1. Công đoạn lắng
TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ
1. Thiết bị lắng
Năng suất cần thiết : 500 kg/h
Khối lượng riêng của dầu : 911 kg/ m3
Thời gian lắng : 3 h Hệ số chứa đầy : 0.75
Dung tích thiết bị lắng : V = m
Thiết bị có dạng hình trụ, đáy hình chóp với góc côn 600, đường kính D = 1.1 m. Khi đó, ta có dung tích đoạn côn : Vc = m3
Chiều cao đoạn trụ : Ht = = = 2.78 m
Vậy chiều cao thiết bị lắng : H = 2.78 + = 3.646 Số lượng : 1
2. Thiết bị gia nhiệt ống chùm
Hình 6: Cấu tạo thiết bị gia nhiệt ống chùm
Chú thích
1. Thân thiết bị 5.Ống truyền nhiệt
2. Nắp trên 6-7. Lưới đỡ ống
3. Đáy thiết bị 8. Tai đỡ
4. Mặt bích và bulon Nhiệt độ dầu vào: 35 0C
Nhiệt độ dầu ra : 60 C
Nhiệt độ hơi nước bão hòa tại áp suất 1.5 kg/cm2 : 110.7 0C [1]
Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = , trong đó Q = D.CD.
- CD : Nhiệt dung riêng của dầu , bằng 0.5 kcal/kg.độ = 0.5 x 4.18 x1000 J/kg.độ= 2090 J/kgđộ
- Δt = 60 - 35 = 25oC
Suy ra : Q = = 7184.375 W
- K : Hệ số truyền nhiệt, bằng 46.8. (công thức nghiệm) với w là vận tốc dòng chảy của dầu trong ống. Chọn w = 0.5 m/s.
Suy ra : K = 46.8 x = 29.48 w/m2.độ
- = .Trong đó: Δt1 = 110.7 - 60 = 50.7oC, Δt2 = 110.7 - 35 = 75.7 oC
Suy ra : = = 63.2 Vậy F = = 3.86 m
Chọn kích thước ống truyền nhiệt như sau:
- Chiều cao h : 1.2 m
- Đường kính trong (dt) : 0.05 m
- Đường kính ngoài (dn) : 0.052 m
Suy ra : Đường kính trung bình của ống truyền nhiệt : dtb = = =0.051m
Ta có : Số ống truyền nhiệt N = = = 20.08 ống. Chọn số ống theo tiêu chuẩn ống 37, 3 vòng. [2]
Đường kính trong của thiết bị : D = t(2.no + 1) . Trong đó : + t : Bước ống, t = 1.5dn = 1.50.052 = 0.078 m
+ no : Số vòng tròn
Chọn chiều dày của thép làm vỏ thiết bị δ = 6 mm = 0.006m. Chọn chiều dày vành mặt bích là 50mm
Đường kính ngoài của thiết bị gia nhiệt : Dn = D + 2. δ = 0.546 + 2 x 0.006 = 0.558 m
Đường kính của nắp thiết bị gia nhiệt là : D’n = Dn + 2 0.05 = 0.558 + 2 0.05 = 0.658 m
Chiều cao thiết bị H = h1 + h2 + h3 . Trong đó:
- h1 = 1.2 m : Chiều cao ống truyền nhiệt
- h2 = h3= 0.2 m : Chiều cao đoạn góp trên và đoạn góp dưới Vậy H = 1.2 + 0.2 + 0.2 = 1.6m
Vận tốc dầu đi trong ống 0.5 (m/s) =. Suy ra lưu lượng dầu đi trong ống Vdầu = = 3.534 m3/h.
Năng suất cần thiết : 495 kg/h tương đương với Số lượng : 1cái
3. Thiết bị lọc khung bản
Dầu Khí nén
5 2 1 3 6
7 8
9 4
Hình 7: Sơ đồ cấu tạo máy lọc khung bản
1- khung; 2- bản; 3- vải lọc; 4- chân đỡ; 5-Tấm đáy không chuyển động;
6- tấm đáy chuyển động; 7- thanh nằm ngang; 8- tay quay; 9- máng tháo
Cấu tạo của máy gồm một loại bản lọc xếp thẳng đứng trên khung máy và được ép chặt với nhau bởi một trục cái.
