Đang tải... (xem toàn văn)
Tỉnh Bình Dương thuộc miền Đông Nam Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, công nghiệp phát triển năng động của cả nước. Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8.700 ha với hơn 1.200 doanh nghiệp trong và ngoài nước đang hoạt động 19. Qua khảo sát tình hình thực tế cho thấy khu công nghiệp VSIP – Việt Nam Singapore thuộc thị xã Thuận An có điều kiện tự nhiên và xã hội rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường. 1.1 Đặc điểm tự nhiên, vị trí địa lý nơi xây dựng nhà máy Thị xã Thuận An thuộc khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, nằm giữa thành phố Thủ Dầu Một và Thành phố Hồ Chí Minh. Toàn thị xã hiện có 3 khu công nghiệp và 2 cụm công nghiệp tập trung, thu hút 2.368 doanh nghiệp trong và ngoài nước. Thị xã Thuận An có diện tích tự nhiên 8.426 ha, nằm ở phía Nam của tỉnh Bình Dương. Có vị trí thuận lợi, phía Đông giáp thị xã Dĩ An, phía Bắc giáp thành phố Thủ Dầu Một, phía Tây giáp quận 12, phía Nam giáp quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh 20. Khí hậu nhiệt đới gió mùa, hướng gió Tây Nam – Đông Bắc là hướng gió chủ đạo, nhiệt độtrung bình hàng năm từ 26 °C 27 °C 21. Qua tìm hiểu về điều kiện tự nhiên và xã hội đều cho thấy đây là địa điểm có nhiều yếu tố thuận lợi để đặt nhà máy.
Đồ án tốt nghiệp i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHBK Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---------- ooooo -------KHOA: HOÁ BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : ĐOÀN THỊ THANH THANH Lớp : 09H2B. Ngành : CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM. Khóa: 2009 – 2014. I.TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS HIỆN ĐẠI NĂNG SUẤT 3250 TẤN MÍA/NGÀY II.CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hàm lượng đường sacaroza + Chất không đường + Thành phần xơ + Nước trong mía + GP bã + Hiệu suất lấy nước mía + Độ ẩm bã + Lượng nước thẩm thấu : 12,54 % : 3,18 % : 11,22 % : 73,06% : 76,23 % : 96,84 % : 48,76 % : 22,5 % III. NỘI DUNG CÁC PHẦN CỦA ĐỒ ÁN: - Lời mở đầu. - Lập luận kinh tế - kỹ thuật. - Giới thiệu nguyên liệu. - Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ. - Tính cân bằng vật chất. - Tính và chọn thiết bị. - Tính cân bằng nhiệt - Tính tổ chức - Tính xây dựng - Tính hơi - nước. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp ii Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Kiểm tra sản xuất và sản phẩm. - An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp. - Kết luận. - Tài liệu tham khảo. IV.CÁC BẢN VẼ: 1) Bản vẽ dây chuyền công nghệ. (A0) 2) Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính. (A0) 3) Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính. (A0) 4) Bản vẽ sơđồ hơi - nước (A0) 5) Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy. (A0) V.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh VI.NGÀY GIAO ĐỀ TÀI: VII.NGÀY HOÀN THÀNH: Thông qua bộ môn Ngày..........tháng..........năm 2013 Tổ trưởng bộ môn PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT Kết quả điểm đánh giá GV hướng dẫn PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ bản báo cáo cho Bộ môn Ngày..........tháng..........năm 2014 Ngày..........tháng..........năm 2014 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp iii Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại LỜI CẢM ƠN Trải qua 5 năm học tập trên giảng đường đại học, được sự tận tình dạy bảo của các thầy cô giáo, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Hoá, trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng, em đã tích luỹ được rất nhiều kiến thức bổ ích. Và đến nay, để củng cố và vận dụng tốt các kiến thức đã học, em được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp với nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 3250 tấn mía /ngày Quá trình làm đồ án đã giúp em phần nào nắm kĩ hơn những kiến thức về sản phẩm đường và cách bố trí thiết bị trong phân xưởng, cách bố trí mặt bằng cũng như cách tính toán, lựa chọn phương án lắp đặt, thiết kế nhà máy một cách kinh tế nhất. Tuy nhiên, do kiến thức bản thân, sự am hiểu về thực tế còn hạn chế nên đồ án còn nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. Cuối cùng em xin được cảm ơn cô Trương Thị Minh Hạnh, người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã dạy bảo em trong suốt chặng đường đại học. Cảm ơn sự quan tâm động viên của gia đình và bạn bè đã giúp em vượt qua những khó khăn để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày…..tháng…..năm 2014 Sinh viên ĐOÀN GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh THỊ THANH THANH SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp iv Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................iii MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT.....................................................2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.....................................................................5 2.1 Giới thiệu về cây mía.............................................................................................5 2.2 Tính chất và thành phần hóa học của mía...........................................................5 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT.................11 3.1.2 Chọn phương pháp làm sạch nước mía..........................................................12 CHƯƠNG 4. CÂN BẰNG VẬT CHẤT...................................................................26 4.1 Công đoạn ép.......................................................................................................27 4.3 Nấu đường...........................................................................................................35 CHƯƠNG 5. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG............................................................42 5.2. Cân bằng cho hệ đun nóng................................................................................47 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường....................................................................48 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc............................................................................56 ChƯƠNG 6. tÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ................................................................63 6.1. Chọn bộ máy ép..................................................................................................63 6.2. Băng tải mía........................................................................................................64 6.3. Máy băm.............................................................................................................64 6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà.................................................69 6.9. Thiết bị thông SO2 lần 2....................................................................................71 6.10. Thiết bị lắng......................................................................................................72 6.12. Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra)...................................................................73 6.13. Thiết bị cô đặc..................................................................................................74 6.14. Thiết bị nấu đường...........................................................................................77 6.17. Máy li tâm đường C.........................................................................................83 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp v Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 7.1 Tính nhân lực lao động.......................................................................................86 7.1.3 Phân bố lao động trong nhà máy ....................................................................87 7.2 Các công trình xây dựng của nhà máy..............................................................89 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy.......................................................................95 CHƯƠNG 8. TÍNH HƠI - NƯỚC...........................................................................97 8.1. Tính hơi............................................................................................................... 97 8.2. Nhu cầu nước......................................................................................................98 9.1. Kiểm tra sản xuất.............................................................................................102 9.2. Cách xác định một số chỉ tiêu..........................................................................103 KẾT LUẬN............................................................................................................... 108 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 1 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với xu thế công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu dinh dưỡng của con người ngày một nâng cao. Đây là cơ hội đồng thời là thách thức của ngành công nghiệp thực phẩm để khẳng định và nâng cao tầm quan trọng của mình. Trong các ngành sản xuất thực phẩm, ngành công nghiệp mía đường là ngành công nghiệp có lịch sử phát triển lâu đời cùng với cơ sở hạ tầng vững chắc, đã và đang trở thành một trong những ngành sản xuất chủ lực của nước ta. Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa nên thích hợp với việc trồng và phát triển cây mía. Theo Hiệp hội Mía đường Việt Nam, niên vụ 2012 – 2013, sản lượng mía ép công nghiệp của cả nước đạt 16,6 triệu tấn, sản xuất được trên 1,5 triệu tấn đường. Bước sang niên vụ 2013 - 2014, dự báo lượng đường sản xuất còn tăng cao hơn [18]. Đường có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người. Đường là hợp phần chính và không thể thiếu được trong thức ăn cho người. Đường còn là nguyên liệu quan trọng của nhiều ngành công nghiệp (CN) hiện nay như CN bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, CN lên men, sữa, CN dược phẩm, hóa học v.v… Chính vì vậy mà công nghiệp đường trên thế giới và của nước ta đã không ngừng phát triển [4.Tr1]. Từ những phân tích trên cho thấy việc xây dựng một nhà máy đường mới, áp dụng công nghệ hiện đại, dự tính hợp lý về vùng mía nguyên liệu thì giá trị sử dụng của nhà máy sẽ hiệu quả hơn, góp phần giải quyết được vấn đề về số lượng và chất lượng đường, đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho người dân. Như vậy, vấn đề thiết kế một nhà máy đường hiện đại là yêu cầu có tính khả thi cao. Để đáp ứng yêu cầu đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất đường RS năng suất 3250 tấn mía/ngày là phù hợp tình hình hiện tại của Việt Nam. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 2 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Tỉnh Bình Dương thuộc miền Đông Nam Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, công nghiệp phát triển năng động của cả nước. Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8.700 ha với hơn 1.200 doanh nghiệp trong và ngoài nước đang hoạt động [19]. Qua khảo sát tình hình thực tế cho thấy khu công nghiệp VSIP – Việt Nam Singapore thuộc thị xã Thuận An có điều kiện tự nhiên và xã hội rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường. 1.1 Đặc điểm tự nhiên, vị trí địa lý nơi xây dựng nhà máy Thị xã Thuận An thuộc khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam, nằm giữa thành phố Thủ Dầu Một và Thành phố Hồ Chí Minh. Toàn thị xã hiện có 3 khu công nghiệp và 2 cụm công nghiệp tập trung, thu hút 2.368 doanh nghiệp trong và ngoài nước. Thị xã Thuận An có diện tích tự nhiên 8.426 ha, nằm ở phía Nam của tỉnh Bình Dương. Có vị trí thuận lợi, phía Đông giáp thị xã Dĩ An, phía Bắc giáp thành phố Thủ Dầu Một, phía Tây giáp quận 12, phía Nam giáp quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh [20]. Khí hậu nhiệt đới gió mùa, hướng gió Tây Nam – Đông Bắc là hướng gió chủ đạo, nhiệt độtrung bình hàng năm từ 26 °C - 27 °C [21]. Qua tìm hiểu về điều kiện tự nhiên và xã hội đều cho thấy đây là địa điểm có nhiều yếu tố thuận lợi để đặt nhà máy. 1.2 Vùng nguyên liệu Nguyên liệu cung cấp chính cho nhà máy là những vùng nguyên liệu chuyên canh mía lân cận như: 6.700 ha ở Đồng Nai [22], 28.000 ha ở Tây Ninh [23], hay 9.000 ha ở Long An. Ngoài ra còn có thể thu mua mía từ các tỉnh Bình Phước, Trà Vinh, Tiền Giang vv… Khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta cần mở rộng vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn, giống mía, phân bón cho nông dân. Đồng thời áp dụng các biện pháp khoa học kĩ thuật vào sản xuất giúp tăng năng suất thì vùng nguyên liệu của nhà máy luôn được ổn định, đảm bảo cho nhà máy hoạt động. 1.3 Nguồn cung cấp hơi Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các quá trình: đun nóng, bốc hơi, cô đặc. Trong quá trình sản xuất ta tận dụng hơi thứ của GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 3 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại thiết bị bốc hơi để đưa vào sử dụng trong quá trình đun nóng, nấu nhằm tiết kiệm hơi của nhà máy. 1.4 Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện từ mạng lưới điện quốc gia 500V được hạ xuống 220/380 có thêm máy biến áp dự phòng. 1.5 Nguồn cung cấp nhiên liệu Trong nhà máy, lò hơi là nơi sử dụng nguyên liệu nhiều nhất. Bã mía được tận dụng làm hơi đốt cho lò hơi. Trong thời kì đầu vụ, bã mía không đủ thì người ta sử dụng nguyên liệu khác là dầu FO. Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác ta dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển được đặt mua tại công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy. 1.6 Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước Nước trong nhà máy được 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 ta phải xử lý theo các chỉ tiêu khác nhau về hoá học, lý học, sinh học nhất định. Nguồn nước được lấy từ sông Bé [24], hồ nước ngọt nhân tạo Dầu Tiếng [25] và được đưa về hệ thống xử lý nước của nhà máy, nguồn nước sau xử lý phải đảm bảo là đủ tiêu chuẩn nước dùng cho sản xuất. 1.7 Nguồn nhân công lao động Bình Dương là một trong những tỉnh có tốc độ tăng trưởng kinh tế cao, phát triển công nghiệp năng động của cả nước, thu hút một lượng lớn lao động về đây nên nguồn nhân lực cho nhà máy luôn được đàm bảo. Cán bộ kỹ thuật và công nhân được thu nhận từ các trường đại học và các trường đào tạo nghề có chất lượng ở khu vực miền Tây, thành phố Hồ Chí Minh cũng như trên cả nước. 1.8 Giao thông vận tải Thuận An có vị trí giao thông vô cùng thuận lợi giúp hoạt động lưu thông hàng hóa dễ dàng. Các tuyến đường quan trọng đi qua Thuận An như Quốc lộ 1A, Quốc lộ 13 và tuyến đường sắt Bắc - Nam, có ga xe lửa quan trọng là ga Thuận An. Ngoài ra GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 4 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại có đường cao tốc Mỹ Phước - Tân Vạn đi qua là con đường huyết mạch của Thuận An đi về trung tâm tỉnh Bình Dương và Quốc lộ 1A[26]. 1.9 Vấn đề nước thải của nhà máy Hiện nay, ở hầu hết các nhà máy sản xuất thực phẩm vấn đề xử lý nước thải được quan tâm hàng đầu. Đối với nhà máy đường, nước thải sản xuất chứa nhiều hoá chất hữu cơ và vô cơ, đặc biệt là hoá chất dùng trong vệ sinh tẩy rửa thiết bị. Nước thải của nhà máy trước khi thải ra môi trường được đưa qua hệ thống xử lý riêng của nhà máy nhằm bảo đảm nguồn nước thải ra ngoài không gây ô nhiễm, ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của công nhân và dân cư tại khu vực sản xuất. 1.10 Hợp tác hóa, liên hợp hóa Tiến hành hợp tác hóa, liên hợp hóa chặt chẽ với các hợp tác xã trồng mía trong vùng nguyên liệu đảm bảo nhà máy luôn có mía để sản xuất. Mặt khác, cung ứng vật tư tiền vốn cho người trồng mía và thu lại vào cuối vụ. Đây là vấn đề để phát triển lâu dài và cực kì quan trọng cho sự tồn tại của nhà máy. Để đạt hiệu quả kinh tế, nhà máy tiến hành hợp tác hóa với các nhà máy lân cận để các phế liệu được sử dụng triệt để. Bã mía làm chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh tại thành phố Thủ Dầu Một và Hồ Chí Minh, mật rỉ của nấu đường bán cho nhà máy sản xuất rượu trong tỉnh như nhà máy rượu Thuận An, Thủ Dầu Một, Bến Cát... 1.11 Tiêu thụ sản phẩm Thuận An tập trung 3 khu công nghiệp và 2 cụm công nghiệp với 2.368 doanh nghiệp trong và ngoài nước, trong đó có nhiều nhà máy sản xuất thực phẩm có nhu cầu sử dụng đường nhiều như các nhà máy sữa, bánh kẹo, nước giải khát…trong khu vực như Vinamilk Bình Dương, Kinh Đô, Orion Food, Bibica vv…và cung cấp cho các nhà máy lân cận ở thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai. Vì vậy nhà máy đảm bảo nguồn tiêu thụ dồi dào và đầy tiềm năng. Kết luận: Qua các phân tích ở trên, việc xây dựng một nhà máy sản xuất đường RS tại thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương với năng suất 3250 tấn mía/ngày là hợp lý, đáp ứng được nhu cầu của thị trường, giải quyết được công ăn việc làm cho người dân đồng thời góp phần phát triển nền công nghiệp của tỉnh. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 5 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về cây mía Cây mía thuộc họ Poaceae, giống Sacarum, chúng có thân to mập, chia đốt, chứa nhiều đường, cao từ 2 - 6 m [27]. Giống Sacarum có thể chia làm 3 nhóm chính: - Nhóm Saccharum officinarum, là giống thường gặp và bao gồm phần lớn các chủng đang trồng phổ biến trên thế giới. - Nhóm Saccharum Violaceum, là giống lá màu tím, cây ngắn, cứng và không trổ cờ. - Nhóm Saccharum Simense, cây nhỏ cứng, thân màu vàng pha nâu nhạt trồng từ lâu ở Trung Quốc. [8.Tr9] Hình 2.1. Cây mía Cây mía là một trong các nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp chế biến đường và được trồng ở nhiều quốc gia trong khu vực khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ở nước ta, mía là nguyên liệu duy nhất để sản xuất đường ăn. Mía đường là cây trồng có nhiều ưu điểm, khả năng sinh khối lớn, khả năng tái sinh mạnh, khả năng thích ứng rộng và có giá trị kinh tế cao [4.Tr1]. 2.2 Tính chất và thành phần hóa học của mía 2.2.1 Tính chất của mía [28] Trên cây mía, thông thường phần ngọn sẽ nhạt hơn phần gốc. Đó là đặc điểm chung của thực vật, chất dinh dưỡng được tập trung nhiều ở phần gốc. Đồng thời, do sự bốc hơi nước của lá mía, nên phần ngọn cây lúc nào cũng cần nước đầy đủ để cung cấp cho lá, dẫn đến hàm lượng nước trong tỉ lệ đường/nước phần ngọn sẽ nhiều hơn phần gốc, làm cho ngọn mía nhạt hơn. 2.2.2 Thành phần hóa học của mía [4.Tr 12-13] Thành phần hoá học của mía thay đổi tuỳ theo điều kiện đất đai, phương pháp canh tác, loài, giống mía vv... GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 6 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Bảng 2.1Thành phần hóa học của cây mía Thành phần Tên các chất Sacaroza Đường Glucoza Fructoza Xenluloza Xơ Pentozan Chất keo Linhin Anbumin Chất chứa Nitơ Amit Axit NH3 Xantin Tỷ lệ (%) 12,5 0,9 0,6 5,5 2,0 0,5 2,0 0,12 0,07 0,21 Có vết Có vết Thành phần Tên các chất SiO2 Chất vô cơ K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 P2O5 SO3 Cl Tỷ lệ (%) 0,25 0,12 0,01 0,02 0,01 Vết 0,07 0,02 Vết Nước Tổng cộng 74,0 100 2.3 Định nghĩa đường [4. tr13] Sản phẩm của công nghiệp sản xuất đường là đường sacaroza, sacaroza là 1 disacarit có công thức C12H22011, cấu tạo từ hai đường đơn là α,d-glucoza và β,dfructoza. Công thức cấu tạo của sacaroza được biểu diễn như sau: Hình 2.2Công thức cấu tạo của sacaroza 2.4 Công nghệ sản xuất đường mía Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất đường bao gồm: ép, làm sạch nước mía, cô đặc và kết tinh. Người ta dựa vào tác dụng của các yếu tố như nhiệt độ, pH, hóa chất, nồng độ, độ nhớt… lên các thành phần hóa học trong nước mía để tạo ra sản phẩm cuối cùng là đường. 2.4.1 Làm sạch nước mía [4. tr 42] Mục đích của quá trình làm sạch nước mía: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 7 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Loại tối đa các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp đặc biệt là những chất có hoạt tính bề mặt, chất keo. - Trung hòa nước mía hỗn hợp. - Loại tất cả những chất rắn lơ lửng trong nước mía. 2.4.1.1. Tác dụng của pH [4. tr 42-43] Nước mía hỗn hợp có pH = 5 – 5,5. Trong quá trình làm sạch, do sự biến đổi của pH dẫn đến các quá trình biến đổi hoá lý và hoá học các chất không đường trong nước mía và có hiệu quả rất lớn đến quá trình làm sạch. Việc thay đổi pH có các tác dụng sau: - Ngưng kết chất keo: Ở nước mía có hai điểm pH làm ngưng tụ keo: pH trên dưới 7 và pH trên dưới 11. Điểm pH trước là pH đẳng điện, điểm pH sau là điểm ngưng kết của protein trong môi trường kiềm mạnh. Trong quá trình làm sạch, ta lợi dụng các điểm pH này để ngưng tụ chất keo. - Làm chuyển hoá đường sacaroza: Khi nước mía ở môi trường axit (pH < 7) sẽ làm chuyển hoá sacaroza thành hỗn hợp glucoza và fructoza. - Làm phân huỷ sacaroza: Trong môi trường kiềm, dưới tác dụng của nhiệt, sacaroza bị phân huỷ thành các sản phẩm rất phức tạp. - Làm phân huỷ đường khử. - Tách loại các chất không đường. 