Thiết kế phânxưởng làm sạch bằng phương pháp vôi năng suất 1660 tấn mía/ ngày

Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh LỜI MỞ ĐẦU Đường vừa chất tạo ngọt, vừa chất dinh dưỡng Nó thành phần quan trọng nhiều ngành sản xuất công nghiệp hàng tiêu dùng bánh kẹo, đồ uống, sữa, đồ hộp, kem, cơng nghệ dược phẩm… Vì mà ngành cơng nghiệp đường giới nói chung nước ta nói riêng khơng ngừng phát triển ngày đại hóa Về mặt tài nguyên thiên nhiên đất đai khí hậu, Việt Nam đánh giá nước có tiềm trung bình để phát triển mía Vì chi phí nhân công rẻ, thị trường tiêu thụ lớn Nhu cầu tiêu thụ nội địa Việt Nam ngày tăng cao Mặt khác mức tiêu thụ đường bình quân Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao Bình qn giai đoạn 1999 - 2000 tiêu dùng tăng khoảng 5,1% / năm, năm 2010 đạt 17,5 kg/người/năm Trong sản xuất đường nước đáp ứng 70% nhu cầu, lại phải nhập chủ yếu từ Trung Quốc Thái Lan Như tiềm thị trường nội địa lớn Từ nhận định cho thấy việc cần thiết phải xây dựng nhà máy đường mới, giới hóa, đại hóa với công nghệ tiên tiến nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng đường cho người dân góp phần xây dựng cho phát triển kinh tế đất nước Với xu hướng vậy, việc xây dựng nhà máy đường đại có suất cao để đáp ứng nhu cầu thị trường điều cần thiết Hiện nay, nước ta có hai nhà máy sản xuất đường tinh luyện (nhà máy đường Biên Hoà Khánh Hội) từ nguyên liệu đường thô, nhà máy sản suất đường thô chưa đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho nhà máy Trong nhà máy sản xuất đường trình làm nước mía hỗn hợp có vai trị quan trọng, định suất sản xuất nhà máy Hiện có nhiều phương pháp làm phương pháp vơi, phương pháp sunfit hố, phương pháp cacbonat hoá Tuy nhiên xét mặt kinh tế nhà máy sản xuất đường thơ làm phương pháp vôi tốt SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -1- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Nắm bắt tầm quan trọng ý nghĩa trình làm nước mía hỗn hợp nhà máy đường, đồ án em phân công “Thiết kế phân xưởng làm phương pháp vôi suất 1660 mía/ ngày” CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Mục đích q trình làm nước mía [ 3- trang 42] SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -2- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - Loại tối đa chất khơng đường khỏi nước mía hỗn hợp, đặc biệt chất hoạt động bề mặt chất keo - Trung hịa nước mía hỗn hợp tránh phân hủy đường saccaroza - Loại tất chất rắn dạng lơ lửng nước mía 2.2 Cở sở lý thuyết làm nước mía [3 – Tr 38 ] 2.2.1 Tác dụng pH Nước mía hỗn hợp có pH = – 5,5 Trong trình làm sạch, biến đổi pH dẫn đến q trình biến đổi hố lý hố học chất khơng đường nước mía có hiệu lớn đến q trình làm Việc thay đổi pH có tác dụng sau: - Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo: pH pH 11 Điểm pH trước pH đẳng điện, điểm pH sau điểm ngưng kết protein mơi trường kiềm mạnh Trong q trình làm sạch, ta lợi dụng điểm pH để ngưng tụ chất keo - Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía mơi trường axit (pH < 7) làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza fructoza - Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, tác dụng nhiệt sacaroza bị phân huỷ thành sản phẩm phức tạp - Làm phân huỷ đường khử - Tách loại chất không đường 2.2.2 Tác dụng nhiệt độ Phương pháp dùng nhiệt độ để làm nước mía phương pháp quan trọng Khi khống chế nhiệt độ tốt thu tác dụng sau: - Loại khơng khí nước mía, giảm bớt tạo bọt, tăng nhanh q trình phản ứng hố học - Có tác dụng tiệt trùng, đề phòng lên men axit xâm nhập vi sinh vật vào nước mía SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -3- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng chất kết tủa Nhưng khống chế nhiệt độ khơng tốt tạo ảnh hưởng xấu đến hỗn hợp nước mía: - Nước mía pH = - 5,6 có tính axit tác dụng nhiệt, đường sacharoza bị chuyển hóa làm tăng tổn thất đường - Nếu thời gian tác dụng kéo dài nhiệt độ cao thường gây tượng caramen hóa ảnh hưởng đến màu sắc nước mía, làm nước mía có màu sẫm - Dưới tác dụng nhiệt độ đường khử bị phân hủy tạo chất màu axit hữu - Đun nóng nước mía có tác dụng phân hủy vụn mía, sinh chất keo 2.2.3 Tác dụng chất điện ly 2.2.3.1 Tác dụng vôi - Trung hồ axit hữu vơ - Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết chất keo - Làm trơ phản ứng axit nước mía hỗn hợp ngăn ngừa chuyển hoá đường sacaroza - Kết tủa đông tụ chất không đường: protein, pectin, chất màu… - Phân huỷ số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hoá, amit - Tác dụng học: chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo chất lơ lửng chất khơng đường khác - Sát trùng nước mía 2.2.3.2 Tác dụng SO2 - Tạo kết tủa CaSO3 có khả hấp thụ chất không đường, chất màu chất keo có dung dịch Khi cho SO2 vào hỗn hợp nước mía có vơi dư có phản ứng tạo keo SO +H2O =H2SO3 H2SO3 +Ca(OH)2 =CaSO3 + H2O SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -4- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt dung dịch phần chất keo bị loại Trong nước mía có hàm lượng kali canxi định cho SO vào tạo phản ứng: K2CO3 +H2SO3 = K2SO3 +CO2 +HO2 CaCO3 +H2SO3 = CaSO3 +CO2 +HO2 Muối sunfit có khả tạo mật chè kém, làm giảm độ kiềm độ nhớt mật chè có lợi cho q trình nấu chè kết tinh - Tẩy màu ngăn ngừa tạo màu SO2 có khả biến chất màu nước mía mật chè thành chất không màu màu nhạt Cơ chế biến màu biển diễn sau: SO2 + HO2 = H+ +HSO3 – HSO3 – + HO2 = HSO4 – + H2 C = C + H2 = H-C-C-H - Ngăn ngừa tạo màu - Làm tan kết tủa CaSO3 dư SO2 2.2.3.3 Tác dụng CO2 - Tạo kết tủa CaCO3 với vơi có khả hấp thụ chất khơng đường kết tủa - Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacharoza CaCO kết tủa - Nếu CO2 dư làm tan kết tủa CaCO làm đóng cặn thiết bị truyền nhiệt bốc 2.2.3.4 Tác dụng P2O5 P2O5 dạng muối axit kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca3(PO4)2, kết tủa có tỷ trọng lớn có khả hấp thụ chất keo chất màu kết tủa Khi vơi làm nước mía có đủ lượng P2O5 định hiệu làm tăng rõ rệt Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH 3.1 Chọn phương pháp làm SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -5- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Làm nước mía khâu quan trọng cơng nghệ sản xuất Vì thế, việc làm nước mía ý thích đáng từ bắt đầu phát sinh công nghệ sản xuất đường Hiện nay, phương pháp làm nước mía phổ biến là:  Phương pháp vôi  Phương pháp SO2  Phương pháp CO2 Tuỳ theo phương pháp làm mà ta thu sản phẩm đường có chất lượng khác Phương pháp sunfit hoá kiềm mạnh, phương pháp sunfit hoá axit phương pháp CO2 sử dụng để sản xuất đường trắng đường tinh luyện