Các loại khung lọc có cấu tạo hình vuông, thường được làm bằng gang, giữa hai khung được ép chặt với nhau bằng một lớp vải lọc, chất lỏng sẽ đi qua các lỗ thông vào các khung, dưới ảnh hưởng của sức nén sẽ thấm qua vải lọc rồi chảy theo rãnh trên khung bản ra vòi tập trung vào các bể chứa, còn các tạp chất sẽ lưu lại trên vải lọc và hình thành các bã.
Vải lọc thường dùng loại vải bạt hoặc vải chéo bông đặc biệt, kích thước được cắt đứng theo khung. Trước khi sử dụng phải ngâm vải vào nước sau đó phơi thật khô rồi mới lắp vào máy để tránh vải bị co rút thay đổi hình dạng.Vải lọc thường dễ bị rách, thủng dưới tác dụng của áp lực, nhiệt độ, sự cọ rửa. Để đảm bảo cho vải dùng được lâu, khi cạo bã không nên dùng dao kim loại, có thể dùng dao gỗ hoặc nhựa.
3.2. Thông số kĩ thuật
Lượng dầu vào công đoạn lọc kg/h
V = kg/h = 0.541 m3/h Chọn máy lọc với các đặc tính kỹ thuật như sau :
- Năng suất : 3.5 m3/h
- Số lượng bản : 45
- Kích thước bản : 365× 360
- Diện tích bề mặt lọc : 6 m2 - Áp suất làm việc : 0.25Mpa
- Công suất động cơ : 2.8KW
- Kích thước thiết bị (mm) : 1750× 780× 1225
- Số lượng : 1 cái
4. Thiết bị thủy hóa – trung hòa
4.1. Cấu tạo
Hình 8: Thiết bị thủy hóa – trung hòa
Dầu sau khi phối trộn với nước sẽ được đồng nhất khi qua thiết bị High shear mixer. Bên trong thiết bị này có cánh khuấy đặc biệt giúp khuấy trộn và phân phối đều các giọt lỏng. Sau khi đã khuấy trộn dòng chất lỏng được đưa vào thiết bị gia nhiệt có khuấy trộn. Dầu sau khi thủy hóa được phun đều dung dịch kiềm lên trên bề mặt và khuấy. Bên dưới thiết bị là cửa tháo sản phẩm
4.2. Tính toán và thông số kĩ thuật
Lượng dầu vào công đoạn thủy hóa : 487.60 kg/h. Lượng dầu sau công đoạn thủy hóa : 477.85 kg/h Khối lượng riêng của dầu : 911 kg/m3
Thời gian thủy hóa : 3 giờ. Thời gian trung hòa : 3 giờ Hệ số chứa đầy thiết bị : 0.7
Khối lượng riêng của kiềm là : 1105 kg/m3
Khối lượng riêng của nước muối: 1045 kg/m3
Vt - thủy hóa = 3 = 1.635 m3Vt – trung hòa = 3 = 1.676 m3 Vt – trung hòa = 3 = 1.676 m3
Chọn thiết bị thủy hóa, trung hòa có D = 1 m, góc côn đáy 60o. Thiết bị có dạng hình trụ, đáy chóp.
