Mục đích cơng nghệ: Sấy đường nhằm tách lớp nước trên bề mặt hạt đường , tăng thời gian bảo quản và độ bĩng sáng cho sản phẩm.
Bao gĩi giúp bảo vệ sản phẩm bên trong khơng bị hút ẩm trở lại, tránh rung, va đập, ảnh hưởng của nhiệt độ và mơi trường bên ngồi, ngăn cách khơng cho sản phẩm bị dính nước, bụi bẩn, ơ xy hĩa hay bị nhiễm khuẩn. Giúp vận chuyển dễ dàng hơn. Sản phẩm được đĩng gĩi bao bì cĩ thể dễ dàng vận chuyển, phân phối, bày bán trên giá kệ siêu thị, để truyền tải thơng tin…
Phương pháp thực hiện: Đường cát sau khi ly tâm được xả xuống sàng lắc để sàng. Những hạt đường đúng quy cách được đưa vào máy sấy thùng quay, nhiệt độ sấy khoảng 75-800C. Sau khi sấy đường được làm nguội, rây, đĩng bao và bảo quản.
CHƯƠNG 3. CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Các thơng số ban đầu
Nguyên liệu mía: 2000 tấn/ngày.
Thành phần đường trong mía (pol) mía: 12%.
Thành phần chất khơng đường trong mía: 2-2,5%.
Thành phần xơ: 13,5%.
Hiệu suất ép: 96%.
Độ tinh khiết nước mía ép (AP): 79%.
Thành phần nước trong bã: 48%.
Nước thẩm thấu so với mía: 30-32%.
Hiệu suất thơng SO2: 90%.
3.2. Thành phần nguyên liệu
TL nước mía trong: 2062,46 tấn/ngày.
TL mật chè: 521,83 tấn/ngày.
TLCK mật chè: 307,55 tấn/ngày.
TL đường nước mía trong: 247,5 tấn/ngày.
TL đường trong nước mía hỗn hợp: 230,29 tấn/ngày.
Độ tinh khiết (AP) nước mía hỗn hợp: 72,5%.
3.3. Cơng đoạn cơ đặc
Trọng lượng nước bốc hơi:
TL nước bốc hơi = TL nước mía trong – TL mật chè = 2062,46 – 521,83 = 1540,63 tấn/ngày.
Trọng lượng nước bốc hơi so với mía:
TL nước bốc hơi so với nước mía = TL nước bốc hơi
M ×100
= 1540,63
3.4. Lọc chân khơng
3.4.1. Bùn lọc sau khi qua ống lọc
Trọng lượng bùn lọc: TLBL=M × TL bùn so với mía 100 = 2000 × 5 100 =100 tấn/ngày. 3.4.2. Bùn khơ Trọng lượng bùn khơ: TLBK = TL bùn lọc × 100 – thành phần nước trong bùn 100 = 100 × 100 – 70 100 = 30 tấn/ngày.
Bùn khơ so với mía = TL bùn khơ
M × 100 = 30
2000 × 100 = 1,5% so với mía.
3.4.3. Mật chè trong
TL mật chè trong = TL mật chè sau khi bốc hơi = 521,83 tấn/ngày.
Tổn thất đường bùn ướt:
Tổn thất đường bùn ướt = TL bùn lọc × Hàm lượng bùn
100 =
Pol bùn × TL bùn 100
= 2×100
100 = 2 tấn/ngày.
Trọng lượng đường trong chè trong:
TL đường trong chè trong = TL đường trong chè – TL tổn thất đường trong bùn (TLCK đường trong chè trong)
= 247,5 – 2 = 243,5 tấn/ngày.
Trọng lượng chè trong so với mía:
TL mật chè trong so với nước mía = TL mật chè trong
M ×100
= TL mật chè sau khi bốc hơi
M ×100 =
521,83
2000 ×100 =26,09% so với mía.
Trọng lượng chất khơ mật chè trong:
=307,55–30 =277,55 tấn/ngày. Trọng lượng chất khơ: TLCK =TLCK mật chè trong TL mật chè trong × 100 = 277,55 521,83 × 100 = 53,190Bx d= 1,24956 [6]. Độ tinh khiết:
Độ tinh khiết(AP chè trong) = TLCK đường trong chè trong
TLCK mật chè trong × 100 = 243,5
277,55 ×100 = 87,73%.