Cịn để sản xuất đường thơ người ta thường sử dụng phương pháp vơi phương pháp sunfit hố kiềm nhẹ Chúng ta tìm hiểu đặc điểm hai phương pháp 3.1.1 Làm phương pháp vơi Phương pháp vơi có từ lâu đời phương pháp đơn giản để làm nước mía tác dụng nhiệt vơi Phương pháp chia thành loại sau đây:  Cho vơi vào nước mía lạnh  Cho vơi vào nước mía nóng  Cho vơi nhiều lâng đun nóng nhiều lần 3.1.1.1 Phương pháp cho vơi vào nước mía lạnh Nước mía hỗn hợp Sữa vơi Gia vơi Đun nóng (102 – 1050C) Cơ đặc Thùng lắng Nước bùn Nước lắng Ép lọc SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -6- Bùn Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Nước lọc - Ưu điểm: + Quản lý thao tác đơn giản + Trước đun nóng, cho vơi vào nước mía đến trung tính tránh chuyển hố sacaroza Nếu cho vơi đặn tránh chuyển hố đường khử - Nhược điểm: + Lượng vôi dùng nhiều + Độ hồ tan vơi nước mía lạnh tăng, vơi q thừa sau đun nóng đóng cặn thiết bị 3.1.1.2 Phương pháp cho vôi vào nước mía nóng Trước hết, đun nước mía hỗn hợp đến nhiệt độ 105 0C Một số keo (albumin, silic hidroxit) bị ngưng tụ tác dụng nhiệt pH nước mía hỗn hợp Cho vơi vào thùng trung hoà, khuấy trộn để kết tủa hoàn toàn, sau loại chất kết tủa thiết bị lắng Nước mía hỗn hợp Đun nóng (102 – 1050C) Sữa vôi Cô đặc Gia vôi Thùng lắng Nước bùn Nước lắng Ép lọc Bùn Nước lọc - Ưu điểm: + Loại protein tương đối nhiều + Hiệu làm tốt + Tốc độ lắng lớn, dung tích bùn nhỏ + Tiết kiệm lượng vôu khoảng 15 – 20% so với phương pháp lạnh SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -7- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - Nhược điểm: + Sự chuyển hố sacaroza tương đối lớn + Khó khống chế màu sắc nước mía 3.1.1.3 Phương pháp cho vôi phân đoạn Đây phương pháp ưu việc phương pháp vôi, sử dụng rộng rãi cơng nghiệp sản xuất đường thơ Quy trình cơng nghệ: Nước mía hỗn hợp Cho vơi sơ (pH = – 6,4) Đun nóng lần (t = 90 – 1050C) Cho vơi trung hồ (pH = 7,6 – 8,2) Đun nóng lần (t = 100 – 1050C) Thùng tản Thùng kết tủa Nước bùn Lọc ép Nước mía Cơ đặc Nước lọc - Ưu điểm: + Hiệu làm tốt, loại chất khơng đường nhiều Qua lần gia vơi lợi dụng điểm ngưng kết khác để loại chất khơng đường nên nước mía trong, nước bùn dễ lọc + Tiết kiệm khoảng 35% so với phương pháp lạnh - Nhược điểm: + Sơ đồ công nghệ phức tạp + Sự chuyển hoá phân giải sacaroza tương đối lớn 3.1.2.2 Phương pháp sunfit hoá kiềm nhẹ - Quy trình cơng nghệ: SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -8- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Nước mía hỗn hợp Đun nóng lần (t = 60 – 700C) Gia vơi (pH = – 9) Xông SO2 (pH = 6,9 – 7,1) Đun nóng lần (t = 100 – 1040C) Lắng Nước bùn Lọc ép Nước mía Cơ đặc Nước lọc - Ưu điểm: + Sự kết tủa chất khơng đường tương đối hồn tồn + Hiệu làm tương đối cao + Đóng cặn nồi bốc tương đối - Nhược điểm: + Chất kết tủa khơng rắn chắc, thể tích nước bùn lớn nên lắng lọc tương đối chậm + Dưới tác dụng kiềm, đường khử dễ dàng bị phân huỷ, tăng màu sắc hàm lượng muối canxi nước mía Do đó, phương pháp dùng Tóm lại: Qua việc phân tích ưu nhược điểm phương pháp làm trên, ta thấy phương pháp cho vôi phân đoạn tối ưu để sản xuất sản phẩm đường thô Nếu sử dụng SO2 khơng có lợi cho sản phẩm đường tinh luyện sau hàm lượng SO2 đường cao ngăn cản hấp thụ tác nhân tẩy màu chất màu