Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6650 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA THEO PHƯƠNG PHÁP SO2 NĂNG SUẤT 6650 TẤN MÍA/NGÀY Sinh viên thực hiện: NGUYỄN THỊ VY Đà Nẵng – Năm 2018 MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu Cam đoan Mục lục Danh mục bảng, hình Cụm từ viết tắt MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ 1.1 Đặc điểm tự nhiên 1.2 Vùng nguyên liệu 1.3 Hợp tác hóa - liên hiệp hóa 1.4 Nguồn cung cấp điện 1.6 Nguồn cung cấp 1.7 Nguồn cung cấp nhiên liệu 1.8 Thốt nước khí thải 1.9 Giao thông vận tải 1.10 Nguồn nhân công 1.11 Tiêu thụ sản phẩm CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Nguyên liệu mía 2.2 Một số danh từ dùng nhà máy đường: 2.3 Cơ sở lý thuyết trình sản xuất đường 11 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 14 3.1 Chọn phương pháp sản xuất .14 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ .19 CHƯƠNG : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 34 4.1 Cơng đoạn ép mía 34 4.2 Công đoạn làm 36 4.3 Công đoạn bốc làm mật chè 42 4.4 Công đoạn nấu đường 44 CHƯƠNG 5: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 52 5.1 Cân nhiệt cho hệ cô đặc nhiều nồi 52 5.2 Cân nhiệt cho hệ đun nóng 55 5.3 Cân nhiệt cho hệ nấu đường 57 5.4 Cân nhiệt cho hệ cô đặc 65 5.5 Nhiệt dùng cho yêu cầu khác 68 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 73 6.1 Chọn máy ép 73 6.2 Băng tải mía 74 6.3 Máy băm mía 75 6.4 Máy đánh tơi 76 6.5 Cân định lượng 76 6.6 Thiết bị gia vôi sơ 77 6.7 Thiết bị gia nhiệt 77 6.8 Thiết bị thông SO2 lần I gia vôi trung hòa 79 6.9 Thiết bị lắng 81 6.10 Thiết bị lọc chân không 82 6.11 Thiết bị cô đặc 83 6.12 Thiết bị thông SO2 lần II 85 6.13 Thiết bị lọc kiểm tra 86 6.14 Thiết bị nấu đường 86 6.15 Trợ tinh 90 6.16 Thiết bị ly tâm 91 6.17 Máy sấy đường 93 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG 95 7.1 Tính nhân lực lao động 95 7.2 Các cơng trình xây dựng nhà máy 99 7.3 Tính khu đất xây dựng nhà máy 105 CHƯƠNG 8: TÍNH HƠI – NƯỚC 107 8.1 Tính 107 8.2 Tính nước 108 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 112 9.1 Kiểm tra sản xuất: .112 9.2 Xác định số tiêu 113 CHƯƠNG 10: AN TỒN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CƠNG NGHIỆP 116 10.1 An toàn lao động 116 10.2 Vệ sinh xí nghiệp 118 KẾT LUẬN .119 TÀI LIỆU THAM KHẢO 120 DANH MỤC HÌNH, BẢNG Hình 2.1 Cây mía Hình 2.2 Nước mía Hình Máy đập tơi kiểu búa 19 Hình Sơ đồ hệ thống ép mía chế độ thẩm thấu 20 Hình 3 Thùng gia vơi sơ 21 Hình Thiết bị gia nhiệt ống chùm thẳng đứng 22 Hình Thiết bị trung hòa đường ống kiểu đứng 24 Hình Thiết bị lắng có cánh khuấy 25 Hình Thiết bị lọc chân không thùng quay 26 Hình Thiết bị cô đặc ống chùm thẳng đứng 27 Hình Thiết bị lọc ống 28 Hình 10 Nồi nấu đường 30 Hình 11 Thiết bị trợ tinh A, B 31 Hình 12 Thiết bị trợ C 32 Hình 13 Ly tâm đường A, B 32 Hình 14 Ly tâm đường C 32 Hình 15 Thiết bị sấy thùng quay 33 Hình Trục ép mía 74 Hình Băng tải cấp mía 74 Hình Thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm 79 Hình Sơ đồ sunfit trung hòa 79 Hình Thiết bị lắng 82 Hình 6 Thiết bị lọc chân không 83 Hình Thiết bị lọc ống 86 Hình Thiết bị nấu đường 90 Hình Trợ tinh 91 Hình 10 Thiết bị li tâm liên tục 92 Bảng Các tiêu cảm quan 10 Bảng 2 Các tiêu lý-hóa 11 Bảng So sánh phương pháp làm nước mía 15 