2.4.1.2. Tác dụng của nhiệt độ[4. tr 45] Phương pháp dùng nhiệt độ để làm sạch nước mía là một trong những phương pháp quan trọng. Để đảm bảo chất lượng sản phẩm và nâng cao hiệu suất thu hồi đường cần khống chế điều kiện nhiệt độ. Khi khống chế được nhiệt độ tốt sẽ thu được những tác dụng chính sau: - Loại không khí trong nước mía, giảm bớt sự tạo bọt. Tăng nhanh các quá trình phản ứng hoá học. - Có tác dụng diệt trùng, đề phòng sự lên men axit và sự xâm nhập của vi sinh vật vào nước mía. - Nhiệt độ tăng cao làm tỉ trọng nước mía giảm, đồng thời làm chất keo ngưng tụ, tăng nhanh tốc độ lắng của các chất kết tủa. 2.4.1.3. Tác dụng của các chất điện ly[4. tr 46-49] a. Tác dụng của vôi GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 8 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Trung hoà các axit hữu cơ và vô cơ. - Tạo các điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo. - Làm trơ phản ứng axit của nước mía hỗn hợp và ngăn ngừa sự chuyển hoá đường sacaroza . - Kết tủa hoặc đông tụ những chất không đường: protein, pectin, chất màu… - Phân huỷ một số chất không đường, đặc biệt là đường chuyển hoá, amit. -Tác dụng cơ học: các chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ lửng và những chất không đường khác. - Sát trùng nước mía. b. Tác dụng của SO2 - Tạo kết tủa CaSO3 có khả năng hấp thụ các chất không đường, chất màu và chất keo có trong dung dịch. - Làm giảm độ kiềm, độ nhớt của dung dịch do một phần chất keo đã bị loại. -Tẩy màu và ngăn ngừa sự tạo màu. - Làm tan kết tủa CaSO3 khi dư SO2. c. Tác dụng của CO2 - Tạo kết tủa CaCO3 với vôi có khả năng hấp thụ các chất không đường cùng kết tủa. - Phân ly muối sacarat canxi tạo thành sacaroza và CaCO3 kết tủa. - Nếu CO2 dư sẽ làm tan kết tủa CaCO3 làm đóng cặn trong thiết bị truyền nhiệt và bốc hơi. d. Tác dụng của P2O5 P2O5 dạng muối hoặc axit sẽ kết hợp với vôi tạo thành kết tủa Ca 3(PO4)2, kết tủa này có tỷ trọng lớn có khả năng hấp thụ chất keo và chất màu cùng kết tủa. Khi vôi làm sạch nước mía có đủ lượng P2O5 nhất định thì hiệu quả làm sạch tăng rõ rệt. 2.4.2Cô đặc nước mía Mục đích: bốc hơi nước mía có nồng độ 13 – 15Bx đến mật chè nồng độ 60 65Bx. Để bốc hơi một lượng nước lớn đồng thời tiết kiệm hơi cần thực hiện ở hệ cô đặc nhiều hiệu. Trong quá trình cô đặc, tuy rằng tiêu hao một lượng hơi nhiều nhưng GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 9 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại đồng thời cũng sản sinh ra một lượng hơi thứ lớn. Hơi thứ có nhiệt độ cao, nên được sử dụng làm nguồn nhiệt cho các công đoạn khác như nấu đường, gia nhiệt. Có phương án bốc hơi hợp lý sẽ giảm tiêu hao năng lượng hơi và giảm giá thành. Có 3 phương án nhiệt của hệ bốc hơi: - Phương án bốc hơi áp lực - Phương án bốc hơi chân không - Phương án bốc hơi áp lực chân không 2.4.3 Nấu đường và kết tinh Nấu đường là quá trình tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hoà, sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non gồm tinh thể đường và mật cái. Quá trình nấu đường được thực hiện trong nồi nấu chân không để giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, tránh hiện tượng caramen hoá và phân huỷ đường. Đối với các sản phẩm cấp thấp, quá trình kết tinh còn tiếp tục thực hiện trong các thiết bị kết tinh làm lạnh bằng phương pháp giảm nhiệt độ. Quá trình kết tinh đường gồm 2 giai đoạn: Sự xuất hiện của nhân tinh thể hay sự tạo mầm và sự lớn lên của tinh thể. 2.4.3.1 Sự tạo mầm tinh thể. Trong dung dịch đường mía, các phân tử đường phân bố đều trong không gian của phân tử nước và chuyển động hổn độn không ngừng tạo thành một dung dịch đồng nhất. Ở một nhiệt độ nhất định trở thành nước đường bão hoà, các phân tử đường sẽ điền đầy ổn định vào không gian của phân tử nước, kết hợp với các phân tử nước tạo thành trạng thái cân bằng. Khi số lượng phân tử đường vượt quá số lượng phân tử lúc bão hoà tạo thành trạng thái quá bão hoà thì sự cân bằng bị phá vỡ. Khi phân tử đường nhiều đến một số lượng nhất định, thì khoảng cách giữa chúng ngắn lại, cơ hội va chạm tăng lên, vận tốc giảm đi tương ứng và đạt tới mức lực hút giữa các phân tử lớn hơn lực đẩy, khi đó một số phân tử đường kết hợp với nhau hình thành thể kết tinh rất nhỏ tách khỏi nước đường, từ đường ở trạng thái hoà tan trở thành đường ở thể rắn. Đó là các tinh thể đường hình thành sớm nhất gọi là nhân tinh thể. Các phương pháp tạo mầm tinh thể: [4. tr 74] - Tạo mầm tự nhiên. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 10 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Phương pháp kích thích. - Phương pháp tinh chủng. - Phương pháp nấu giống. - Phương pháp đường hồ. Hiện nay các nhà máy đường ở nước ta thường dùng phương pháp đường hồ và phương pháp nấu giống. 2.4.3.2 Sự lớn lên của tinh thể Sau khi nhân tinh thể xuất hiện mà dung dịch đường vẫn ở trạng thái quá bão hoà thấp thì những phân tử đường ở gần nhân tinh thể không ngừng bị mặt ngoài của nhân tinh thể hút vào, lắng chìm vào bề mặt tinh thể, đồng thời xếp từng lớp ngay ngắn theo hình dạng tinh thể làm cho tinh thể lớn dần lên. Trong quá trình đó, do các phân tử đường không ngừng lắng chìm vào tinh thể nên số lượng phân tử đường trong nước đường gần bề mặt tinh thể giảm đi và số lượng phân tử đường trong nước đường xa bề mặt tinh thể tăng lên tương đối, hình thành hai khu vực nồng độ thấp và nồng độ cao. Do 2 khu vực nồng độ khác nhau nên xuất hiện hiện tượng khuếch tán của các phân tử đường từ khu vực nồng độ cao sang khu vực nồng độ thấp, đến rìa tinh thể bị tinh thể hút vào và lắng chìm xuống. Quá trình cứ tiếp tục như vậy làm cho tinh thể đường lớn dần lên. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 11 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.1 Chọn quy trình sản xuất Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp cải tiến và dần hoàn chỉnh. Vấn đề đặt ra ở đây là phải biết chọn phương pháp công nghệ thích hợp với sản phẩm đầu ra và phù hợp với điều kiên thực tế của quá trình sản xuất. 3.1.1. Chọn phương pháp lấy nước mía Hiện nay có 2 phương pháp lấy nước mía: phương pháp ép và phương pháp khuếch tán. a. Phương pháp ép Nguyên lý chung của phương pháp là xé và ép dập cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước mía [4. tr 22]. - Ưu điểm: + Đơn giản, dễ thao tác. + Nước mía thu được không bị loãng nên tiết kiệm hơi cho quá trình cô đặc, rút ngắn thời gian bốc hơi. - Nhược điểm: + Hệ thống máy ép cồng kềnh, tốn nhiều năng lượng để vận hành, chi phí bảo dưỡng và thay thế phụ tùng cao. + Hiệu suất ép thấp, chỉ đạt tối đa 97%. + Vốn đầu tư cao. + Tổng hiệu suất thu hồi đường thấp. [4. tr 40-41] b. Phương pháp khuếch tán Nguyên lý chung của phương pháp khuếch tán là phương pháp trong đó những tế bào của củ cải đường hay mía ngâm vào trong nước hay trong một dung dịch có nồng độ đường thấp hơn nồng độ đường của củ cải hay mía, nhường lại cho nước hay dung dịch đó một phần hay tổng lượng đường có trong đó. [4. tr 35] - Ưu điểm: + Hiệu suất lấy nước mía cao: 98% - 99% GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 12 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Tiêu hao năng lượng cho hệ khuếch tán ít hơn cho một bộ máy ép. + Vốn đầu tư thấp hơn. + Tiết kiệm lao động, điện, nhiệt. - Nhược điểm: + Tăng nhiên liệu dùng cho bốc hơi. + Tăng chất không đường trong nước mía hỗn hợp, do đó tăng tổn thất đường trong mật cuối. [4. tr 40-41] Kết luận: Trong hai phương pháp trên thì phương pháp khuếch tán có nhiều ưu điểm hơn, nhưng trong điều kiện các nhà máy đường của nước ta hiện nay thì phương pháp ép phù hợp hơn do dễ vận hành, phù hợp với trình độ của công nhân. Vì vậy, ta chọn phương pháp ép để lấy nước mía. 3.1.2 Chọn phương pháp làm sạch nước mía Đây là công đoạn quan trọng nhất trong quá trình sản xuất đường. Nó quyết định rất lớn đến phẩm chất của đường thành phẩm cũng như hiệu suất của quá trình nấu đường. Có 3 phương pháp chính để làm sạch nước mía đó là phương pháp vôi, phương pháp sunfit hóa và phương pháp cacbonat hóa. Phương pháp vôi chỉ phù hợp để sản xuất đường thô, chất lượng đường không cao, hiệu suất thu hồi thấp nên ta không sử dụng. Phương pháp cabonat hóa tuy cho sản phẩm chất lượng tốt, hiệu suất thu hồi cao nhưng quy trình công nghệ phức tạp, tốn kém, yêu cầu kỹ thuật cao nên chỉ phù hợp để sản xuất đường RE, không có giá trị kinh tế khi sản xuất đường RS. Phương pháp sunfit hóa hay còn gọi là phương pháp SO 2 có nhiều ưu điểm, phù hợp nhất để sản xuất đường RS. Ưu điểm của phương pháp này là: + Tiêu hao hóa chất (vôi, lưu huỳnh) tương đối ít. + Sơ đồ công nghệ và thiết bị tương đối đơn giản, vốn đầu tư ít . + Cho sản phẩm đường trắng. Phương pháp sunfit hóa có thể chia làm 3 loại: + Phương pháp sunfit hóa axit cho sản phẩm có chất lượng tốt, ít tổn thất đường + Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh cho sản phẩm có chất lượng tốt nhưng tổn thất đường nhiều GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 13 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ cho sản phẩm có chất lượng không cao Từ những phân tích trên, ta chọn phương pháp sunfit hóa axit để làm sạch nước mía. 3.1.3 Chọn chế độ nấu đường Nguyên tắc chung của việc chọn chế độ nấu đường là phải kinh tế nhất, lượng nấu lại ít nhất, chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu cao nhất, tổn thất đường trong mật cuối thấp nhất và nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị. Hiện nay, có các chế độ nấu đường sau: Nấu 2 hệ, 3 hệ, 4 hệ. Đối với chế độ nấu 2 hệ, thường áp dụng cho nấu đường thô và mật chè có độ tinh khiết thấp. Chế độ nấu 4 hệ giảm được tổn thất đường trong mật cuối và mật chè có độ tinh khiết cao tuy nhiên dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn thiết bị. Do đó ta chọn chế độ nấu 3 hệ vì độ tinh khiết cao và thiết bị không quá phức tạp.