hoá học đường, gây khó khăn phức tạp cho việc chế luyện đường thô thành đường cao cấp Đối với phương pháp vôi hiệu làm thấp, khả thu hồi đường khơng cao có ưu điểm là: - Chi phí đầu tư thấp SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT -9- Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - Dây chuyền đơn giản, số lượng thiết bị - Quản lý thao tác dễ dàng - Chất lượng không thấp so phương pháp SO2 Vì ta chọn phương pháp gia vôi phân đoạn để sản xuất đường thô 3.2 Quy trình cơng nghệ Nước mía hỗn hợp Sữa vơi(1/3) Cho vơi sơ (pH = – 6,4) Đun nóng lần (t = 90 – 1050C) Sữa vôi(2/3) Cho vơi trung hồ (pH = 7,6 – 8,2) Đun nóng lần (t = 100 – 1050C) Thùng tản Thùng kết tủa Nước bùn Lọc ép Nước mía Cô đặc Nước lọc Đường thô 3.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 3.3.1 Nước mía hỗn hợp Nước mía hỗn hợp đưa vào sản xuất có pH = – 5.5, đạt tiêu cảm quan chất lượng Lượng nước mía hỗn hợp chứa tạp chất tốt, màu sắc tốt,ít vụn keo,… 3.3.2 Gia vơi sơ - Mục đích: Gia vơi sơ để trung hồ nước mía hỗn hợp nhằm tránh chuyển hoá đường, tạo điểm đẳng điện để ngưng kết số protein SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 10 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - KL vôi cần dùng = KL mía x % CaO có hiệu = 100 - KL vôi cần = 0,08 x 0,08 x100 = 0,08 (T) 100 100 = 0,107 (T) 75 - Sữa vôi pha với nồng độ 10-18 Be Chọn 10 Be Ở 200C [4 – 122] ta có: Khối lượng riêng: d = 1,074 (tấn/m3), % CaO = 9,28 (%) 0,107 KL CaOcóhiệu - KL sữa vơi dùng = x 100 = 9,28 ×100 = 1,15 (T) %CaO 4.3 Tính nước mía sau gia vôi - Khối lượng sữa vôi gia vôi sơ = - KL nước mía gia vơi sơ bộ(GVSB) = KL NMHH + KL sữa vôi GVSB = 102,668 + 0,383 = 103,051 (T) - KL chất tan sau GVSB = KL chất tan NMHH + KL CaO GVSB = 14,844+ 0,383 = 14,879 (T) KL chất tan NMGVSB KL nước mía sau GVSB - % chất tan NMHH sau GVSB = 100 x = ×100 = 14,37 % Với Bx = 14,37% tra bảng (1.86)/ [3 - 94] ta có ρ = 1058,059 kg/m3 KL nước míagiavôi - Dung tích NMGV = = Tỷtrọng = 97,39 (m3) - % đường so với NMHH sau GVSB = 100 x KL đường NMHH KL nước mía sau GVSB = SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT ×100 =10,98 % - 19 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh % đường NM sau GVSB - Ap nước mía sau GVSB = 100 x % chất tan NM sau GVSB = x 100 = 79,4 % - Thể tích NM sau GVSB = Thể tích NMHH + Thể tích sữa vơi = 97,357 (m3) = 97 + - KL nước mía gia vơi trung hồ (GVTH) = KL NMGVSB + KL sữa vôi GVTH = 103,079 + (1,15 – 0,383) = 103,846 (T) - Thể tích NM GVTH = Thể tích NM GVSB + Thể tích nước mía GVTH = 98,071 (m3) = 97,357 + - KL chất tan NMTH = KL chất tan NMHH + KL CaO GVTH = 14,882 + 9,28 - Bx nước mía GVTH = 100 x = = 14,953 (T) KL chất tan NMTH KL nước mía sau GVTH x100 = 14,39 % 4.4 Tính nước bùn - KL nước bùn = KL nước mía trung hồ x % nước bùn so với mía = 103,846 x 0,25 = 25,96 (T) KL nước bùn Khối lượng riêng - Thể tích nước bùn = = = 23,6 (T) 4.5 Tính nước mía lắng - KL nước mía lắng = KL nước mía TH – KL nước bùn SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 20 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh = 103,846 – 25,96 = 77,886 (T) 4.6 Tính lượng bùn lọc - KL bùn lọc = 100 x % bùn lọc so với mía 100 = 100 x 1,2 = 1,2 (T) 100 - KL nước bùn lọc = KL bùn lọc x độ ẩm bùn = 1,2 x 