3.4.4. Hiệu suất làm sạch
E =100 × (AP chè trong – AP nước mía hỗn hợp)
AP chè trong × (100 – AP nước mía hỗn hợp) × 100 = 100 × (87,73 – 72,5)
87,73 × (100 – 72,5) × 100 = 62,13%.
3.5. Cân bằng đường và hiệu quả sản xuất
Qua tính tốn cân phần cân bằng vật chất ta được các thơng số sau:
TL đường trong bã = Pol bã × TL bã
= Pol bã × (TLM + TL nước míaTT – TL nước mía hỗn hợp) = 1,8% × (2000 + 600 – 2117,36) = 8,69 tấn/ngày.
TL đường trong bùn = Pol bùn × TL bùn = 2% × 100 = 2 tấn/ngày.
3.5.1. Cân bằng đường
Tổn thất xác định trong bã:
Tổn thất xác định trong bã so với mía = TL đường trong bã
TL đường trong mía× 100 = TL đường trong bã
Pol mía × TL mía × 100 =
8,69
12%×2000 × 100 = 8,69
240 ×100= 3,62%.
Tổn thất đường trong bùn = TL đường trong bùn
TL đường trong mía× 100= 2 240 ×100 = 0,83%. Tổn thất đường trong mật rỉ. + Pol mật rỉ = 29×83 100 = 24,07 %. + TL mật rỉ = 4,5% so với mía = 4,5% × 2000 = 90 tấn.
Tổn thất đường trong mật rỉ = TL đường trong mật rỉ
TL đường trong mía ×100
= Pol mật rỉ ×TL mật rỉ
TL đường trong mía ×100 =
24,07%×90
240 = 9,03%. TL đường tổn thất trong mật rỉ = 9,03% × 240 = 21,672 tấn/ngày.
Hiệu suất tổng thu hồi:
TL đường trong đường thành phẩm = TL đường trong mía – TL đường trong bùn − TL đường trong bã – TL đường trong mật rỉ − TL đường tổn thất khơng xác định.
= 240 − 2 − 8,69 − 21,672 − 4,8 = 202,838 tấn/ngày.
Hiệu suất tổng thu hồi = TL đường trong đường thành phẩm
TL đường trong mía ×100 = 202,838
240 × 100 = 84,52%.
Tổng tổn thất:
Tổng tổn thất = 100 – hiệu suất tổng thu hồi = 100 – 84,52 = 15,48%.
Tổn thất khơng xác định:
Tổn thất khơng xác định = tổng tổn thất – tổn thất xác định
= 15,48 – (3,62 + 0,83 + 9,03) = 2%.
3.5.2. Tính hiệu quả sản xuất
Hiệu suất ép:
Eép = Tl đường trong nước mía hỗn hợp
TL đường trong mía ×100 =
230,29
240 ×100 = 96%.
Ehc = 100 -(100-Eép)×(100-F)
7×F =100-
(100-96)×(100-13,5)
7×13,5 = 96,33%. Với F là thành phần xơ cĩ trong mía: 13,5%.
Hiệu suất ép chế luyện:
ECL = TL đường thành phẩm
TL đường trong nước mía hỗn hợp×100 =
202,838
230,29 ×100 = 88,08%.
Hiệu suất thu hồi chế luyện hiệu chỉnh: ECLHC = 100 – J×(100 - ECL)
5,667×(100 - J) = 100 –
72,5×(100 – 80,08)
5,667×(100 – 72,5) = 94,45%. Với J là AP của nước mía hỗn hợp: 72,5%.
5,667 là hệ số tính dựa vào AP nước mía hỗn hợp tiêu chuẩn theo cơng thức thực nghiệm.
Hiệu suất tổng thu hồi hiệu chỉnh: ETTH = E ép×Ecl
100 =
96×88,08
100 = 84,55%.
Hiệu suất tổng thu hồi hiệu chình: ETTHHC = Ehc×Eclhc
100 =
96,33×94,45
100 = 90,98%
Hiệu suất sản xuất đường: Eđ = TL đường thành phẩm
TL đường trong mía ×100 =
202,838
240 ×100 = 84,52%.
TL đường thành phẩm so với mía: TLđtp = TL đường thành phẩm
M ×100 =
202,838
CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 4.1. Hiệu số áp suất bốc hơi
Tổng hiệu số áp suất bốc hơi.
Áp lực vào hiệu I lấy từ nguồn hơi thứ tuabin (đo theo ata) P0 = 2,2 tương ứng với nhiệt độ là 1220C.
