkđ = Fxd K xd Fxd : Tổng diện tích cơng trình (m2) khơng tính diện tích khu đất mở rộng Vậy Fxd = 16954,17 – 1950= 15004,17 (m2) Fmr: Diện tích đất mở rộng, (m2) Kxd : Hệ số xây dựng (%) Ðối với nhà máy thực phẩm hệ số Kxd = 35  50% Chọn Kxd = 40% Fkđ = SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 15004,17 =37510,425(m2) 0,4 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 98 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chọn khu đất có kích thước chữ nhật: L  W = 250  151 (m) 7.3.2 Tính hệ số sử dụng nhà máy Ksd = Fsd Fkd (%) [10, tr 44] Fsd : diện tích sử dụng khu đất Fsd = Fxd + Fhl + Fc + Fgt + Fb Với Fxd = 18089 (m2) Fhl : Diện tích hành lang; Fhl = 0,05  Fxd (m2) Fc : Diện tích trồng xanh; Fc = 0,1  Fxd (m2) Fgt : Diện tích giao thơng, cống rãnh; Fgt = 0,5  Fxd (m2) Fb : Diện tích bãi lộ thiên, xử lý nước thải, bãi chứa bã bùn, bãi chứa xỉ vơi, xỉ lị, bãi củi cho lò hơi, bãi dầu FO, Fb = 0,1  Fxd (m2)  Fsd =1,75 × Fxd = 26257,296 (m2) Ksd = 26257,296  100 = 70% 250  151 Bảng 7.4 Bảng tổng kết tính xây dựng Cơng trình STT Kích thước Diện tích (L×W×H), (m) (m2) Nhà xưởng 84 × 42 × 20,4 3528 Khu lị 24 × 18 × 13,5 432 Nhà làm mềm nước 10 × × 80 Nhà phát điện 16 × 12 × 192 Trạm biến áp 4×4×6 16 Xưởng khí 20 × 12 × 240 Kho chứa đường thành phẩm 60 × 28 × 12 1680 Nhà kiểm tra chữ đường 12 × × 96 Nhà cân mía 12 × × 72 10 Bãi mía 74 × 50 3700 11 Khu xử lí mía 40 × × 320 12 Kho chứa vật tư 12 × 10 × 120 13 Kho chứa hịa vơi 12 × 10 × 120 14 Nhà đốt lưu huỳnh 8×6×6 48 15 Bể lắng 23 × 14 × 10 ~644 16 Bể lọc × 10 × 90 17 Bể mật rỉ D=9, H=10 127,17 SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Ghi tầng cái 99 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Cơng trình STT Kích thước Diện tích (L×W×H), (m) (m2) Ghi 18 Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa 8×6×4 48 19 Bể chứa nước 11 × 10×4 110 20 Trạm bơm nước 6×6×4 36 21 Nhà hành 22 × 10 × 10 220 tầng 22 Hội trường 26 × 16 × 416 tầng 23 Nhà bảo vệ 4×4×4 16 24 Nhà để xe ô tô 54 × 18 × 972 25 Nhà để xe nhân viên 18 × × 162 26 Nhà ăn 23 ×12 × 276 27 Nhà tắm 5×4×4 20 28 Bãi chứa xỉ 10 × 10 100 29 Nhà chứa bã mía 18 × 14 × 252 30 Khu xử lí nước thải 45 ×19 855 31 Khu đất mở rộng 65× 30 1950 Tổng diện tích SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 16954,17(m2 ) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 100 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chương 8: TÍNH HƠI - NƯỚC 8.1 Tính Lượng đốt dùng là: D = 109623,299 (kg/h ) = 109,623 (tấn/h) (CBN) Mía sau ép tiến hành thu nhận nước, cịn bã mía dùng để đốt lị làm chạy tuabin, sau tuabin sử dụng cao áp thải có áp lực nhiệt độ thấp Tuy nhiên nhiệt độ đủ để sử dụng cho thiết bị nhiệt nhà máy Sản lượng hữu ích bằng: Dhi = (0,8  0,9)Dđm Với Dđm: sản lượng định mức lị Do lượng tiêu hao:Dth = (0,1  0,2)Dđm Vậy lượng cần thiết phải cung cấp: Dss =1,2 × D = 1,2 × 109,623 = 131,548 (tấn/h) Chọn lị hiệu WZ-100/6,8 –G [1], lị đốt nguyên liệu phụ trợ dầu FO thiếu bã lúc khởi động lị Thơng số kỹ thuật lò sau: + Sản lượng định mức : Dđm = 50 tấn/h + Áp suất khỏi lò : P = 65,24 at + Nhiệt độ nhiệt : 460oC + Nhiệt độ nước cấp : 130oC + Số lượng :4 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 = 1028,26 (tấn/ngày) = 42,844 tấn/h (Bảng 4.5) - Độ ẩm bã: 49,25% - Nhiệt lượng riêng P = 65,24 at là: 657,299(kcal/kg) [11, tr 314] - Nhiệt lượng riêng nước cấp vào lò là: 115(Kcal/kg) Vậy lượng nhiệt bã cần cung cấp cho lò là: 657,299– 115= 542,299 (Kcal/kg) - Tỷ lệ bã:  = 2340 × 90% = 3,883 (kg hơi/kg bã) 542,299 - Lượng sản xuất giờ: D' = 1,1 × Dss = 1,1 × 131,548 = 144,702(tấn/h) - Lượng bã tiêu thụ: 144,702 = 37,261 (tấn/h) 3,883 - Lượng bã thừa: 42,844 – 37,261= 5,583 (tấn/h) 8.1.2 Tính nhiên liệu phụ trợ lúc khơng đủ bã hay khởi động lò (dầu FO) Theo quy chuẩn 1,5 kg dầu FO cho đường thành phẩm SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 