[3. tr 76] Kết luận: Chọn phương pháp nấu gián đoạn và chế độ nấu 3 hệ. 3.2 Quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ 3.2.1 Quy trình công nghệ GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 14 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Mía nguyên liệu Cân định lượng Cẩu mía Băng xả mía – khỏa bằng Băng chuyền mía Máy băm 1 Máy băm 2 Máy đánh tơi Máy ép Lọc sàng cong Nước mía hỗn hợp ( pH = 5 – 5,5 ) Cân định lượng Ca(OH)2 Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2 – 6,6) P2O5 Gia nhiệt lần 1 (t = 55 – 60oC) Ca(OH)2 Sunfit hóa lần 1 và trung hòa (pH= 6,8 – 7,2) Gia nhiệt lần 2 ( t = 100 – 105oC) Lắng trong SO2 Bã mía vụn Nước bùn Lọc chân không GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 15 trong Thiết kế nhà máy RS hiện đại Nướcđường lọc trong Nước lắng Gia nhiệt lần 3 (t = 110 – 115oC) Cô đặc Sunfit hóa lần 2 ( pH = 6,2 – 6,6) SO2 Lọc kiểm tra Mật chè trong Nấu A Nấu B Nấu C Trợ tinh A Trợ tinh B Trợ tinh C Máng phân phối Máng phân phối Máng phân phối Ly tâm A Ly tâm B Ly tâm C Cát A Loãng A Cát B Nguyên A Sàng rung Mật B Cát C Hồ B Máy sấy Mật rỉ Hồi dung C Làm nguội Sàng phân loại Xilo chứa Thành phẩm GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 16 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.2.1 Cân định lượng, cẩu mía, khỏa bằng Mía khi đạt độ chín thích hợp được thu hoạch, sau đó vận chuyển vào nhà máy bằng xe tải. Tại đây, tiến hành cân để xác định khối lượng và lấy mẫu phân tích chữ đường (dựa vào chữ đường để thanh toán tiền cho nông dân). Sau đó, mía được đưa đến bãi chứa nguyên liệu để chờ đưa vào sản xuất.Tại đây, nguyên liệu được cẩu lên băng xả mía đưa vào bàn lùa có các trục khoả bằng để phân phối mía xuống băng chuyền máy băm. 3.2.2.2 Máy băm, đánh tơi Mục đích: Xử lí sơ bộ mía trước khi vào ép để tạo điều kiện ép mía dễ dàng, nâng cao năng suất và hiệu suất ép mía. Thiết bị xử lý sơ bộ gồm 2 máy băm và một máy đánh tơi. 1. Máy băm: Máy gồm một trục lớn lồng cố định vào các tấm đĩa có khe để lắp lưỡi dao, được đỡ trên hai đầu bằng ổ bi. Máy băm có những tác dụng sau: - San mía thành lớp dày đồng đều, mía dễ dàng được kéo vào máy ép, - không bị trượt, nghẹn. Nâng cao hiệu suất ép do vỏ cứng bị xé nhỏ, tế bào mía bị phá vỡ, lực ép phân bố đều trên mọi điểm nên máy ép làm việc ổn định và luôn đầy tải. [1, tr 24] Hình 3.1 Máy băm [29] 2. Máy đánh tơi: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 17 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Sau khi qua máy băm thành lớp, còn nhiều cây mía chưa bị băm nhỏ, cần được xé ra và làm tơi để đưa vào máy ép dễ dàng hơn, hiệu suất ép tăng lên. Do đó, người ta sử dụng máy đánh tơi để giải quyết vấn đề này. Có hai kiểu máy đánh tơi là máy đánh tơi kiểu búa và máy đánh tơi kiểu đĩa. Với dây chuyền thiết kế này ta chọn máy đánh Hình 3.2Máy đánh tơi kiểu búa[4.Tr 26] tơi kiểu búa. 3.2.2.3 Máy ép Mục đích:Lấy hoàn toàn lượng nước trong mía nguyên liệu. Nguyên lý: Dùng phương pháp thẩm thấu kép, vừa phun nước vừa sử dụng nước mía loãng để làm nước thẩm thấu phun vào bã của các máy trước, dựa trên nguyên tắc nước nhiều đường phun vào bã nhiều đường, nước ít đường phun vào bã ít đường[4. tr 34]. Chọn hệ thống ép gồm 2 máy ép dập và 2 máy ép kiệt. Trong quá trình ép ta kết hợp rửa nước thẩm thấu để thu hồi phần đường còn sót lại trong bã. Nước thẩm thấu được dùng để thẩm thấu cho máy ép 3 và 4, nước thẩm thấu cho máy 1, 2 là nước mía thu từ máy ép 3, 4. Nước mía hỗn hợp là nước thu được từ 2 máy ép 1 và 2. Còn bã mía được đưa đến lò hơi làm nhiên liệu đốt lò. Hình 3.3 Sơ đồ thẩm thấu kép Thông số kỹ thuật: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 18 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Lượng nước: 20 ÷ 30 % so với nước mía. + Áp lực phun nước: 2 ÷ 3 kg/cm2 + Nhiệt độ thẩm thấu: 45 ÷ 47oC + Thời gian thẩm thấu: Ngay sau khi nước mía ra khỏi máy ép.[4. tr 34] 3.2.2.4 Gia vôi sơ bộ (pH = 6,2 ÷ 6,6) Mục đích: + Trung hoà được một phần các axít điện ly có trong nước mía nên hạn chế được sự chuyển hóa đường. + Tạo điểm đẳng điện để ngưng kết các chất keo trước khi đun nóng. + Ức chế hoạt động của các vi sinh vật trong nước mía đảm bảo chất lượng của hỗn hợp nước mía. Thiết bị gia vôi: Thiết bị dạng hình trụ đáy côn, có lắp mô tơ và cánh khuấy. Tại thiết bị này nước mía được trộn đều với sữa vôi. Nồng độ sữa vôi khoảng 8 ÷ 10oBe. Liều lượng sữa vôi khoảng 20% tổng lượng sữa vôi. Có thể bổ sung P 2O5 dưới dạng dung dịch H3PO4. Nước mía hỗn hợp được cho vôi sơ bộ đến pH = 6,2 ÷ 6,6. 3.2.2.5 Gia nhiệt lần 1 Mục đích: [4. tr 58] + Làm mất nước của keo ưa nước, tăng nhanh quá trình ngưng tụ keo. + Tăng nhanh tốc độ phản ứng hóa học. + Ở nhiệt độ càng cao sự hòa tan của nước muối CaSO3, CaSO4 giảm, kết tủa càng hoàn toàn, khi thông SO2 ít tạo hiện tượng quá bão hòa, giảm đóng cặn ở thiết bị bốc hơi và truyền nhiệt. Hình 3.4 Thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm [30] Thông số kĩ thuật: Nhiệt độ 60 ÷ 70oC. Thiết bị: Chọn thiết bị gia nhiệt loại ống chùm. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 19 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Với thiết bị này nước mía đi vào và ra ở đỉnh thiết bị. Thông qua thành ống tiến hành quá trình trao đổi nhiệt để nước mía hỗn hợp đạt được nhiệt độ quy định. Ở nắp trên và nắp dưới các thiết bị có lắp các tấm ngăn, phân chia các ống gia nhiệt 14 đến 18 lần lên xuống sự phân chia đó có tác dụng tăng tốc độ chảy của nước mía trong ống có tác dụng giảm sự tạo cặn. Thiết bị ống chùm có hệ số cấp nhiệt cao, bề mặt truyền nhiệt ít đóng cặn, vệ sinh dễ dàng. 3.2.2.6 Thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà ( pH = 6,8 – 7,2) Mục đích: +Thông SO2 lần 1: Tạo kết tủa CaSO3 có tính hấp phụ có thể hấp phụ các chất không đường, chất màu kết tủa. Một số phản ứng đặc trưng của quá trình trên. SO2 + H2O = H2SO3 Ca(OH)2 + H2SO3 = CaSO3 + H2O + Gia vôi trung hòa: Trung hòa nước mía hỗn hợp, ngăn ngừa sự chuyển hóa đường vì trong môi trường axit, đường dễ bị chuyển hóa. Thiết bị: Thiết bị của công đoạn này là thiết bị trung hoà kiểu ống đứng. Với thiết bị này thì quá trình thông SO2 và quá trình trung hoà được tiến hành trong cùng một thiết bị. Do sau khi thông SO2 lần một, nước mía có pH = 3,4 – 3,8, với pH này sẽ gây chuyển hoá đường. Nên phải tiến hành trung hoà ngay bằng sữa vôi để nâng pH nước mía lên 6,8 – 7,2. Thiết bị gồm 2 phần, phần trên thực hiện quá trình xông SO2, phần dưới thực hiện quá trình trung hòa. Trong thiết bị này thì khí SO 2 tự vào, làm việc ở áp suất âm, SO2 không ra ngoài không khí, hiệu suất hấp thụ tương đối cao. 3.2.2.7 Gia nhiệt lần 2 ( to = 100 ÷105oC) Mục đích: Nhằm giảm độ nhớt của dung dịch làm tăng tốc độ quá trình lắng tiếp theo, giảm tỉ trọng nước mía, tăng hiệu quả tiêu diệt vi sinh vật. Thiết bị: Chọn giống như gia nhiệt lần 1. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 20 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3.2.2.8 Lắng trong Mục đích: Nhằm thu nước mía trong sau khi tách loại hoàn toàn bùn và cặn nhỏ ra khỏi nước mía hỗn hợp. Quá trình lắng làm việc dựa trên tác dụng của trọng lực, các hạt rắn kích thước lớn và các kết tủa sẽ lắng tự nhiên. Trong quá trình lắng nước mía được lắng liên tục và bùn lấy ra ngoài nhờ bộ phận răng cào trên các tấm ngăn. Thiết bị: Chọn thiết bị lắng trọng lực làm việc liên tục có bộ phận răng cào, thiết bị loại này hoạt động tốt, năng suất cao, cấu tạo đơn giản và dễ dàng thao tác. Hình 3.5 Thiết bị lắng trong [31] 3.2.2.9 Lọc chân không Mục đích: Nhằm thu hồi lượng đường còn sót lại trong bùn lắng. Thiết bị: Chọn thiết bị lọc chân không thùng quay Thiết bị là một thùng rỗng 2 đầu có khung thép đỡ nằm ngang. Nhờ có chân không nước bùn được hút bám vào vải lọc thành lớp bùn. Nước lọc theo các ống góp từ các ngăn về đầu phân phối thu được nước lọc trong, được bơm đi gia nhiệt 3. Bã bùn được băng tải đưa ra ngoài. Tốc độ thùng quay: 1÷ 2,5 vòng/phút, chiều dày lớp bùn khoảng: 8 ÷ 20 mm, nhiệt độ nước bùn lọc: 85 ÷ 90 oC, lượng nước rửa khoảng: 100 ÷ 150%, nhiệt độ nước dùng để rửa khoảng 80oC. Sau khi lắng, một phần đường tổn thất theo nước bùn cần tiến hành lọc để thu hồi hết đường.Thiết bị lọc chân không có nhiều ưu điểm và được sử dụng khá phổ biến hiện nay, toàn bộ quá trình lọc, rửa, xả bùn được thực hiện liên tục, tỉ lệ bùn lọc thấp, hiệu quả thu hồi đường cao tới 90 ÷ 95%, quản lý và thao tác dễ dàng, giảm nhân công lao động. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 21 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Hình 3.6.Thiết bị lọc chân không[32] 3.2.2.10 Gia nhiệt 3 ( to = 110 ÷115oC) Mục đích: Nhằm tăng khả năng truyền nhiệt trước khi vào nồi cô đặc để quá trình bốc hơi xảy ra nhanh. Thông số lĩ thuật:Nhiệt độ nước mía hỗn hợp sau khi gia nhiệt lần 3 là 110 – 1150C, để đạt nhiệt độ sôi của mía. Thiết bị: Thiết bị gia nhiệt lần 3 giống thiết bị gia nhiệt lần 1 và lần 2. 3.2.2.11 Bốc hơi ( Bx = 60 %) Mục đích: Nhằm bốc hơi nước, đưa nồng độ Bx của nước chè trong từ 13 ÷ 15% lên Bx = 55 ÷ 60% để tạo điều kiện cho quá trình nấu đường và kết tinh. Thiết bị: Sử dụng thiết bị cô đặc dạng ống chùm, có ống tuần hoàn trung tâm. Chọn hệ bốc hơi áp lực chân không 5 nồi, 4 hiệu, độ chân không hiệu cuối khoảng 550 mmHg. Nước mía trong sau khi gia nhiệt có nhiệt độ cao sẽ được đưa vào hệ cô đặc để tiến hành cô nước mía đến nồng độ theo yêu cầu Bx = 55 ÷ 60% tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nấu đường và kết tinh. Hệ thống bốc hơi này có thể tận dụng được nguồn hơi thứ triệt để, thời gian bốc hơi nhanh giảm được chi phí về năng lượng. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 22 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 1 3 2 4 Hình 3.7 Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm 3.2.2.12 Thông SO2 lần 2 Mục đích: + Ngăn ngừa sự tạo thành chất màu, khử chất màu thành chất không màu. + Giảm độ nhớt của mật chè tạo thuận lợi cho khâu nấu đường, kết tinh đường và phân ly. Thông số kỹ thuật:pH = 6,2 ÷ 6,6, nhiệt độ thông SO2 85 ÷ 90oC, nhưng nhiệt độ này còn phụ thuộc vào nhiệt độ của nồi bốc hơi cuối. Thông SO 2 càng nhanh càng tốt để tránh hiện tượng chuyển hóa đường. Cơ sở của việc tẩy trắng và giảm độ nhớt dựa vào hai phản ứng sau: + Tẩy màu SO2 + H2O = H+ + HSO3HSO3- + H2O = HSO4- + H2 C=C + H2 = H-C-C-H Chất màu Chất không màu + Ngăn ngừa sự tạo màu C=O + H2O + SO2 = HSO3 C OH GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 23 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Thiết bị: Được tiến hành như ở thiết bị thông SO2 lần 1 nhưng không có công đoạn cho sữa vôi. 3.2.2.13 Lọc kiểm tra Mục đích: Nhằm tách triệt để cặn còn lại và cặn mới sinh trong khi cô đặc, tạo độ tinh khiết cho mật chè, tạo điều kiện tốt cho công đoạn nấu, kết tinh, ly tâm. Thiết bị: Sử dụng thiết bị lọc ống . Hình 38 Thiết bị lọc ống [33] 3.2.2.14 Nấu non A, B, C Mục đích: Nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến nồng độ quá bão hoà tạo điều kiện thuận lợi cho sự xuất hiện các tinh thể đường và nuôi cho những tinh thể đường lớn lên đến kích thước theo yêu cầu bảo đảm chất lượng đường thành phẩm. Thông số kĩ thuật: Ta chọn chế độ nấu đường 3 hệ. Đây là chế độ nấu phổ biến nhất để nhận được đường cát với độ tinh khiết cao. Nấu đường được tiến hành ở điều kiện chân không, thường áp suất từ 620 – 670 mmHg, nhiệt độ 60 – 70 0C. Nhờ vậy tránh được hiện tượng phân huỷ và caramen hoá đường Sacaroza. Chế độ nấu các mẻ như sau: + Nấu non A: Sử dụng nguyên liệu là mật chè, mật loãng A, giống A để nấu. Chọn chế độ nấu có độ chân không cao để hạ thấp nhiệt độ sôi của non A, giảm quá trình chuyển hóa đường thành phẩm. Thường nấu ở áp suất 600- 650 mmHg, nhiệt độ từ 60- 65oC, thời gian 2- 4h. Để ổn định trong quá trình nấu đường, yêu cầu nhiệt độ của nguyên liệu vào nấu phải cao hơn nhiệt độ trong nồi từ 3- 5oC GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 24 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Nấu non B: Nguyên liệu nấu B là mật chè, giống B và nguyên A. Nấu ở điều kiện áp suất chân không, nhiệt độ nấu khoảng 70-80 0C. Nhiệt độ phối liệu trước khi đưa vào phải lớn hơn nhiệt độ trong nồi 3-5 0C. Cô đặc cuối không nên quá nhanh. Nấu đến Bx = 96% thì xả đường đem li tâm. + Nấu non C: Nguyên liệu nấu non C là giống C, mật B, nguyên A. Tỷ lệ giống C là 22-23% so với non C, lượng nước chỉnh lý khoảng 5%. Nấu đến nồng độ đường Bx = 98-99% thì đem li tâm. Thiết bị: Chọn thiết bị nấu đường dạng ống chùm thẳng đứng có ống tuần hoàn trung tâm đảm bảo cho sự đối lưu của đường non có độnhớt lớn, thiết bị này có tốc độ truyền nhiệt lớn, cấu tạo đơn giản nên dễ dàng vệ sinh và lắp đặt. 3.2.2.15Trợ tinh A, B, C Mục đích: Để tinh thể đường ổn định, nếu tiếp tục nấu ở chế độ chân không, do độ nhớt đường non lớn nên tốc độ kết tinh phần đường còn lại rất chậm, thời gian kéo dài ảnh hưởng đến chất lượng màu sắc của sản phẩm, không hiểu quả kinh tế. Vì vây khi nấu đến nồng độ chất khô nhất định đối với mỗi nồi, tiến hành cho đường non vào thiết bị trợ tinh để trợ tinh thêm, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ly tâm. Thông số kĩ thuật: Nguyên tắc của quá trình trợ tinh là giảm nhiệt độ làm cho đường non tiếp tục quá bão hoà và kết tinh. + Đối với đường non A và B do mật A, B còn dùng phối liệu nấu lại nên việc kết tinh làm lạnh không cần phải nghiêm ngặt lắm. Vì vậy sử dụng thiết bị trợ tinh có cánh khuấy ruột gà. + Đối với trợ tinh C, do mật C là mật cuối tạp chất nhiều, độ nhớt cao, không dùng nấu lại nên yêu cầu phải làm cho tinh thể đường hấp thụ phần đường trong mẫu dịch ở mức độ cao nhất để giảm tổn thất đường trong mật cuối. Vì vậy thiết bị trợ tinh C phải có hệ thống cánh khuấy và làm lạnh cưỡng bức đồng thời gian trợ tinh dài. + Trợ tinh non A là 2 – 4h, trợ tinh non B là 4 – 6h, trợ tinh non C là 18 –20h. Thiết bị trợ tinh: Chọn thiết bị trợ tinh A, B là loại trợ tinh ngang dạng ống xoắn ruột gà, thiết bị trợ tinh C là đĩa khuyết quay. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 25 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3.2.2.16 Ly tâm A, B, C Mục đích: Do trên bề mặt tinh thể sau khi kết tinh vẫn còn một lượng mật chưa kết tinh hết nên ta cần tách ra khỏi tinh thể bằng lực ly tâm trong các thùng quay với tốc độ cao. Thông số kĩ thuật: Sau khi ly tâm ta thu được mật nâu và mật trắng, nhiệt độ đường non là 550C. Thiết bị: Ly tâm được thực hiện trong các thiết bị li tâm thùng quay có tốc độ quay lớn, với non A, B có độ nhớt thấp ta chọn thiết bị ly tâm gián đoạn, với non C chọn thiết bị ly tâm liên tục. Hình 3.9.Thiết bị ly tâm liên tục[34] 3.2.2.17 Máy sấy Mục đích: Sau khi ly tâm, đường cát có độ ẩm cao w= 1,75%, trong trường hợp rửa hơi có độ ẩm là 0,5%, nhiệt độ 70 – 80oC, nên cần được làm khô để bảo quản. Sấy nhằm là giảm độ ẩm, làm màu sắc hạt đường bóng sáng tạo điều kiện tốt cho công tác bảo quản, đường thành phẩm không bị biến chất trong thời gian lưu kho. Thiết bị: Sử dụng thiết bị sấy thùng quay. 3.2.2.18 Làm nguội, sàng phân loại Sau khi sấy, đường được đưa xuống băng tải làm nguội nhằm làm cho đường khô đều và không vón cục trong bảo quản. Quá trình làm nguội dọc theo băng tải ta bố trí quạt thổi tạo điều kiện thuận lợi cho việc làm nguội diễn ra nhanh hơn.Từ băng tải làm GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 26 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại nguội đường được chuyển đến sàng rung phân loại để tách đường không đạt yêu cầu về kích thước. Phần đường không đạt tiêu chuẩn được hoà tan và đưa đi nấu đường trở lại. 3.2.2.19 Đóng bao và bảo quản Đường thành phẩm sau khi phân loại đạt yêu cầu sẽ được chuyển xylo chứa đường, định lượng thành phẩm rồi được đưa đi đóng bao (50 kg/bao). Bảo quản đường thành phẩm là công đoạn quan trọng vì công tác bảo quản không tốt sẽ ảnh hưởng đến thời gian sử dụng và chất lượng đường thành phẩm như: đường bị ẩm, đường đóng bánh, thành phần đường giảm, đường biến chất.Vì vậy cần bảo quản đường trong kho có độ thoáng cao và cách ẩm tốt. 3.2.3 Chỉ tiêu chất lượng đường RS thành phẩm Bảng 3.1. Các chỉ tiêu cảm quan[4. tr8] Chỉ tiêu Ngoại hình Mùi, vị Yêu cầu Hạng A Hạng B Tinh thể màu trắng, kích thước đồng đều, tơi khô, không vón cục Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt không có vị lạ Tinh thể màu trắng. Khi pha Tinh thể màu trắng ngà đến trắng. Khi Màu sắc vào nước cất dung dịch pha vào nước cất cho dung dịch tương trong đối trong Bảng 3.2. Các chỉ tiêu lý hóa[4. tr9] Tên chỉ tiêu Mức Hạng A Hạng B 1. Độ Pol, không nhỏ hơn 99,7 99,5 2. Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 0,1 0,15 3. Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn hơn 4. Sự giảm khối lượng khi sấy ở 105 0C trong 3h, % khối lượng 0,07 0,1 0,06 0,07 (m/m), không lớn hơn CHƯƠNG 4. CÂN BẰNG VẬT CHẤT Số liệu ban đầu đề bài cho GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 27 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Hàm lượng đường sacaroza + Chất không đường + Thành phần xơ + Nước trong mía + GP bã + Hiệu suất lấy nước mía + Độ ẩm bã + Lượng nước thẩm thấu : 12,54 % : 3,18 % : 11,22 % : 73,06% : 76,23 % : 96,84 % : 48,76 % : 22,5 % 4.1 Công đoạn ép Đặt G = 3250 tấn mía/ngày ( năng suất nhà máy/ ngày). 4.1.1.Tính thành phần mía nguyên liệu 1. Khối lượng đường sacaroza trong mía = G × % hàm lượng đường trong mía = 3250 × 12,54 = 407,55 (tấn/ngày). 100 2. Khối lượng chất không đường = G × % chất không đường = 3250 × 3,18 = 103,35 (tấn) 100 3.Khối lượng xơ = G × % thành phần xơ = 3250 × 11,22 = 364,65( tấn) 100 4.Khối lượng nước có trong mía = G – ( KL sacaroza + KL chất không đường + KL xơ ) = 3250 – ( 407,55 + 103,35+ 364,65 ) = 2374,45 (tấn) 5.Khối lượng chất tan trong nước mía = KL đường + KL chất không đường = 407,55 + 103,35 = 510,9 (tấn) 4.1.2.Tính bã mía 1.Khối lượng đường trong bã = KL đường trong mía × [(100 – Hiệu suất ép)/100] = 407,55 × 100 − 96,84 = 12,88 (tấn) 100 2.Khối lượng chất tan trong bã = KL đường trong bã/GP bã = 12,88 = 16,89 0,7623 (tấn) 3.Khối lượng bã = [( KL xơ + KL chất tan trong bã )/(100 - độ ẩm bã)] × 100 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp = 28 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 364,65 + 16,89 × 100 = 744,62 (tấn) 100 − 48,76 4.Hàm lượng bã so với mía = (KL bã × 100 )/G = 744,62 × 100 = 22,91% 3250 4.1.3.Tính nước thẩm thấu Khối luợng nước thẩm thấu = G × (% nước thẩm thấu/100) = 3250 × 22,5 = 731,25 (tấn) 100 4.1.4.Tính nước mía hỗn hợp( NMHH ) 1. Khối lượng nước mía hỗn hợp = G + KL nước thẩm thấu –KL bã = 3250 + 731,25 – 744,62 = 3236,63 (tấn) 2. Khối lượng đường trong NMHH = KL đường mía – KL đường bã = 407,55 – 12,88 = 394,67 (tấn) 3. Khối lượng chất tan trong NMHH= KL chất tan trong mía – KL chất tan trong bã = 510,9 – 16,89 = 494,01 (tấn) 4.Độ tinh khiết của NMHH = (KL đường NMHH × 100)/ KL chất tan NMHH = 394,67 × 100 = 79,89 % 494,01 5.Bx nước mía hỗn hợp = (KL chất tan trong NMHH × 100)/KL của NMHH = 494,01 × 100 = 15,26% 3236,63 Với Bx = 15,26%, theo công thức nội suy và tra bảng 1.86 [1. Tr 58] ,ta có khối lượng riêng của dung dịch đường ở 20 oC ρ = 1062,17 (kg/m3 ) = 1,06217(tấn/m3) 6.Dung tích nước mía hỗn hợp =KL NMHH/ tỷ trọng = 7.Tỉ lệ NMHH so với mía = (KL NMHH × 100 )/G = 3236,63 = 3047,18 (m3) 1,06217 3236,63 × 100 = 99,59% 3250 4.2. Công đoạn làm sạch 4.2.1. Tính lượng lưu huỳnh và SO2 Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa axit thì lượng lưu huỳnh cần dùng so với mía là 0,08-0,09 %[7. Tr 166 ]. Chọn giá trị 0,09% GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 29 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 1. Lưu huỳnh: KL lưu huỳnh = 3250 x 2. SO2: 0,09 = 2,925 (tấn) 100 Ta có : S + O2 → SO2 32 64 ⇒ Khối lượng SO2 = 2,925 x 2 = 5,85(tấn) Trong quá trình thông SO2 ta tiến hành thông 2 lần. Lượng SO 2 thông lần 1 dùng 80% tổng lượng SO2[7.Tr181]. - Lượng SO2 thông lần 1 = 5,85 x 0,8 = 4,68(tấn) (1) - Lượng SO2 thông lần 2 = 5,85 – 4,68 = 1,17(tấn) (2) 4.2.2 Tính vôi và sữa vôi: 1.Lượng CaO có hiệu so với mía 0,16-0,2%, theo thực tế sản xuất chọn 0,2% [7.Tr 166]. Khối lượng CaO có hiệu so với mía = G x % CaO 0,2 = 3250 x = 6,5 (tấn). 100 100 Hàm lượng CaO có hiệu trong vôi, yêu cầu >75%. Chọn 80%. [7.Tr 166]. Vậy lượng vôi cần dùng = 6,5 x 100 = 8,125 (tấn). 