- Chiều cao đoạn côn : Hc = cot 30 x 1/2 = 0.866 m
- Dung tích đoạn côn: Vc = = = 0.227 m3
- Dung tích đoạn trụ : + Vt – thủy hóa = 1.635 – 0.227 = 1.408 + Vt – trung hòa = 1.676 – 0.227 = 1.449 m3 - Chiều cao đoạn trụ : + Ht – thủy hóa = = = 1.792 m
+ Ht – trung hòa = = = 1.845 m Chiều cao thiết bị : + Thủy hóa : 0.866 + 1.792 = 2.658 m
+ Trung hòa : 0.866 + 1.845 = 2.711 m Số lượng : 1
12 2 4 3 5 6 7 8 5. Thiết bị rửa sấy
5.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Hình 9: Cấu tạo thiết bị rửa sấy dầu
Chú thích
1. Trục khuấy 5. Tai đỡ
2. Áp kế 6. Cánh khuấy
3. Bộ phận phun nước 7. Vỏ hơi
4. Ống dầu vào 8. Ống tháo dầu
Dầu sau khi thủy hóa- trung hòa vẫn còn một số cặn nên cần tiếp tục được rửa sấy. Sử dụng nước muối 8-10% , nước muối làm xà phòng mất tính nhũ hóa, dễ lắng xuống đáy thiết bị. Nước còn tồn tại dưới dạng nhỏ được sấy chân không để hạn chế sự biến đổi của dầu.
5.2. Tính toán và thông số kĩ thuật
Năng suất cần thiết : 468.29 kg/h Thời gian rửa sấy : 3 h
Khối lượng riêng của dầu : 911 kg/m3
Hệ số chứa đầy : 0.7
Chọn thiết bị rửa sấy có đường kính D = 1m và góc côn đáy 60
- Chiều cao đoạn côn : Hc = cot30 x ½ = 0.866 m
- Dung tích đoạn côn : Vc = = = 0.226 m3
- Dung tích đoạn trụ : Vt = V – Vc = 2.796 - 0.226 = 2.57 m3 - Chiều cao đoạn trụ : Ht = = = 3.27 m
Chiều cao thiết bị rửa sấy : H = Hc + Ht = 0.866 + 3.27 = 4.136 m Số lượng : 1
6. Thiết bị tẩy màu
1
4
Hình 10: Cấu tạo thiết bị tẩy màu 1- van chân không;2- đầu phun hơi; 3- cửa gia nhiệt;4- nón phun sương;
Dầu vào
Đất hoạt tính than hoạt tính
hơi hơi Dầu 2 3 622 635/21
Thiết bị tẩy màu liên tục. Bồn có hình trụ, làm bằng thép không rỉ côn hai đầu, có mắt kính quan sát phía trong bồn, có đường ống tạo chân không thông với bồn tẩy màu ở bên trên bồn. Phía trên bồn cũng có đường thông với hệ thống cấp định lượng đất tẩy màu, có đường hơi sục.
Thiết bị này có hai bộ phận chính:
Trộn dầu thô với đất tẩy, hoạt động dưới áp lực chân không, được trang bị các đầu phun hơi để phân tán đồng đều đất tẩy vào trong dầu. Có ống ruột già để gia nhiệt dầu đến nhiệt độ tẩy màu. Có ống xả đáy xuống 622 khi hết dầu, ngừng máy. Dưới đáy có các vòi phun hơi để xáo trộn đất, làm cho đất không lắng xuống đáy.
- Tẩy màu dầu (622)
Hoạt động dưới điều kiện chân không, thiết bị được cung cấp với hệ thống vách ngăn, phân tán hỗn hợp dầu – đất để đảm bảo thời gian xử lý đồng đều, tránh hiện tượng tạo dòng. Hơi phun được phun vào để giữ cho dầu luôn được xáo trộn.
6.2. Nguyên lý hoạt động
Trong ngăn đầu tiên của tháp 635/21 đất tẩy nhờ hệ thống van khí nén được cấp vào dầu, được phân tán trộn đều nhờ hơi phun mạnh và ổn định.
Hỗn hợp đất dầu được tuần hoàn đều đặn nhờ hệ thống bơm nâng bằng hơi, nhằm tăng cường khả năng tiếp xúc giữa đất và dầu. Cũng trong ngăn này, hỗn hợp dầu/đất được gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết bằng hơi qua hệ thống ruột gia nhiệt có thiết kế đặc biệt. Hơi dùng để xáo trộn dầu giúp quá trình trao đổi nhiệt hiệu quả hơn.