101 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Năng suất theo đường thành phẩm 469,077 (tấn / ngày) (CBVC) Lượng dầu dùng là: GD = 1,5  469,077= 703,616 (kg /ngày) = 29,317 (kg/h) 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 [6, tr 294] Khối lượng STT Bộ phận % so với mía (tấn /ngày) Tháp ngưng tụ cô đặc nấu đường 1000 4400 Tháp ngưng tụ lọc chân khơng 50 2200 Dập xỉ khử bụi lị 176 Nước cho vệ sinh công nghiệp 50 2200 Nước cứu hỏa 220 Nước vệ sinh cá nhân 25 1100 Nước lọc 177 7788 Nước cho nhu cầu khác 10 440 1321 18524 Tổng 8.2.2 Nước lọc Những phận dùng nước lọc liệt kê sau: Bảng 8.2 Sự phân bố nước lọc [6, tr 295] STT HẠNG MỤC % so với mía Khối lượng (Tấn/ ngày) Nước làm nguội trục ép 22 968 Nước làm nguội tuabin 17 748 Nước làm nguội bơm 48 2112 Nước làm nguội trợ tinh 352 Nước cho phịng thí nghiệm 88 Nước khử độ cứng để cấp cho lò 45 1980 Nước pha vào nước ngưng để có nước nóng 20 880 Những nhu cầu khác 15 660 177 7788 Tổng SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 102 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 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 175% so với mía Trong đó: 75% nước ngưng tụ từ sống (hơi thải Tuabine, giảm áp), 70% từ hiệu cô đặc nấu đường [6, tr 295] Theo suất nhà máy, lượng nước ngưng tụ tổng cộng là: G = (4400 × 175)/100 = 7700 (tấn/ngày) Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [6, tr 295] G1 = 20% × 4400 = 880 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1 = 7700+880 = 8580 (tấn/ngày) Bảng 8.3 Sự phân bố nước ngưng [6, tr 295] STT Sử dụng % so với mía Khối lượng ( tấn/ngày) Cung cấp cho lò 30 1320 Nước thẩm thấu 28 1232 Nước rửa cặn lọc 20 880 Nước hịa vơi 176 Nước hịa mật loãng 4,5 198 Nước rửa nồi nấu đường 10 440 Nước hòa tan đường cát B,C 176 Nước chỉnh lí nấu đường 220 10 Nước vệ sinh cá nhân 20 880 11 Nước cho nhu cầu khác 38,5 1694 12 Nước rửa đường ly tâm 44 165 7260 Tổng 8.2.4 Nước tháp ngưng tụ Ðây hỗn hợp nước làm lạnh nước ngưng tụ thứ công đoạn nấu đường 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: 44000 (tấn/ngày) Ở tháp ngưng tụ, lượng thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28% so mía [6, tr 296] SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 103 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Vậy nước ngưng tụ thứ là: 28% × 4400 = 1232 (tấn/ngày)  Lượng nước khỏi thiết bị ngưng tụ là: 44000+ 1232 = 45232 (tấn/ngày) Lượng nước sử dụng lại, khoảng 600% so với mía [6, tr 296] GL = 600% × 4400 = 26400(tấn/ngày)  Lượng nước nguồn nhà máy cần cung cấp là: GLtrong − GL = 45232 – 26400 = 18832 (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 [6, tr 296] STT Nguồn thải % so với mía Khối lượng (tấn/ngày) Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabin 87 3828 Nước vệ sinh công nghiệp 50 2200 Nước vệ sinh cá nhân 45 1980 Nước phịng hóa nghiệm 88 Nước tháp ngưng tụ ( phần ) 478 21032 Nước dập xỉ 176 Nước làm nguội trợ tinh 352 Nước cứu hỏa 220 Nước cho nhu cầu khác 63,5 2794 742,5 32670 Tổng SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 104 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS đại suất 4400 mía/ngày Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1 Kiểm tra sản xuất Nhằm đảm bảo cho trình sản xuất ổn định trì chất lượng đường thành phẩm cơng đoạn đóng vai trị quang trọng kiểm tra sản xuất Bên cạnh kiểm tra sản xuất góp phần phát hiện, điều chỉnh khắc phục cố kịp thời Trình tự thực kiểm tra sản xuất thể bảng sau: Bảng 9.1 Trình tự thực kiểm tra sản xuất STT Hạng mục phân tích Chỉ tiêu qui định Lượng mía ép thực tế 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 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 Ðo Bx, Pol mật chè Sunfit hoá Ðo pH mật chè Sunfit hoá Ðo độ màu, hàm lượng SO2 mật chè sunfit SVTH: Phạm Thị Ngọc Vy-12H2 Số lần phân tích 4400 (tấn/ngày) lần/ca 22%