80 Nồng độ sữa vôi 10oBe.Hàm lượng sữa vôi 7,17% 2.KL sữa vôi = ( KL vôi x100)/ % CaO = 8,125 x 100 = 113,32 (tấn) 7,17 3. KL nước trong sữa vôi = KL sữa vôi – KL vôi =113,32 –8,125 = 105,19(tấn) 4. Thể tích sữa vôi = KL sữa vôi/ tỉ trọng = 113,32 = 108,13(m3) 1,048 5. Trong sản xuất người ta chia 2 giai đoạn: Gia vôi sơ bộ: dùng 1/3 lượng vôi [7.Tr181]. - Khối lượng vôi dùng gia vôi sơ bộ = 1/3 x 18,13= 6,04 (tấn) - Khối lượng sữa vôi dùng để gia vôi sơ bộ = 1/3 x 252,61 = 84,2(tấn) Gia vôi trung hoà : dùng 2/3 tổng lượng vôi [7.Tr 181]. - Khối lượng vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 18,13 = 12,09(tấn) - Khối lượng sữa vôi dùng trong trung hoà = 2/3 x 143,86 = 168,41 (tấn) 4.2.3 Nước mía hỗn hợp gia vôi sơ bộ (NMHHGVSB). GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 30 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 1. Khối lượng NMHH sau GVSB = KL NMHH + KL sữa vôi GVSB = 3236,63 + 37,77 = 3274,40 (tấn) 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau GVSB= KL chất tan trong NMHH + KL vôi GVSB= 495,01 + 2,71 = 496,71 (tấn) 3. % chất tan trong NMHH = 496,71 x 100 = 15,35% 3236,63 Với Bx =15,35% ,theo công thức nội suy và tra bảng 1.86 [1. Tr 58] ,ta có khối lượng riêng của dung dịch đường ở 20 oC ρ = 1062,55 (kg/m3 ) = 1,06255(tấn/m3) 4. Độ tinh khiết NMHH sau GVSB = 5. Thể tích NMHH sau GVSB = 394,67 x 100 = 79,46% 496,71 3274,40 = 3081,64 (m3) 1,06255 4.2.4. Thông SO2 lần 1 Trong quá trình thông SO2, hiệu suất hấp thụ SO2 là 85%. [7.Tr180] Lượng SO2 hấp thụ = (1) x 0,85 = 4,68 x 0,85 = 3,978 ( tấn ) 1. Khối lượng NMHH sau thông SO 2 lần 1 = KL NMHH sau GVSB + KL SO 2 = 3274,40 + 3,978 = 3278,38 (tấn) 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau thông SO 2 lần 1= KL chất tan trong NMHH sau GVSB+ KL SO2= 496,71 + 3,978 = 500,69 (tấn) 3. Bx NMHH sau thông SO2 lần 1 = (KL chất tan trong NMHH sau thông SO2 lần 1 x 100 )/KL NMHH sau thông SO2 lần 1 = 500,69 x 100 = 15,27 % 3278,38 Với Bx = 15,27 %, theo công thức nội suy và tra bảng 1.86 [1. Tr 58], ta có khối lượng riêng của dung dịch đường ở 20 oC ρ = 1062,2 (kg/m3 ) = 1,0622(tấn/m3) 4. Thể tích NMHH sau thông SO2 lần 1= 3278,38 = 3086,40 (m3) 1,0622 4.2.5. Trung hoà 1. Khối lượng NMHH sau trung hoà = KL NMHH sau thông SO 2 lần 1+ KL sữa vôi trung hoà= 3278,38 + 75,55 = 3353,93(tấn) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 31 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 2. Khối lượng chất tan trong NMHH sau trung hoà = KL chất tan trong NMHH sau khi thông SO2 lần 1 + KL vôi trung hoà = 500,69 + 5,42 = 506,11(tấn) 3. Bx NMHH sau trung hoà 100)/ KL NMHH sau trung hoà = = (KL chất tan trong NMHH sau trung hoà x 506,11 x 100= 15,09 % 3353,93 Với Bx = 15,09 %,theo công thức nội suy và tra bảng 1.86 [1. Tr 58], ta có khối lượng riêng của dung dịch đường ở 20 oC ρ = 1061,47 (kg/m3 ) = 1,06147(tấn/m3) 4. Thể tích NMHH sau trung hoà = 3353,93 = 3159,70 (m3) 1,06147 4.2.6. Tính nước bùn Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng là 25% so với khối lượng nước mía sau trung hoà [7.tr179] - Lượng nước bùn lấy ra trong quá trình lắng = (KL NMHH sau trung hoà × tỉ lệ nước bùn so với nước mía)/100 = 3353,93 × 25 = 838,48 (tấn) 100 Theo thực tế sản xuất bùn có ρ = 1,18 tấn/m3 - Thể tích nước bùn = 838,48 = 710,58(m 3 ) 1,18 4.2.7. Tính bùn lọc Lượng bùn lọc chiếm 2,6% so với khối lượng mía. Độ ẩm bùn lọc 68% [7.Tr179]. 1. Khối lượng bùn lọc = 3250 x 2,6 = 84,5 (tấn) 100 2. Khối lượng nước trong bùn lọc = 84,5 x 68 = 57,46 (tấn) 100 3. Khối lượng chất khô trong bùn lọc = KL bùn – KL nước trong bùn = 84,5 – 57,46 = 27,04 (tấn) 4. Hàm lượng nước rửa bùn lọc so với bùn lọc là 180%. [7.tr180] Khối lượng nước rửa = Khối lượng bùn lọc x 180% = 84,5 x 180 = 152,1 (tấn) 100 5. Hàm lượng đường tổn thất trong bùn khô, chọn 15%. [6. Tr 180]. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 32 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Khối lượng đường tổn thất theo bùn = 60,32 × 15 = 9,048 (tấn) 100 Tổn thất đường không xác định so với đường trong mía là 0,5 % ÷ 1%[6. Tr 166], chọn 0,5%. Khối lượng đường tổn thất không xác định = 0,5 x 407,55 = 2,04 (tấn) 100 4.2.8. Nước mía sau khi lắng trong 1. Khối lượng nước mía lắng trong = KL NMHH sau trung hoà – KL nước bùn = 3353,93 – 838,48 = 2515,44 (tấn) 2.Khối lượng nước lọc trong = KL nước bùn + KL nước rửa - KL bùn lọc = 838,48 + 152,1 – 84,5 = 906,08 (tấn) 3.Khối lượng nước mía sau lắng lọc (chè trong)= KL nước lắng trong + KL nước lọc trong = 2515,44 + 906,08 = 3421,53 (tấn) 4. Khối lượng chất khô trong chè trong = KL chất khô trong NMHH sau trung hoà – KL chất khô trong bùn lọc = 506,11 – 27,04 = 479,07 (tấn) 5. Khối lượng đường trong chè trong = KL đường trong NMHH– KL đường tổn thất trong bùn – KL đường tổn thất KXĐ = 394,67 – 9,048 – 2,04 = 383,612(tấn) 6.% chất tan trong chè trong (Bx) = (KL chất tan trong chè trong x 100)/ KL chè trong 479,07 = 3421,53 x 100 = 14 (%) Với Bx = 14% , ta có ρ = 1056,77 kg/m3= 1,05677 tấn/m3[1.Tr58]. 7. Thể tích chè trong = 3421,53 = 3237,72 (m3) 1,05677 8. Ðộ tinh khiết của chè trong = ( KL đường trong chè trong/ KL chất khô trong chè trong) x 100 = 383,612 x 100 = 80,07 (%) 479,07 4.2.9. Mật chè sau bốc hơi Chọn nồng độ chất khô mật chè Bx2 = 60%. Chè trong trước bốc hơi có Bx1 = 14 %. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 33 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 1. Khối lượng nước bốc hơi = KL nước mía trong x (1- Bx1/Bx2) = 3421,53 x (1 – 14/60) = 2623,08 (tấn) 2. Khối lượng chè thô = KL chè trong – KL nước bốc hơi = 3421,53 – 2623,078 = 798,45 (tấn) Trong quá trình cô đặc xem như không có sự tổn thất chất khô cũng như tổn thất đường có trong mật chè nên AP của chè trong tương đương với mật chè thô. Với Bx = 60 %, ta có ρ = 1288,73 (kg/m3 )= 1,28873( tấn/m3 ) [1.Tr61] 3. Thể tích mật chè sau bốc hơi = 798,45 = 619,56 (m3) 1,28873 4.2.10. Thông SO2 lần 2 Khối lượng SO2 dùng cho thông lần 2 là 1,17 tấn, hiệu suất hấp thụ 80 % 1. Khối lượng mật chè sau thông SO 2 lần 2= KL chè đặc + KL SO 2 hoà tan = 798,45 + 1,17x80% = 799,38 (tấn) 2.Khối lượng chất tan mật chè sau thông SO2 lần 2 = KL chất tan mật chè + KL SO2 hoà tan = 479,07 + 1,17x80% = 480,00 (tấn) 3. Bx mật chè sau thông SO2 lần 2 = (KL chất tan mật chè sau thông SO2 lần 2 x 100 )/KL mật chè sau thông SO2 lần 2 = 480,00 x 100 = 60,05(%) 799,38 Với Bx = 60,05 %, theo công thức nội suy và tra bảng 1.86 [1. Tr 61], ta có khối lượng riêng của dung dịch đường ở 20 oC ρ = 1289,02 (kg/m3 ) = 1,2890(tấn/m3) 4. Thể tích chè đặc = 799,38 = 620,16 (m3) 1,2890 4.2.11. Lọc kiểm tra Chọn thiết bị lọc kiểm tra là thiết bị lọc ống. Lượng bùn lọc chiếm 0,2% so với mía, độ ẩm 60%. 1. Khối lượng bùn lọc kiểm tra = 3250 x 2. Khối lượng bùn khô = 6,5 x 0,2 = 6,5 (tấn) 100 100 − 60 = 2,6 (tấn) 100 3. Khối lượng mật chè sau lọc = KL mật chè sau thông SO 2 lần 2 – KL bùn lọc = 799,38 – 6,5 = 792,88 (tấn) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 34 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Theo thực tế sản xuất, lượng đường tổn thất theo bùn khô là 15% [7.Tr180]. 4. Khối lượng đường tổn thất = KL bùn khô x 15 15 = 2,6 x = 0,39(tấn) 100 100 5. Khối lượng chất tan mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra= KL chất tan mật chè sau thông SO2 lần 2 - KL bùn khô= 480,00 – 2,6 = 477,40 (tấn) 6. Khối lượng đường của mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra= KL đường trong chè trong – KL đường tổn thất = 388,58 – 0,39 = 388,19 (tấn) 7. Nồng độ chất tan mật chè sau lọc kiểm tra= (KL chất tan mật chè sau lọc kiểm tra x 100 )/KL mật chè sau lọc = 477,40 x100 = 60,21% 792,88 Với Bx = 60,21 %, ta có ρ = 1289,96 kg/m3 = 1,28996 tấn/m3 [1.Tr61] 8. Thể tích mật chè sau lọc kiểm tra = 792,88 = 614,66 (m3) 1,28996 9. Độ tinh khiết mật chè đặc tinh sau lọc kiểm tra = ( KL đường của mật chè đặc/ KL chất tan của mật chè đặc) x 100= 388,19 x 100 = 477,40 81,31(%) 10. Chênh lệch độ tinh khiết trước và sau làm sạch = Độ tinh khiết mật chè đặc – Độ tinh khiết NMHH = 81,31 – 79,89 = 1,42 % 11. Hiệu suất làm sạch = 10 4 x (Độ tinh khiết mật chè tinh – Độ tinh khiết NMHH)/ 10 4 × 1,42 [( Độ tinh khiết mật chè tinh) x (100 - Độ tinh khiết NMHH)]= = 81,31× (100 − 79,89) 8,68 (%) Bảng 4.1. Bảng tổng kết công đoạn ép và làm sạch nước mía GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 35 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Khối Hạng mục lượng (tấn/ngày) (tấn/ngày) Nước mía hỗn hợp(NMHH) 79,89 15,26 494,01 3236,63 Bã 16,89 744,62 Nước thẩm thấu 731,25 CaO có hiệu so với mía 6,5 Vôi 8,125 Sữa vôi 113,32 NMHH sau GVSB 79,46 15,35 496,71 3274,40 NMHH sau thông SO2 lần 1 15,27 500,69 3278,38 NMHH sau trung hoà 15,09 506,11 3353,93 Nước bùn đem lọc 838,48 Chè trong 80,07 14 479,07 3421,53 Chè đặc(sau khi bốc hơi chè 479,07 798,45 trong) Mật chè sau thông SO2 lần 2 60,05 480,00 799,38 Mật chè sau lọc kiểm tra 81,31 60,21 477,40 792,88 AP (%) STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Bx (%) Chất khô Thể tích (m3) 3047,18 108,13 3081,64 3086,40 3159,70 710,58 3237,72 619,56 620,16 614,66 4.3 Nấu đường Cơ sở tính cho 100 tấn chất khô mật chè Dựa vào độ tinh khiết, nồng độ chất khô của sản phẩm và nguyên liệu ta chọn các giá trị Ap, Bx của nguyên liệu và bán thành phẩm, thành phẩm theo bảng sau[7.Tr189]: Bảng 4.2. Bảng chế độ nấu đường 3 hệ TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Hạng mục Mật chè Non A Non B Non C Loãng A (A2) Nguyên A (A1) Mật B Mật cuối (rỉ) Cát A Cát B Cát C GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Ap (%) 81,31 82 68 56 67 39 28 99,75 93 84 Bx(%) 60,21 93 96 98 73 80 80 84 99,5 98 97 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp TT 12 13 14 36 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Hạng mục Giống B,C Hồ B Hồi dung C Ap (%) 72 90 84 Bx(%) 85 85 65 Cách tính phối liệu nấu đường[7.tr173]: * Tính lượng chất khô của nguyên liệu có Ap cao: x= B −C × 100% A−C * Tính lượng chất khô của nguyên liệu có Ap thấp: x1= A−B × 100% A−C B−C =x (Ap cao) A−C * Phương pháp nhân chéo: A B A− B = x1 (Ap thấp) A−C C Với A: AP của nguyên liệu AP cao B: AP của nguyên liệu phối thành C: AP của nguyên liệu AP thấp 4.3.1 Hiệu suất thu hồi đường thành phẩm và mật rỉ [6.tr242] 1. Hiệu suất thu đường A sản xuất tính theo chất khô mật chè Ap mật chè – Ap rỉ đường HA = Apcát A – Ap rỉ đường = × 100 81,31 − 28 x 100 = 74,30% 99,75 − 28 2.Khối lượng đường A thu được từ 100 tấn chất khô mật chè =100 × Hiệu suất thu hồi G1 = 100 × 74,30 = 74,30 (tấn) 100 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 37 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3..Khối lượng mật rỉ thu được G2 = 100 – 74,30 = 25,70 (tấn) 4.3.2. Tính cho nấu non C 1. Lượng đường non C cần nấu tương ứng với 25,70 tấn mật rỉ G3 = G 2 x Ap cát C – Apmật rỉ Ap cát C – Apnon C = 25,70 x 84 − 28 = 51,40 (tấn) 84 − 56 2. Lượng đường C thu được: G4 = G3 – G2 = 51,40 – 25,70 = 25,70 ( tấn). 