Bảng Bảng Ap, Bx nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm 45 Bảng Bảng nguyên liệu nấu non C 47 Bảng Bảng nguyên liệu nấu non B 48 Bảng 4 Bảng nguyên liệu nấu non A 49 Bảng Khối lượng sản phẩm bán sản phẩm công đoạn nấu đường 50 Bảng Bảng tổng kết cân vật chất nhà máy đường 51 Bảng Bảng áp suất nhiệt độ tương ứng hiệu 53 Bảng Tổn thất tăng nhiệt độ sôi hiệu 54 Bảng Tổn thất nhiệt độ áp suất thuỷ tĩnh 54 Bảng Chế độ nhiệt hệ thống bốc 55 Bảng 5 Cân nhiệt cho hệ đun nóng 56 Bảng Nguyên liệu nấu non A 57 Bảng Kết tính tốn thơng số nấu non A 58 Bảng Nguyên liệu nấu non B 60 Bảng Kết tính tốn thơng số nấu non B 61 Bảng 10 Nguyên liệu nấu non C 62 Bảng 11 Kết tính tốn thơng số nấu non C 62 Bảng 12 Nguyên liệu nấu giống B, C 63 Bảng 13 Kết tính tốn thơng số nấu giống B, C 64 Bảng 14 Tổng kết nhiệt trình nấu 64 Bảng 15 Tính tốn tra bảng thơng số q trình bốc 66 Bảng 16 Nhiệt dùng cho gia nhiệt 69 Bảng 17 Tổng hợp lượng dùng cho nhà máy 72 Bảng Bề mặt truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt 78 Bảng Kết tính tốn diện tích truyền nhiệt nồi bốc 84 Bảng Kết tính nhiệt nồi nấu 87 Bảng Diện tích bề mặt truyền nhiệt nồi nấu 87 Bảng Kết tính tốn thiết bị nấu 89 Bảng 6 Kết tính tốn thiết bị trợ tinh 90 Bảng Thời gian sản xuất nhà máy theo lịch 95 Bảng Phân bố lao động trực tiếp 96 Bảng Phân bố lao động gián tiếp 98 Bảng Số công nhân khác 98 Bảng Tổng kết xây dựng nhà máy 104 Bảng Sự phân bố nước ngưng 109 Bảng Sự phân bố nước lắng 109 Bảng Sự phân bố nước lọc 110 Bảng Nước thải nhà máy đường 111 Bảng Trình tự thực kiểm tra sản xuất 112 CỤM TỪ VIẾT TẮT CN: Công nghiệp GVSB: Gia vôi sơ CBVC: Cân vật chất HSLS: Hiệu suất làm NMHH: Nước mía hổn hợp KL: Khối lượng TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TL: Tổng lượng Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày MỞ ĐẦU Trong sống đại, yêu cầu ngày cao người ngành cơng nghệ thực phẩm ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Ngày nay, ngành công nghệ thực phẩm nước ta phát triển mạnh mẽ góp phần làm giàu nguồn thực phẩm cho xã hội đồng thời làm nguyên liệu cho số ngành công nghiệp khác Trong đóng góp ngành cơng nghiệp đường với vai trò quan trọng Ở nước ta, đường sản xuất nhiều nhiều hình thức khác nhau, từ sản xuất đường truyền thống lị nấu đường thủ cơng, sở nhỏ đến nhà máy đường đại Đường có lợi cho sức khỏe chúng ta, cung cấp lượng cho tế bào thể giúp thể khỏe mạnh Đường hợp phần khơng thể thiếu thức ăn cho người, nguyên liệu quan trọng nhiều ngành công nghiệp (CN) CN bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, CN lên men, sữa, CN dược phẩm, hóa học v.v [6] Chính mà cơng nghiệp đường giới nước ta không ngừng phát triển Tuy nhiên để có sản phẩm đạt chất lượng tốt khơng u cầu phương pháp mà cịn phải áp dụng thiết bị đại Mặc dù nước ta có nhiều nhà máy đường, đối mặt với sức ép cạnh tranh lớn từ thị trường giới Thay tham gia sản xuất số nhà máy lại nhập đường từ nước bạn Lào hay đường lậu từ Thái Lan tràn vào Việt Nam chênh lệch giá đường nước cao, ngành đường bảo hộ nhà nước nên khơng chịu khó đổi mới, phát huy nên ngành đường Việt Nam chưa có đột phá, cịn người dân trồng mía lại gặp nhiều khó khăn mà khơng hỗ trợ từ phía nhà nước (về kĩ thuật, giống suất cao, phân bón…) Nguyên nhân suất thấp nên giá thành sản xuất đường Việt Nam cao so với