0,74 = 0,89 (T) - KL chất khô bùn lọc = KL bùn lọc – KL nước bùn = 1,2 – 0,89 = 0,31 (T) 100 − 60 - KL bùn khô = KL bùn lọc x 100 - % nước bùn lọc = 1,2 x = 0,48 (T) 100 100 4.7 Tính bã nhuyễn Trong q trình lọc người ta bổ sung bã nhuyễn vào làm chất trợ lọc, lượng bã nhuyễn sử dụng 1% so với mía, độ ẩm bã nhuyễn 48,5 % - KL bã nhuyễn cho vào bùn = 100 x 0,01 = 1(T) - KL nước bã nhuyễn = x 0,485 = 0,485 (T) - KL chất tan bã nhuyễn = – 0,485 = 0,515 (T) - KL đường tổn thất theo bùn lọc = KL bùn khô x % đường bùn khô = 0,48 x 0,25 = 0,12 (T) - KL nước rửa bùn = KL bùn lọc x % nước rửa bùn 100 = 1,2 x = 1,92(T) - KL nước mía lọc = KL nước bùn + KL nước rửa – KL bùn lọc = 25,96 + 1,92 – 1,2 = 26,68 (T) 4.8 Tính nước mía lắng lọc - KL nước chè = KL nước mía lắng + KL nước mía lọc = 77,886 + 26,68 = 104,566 (T) - KL đường chè = KL đường NMHH – KL đường tổn thất theo bùn lọc = 11,816 – 0,12 = 11,696 (T) - % đường chè = 100 x SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT KL đường chè KL nước chè - 21 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh = x 100 = 11,185% - KL chất tan chè = KL chất tan NMTH – KL bùn khô = 14,953 – 0,48 = 14,473 (T) - % chất tan chè = 100 x KL chất tan nước chè KL nước chè = x 100 = 13,84 % % đường nước chè - Ap chè = 100 x % chất tan nước chè = x 100 = 80,816 % Với Bx nước chè = 13,84% tra bảng [1.86/(3 - 94)] ta có khối lượng riêng chè là: ρ = 1055,92 kg/m3 - Thể tích nước chè = KL chè / KLR chè VCT = = 99,02 (m3) 4.9 Tính mật chè Chọn nồng độ chất khô mật chè sau bốc hơi: Bx2 = 60 % Chè có nồng độ chất khơ : Bx1 = 13,84 % - KL nước bốc = KL chè x ( = 104,566 x ( - Β x1 ) Β x2 [4-191] ) = 80,446(T) - KL mật chè thu = KL nước chè – KL nước bốc = 104,566 – 80,446 = 24,12 (T) Trong bốc tổn thất bay hơi, rò rỉ Coi tổn thất 0,01% so với mía - KL đường tổn thất bốc = 100 × 0,0001 = 0,01 (T) SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 22 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh - KL đường mật chè = KL đường chè – KL đường tổn thất bốc = 11,696 – 0,01 = 11,686 (T) - KL chất tan mật chè = KL chất tan chè – KL đường tổn thất theo bùn lọc = 14,473 – 0,01 = 14,463 (T) - % đường mật = 100 × - Ap mật chè = 100 × KL đường mật chè KL mật chè % đường mật chè Bx mật chè = 100 × = 100 × 11,686 = 48,45 (%) 24,12 48,45 = 80,75 (%) 60 - Thể tích mật chè = KL mật chè/ KLR mật chè Với Bx = 60% theo bảng [I.86/ ( - 94)] ta có ρ = 1288,73 kg/m3 VMC = = 18,71 (m3 ) 4.10 Lọc kiểm tra (LKT) Lọc kiểm tra phương pháp lọc ống Giả sử lượng bùn lọc khoản 0,2% so với mía, độ ẩm 60% - KL bùn lọc kiểm tra = 100 x 0,2 = 0,2 (T) 100 - KL bùn khô = KL bùn lọc x % chất khô bùn = 0,2 x 40 = 0,08 (T) 100 - KL mật chè sau LKT = KL mật chè – KL bùn lọc = 24,12 – 0,2 = 24,1 (T) Giả sử LKT lượng đường tổn thất 4% so với mía - KL đường tổn thất = KL bùn lọc x % đường tổn thất = 0,2 x = 0,008 (T) 100 - KL đường mật chè sau LKT = KL đường mật chè – KL đường tổn thất = 11,686 – 0,008 = 11,678 (T) - KL chất tan mật sau LKT = KL chất tan – KL đường tổn thất LKT = 14,463 – 0,008 = 14,455(T) - Ap mật chè sau LKT = 100 x KL đường mật chè sau LKT KL chất tan mật chè sau LKT SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 23 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh = 4.11 