Độ chân khơng hiệu cuối là 600mmHg tương ứng với áp suất (đo theo ata) P4 = 0,17kg/cm2 ứng với nhiệt độ là 55,674.
Tổng hiệu áp suất: ∆Ptổng = P0 – P4 = 2,2 – 0,17 = 2,03 kg/m3.
Hệ số phân phối áp suất – Hiệu số áp suất.
Do sử dụng hệ bốc hơi 4 hiệu, nên theo E.Hugot hệ số phân phối áp suất được phân bố như sau:
Bảng 4.1. Sự phân bố sụt áp giữa các nồi bốc hơi
Hiệu Hiệu I Hiệu II Hiệu III Hiệu IV
Hệ số K1 =11/40 K2 = 10,33/40 K3 = 9,67/40 K4 = 9/40 Vậy hiệu số áp suất các hiệu là:
- ∆P1 = ∆Ptổng × K1 = 2,0 3× 11/ 40 = 0,558 kg/m3. - ∆P2 = ∆Ptổng × K2 = 2,03 × 10,33/ 40 = 0,524 kg/m3. - ∆P3 = ∆Ptổng × K3 = 2,03 × 9,76/ 40 = 0,495 kg/m3. - ∆P4 = ∆Ptổng × K4 = 2,03 × 9/ 40 = 0,456kg/m3.
4.2. Phân bố áp suất các hiệu
Từ kết quả trên ta cĩ áp suất ở các hiệu là:
- Hiệu I: P1 = P0 – ∆P1 = 2,2 – 0,558 = 1,642 kg/m3. - Hiệu II: P2 = P1 –∆P2 = 1,642 – 0,524 = 1,118 kg/m3. - Hiệu III: P3 = P2 – ∆P3 = 1,118 – 0,495 = 0,623 kg/m3. - Hiệu IV: P4 = P3 – ∆P4 = 0,623 – 0,456 = 0,167 kg/m3.
Tra bảng tìm ẩn nhiệt và nhiệt độ, độ tăng điểm sơi, độ sụt nhiệt độ do Brix trung bình.
Bảng 4.2. Thang áp suất tuyệt đối và nhiệt độ
Với T0 = 1220C, Tv = 55,6740C Thơng số Áp suất tuyệt
đối (kg/m2) Nhiệt độ (0C) Ẩn nhiệt (kcal/kg) d( 0C) Nước mía Độ sụt thực Hơi thứ 2,2 112 525,6 Hiệu I 1,642 113,456 531,4 0,8 114,256 8,2 Hiệu II 1,118 102,109 538,73 1,3 103,409 9,7 Hiệu III 0,623 86,374 547,84 2,1 88,474 12,9 Hiệu IV 0,167 55,674 565,4 6,1 61,774 23,9 Tổng ∆ =54,7
Các tổn thất do sụt nhiệt độ ở các dàn bốc hơi (b = do Brix; h = do áp suất thủy tĩnh; d = b+h) được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 4.3. Các tổn thất của độ sụt nhiệt độ trong các dàn bốc hơi đa hiệu
b (0C) h (0C) D = b+h (0C)
Hiệu I 0,2 0,6 0,8
Hiệu II 0,4 0,9 1,3
Hiệu III 0,7 1,4 2,1
4.3. Lượng hơi tiêu hao cơng đoạn bốc hơi 4.3.1. Lượng nước bốc hơi ở các hiệu 4.3.1. Lượng nước bốc hơi ở các hiệu
Theo tính tốn cân bằng ta cĩ tổng lượng nước bốc hơi trong cơng đoạn cơ đặc:
W = TL nước mía trong – TL mật chè
KL mía =
2062,46 – 521,83
2000 = 73,03% so với mía. Gọi W1, W2, W3,W4 lần lượt là hơi nước bốc hơi ở các hiệu I, II, III, IV. Gọi E1, E2, E3 lần lượt là lượng hơi nước rút ra từ hiệu một cho gia nhiệt I, gia nhiệt II, nấu đường. Giả thiết hiện tượng bốc hơi và nhiệt độ tổn thất khơng đáng kể khi cho nước mía vào thiết bị thực hiện quá trình bố hơi, ta cĩ:
Lượng nước bốc hơi hiệu IV, hiệu III, hiệu II là: W4 = W3= W2.
Lượng nước bốc hơi hiệu III là: W3.
Lượng nước bốc hơi hiệu II là: W2.
Lượng nước bốc hơi hiệu I là: W1 = W4+ E1+ E2+ E3.