6.3. Tính toán và thông số kĩ thuật
Năng suất cần thiết : 461.27 kg/h Thời gian tẩy màu : 1 giờ
Khối lượng riêng của dầu: 911 kg/m3
Lượng than cần dùng để tẩy màu: 1.038 kg/h. Khối lượng riêng của than: 1600 kg/m3
Lượng đất cần dùng để tẩy màu: 5.881 kg/h . Khối lượng riêng của đất : 1300 kg/m3
Hệ số chứa đầy của thiết bị: 0.7 Dung tích của thiết bị : V = = 0.731m3
Chọn thiết bị tẩy màu có đường kính D = 0.8 m , chiều cao chỏm cầu h =0.2 m:
- Dung tích đoạn chỏm cầu : Vcc = ( h2 + 3.) = ( + 3.) = 0.054 m3 - Dung tích đoạn trụ : Vt = V – Vcc = 0.731 - 0.054 = 0.677 m3 - Chiều cao đoạn trụ : Ht = = = 1.35 m
- Chiều cao thiết bị tẩy màu : H = 2Hcc + Ht = 1.35 + 2 x 0.2 = 1.75 m Số lượng : 3
7. Máy li tâm
7.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động
Hình 11: Máy ly tâm cao tốc dạng đĩa
Chú thích
1. Ống dẫn 3. Cửa tháo pha nặng
2. Cửa tháo pha nhẹ 4. Đĩa
Máy ly tâm dạng đĩa dùng để phân ly hỗn hợp cặn / dầu. Cấu tạo gồm có thùng quay, bên trong gắn các đĩa hình nón cụt. Hỗn hợp hai pha đi vào qua ống 1 đi xuống phần dưới thùng rồi qua lỗ ở các đĩa 4 phân thành các lớp mỏng. Chất lỏng nặng ( cặn) trượt theo đĩa xuống dưới tập trung ở ngoài thành thùng theo lỗ 3 ra ngoài. Chất lỏng (dầu) nhẹ chuyển động ngược trở lại theo hướng tâm qua rãnh 2 ra ngoài. Để chất lỏng không dừng lại khi thùng quay, người ta đặt các cánh ở sát thùng.
7.2. Thông số kĩ thuật
- Năng suất cần thiết : 454.35 kg/h
- Dung tích : V = 454.35 /911= 0.499 m3/h Chọn máy li tâm có các thông số kĩ thuật như sau :
- Model: BB 610 HGD
- Tốc độ quay của động cơ : 6240 v/p
- Công suất động cơ điện : 18.5 KW
- Kích thước : 1590× 1370× 1405
- Số lượng : 1
8. Thiết bị khử mùi
8.1. Nguyên lí
Dùng hơi khô/ hơi quá nhiệt tiếp xúc trực tiếp với dầu trong điều kiện chân không và nhiệt độ cao thích hợp đẻ lôi cuốn các cấu tử mùi, acid béo tự do còn lẫn trong dầu để thải chúng ra ngoài.
4
1
3
Hình 12: Tháp khử mùi
1-Thiết bị gia nhiệt;2- bơm nâng dầu bằng hơi; 3- ống chẩy tràn;4- van chân không
hơi hơi Dầu ra Bơm hút khí Dầu vào Dầu vào 821A 822A1 880A1 880A2 822A2 880B 802 814 2
Thu acid béo
- Khay đầu tiên: gia nhiệt lần dầu cuối (821A).
- Các khay dưới kế tiếp: khử mùi dầu (822QS).
- Khay dưới kế tiếp: bồn đệm cho dầu khử mùi (880B).
- Khay dưới kế tiếp: bồn đệm dầu cấp vào/ khử khí (802).
- Khay dưới cùng: lọc axit béo (823) / tách ly (814).