Hiệu suất làm (HSLS) x 100 = 80,79 (%) 100( Ap mật chè sau LKT- Ap NMHH) HSLS nước mía hỗn hợp = 100 x Ap mật chè sau LKT(100- Ap NMHH) = x 100 = 3,5 (%) Bảng 3: Tổng kết cân vật chất làm bốc STT 10 11 12 13 14 Hạng mục Thể tích nước mía sau GVSB (m3) Bx nước mía sau GVSB Ap nước mía sau GVSB Thể tích NMTH (m3) Bx nước mía trung hồ Thể tích nước bùn (m3) Bx nước chè Ap nước chè Thể tích chè (m3) Ap mật chè sau bốc Thể tích mật chè sau bốc (m3) Bx mật chè sau LKT Ap mật chè sau LKT Hiệu suất làm SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 24 - Tính cho 100 97,357 Theo % Tính cho 1660 1616,13 14,37 79,4 98,071 1628 14,39 23,6 391,76 13,84 80,816 99,02 1643,73 80,75 18,71 310,586 60 80,79 3,5 Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Thiết bị gia vơi Thiết bị gia vơi loại hình trụ đáy chóp cụt, có cánh khuấy, làm việc liên tục Theo số liệu phần cân vật chất: - Thể tích nước mía GVSB: VSB = 1616,78 m3/ngày = 67,365 m3/h - Thể tích NMTH: VTH = 1628 m3/ngày = 67,83m3/h Để thiết bị làm việc tốt nhất, chọn thiết bị làm việc tích lớn VTH = 67,83m3/h - Thể tích thùng gia vơi: Vt = V×τ (m3/h) 60 × ϕ × α Trong đó: V thể tích nước mía GVTH (m3/h) τ thời gian nước mía lưu thùng Chọn τ = ph ϕ hệ số chứa đầy, chọn ϕ = 0,85 α số thùng gia vôi, chọn α = SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 25 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh = 7,98 (m3) Thay số vào công thức ta được: Vt = Chọn: Đường kính thùng D = 2000 mm Đường kính chiều cao đáy chóp d x H2 = 800 x 600 mm Thể tích phần đáy chóp: V2 = V2 = x π x H2( D2 + d2 + D x d) 12 x 3,14 x 0,6 (4 + 0,64 + 1,6) = 0,98 (m3) 12 Thể tích hình trụ: V1 = Vt – V2 = 7,98 – 0,98 = (m3) Chiều cao phần hình trụ là: H1 = × V1 = π × D2 = 2,23 (m) Chiều cao thiết bị gia vôi: H = H1 + H2 = 2,23 + 0,6 = 2,83 (m) Tổng kết: - Kích thước thùng: D x H = 2000 x 2830 mm - Số lượng thùng gia vôi: thùng 5.2 Thiết bị gia nhiệt 5.2.1 Tính cân nhiệt cho hệ đun nóng Nhiệt lượng cần cung cấp cho hệ đun nóng tính: Q = β × G × C × ( tc - tđ) (Kcal/Kg) [2-Trang 191] Trong đó: G: Khối lượng dung dịch cần đun nóng (Kg/h) tc, tđ: Nhiệt độ trước sau đun nóng (oC) β: Hệ số tổn thất nhiệt xạ, β = 1,03 ÷ 1,1 [2-192] Chọn β=1,1 C: nhiệt dung riêng dung dịch (Kcal/kg o C) C= Ci [4 - 181] Trong đó: Bxi: Nồng độ chất khơ dung dịch đường hiệu (%) ti: Nhiệt độ dung dịch (0C) SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 26 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Cid, Cic: Nồng độ dung dịch nông độ đầu cuối Bảng 4: Chế độ nhiệt cho hệ gia nhiệt STT Hạng mục KL dung dịch ( Kg/h) Hệ số tổn thất nhiệt β Phạm vi gia nhiệt Nồng độ chất khô Bx (%) Nhiệt dung riêng dung dịch (kcal/kgoC) Nhiệt lượng Q (Kcal/h) Nhiệt độ thứ gia nhiệt (0C) 97 Ẩn nhiệt hóa (Kcal/kg) KL thứ E (Kg/h) Lượng cần dùng(Kg/h) Gia nhiệt I 71277,1 1,1 25 - 75 14,37 Gia nhiệt II Gia nhiệt III 71826,67 72324,6 1,1 1,1 70 - 105 100 - 115 14,39 13,84 0,927 0,937 0,944 3634063,94 2220952,5 1162528,9 112 124 539,07 529,87 520,45 6741,36 6741,36 4191,505 4191,505 2233,69 2233,69 10 Trong đó: Đun nóng lần dùng thứ hiệu có nhiệt độ 970C Đun nóng lần dùng thứ hiệu có nhiệt độ 1120C Đun nóng lần dùng thứ hiệu có nhiệt độ 1240C 5.2.2 Tính thiết bị gia nhiệt Chọn thiết bị gia nhiệt loại ống