Tổng lượng lước bốc hơi W = W4+ W3+ W2+ W1 = 4W4+ E1+E2+ E3
Theo thống kê lượng hơi lấy từ hiệu I được cấp cho gia nhiệt là:
Gia nhiệt 1: E1 = 8,5% so với mía.
Gia nhiệt 2: E2 = 7,5% so với mía.
Nấu đường: E3 = 11,15% so với mía.
Tổng lượng hơi cần cung cấp cho nấu đường là 21,5% so với mía trong đĩ 10% Từ tua bin và 11,5% lấy từ hiệu I.
W4 = W – (E1+ E2+E3) 4 = 77,03 – (8,5+7,5+111,5) 4 =12,38%. W2 = W3 = W4= 12,38% so với mía. W1 = W4 + E1+ E2 + E3 = 12,38 + 8,5 + 7,5 + 11,15 = 39,53% so với mía. 4.3.2. Tính nồng độ chất khơ các hiệu
Nước mía trong hỗn hợp : + G = TL nước mía trong
TL mía ×100 =
2062,46 – 521,83
B0 = 160Bx. + Bx1 = G ×Bx0 G – W1 = 103,12×16 103,12 – 39,53 = 26% so với mía. + Bx2 = G ×Bx0 G – (W1+W2) = 103,12×16 103,12 – (39,53+12,38) = 32,22% so với mía. + Bx3 = G ×Bx0 G – (W1+W2+W3) = 103,12×16 103,12 – (39,53+12,38+12,38) = 42,5% so với mía. + Bx4 = G×Bx0 G – (W1+W2+W3+W4_) = 103,12×16 103,12 – (39,53+12,38+12,38+12,38) = 62,4% so với mía.
4.3.3. Lượng hơi tiêu hao cho cơng đoạn bốc hơi
Lượng hơi tiêu hao cho cơng đoạn bốc hơi là lượng hơi thứ (tuabin) cấp cho hiệu I của hệ bốc hơi, chọn hệ số bốc hơi của hiệu I là K = 1,15. Do đĩ lượng hơi tiêu hao cho bốc hơi được tính:
Dhh = K × W1 = 1,15 × 39,53 = 45,46% so với mía.
Bảng 4.4. Tổng kết hơi tiêu hao cho phân xưởng cơ đặc
Tên thiết bị Nguồn hơi % so với mía
Tính theo năng suất 2000 tấn mía/ngày
Tấn hơi/h Tấn hơi/ngày
1 2 3 (4) = (3)×2000/24 (5) = (3)×2000
Bốc hơi Tua bin 45,46 37,88 990,20
CHƯƠNG 5. TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1. Tính tốn và chọn thiết bị
5.1.1. Cơng đoạn cơ đặc
Theo E.Hugot, diện tích các thiết bị gia nhiệt được tính theo cơng thức: Sp = ep
Cp×∆P Trong đĩ:
- Sp: Diện tích truyền nhiệt tương ứng với mỗi nồi (m2). - ∆p: Độ sụt nhiệt độ biểu kiến.
- d: Độ tăng điểm sơi.
- c: Các hệ T.E.S.R (kg/m2.h.0C). - ep: Lượng nước bốc hơi trong nồi.
- B: Brix trung bình của nước mía trong nồi.
Theo Dessin, cơng thức tính tỷ suất bốc hơi: c = 0,0008 × (100 – B)(T – 54) Với:
- c: Tỷ suất bốc hơi.
- B: Brix trung bình của nước mía ra khỏi nồi. - T: Nhiệt độ hơi đun nĩng trong chùm ống.
5.1.1.1. Nồi 1
Theo giả thiết ta cĩ:
∆p1 = 8,20C. + Bx1tb = Bx0+Bx1 2 = 16+26 2 = 210Bx. T1 =1220C. Áp dụng cơng thức: C1 = 0,0008 × (100 – Bx1tb )(T1 – 54) = 0,0008 × (100 – 21)(122 – 54) = 4,3(kg/m2.h.0C). ep1 = 39,53% so với mía.