8.2. Nguyên tắc hoạt động
Khay đầu tiên: gia nhiệt lần dầu cuối (821A): Khay này được mô tả giống như một ống chứa các ruột gia nhiệt, trang bị các ống phân phối hơi trực tiếp để làm tăng hệ số trao đổi nhiệt và chất bằng cách khuấy mạnh.
Các khay dưới kế tiếp: khử mùi dầu (822QS).
- Gồm có khay 2 sâu/ 1 cạn với các ngăn bố trí đồng tâm nối tiếp nhau trong một thân hình trụ thẳng đứng và một ống khói trung tâm.
- Dòng chảy của dầu là dòng chảy qua một lỗ nhỏ để đảm bảo mọi phần tử dầu có đường di chuyển hẹp nhất và dài nhất, nhờ vậy đạt được sự đồng đều của thời gian lưu trữ dầu trong tháp.
- Mỗi khay có một vài bơm nâng (bơm nâng dầu bằng hơi) được bố trí đặc biệt để đảm bảo tất cả các phần tử dầu được tiếp xúc hoàn toàn với hơi phun. Khay khử mùi cuối cùng không có bơm nâng dầu bằng hơi mà có các vòng phân phối hơi. Khay dưới kế tiếp: Trao đổi nhiệt/ làm mát dầu (880A). Tiếp nhận dầu tràn từ khay khử mùi cuối cùng. Được chia thành một số ngăn, tất cả chúng được trang bị các đầu phun hơi để giữ cho dầu luôn được khuấy đảo. Trong các ngăn này dầu khử mùi được làm nguội bằng dầu sau tẩy màu vào tháp tuần hoàn trong các ống gia nhiệt.
Khay dưới kế tiếp: bồn đệm cho dầu khử mùi (880B). Dầu nằm chờ ở ngăn này trước khi bơm đến các bộ làm mát nhằm tránh các tạp chất hình thành ngoài mong muốn trong quá trình làm nguội dầu. Khay này trang bị các đầu phun hơi và đầu phun acid citric.
Khay dưới cùng: Lọc axit béo (814). Theo chiều dài thân của tháp khử mùi nó gồm có hai phần: ống khói trung tâm được trang bị các đầu phun axit béo để phá hủy các acid béo trong hơi đến tháp khử mùi. Phần thứ hai, axit béo được ngưng tụ được tách ra từ hơi và thu lại dưới đáy.
8.3. Tính toán và thông số kĩ thuật
Tổng thời gian khử mùi là 3 giờ Hệ số chứa đầy : 0.8
Dung tích thiết bị: V = = 1.852 m3
Thể tích chỏm cầu: Vcc = ( h2 + 3.) . Chọn: d = 1 (m); h = 0.2 (m). Suy ra : Vcc = ( 0.22 + 3.) = 0. 083 m3
Thể tích trụ: Vtr = V - 2.VCC = 1.852 – 2x0.083 = 1.686 (m3). Suy ra chiều cao Ht
là: Ht = = = 2.417( m)
Chiều cao thiết bị H = 2.417 +2 x 0.2 = 2.817 m Số lượng : 1
9. Máy chiết rót
Năng suất cần thiết : 455.31kg/h V= = 0.499 m3/h
Chọn chai sử dụng có dung tích: 500 ml = 0.5lít Số chai dùng để chứa dầu: = 499 chai/h
Đặc tính kỹ thuật
- Năng suất : 1000 chai
- Công suất : 12 KW
- Số van chiết : 16
- Kích thước máy (mm): 3100 × 2500 × 2500
- Số lượng : 1cái
Bảng 23: Tổng kết các thiết bị chính dùng trong quy trình sản xuất
Stt Tên thiết bị Kích thước (mm) Số lượng
1 Thiết bị lắng D =1100 , H=2780 1
2 Thiết bị gia nhiệt ống chùm D=6580, H=1600 1
3 Thiết bị lọc khung bản 1750x780x1225 1
4 Thiết bị thủy hóa D=1000, H=2658 1