chùm - Bề mặt truyền nhiệt: F = Q (m2) K × ∆tTB [3 -T 126] Trong đó: Q nhiệt lượng dùng để gia nhiệt (Kcal/h) K hệ số truyền nhiệt ( Kcal/h.m2.oC) K = 5.T V + 0,54 [2– T 35] ∆tTB hiệu số nhiệt độ trung bình (oC) SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 27 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh ∆t d − ∆t c ∆tTB = 2,3 × lg ∆t d ∆t c [ 3-T 129] Với: ∆td = Ti – td, ∆tc = Ti – tc Ti: nhiệt độ thứ đem gia nhiệt, oC td, tc: nhiệt độ đầu cuối nước mía gia nhiệt, oC t: nhiệt độ cuối gia nhiệt w: vận tốc nước mía ống m/s Chọn w = 1,5 m/s Coi tổn thất nhiệt độ đường ống gia nhiệt 1oC Bảng 5: Bề mặt truyền nhiệt thiết bị Thông số Q (Kcal/h) o T ( C) td (oC) ∆td (oC) tc (oC) ∆tc (oC) ∆tTB (oC) K (Kcal/m2hoC) F (m2) Gia nhiệt I Gia nhiệt II 3634063,94 97 25 72 75 21 41,44 685,53 127,92 2220952,5 112 70 42 105 19,55 795,62 142,763 Gia nhiệt III 1162528,9 124 100 22 115 13,11 872,82 101,596 Để thiết bị làm việc ổn định, ta cần tính cho thiết bị có diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn nhất: F = 142,763 m2 Kết tính tốn từ bảng 5.2 Các ống truyền nhiệt xếp theo hình lục giác đều, kích thước thiết bị tính sau: - Đường kính tính theo cơng thức: Dtr = 1,05 nc t (m) [3 –T 119] K Trong đó: Nc số ống tiêu chuẩn t: bước ống , t = (1,2-1,5).dn Chọn t = 1,5.dn SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 28 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt, dn = 42 mm dt = 40mm Suy ra: t = 1,5 x 42 = 63 mm K: hệ số xếp ống, K = 0,7- 0,85 Chọn K = 0,8 L: Chiều dài ống truyền nhiệt, chọn l = 3600 mm Số ống truyền nhiệt: n = F π × dn × l c Số ống qui chuẩn n = 310 (ống) [4 -T 48] ⇒Dtr = 1,05 × Bề dày thiết bị là: 13 ÷ 15 mm Chọn d = 15 mm Chọn lớp bảo ơn: 44 mm Đường kính thiết bị: Dn = Dtr + 2.d = 1,3 + 2.0,1 = 1,5(m) - Chọn khoảng cách từ bề mặt vĩ đến bề mặt thiết bị là: 250mm Chiều cao thiết bị là: H = L + 2.0,25 = 3,5 + 0,5 = (m) Tổng kết tính thiết bị gia nhiệt: - Kích thước thiết bị truyền nhiệt: D x H = 1,3 x 4000 mm - Số lượng : thiết bị dự phịng - Số ống truyền nhiệt : 310 ống 5.3 Thiết bị lắng Thiết bị lắng loại làm việc liên tục kiểu Dorr, gồm ngăn ngăn phân phối, bên có cánh khuấy gạt bùn, n = Bề mặt lắng thiết bị tính theo cơng thức: Fl = Trong đó: Vl thể tích nước mía lắng được: SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 29 - V1 Wo (m3) [5–T 173] Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh V1 = 1221,09 m3/ngày = 67,83 m3/h [bảng phần CBVC] Wo tốc độ lắng Wo = 0,4 ÷ 0,6 (m/h) Chọn Wo = 0,6 (m/h) Chọn Wo = 0,6 (m/h) [5–T 173] Suy ra: F1 = =101,76 (m2) = 20,35 (m2) Diện tích lắng ngăn: f =  4× f  Đường kính thiết bị lắng: D =  π  Thể tích thiết bị lắng: Vt = V x ,5 = = 5,092 (m) T (m3) ϕ×n Trong đó: V thể tích nước mía gia vơi trung hồ: V = 1628 m3/ngày = 67,83 m3/h [Bảng 3.2 phần CBVC] T thời gian lưu nước mía thiết bị lắng Chọn T = 2h [5 –Tr 162] ϕ hệ số chứa đầy thiết bị Chọn ϕ = 0,85 n số thiết bị sử dụng Chọn n = Thay số vào công thức ta được: Vt = = 159,6 (m3) h1 D Chọn: α góc nghiêng chóp lắng, α = 15o d đường kính chóp cụt, d = 1,700 m Chiều cao đáy chóp cụt: α  D d h2=  −  × tgα =   d Thể tích đáy chóp hình chóp theo: SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT h2 = 0,454 (m) - 30 - Đồ án công nghệ II V2 = GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (5,0922 + 1,72 + 5,092 x 1,7) = 4,456 (m3) Thể tích phần hình trụ: V1 = V – V2 = 159,6 – 4,456 = 155,143(m3) Chiều cao phần hình trụ theo: h1 = = 7,622 (m) Chiều cao toàn thiết bị: H = h1 + h2 = 7,622 + 0,454 = 8,076 (m) Công suất động truyền động: N = 2,2 Kw 5.4 Thiết bị lọc chân khơng Theo số liệu tính tốn bảng 3.2 cân vật chất ta có: Thể tích nước bùn: Vb = 391,76 m3/ngày = 16,323 m3/h - Diện tích lọc thiết bị: F = Vb 60 × C × ϕ Trong đó: C tốc độ lọc (m/ph) Chọn C = 26.10-3 m/ph [5–T 192] ϕ hệ sử dụng diện tích lọc, ϕ = 0,25 – 0,3 Chọn ϕ = 0,25 = 41,854 (m2) Diện tích lọc: F = Đường kính thiết bị lọc chân không: D = m F1 - Chiều dài thùng lọc: L = π × D = =4,443 (m) - Chọn thiết bị lọc chân không Tổng kết tính thiết bị lọc chân khơng: - Kích thước thùng lọc: D x L = 3000 x 4443 mm - Diện tích bề mặt lọc: 41,854 m2 - Tốc độ quay thùng lọc: 0,25 vòng/phút - Động truyền động: 2,5 Kw 5.5 Thiết bị lọc kiểm tra SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 31 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Theo số liệu phần cân vật chất tính ta có: - Thể tích mật chè vào lọc ống: VMC = 310,586 m3/ngày = 12,941 m3/h - Tốc độ lọc mật chè: C = 10 (lit/m2.phút) = 10-2 (m/ph) - Hệ số sử dụng máy lọc Chọn ϕ = 0,35 V ⇒ Diện tích lọc là: F = 60 × C × ϕ = = 61,623 (m2) Chọn máy lọc Stellar [ ] với thông số: - Chiều cao thiết bị: H = 3050(mm) Đường kính thiết bị: D =1200(mm) Số ống lọc: n= 40 ống Chiều dài ống lọc: l =2000(mm) Đường kính ống lọc: d = 125(mm) Bề mặt máy: f = n π d.l = 3,14.40.0,125.2 = 31,44 (m2) - Số lượng máy cần dùng: N = Vậy chọn máy TÀI LIỆU THAM KHẢO Trương Thị Minh Hạnh, Giáo trình cơng nghệ sản xuất đường - bánh kẹo Nguyễn Ngộ, Lê Bạch Tuyết, Công nghệ sản xuất đường mía – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội-1984 SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 32 - Đồ án công nghệ II GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Phạm Xuân Toàn, Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 3, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội-1992 Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập II – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội-1999 6.http://renvoize.perso.neuf.fr/ile%2520Maurice (8:30 23/9/2012) 7.hoichocongnghiep.com (8:50; 23/9/2012) 8.vi.wikipedia.org (9:02; 23/9/2012) 9.http://www.vatgia.com/raovat/9392/6486400/he%CC%A3-tho%CC%81ng-co-da %CC%A3c-chan-khong-3-ca%CC%81p-0987926594-mr-ha%CC%89i.html (14:15; 12/10/2012) 10.http://www.thesaigontimes.vn/Home/kinhdoanh/dautu/26288/(14:30;12/10/2012) 11 http://images.google.com.vn/images? (14:53.11/12/2012) SVTH: Trịnh Thị Mười – Lớp 11H2LT - 33 - ... , khơng nhỏ Hàm lượng đường khử, tính % khối lượng, khơng lớn Tro độ dẫn, tính % khối lượng, khơng lớn Độ ẩm, tính % khối lượng, không lớn 98,50 0,50 0,30 0,50 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT Các... thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 3, NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I – Nhà xuất khoa học kỹ thuật,... lắng Ép lọc Bùn Nước lọc - Ưu điểm: + Loại protein tương đối nhiều + Hiệu làm tốt + Tốc độ lắng lớn, dung tích bùn nhỏ + Tiết kiệm lượng vôu khoảng 15 – 20% so với phương pháp lạnh SVTH: Trịnh