ep1 = 39,53×200 100 = 790,6 tấn/ngày = 32941,67 kg/h. Vậy: S1 = ep1 Cp1 ×∆p1 = 32941,67 4,3×8,2 = 934,25m2. 5.1.1.2. Nồi 2
Theo giả thiết ta cĩ:
∆p2 = 9,70C. + B2 = Bx1 + Bx2 2 = 26 + 32,22 2 = 29,11 0Bx. T2 = 113,4560C. Áp dụng cơng thức: C2 = 0,0008 × (100 – Bx2tb)(T2 – 54) =0,0008 × (100 – 29,11)(113,456 – 54) = 3,37kg. ep2 = 12,38% so với mía. ep2 = 12,38×200 100 = 247,6 tấn/ngày =10316,67 kg/h. Vậy: S2 = ep2 Cp2×∆P2 = 10316,67 3,37×9,7 = 315,6m2. 5.1.1.3. Nồi 3
Theo giả thiết ta cĩ:
∆p3 = 12,90C. + Bx3tb = Bx2 + Bx3 2 = 32,2 + 42,5 2 = 37,6Bx. T3 = 102,1090C. Áp dụng cơng thức: C3 = 0,0008 × (100 – Bx3tb )(T3 – 54) = 0,0008 × (100 – 37,36)(102,109 – 54) = 2,41(kg/m2.h.0C). + ep3 = 12,38% so với mía. ep3 = 12,38×200 100 = 247,6 tấn/ngày = 10316,67 kg/h. Vậy: S3 = ep3 Cp3×∆P3 = 10316,67 2,41×12,9= 331,85m2.
5.1.1.4. Nồi 4
Theo giả thiết ta cĩ:
∆p4 = 23,90C. + Bx4tb =Bx3 + Bx4 2 = 42,5 + 62,4 2 = 52,45 0Bx. T4 = 86,3740C. Áp dụng cơng thức: C4 = 0,0008 × (100 – Bx4tb )(T4 – 54) = 0,0008 × (100 – 52,45)(86,374 – 54) = 1,23(kg/m2.h.0C). ep4 = 12,38% so với mía ep4 =12,38×200 100 =247,6 tấn/ngày =10316,67 (kg/h). Vậy: S4 = ep4 Cp4×∆P4 = 10316,67 1,23×23,9 = 350,95m2.
5.1.2. Tổng diện tích truyền nhiệt tối thiểu
Thang áp suất ở bảng 2 khơng phải là điều kiện cốt yếu trong vận hành của hệ, thay vì khởi đầu điều kiện này, ta cĩ thể thực hiện theo các điều kiện tìm được, theo cách nhìn nhận phải đạt một tổng diện tích tối thiểu. Thang áp suất sẽ được xác định bởi các điều kiện ban đầu đĩ, và theo E.Hugot chỉ cần sửa lại một lần các nhiệt độ đã dùng như vậy là hầu như luơn đủ.
Cách tiến hành giữ nguyên các phần đã tính, giữ nguyên các giả định ở quá trình trước, ta sẽ tiếp tục tính cho hệ 4 hiệu để tìm tổng diện tích tối thiểu.
5.1.2.1. Tính tốn khả năng bốc hơi
Gọi t =e
clà khản năng bốc hơi trong một nồi.
Trong một nồi đa hiệu, cái thực sự cĩ giá trị chính là diện tích và độ sụt nhiệt độ, cịn t của một nồi là số đo sử dụng m2 và độ sụt nhiệt độ mà ta phải tính căn cứ vào vị trí đứng của nồi đĩ trong một dãy các nồi bốc hơi.
t = e
Ta cĩ: +t1 = e1 c1 = 32941,67 4,3 = 7660,85. +t2 = e2 c2 = 10316,67 3,37 = 3061,33. +t3 = e3 c3 = 10316,76 2,41 = 4280,78. +t4 = e4 c4 = 10316,76 1,23 = 8387,537. 5.1.2.2. Tính tốn chỉ số lặp + r4 = ∆3 ∆4 =√ t3 2 × t4 =√ 4280,78 2 × 8387,537 = 0,5. + r3 = ∆2 ∆3 =√ (1 + 1 r4) 2 × (t3 + t4 ×r4) =√ (1+ 0,51) × 3061,33 2 × (4280,78 + 8387,537 × 0,5) = 0,74. + r2= ∆1 ∆2 = √ (1 + r1 3 + r 1 3 × r4) ×3061,33 2 × (t2+ t3× r3+ t4× r3× r4) = √ (1+ 1 0,74 + 0,74 × 0,51 )× 7660,85 2×(3061,33+ 4280,78× 0,74+ 8387,537× 0,74× 0,5) = 1,44. + r1 = 1 + 1 r2 + 1 r2 × r3 + 1 r2 × r3 × r4 =1 + 1 1,44 + 1 1,44 × 0,74 + 1 1,44 × 0,74 × 0,5 = 4,51.