nước khác [19] Chính xây dựng nhà máy với trang thiết bị đại, suất cao cần thiết để ngành đường Việt Nam đứng vững thị trường quốc tế Do đó’’Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ngày’’ phù hợp SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ Hiện nước ta có nhiều nhà máy sản xuất đường chưa đáp ứng nhu cầu nước xuất sang nước khác Vì vậy, việc xây dựng nhà máy đường cần thiết nhằm góp phần giải vấn đề thiếu hụt đường Tỉnh Quảng Trị nằm tọa độ địa lý từ 16018 đến 17010 vĩ độ Bắc, 106032 đến 107034 kinh độ Đơng - Phía Bắc giáp huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình - Phía Nam giáp huyện Phong Điền A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế - Phía Đơng giáp Biển Đơng - Phía Tây giáp tỉnh Savanakhet Salavan, nước CHDCND Lào Tỉnh Quảng Trị thuộc khu vực miền trung, có diện tích rộng, dân đông lại sống chủ yếu nơng nghiệp Tỉnh có đất đai màu mỡ, phì nhiêu, phù hợp để phát triển công nghiệp cà phê, cao su, hồ tiêu, mía,… đặc biệt ngày ngành cơng nghiệp mía đường xem ngành mang lại nhiều lợi ích cho kinh tế quốc dân Chính thuận lợi nên việc chọn Quảng Trị địa điểm đặt nhà máy đường việc hợp lý cần thiết Qua khảo sát thực tế địa bàn tỉnh Quảng Trị nhận thấy thị trấn Lao Bảo thuộc huyện Hướng Hóa có điều kiện tự nhiên xã hội thuận lợi để xây dựng nhà máy sản xuất đường RS 1.1 Đặc điểm tự nhiên Hướng Hóa huyện miền núi phía tây tỉnh, phía bắc giáp tỉnh Quảng Bình, phía tây phía nam giáp Lào, phía đông giáp với huyện Gio Linh, Vĩnh Linh Đakrơng Có cửa Quốc tế Lao Bảo nằm trục đường Quốc lộ thơng thương với Lào Có đường biên giới dài 156 km thuộc 11 xã tiếp giáp với Lào Diện tích tồn huyện khoảng 1151Km2, dân số khoảng 76000 người Do địa điểm thuận lợi để đặt nhà máy sản xuất đường thô, dễ phân phối sản phẩm khắp nước, đồng thời dễ mở rộng thị trường sang nước [30] 1.2 Vùng nguyên liệu SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày - Tỷ lệ bã :  = 2340 x 90% = 3,73 (kg hơi/ kg bã) 563,87 - Lượng sản xuất giờ: D' = 1,1 x Dss = 1,1 x 179,64 = 197,604 (tấn/ h) - Lượng bã tiêu thụ: 197,604 = 52,98 (tấn/ h) 3,73 - Lượng bã thừa: 58,34 – 52,98 = 5,36 (tấn/ h) 8.1.2 Tính nhiên liệu phụ trợ lúc khơng đủ bã hay khởi động lị Dùng dầu FO, theo quy chuẩn dùng 1,5 kg dầu FO cho đường thành phẩm Năng suất theo đường thành phẩm 693,051 (tấn/ ngày) [Bảng 4.6] Lượng dầu dùng: GD = 1,5  693,051 = 1039,58 (kg/ ngày) = 43,32 (kg/ h) 8.2 Tính nước Tùy theo u cầu cơng nghệ phận, thiết bị khác nhau, lượng nước, chất lượng khác Nhà máy đường sử dụng lượng nước lớn 8.2.1 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 75% nước ngưng tụ từ sống (hơi thải Tuabine, giảm áp), 70% từ hiệu cô đặc nấu đường [7, Tr295] Theo suất nhà máy, lượng nước ngưng tụ tổng cộng là: G = (6650 x 145)/100 = 9642,5 (tấn/ngày) Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [7, Tr295] G1 = 20% x 6650 = 1330 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1 = 9642,5+1330 = 10972,5 (tấn/ ngày) SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 108 Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày Bảng Sự phân bố nước ngưng STT Hạng mục % so với mía 10 11 Cung cấp cho lò Nước thẩm thấu ép Nước rửa cặn lọc Nước hịa vơi Nước rửa đường li tâm Nước hịa mật lỗng Nước rửa nồi nấu đường Nước hịa tan đường cát B,C Nước chỉnh lí nấu đường Nước vệ sinh cá nhân Nước cho nhu cầu khác thừa Tổng 30 28 20 4,5 10 20 38,5 165 Khối lượng (tấn/ngày) 1995 1862 1330 266 66,5 299,25 665 266 332,5 1330 2560,25 10972,5 8.2.2 Nước lắng Sự phân bố nước lắng nhà máy đường mía sau: [7, Tr294] Bảng Sự phân bố nước lắng TT Hạng mục % So với mía Khối lượng ( tấn/ngày) Tháp ngưng tụ cô đặc nấu đường 1000 66500 Tháp ngưng tụ lọc chân không 50 3325 Làm nguội lò đốt lưu huỳnh 15 997,5 Dập xỉ khử bụi lò 266 Làm làm nguội khí lị vơi 18 1197 Nước cho vệ sinh công nghiệp 50 3325 Nước cứu hỏa 332,5 Nước vệ sinh cá nhân 25 1662,5 Nước lọc 177 11770,5 10 Nước cho nhu cầu khác 10 665 Tổng 1354 90041 8.2.3 Nước lọc Những phận dùng nước lọc liệt kê sau: [7, Tr295] SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 109 Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày Bảng Sự phân bố nước lọc STT Hạng mục Khối lượng % so với mía (tấn/ngày) Nước làm nguội trục ép 22 1463 Nước làm nguội Tuabine 17 1130,5 Nước làm nguội bơm 48 3192 Nước làm nguội trợ tinh 532 Nước cho phịng thí nghiệm 133 Nước khử độ cứng cấp cho lò 45 2992,5 Nước pha vào nước ngưng 20 1330 Những nhu cầu khác 15 997,5 Tổng 177 11770,5 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 (ở mục 8.2.2) dùng làm lạnh tháp ngưng hệ cô đặc, nấu đường lọc chân không: 66500 + 3325 = 69825 (tấn/ ngày) Ở tháp ngưng tụ, lượng thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28% so mía [7, Tr296] Vậy nước ngưng tụ thứ là: 28% x 6650 = 1862 (tấn/ ngày)  lượng nước khỏi thiết bị ngưng tụ là: 69825 + 1862 = 71687 (tấn/ ngày) Lượng nước sử dụng lại, khoảng 600% so với mía [7, Tr296] GL = 600% x 6650 = 39900 (tấn/ ngày)  Lượng nước nguồn nhà máy cần cung cấp là: GLtrong - GL = 71687 – 39900 = 31787 (tấn/ ngày) 8.2.5 Nước thải nhà máy Nước thải nhà máy đường bao gồm dạng phân bố theo bảng sau: SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 110 Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày Bảng Nước thải nhà máy đường Khối lượng STT Hạng mục % so với mía Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabine 87 5785,5 Nước vệ sinh công nghiệp 50 3325 Nước vệ sinh cá nhân 45 2992,5 Nước phịng hóa nghiệm 133 Nước tháp ngưng tụ 478 31787 Nước làm nguội lò đốt lưu huỳnh 15 997,5 Nước dập xỉ 266 Nước làm nguội trợ tinh 532 Nước cứu hỏa 332,5 10 Nước cho nhu cầu khác 63,5 4222,75 Tổng 757,5 50373,75 SVTH: Nguyễn Thị Vy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (tấn/ngày) 111 Thiết kế nhà máy sản xuất đường theo phương pháp SO2 suất 6650 mía/ ngày CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1 Kiểm tra sản xuất: Quy trình sản nhà máy đường phức tạp liên quan chặt chẽ Do đó, việc kiểm tra sản xuất cơng đoạn, phận làm việc quan trọng, có tác dụng đảm bảo q trình sản xuất ổn định, đảm bảo chất lượng đường thành phẩm theo yêu cầu quy định Đồng thời giúp phát hiện, điều chỉnh, khắc phục cố kịp thời đảm bảo tiến độ sản xuất Thực theo trình tự sau: Bảng 1Trình tự thực kiểm tra sản xuất STT Hạng mục Chỉ tiêu qui định 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 Lượng mía ép thực tế 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 Thành phần CaO vơi 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 % đường 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 Ðo RS mật chè Sunfit sunfit 6650 (tấn/ngày) 25%