3. Tính phối liệu nấu non C Lượng giống C nấu non C chiếm 23% so với non C [7.Tr190]. Lượng giống C nấu non C: G5 = G3× 23 100 = 51,40 × 23 100 = 11,82 (tấn) Giống C được nấu từ mật chè và nguyên A (A1): 81,31 G6 = 72 − 67 × 11,82 = 4,13 (tấn ) 81,31 − 67 72 67 G7 = 11,82 – 4,13 = 7,69 (tấn) 4.Lượng mật B nấu non C: Ap giống C – Apnon C G8 = Ap non C – Apmật B = × Ggiống C 72 − 56 × 11,82 = 11,13 (tấn) 56 − 39 5.Lượng non C còn thiếu: G9 = G3 - ( G8 + G5) = 51,40 – (11,13 + 11,82) = 28,45 ( tấn ) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 38 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Để nấu non C còn thiếu dùng nguyên A và mật B để nấu thêm: 67 G10 = 56 − 39 × 28,45 = 17,27 (tấn) 67 − 39 56 39 G11 = 28,45 – 17,27 = 11,18(tấn) Bảng 4.3. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non C Hạng mục Mật chè Nguyên A Mật B Tổng cộng Chất khô (tấn) 4,13 7,69+17,27= 24,96 11,13+11,18=22,31 51,40 Thử lại: Ap non C = Ap (%) 81,31 67 39 Pol (tấn) 3,36 16,73 8,70 28,78 28,78 ×100% =55,99≈56 (%) Phù hợp với giả thuyết. 51,40 4.3.3 Tính cho nấu non B 1. Lượng non B cần nấu: G12 = Ap cát B – Apmật B x KL mật B 93 − 39 93 − 68 Apnon= B = Ap cát B x– 22,30 48,17 (tấn/ngày) 2.Khối lượng cát B: G13 = 48,17 – 22,30 = 25,87 (tấn/ngày) 3. Tính phối liệu nấu non B: Lượng giống B chiếm khoảng 6-8% so với khối lượng non B [6. Tr 249]. Chọn 8 %, ta có: 8 8 G14 = 100 x G12 = 100 x 48,17 = 3,85 (tấn) Giống B được nấu từ mật chè và nguyên A: 81,31 G15 = 72 − 63 × 3,85 = 1,35 (tấn) 82,01 − 63 72 67 G16 = 3,85 – 1,35 = 2,5 (tấn) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 39 4.Khối lượng nguyên A nấu non B: Ap giống B – Apnon B G17 = Ap non B – Apnguyên A = Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại × Ggiống B 72 − 68 × 3,85 = 15,42 (tấn) 68 − 67 5.Khối lượng non B còn thiếu: Gnon B thiếu = Gnon B - (Ggiống B + Gnguyên A) = 48,17 – (3,85 + 15,42) = 28,91 (tấn) Non B thiếu được nấu từ hồi dung C (G19) nguyên A(G20) : 84 G19 = 68 − 67 × 28,91 = 1,70 (tấn) 84 − 67 68 67 G20 = 28,91 – 1,70 = 27,21 (tấn) Bảng 4.4. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non B Hạng mục Mật chè Hồi dung C Mật A1 Tổng cộng Chất khô (tấn) 1,35 1,70 2,50+15,42+27,21=45,13 48,18 Thử lại:Ap non B = Ap (%) 81,31 84 63 Pol (tấn) 1,09 1,43 30,24 32,76 32,76 ×100 = 67,995 ≈ 68 (%) Phù hợp với giả thuyết . 48,18 4.3.4 Tính cho nấu non A Hiệu suất kết tinh được tính [7.Tr142] Ap non A – Apnguyên A k= Ap đường kết tinh – Apnguyên A x 100%= 82 − 67 x100%= 45,80% 99,75 − 67 1.Lượng đường non A cần nấu: G21 = G1 74,30 = x100 = 162,22 (tấn) 45,80 k 2.Khối lượng nguyên A và loãng A: G22 = G21 – G1 = 162,22 – 74,30 = 87,92 (tấn) 3.Tổng lượng nguyên A = KL nguyên A nấu non B + KL nguyên A nấu non C = 45,13 + 24,97 = 70,10 (tấn). GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 40 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Khối lượng loãng A nấu non A = KL nguyên A loãng A – KL nguyên A = 87,92 – 70,10 = 17,82 ( tấn) 4.Khối lượng hồi dung C thu đuợc từ cát C: AP cát C – AP mật chè G23 = G4 x AP hồi dung C – AP mật chè 25,70 × 84 − 81,31 = 25,70 (tấn) 84 − 81,31 5.Khối lượng hồi dung C nấu non A: G24 = G23 – G19 = 25,70 – 1,70 = 24,00 (tấn) 6.Khối lượng hồ B nấu non A: AP cát B – AP mật chè G25 = G13 x AP hồ B – AP mật chè = 25,87 × 93 − 81,31 = 34,80 (tấn) 90 − 81,31 7.Khối lượng mật chè dùng để tạo hồ B: G26 = G25 - G13 = 34,80 – 25,87 = 8,93 (tấn/ngày) 8.Lượng mật chè nấu non A: G27 = KL chất khô mật chè- (Mật chè nấu giống B + Mật chè nấu giốngC + Mật chè hồ B) = 100 – (1,35+ 4,13 + 8,93) = 85,59 (tấn) 9.AP của hỗn hợp nguyên A loãng A: = ( KL Non A x APnon A – KL Cát A x AP Cát A )/ KL loãng A nguyên A = (162,22 × 82%) − (74,30 × 99,75%) =67 % 87,92 10.Tính AP của mật loãng A: = (KL nguyên A loãng A x APhỗn hợp – KL nguyên A x APnguyên A )/KL loãng A = (67% × 87,92) − (70,10 × 67%) = 67% 17,82 Bảng 4.5. Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non A Hạng mục Mật chè Chất khô (tấn) Ap (%) Pol (tấn) 85,59 81,31 69,59 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 41 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Loãng A 17,82 67 11,94 Hồ B 34,80 90 31,32 Hồi dung C 24,00 84 20,16 Tổng cộng 162,21 133,01 133,01 Thử lại: AP non A = x 100 = 81,9986 % ≈ 82%.Phù hợp với giả thiết. 162,21 4.3.5. Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy [7. Tr 193] Xác định theo công thức sau: G = Χ × x × 60 × Α (T) 100 × 100 × 100 × C i [7. Tr 264] Trong đó: - X: Lượng chất khô sản phẩm theo 100 tấn chất khô mật chè - x: Lượng mật chè so với 100 T nguyên liệu, x = 24,39T [Bảng 4.1] - A: Năng suất của nhà máy: 3250 tấn/ngày. - Ci: Bx của sản phẩm và bán sản phẩm. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 42 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Bảng 4.6: Bảng tổng kết công đoạn nấu đường ST T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hạng mục Mật chè Non A Mật A1 Mật A2 Cát A Non B Mật B Cát B Non C Cát C Mật C Giống B Giống C Hồ B Hồi dung C Ap Bx (%) (%) 81,31 82 67 67 99,75 68 39 93 56 84 28 72 72 90 84 60,21 93 80 73 99,5 96 80 98 98 97 84 85 85 85 65 Tính theo100 tấn Tính theo năng chất khô mật chè suất 3250 tấn (tấn) 100 162,22 70,10 17,82 74,30 48,17 22,30 25,87 51,40 25,70 25,70 3,85 11,82 34,80 25,70 mía/ngày 789,91 829,60 416,75 116,10 355,15 238,64 132,57 125,55 249,45 126,01 145,51 21,54 66,14 194,72 188,05 CHƯƠNG 5. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 5.1. Hệ cô đặc nhiều nồi R E1 Sơ đồ phân phối hơi đốt trong hệ cô đặc 4 hiệu. E2 E3 TBNT GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh W3 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 43 W1 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại W2 W4 D0 Hiệu I Hiệu II Hiệu III Hiệu IV NMHH Mật chè E1 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 1 dùng gia nhiệt lần 3 E2 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 2 dùng gia nhiệt lần 2 E3 : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 3 dùng gia nhiệt lần 1 R : Hơi thứ bốc ra từ hiệu 1 dùng cho nấu đường D0 : Hơi sống vào hiệu 1 Wi : Lượng hơi thứ bốc ra từ các hiệu (i = 1 ÷ 4) (Kg/h) W : Tổng lượng hơi thứ bốc ra ở 4 hiệu (Kg/h) G1, G2 : Lượng dung dịch đầu và dung dịch cuối (Kg/h) Xđ, Xc : Nồng độ dung dịch đầu và cuối (Kg/h) 5.1.1. Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc W = Gđ (1 − Xđ ) [7.Tr191] Xc Với: Gđ = 3421,53 (tấn/ngày) (Bảng 4.5) =142563,75 (kg/h) Xđ = 14% ; Xc = 60% (Bảng 4.5) W = 142563,75 × (1 − Ta được: 14 ) = 109298,88(kg/h) 60 Giả sử lượng nước bốc lên ở các hiệu theo tỉ lệ : W1: W2 : W3 : W4 = 5,15 : 3,25 : 2,25 : 1,35 Ta có : W W1 W W = 2 = 3 = 4 = W = 109298,88 = 9108,24 (kg/h) 5,15 3,25 2,25 1,35 12 12 Vậy : W1 = 9108,24 x 5,15 = 46907,43 (kg/h) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 44 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại W2 = 9108,24 x 3,25 = 29601,78 (kg/h) W3 = 9108,24 x 2,25 = 20493,54 (kg/h) W4 = 9108,24 x 1,35 = 12296,12 (kg/h) 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi. Xd Bx1 = Gđ Gd − W1 14 = 142563,75x 142563,75 − 46907,43 = 20,87% Xđ Bx2 = Gđ Gđ − W1 − W2 =30,22 % Xd Bx3 = Gđ Gd − W1 − W2 − W3 =43,81 % Xd Bx4 = Gđ Gd − W1 − W2 − W3 − W4 = 60 % 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi Gọi : P1 : là áp suất hơi đốt vào hiệu 1 (P1 = 2 ÷ 3 at). Chọn P1 = 2,95at. P2, P3, P4: là áp suất hơi thứ vào các hiệu 2, 3, 4. Pn : là áp suất tuyệt đối của hơi thứ đi vào tháp ngưng tụ. Pn = 0,25 at. (Pn = 0,2 ÷ 0,3at) Chọn Hiệu số áp suất cả hệ thống là: ∆P = P1 - Pn = 2,95 - 0,25 = 2,7 (at) Giả thuyết tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi: [6. tr260] ∆P1 : ∆P2 : ∆P3 : ∆P4 = 11/40 : 10,3/40 : 9,7/40 : 9/40 = 2,7 at ⇒ ∆P1 = 0,742 at = P1 - P2⇒ P2 = P1 - ∆P1 = 2,208 at ∆P2 = 0,695 at = P2 - P3⇒ P3 = P2 - ∆P2 = 1,513 at ∆P3 = 0,655 at = P3 - P4⇒ P4 = P3 - ∆P3 = 0,858 at ∆P4 = 0,608 at = P4 - Pn⇒ Pn = P4 - ∆P4 = 0,25 at Căn cứ vào tỉ số phân phối áp suất ta xác định được áp suất, nhiệt độ của hơi thứ và hơi đốt. Cho tổn thất nhiệt độ của hơi trên đường ống là 10C. Bảng 5.1. Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu[ 1.Tr312-315] Loại hơi Hơi đốt Hiệu 1 P (at) t(0C) 2,95 132,24 Hiệu 2 P (at) t(0C ) 2,208 122,37 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Hiệu 3 P (at) t(0C ) 1,513 110,96 Hiệu 4 P (at) t(0C ) 0,858 94,86 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp Hơi thứ 2,256 45 123,37 1,564 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 111,96 0,891 95,86 0,258 65,2 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi Trong bốc hơi, tổn thất nhiệt độ là do 3 nguyên nhân chủ yếu sau : 5.1.4.1. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi, (∆ ‘i) Trong cùng một điều kiện áp lực, nhiệt độ sôi của dung dịch đường cao hơn nhiệt độ sôi của nước. Nhiệt độ cao hơn đó gọi là độ tăng nhiệt độ sôi. Dựa vào nhiệt độ hơi thứ và nồng độ dung dịch đường ở các hiệu bốc hơi. (Tra bảng IV -1, [6-Tr198]) Ta có:tht1= 123,37 0C Bx1 = 20,87 % ⇒∆‘1 = 0,460C tht2= 111,96 0C Bx2 = 30,22 % ⇒∆‘2 = 0,780C tht3= 95,86 0C Bx3 = 43,81 % ⇒∆‘3 = 1,550C tht4= 65,2 0C Bx4 = 60 % ∑∆i’ = ∆‘1 + ∆‘2 + ∆‘3 + ∆‘4 ⇒∆‘4 = 2,69 0C = 5,48 0C 5.1.4.2. Tổn thất nhiệt dộ áp suất thủy tĩnh, ( ∆ “i) Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh là do áp suất cột dung dịch trong thiết bị gây nên. Từ quan hệ giữa nồng độ đường, nhiệt độ hơi thứ, chiều cao cột nước với tổn thất nhiệt do tĩnh áp ta có thể tìm được nhiệt tổn thất. Chọn chiều cao cột chất lỏng bằng 1m. (Tra theo hình IV-4, [8.Tr199]). Ta có các giá trị tổn thất áp suất thủy tĩnh các hiệu như sau: ∆”1 = 0,70 0C, ∆”2 = 1,04 0C, ∆”3 = 1,4 0C, ∆”4 = 4,4 0C ∑∆” = ∆”1 + ∆”2 +∆”3 +∆”4 = 7,54 0C 5.1.4.3. Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống, (∆ ’”i) Hơi thứ từ hiệu trước qua hiệu sau, bằng đường ống nối giữa hai hiệu, chịu ảnh hưởng trở lực của đường ống làm giảm nhiệt độ. Theo thực tế, tổn thất nhiệt đường ống giữa hai hiệu là 1 ÷ 1,5 0C. [8.Tr199] Chọn ∆’”i = 10C ∑∆’” = 40C 5.1.4.4. Tổng tổn thất nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống ∑∆ = ∑∆’ + ∑∆” + ∑∆’” = 17,020C 5.1.4.5. Tổng hiệu số nhiệt độ có ích của hệ thống bốc hơi GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 46 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại ∑∆t = tđ – tc - ∑∆ Trong đó: tđ : là nhiệt độ hơi đốt vào hiệu I tc : là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi hiệu IV ∑∆t = 132,24 – 65,2 – 17,02 = 50,02 0C 5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi Áp dụng công thức: ts = tht + ∆’i + ∆”i tht: nhiệt độ hơi thứ của từng hiệu. Hiệu 1 : ts1 = tht1 + ∆1‘ + ∆”1 = 123,37 + 0,46 + 0,70 = 124,530C Hiệu 2 : ts2 = tht2 + ∆2‘ + ∆”2 = 111,96 + 0,78+ 1,04 = 113,78 0C Hiệu 3 : ts3 = tht3 + ∆3‘ + ∆”3 = 95,58 + 1,55 + 1,40 = 98,53 0C Hiệu 4 :ts4 = tht4 + ∆4‘ + ∆”4 = 65,20 + 2,69 + 4,40 = 72,29 0C 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu(∆ti) Công thức tính : ∆ti = t0hơi đốt - t0sôi của dung dịch ∆t1 = 132,24 – 124,53 = 7,71 0C ∆t3 = 110,96 – 98,53 = 12,21 0C ∆t2 = 122,37 – 113,78 = 8,530C ∆t4 = 94,86 – 72,29 = 22,37 0C Tra bảng I.250 [2-Tr312] và lập bảng chế độ nhiệt của hệ thống. Bảng 5.2. Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi [ 1. Tr 312-315] TT HẠNG MỤC ĐƠN VỊ HIỆU 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 At 0 C Kcal/kg Kcal/kg At 0 C Kcal/kg Kcal/kg 0 C 0 C 0 C Áp suất hơi đốt Nhiệt độ hơi đốt Hàm nhiệt hơi đốt Ẩn nhiệt hơi đốt Áp suất hơi thứ Nhiệt độ hơi thứ Hàm nhiệt hơi thứ Ẩn nhiệt hơi thứ Nhiệt độ sôi của d.dịch Hiệu số nhiệt độ hữu ích Nhiệt độ nước ngưng GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 2,95 132,24 651,36 518,74 2,256 123,37 648.21 524,54 124,53 7,71 131,24 HIỆU HIỆU 2 2,208 122,37 647,85 525,55 1,564 111,96 644,04 531,88 113,78 8,53 121,37 3 1,513 110,96 643,66 533,1 0,891 95,86 637,74 541,88 98,53 12,21 109,96 HIỆU 4 0,858 94,86 637,34 543,06 0,258 65,2 624,78 559,58 72,29 22,37 93,86 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 47 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 5.2. Cân bằng cho hệ đun nóng Nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng nước mía từ nhiệt độ t đ đến tc được tính theo công thức : QC = G.C. (tc – tđ), Kcal/h [8.Trang 191] Trong đó : G : Lượng nước mía cần đun nóng, (kg/h ) ∆t = tc - tđ : Độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau đun nóng, 0C C : Nhiệt dung riêng của dung dịch (Kcal/kg.0C) C= [ 4190 - Bx( 2514 - 7,542 t ) ] [8.Tr 181] 4,1869.10 3 Với : t là nhiệt độ của dung dịch khi đun nóng(0C); C= Cđ + Cc 2 Cđ,Cc: Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối. Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh: Qtt = k.Qc Với: k = 3 ÷ 10% so với lượng hơi dùng [8.Tr192].Chọn k = 8% = 0,08 Vậy nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 1,08.G.C.∆t (Kcal/h) Lượng hơi thứ cần dùng để đun nóng được tính theo công thức : E = Q/ri (kg/h), Trong đó: [8.Tr 195] Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h) ri : ẩn nhiệt hơi thứ hiệu i, (Kcal/kg) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 48 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Bảng 5.3. Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng TT Hạng mục Đun nóng Đun nóng Đun nóng kg/h % 0 C 0 C 0 C lần 1 136433,33 15,35 25 60 35 lần 2 139747,08 15,09 55 105 50 lần 3 142563,75 14 100 115 15 0,912 0,922 0,939 Đơn vị 1 2 3 4 5 Lượng NM cần đun (G) Nồng độ Bx(B) Nhiệt độ đầu ( td ) Nhiệt độ cuối ( tc ) ∆t = td - tc 6 Cđ Kcal/kg.0C 7 8 9 10 11 Cc NDR của dung dịch(C) Nhiệt lượng cần dùng(Q) Ẩn nhiệt hơi cung cấp(r) Lượng hơi cung cấp(E) Kcal/kg.0C 0,922 0,936 0,943 Kcal/kg.0C 0,917 0,929 0,941 Kcal/h 4729133,94 7010552,02 2173270,32 Kcal/Kg 542,48 532,48 524,91 Kcal/h 8717,62 13165,85 4140,27 GHI CHÚ: Nhiệt lượng đun nóng lần 1,2,3 tương ứng do hơi thứ hiệu 3, 2, 1 cung cấp. 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường Dùng hơi thứ hiệu I để nấu đường: t0 = 123,37 0C, P = 2,256(at) Chọn tổn thất nhiệt trên đường ống là 10C ⇒ t0 = 122,37 0C, P = 2,208 (at) Cân bằng nhiệt lượng cho nấu đường: Nhiệt vào : + Do hơi đốt mang vào : D.I + Do nguyên liệu mang vào : Qngl = G.C.t (Kcal/h) (Kcal/h) Nhiệt ra : + Do đường non mang ra : Qnon = Gnon .Cnon .tnon (Kcal/h) + Do hơi thứ mang ra : W.iht (Kcal/h) + Do nước ngưng mang ra : D.Cn.tn (Kcal/h) + Do tổn thất (Kcal/h) :Qtt = 7% D.I Phương trình cân bằng nhiệt : D.I + Qngl = Qnon + W.iht + D.Cn.tn + Qtt (1) Từ (1) suy ra : GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp D= 49 W.i ht + Qnon − Qngl 0,93.I − t n C n Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại (2) Trong đó: tn : Nhiệt độ nước ngưng, (0C) Cn: Nhiệt dung riêng của nước ngưng, (kcal/kg0C) I : Hàm nhiệt của hơi đốt, (kcal/kg) 5.3.1. Nấu non A Báng 5.4. Nguyên liệu nấu non A Lượng nước chỉnh lý bằng 5% khối lượng non A = 1728,33 (kg/h) Tấn/ngày Kg/h Mật chè Loãng A Hồ B Hồi dung C Non A 676,09 116,14 194,75 175,61 829,60 28170,42 4839,17 8114,58 7317,08 34566,67 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non A : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonA = 15602,91 (kg/h) a. Chọn chế độ nấu A Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu A là 630 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: Nhiệt độ hơi thứ Pht = Pkq – Pck = 760 - 630 = 130 mmHg = 0,177 at. : tht = 56,90C [1.Tr314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 621,07 (Kcal/kg) [1.Tr314] Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 564,17 (Kcal/kg) [1.Tr314] b. Tính nhiệt độ sôi của đường non A *Tổn thất nhiệt độ do tăng nhiệt độ sôi (∆’). Áp dụng công thức : ∆’ = 0,003872. ∆ a.T2/r (0C) [8.Tr197] Trong đó ∆ a: Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường. Độ tăng nhiệt độ sôi ở áp lực thường được tính theo công thức: ∆ a = t – ts Với: t : nhiệt độ sôi của dung dịch. ts: nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất. Với Bx = 93%, ta có nhiệt độ sôi của non A ở nhiệt độ thường là 110,6 0C. Pck = 630 mmHg = 0,829 at. Áp dụng quy tắc Babo: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 50 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại P = const Ps Với: P : là áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch. Ps : là áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất. Ở nhiệt độ t=110,6 0C thì áp suất hơi bão hòa của nước là Ps = 1,493 at. P 1 = = 0,669 Ps 1,493 Ta có: Ở 0,856 at ta có: P 0,829 = = 0,669 Ps Ps ⇒ Ps = 1,24 at. Nhiệt độ sôi của dung dịch ở 0,829 at bằng nhiệt độ sôi của dung môi ở 1,24 at tức là 105,2 0C. Mặt khác, ở 0,829 at nước có nhiệt độ sôi là 93,930C. ⇒ ∆ a= t – ts = 105,2 – 93,93 = 11,27 0C T = 56,9 + 273 = 329,9 (0K) r = 2363,9 (J/kg) [10.Tr312] 0,003872 × 11,27 × 329,9 2 ⇒∆ = = 2,0 (0C) 2363,9 ’ *Tổn thất áp suất thủy tĩnh : Áp dụng công thức: ∆’’= ts – t1 Trong đó: ts : Nhiệt độ ứng với áp suất trung bình. t1 : Nhiệt độ ứng với áp suất P1. Áp suất trung bình được tính theo công thức: Ptb = P1 + [( h1 + 1 h2) × ρ dd × g] (N/m2) 2 Với : P1 : áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng dung dịch. h1 : chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng. h2 : chiều cao ống truyền nhiệt. ρ dd : khối lượng riêng của dung dịch có nồng độ cuối và nhiệt độ sôi. g : gia tốc trọng trường. Chọn h2 = 1,4m ; h1 = 0,7m. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 51 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Bx = 93% ⇒ ρ dd = 1503,87 (kg/m3) 1 (0,7 + × 1,4) × 1.503,87 × 9,81 2 Ptb = 0,829 + = 1,00 at 4 9,81 × 10 Áp dụng quy tắc Babo: ⇒ Ps = 1,00 =1,5 at 0,669 ⇒ ts = 110,7 0C Mặt khác P= P1 ⇒ t1 = 105,20C. ⇒ ∆’’ = 110,7 – 105,2 = 5,50C *Tổn thất đường ống: Chọn tổn thất 10C. Ta có : ∆’’’ = 10C. Vậy nhiệt độ sôi của dung dịch non A : tsA = tht + ∆’ +∆’’ + ∆’’’ = 56,9 + 2 + 5,5 + 1= 65,4 0C Nguyên liệu đưa vào nấu phải có nhiệt độ sôi lớn hơn nhiệt độ trong nồi từ 3-5 0 C. Chọn nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào và nhiệt độ của nước chỉnh lí là: 70 0C. Nhiệt dung riêng của các loại nguyên liệu và non A được tính theo công thức: C= [ 4190 - Bx( 2514 - 7,542 t ) ] 4,1869.10 3 Bảng 5.5. Kết quả tính toán các thông số nấu non A. TT Nguyên liệu nấu non A 1 Mật chè 2 Mật loãng A 3 Hồ B 4 Hồi dung C 5 Non A 6 Nước chỉnh lý 5(% non A) c. Cân bằng nhiệt nấu non A ∗ Nhiệt Bx Tđ Tc C (%) 60,21 73 85 65 93 (0C) 25 25 25 25 25 25 (0C) 70 70 70 70 65,4 70 (kcal/kg0C) 0,69 0,63 0,56 0,67 0,52 1,0 vào: + Mật chè vào: q1 = G1.C1.tv = 1360631,29 (Kcal/h) + Loãng A vào: q2 = G2.C2.tv = 213407,40 (Kcal/h) + Hồi dung C : q3 = G3.C3.tv = 343171,05 + Hồ B vào : q4 = G4.C4.tv = 318091,54(Kcal/h) + Nước chỉnh lý : q5 = G5.C5.tv = 120983,35 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (Kcal/h) (Kcal/h) SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 52 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 + q5 = 2356284,62 (Kcal/h) ∗ Nhiệt ra: + Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WA . Iht = 15602,91 × 621,07= 9690499,31 (Kcal/h) + Nhiệt do đường non A mang ra : Qnon = G.C.t = 34566,67 x 0,52 x 65.4 = 1175543,31 (Kcal/h) Ta dùng hơi thứ hiệu 1 để thực hiện quá trình nấu đường. Với: tht = 123,37 iht = 648,21 (Kcal/kg). tn= 122,370C; Cn = 1,017 (Kcal/kg.0C) [ 1.Tr310] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D= = Q ht + Qnon − Qngl 0,93.I − t n C n 9690499,31 + 1175543,31 − 2356284,62 = 17788,51 (kg/h) 0,93 × 648,21 − 122,37 × 1,017 Để bảo đảm cho sự ổn định của quá trình nấu đường ta dùng 60 – 70 % lượng nhiệt là hơi thứ. Chọn 60%. [8.Tr215] - Lượng hơi thứ hiệu I dùng cho nấu non A là: RA = DA x 60 60 = 17788,51 × = 10673,11 (kg/h) 100 100 - Lượng hơi sống dùng cho nấu non A là: D’A = DA- RA = 7115,41 (kg/h) 5.3.2. Nấu non B Báng 5.6. Nguyên liệu nấu non B Lượng nước chỉnh lý bằng 5% khối lượng non B = 497,25 (kg/h) Tấn/ngày Kg/h Mật chè Nguyên A Hồi dung C Non B 10,64 268,30 12,44 238,68 443,33 11179,17 518,33 9945 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non B : GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 53 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonB= 2693,08 (kg/h) Phân tích nhiệt và tính toán tương tự như nấu non A. a. Chọn chế độ nấu B Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu B là 620 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,19 at. : tht = 58,50C [1.Tr314] Nhiệt độ hơi thứ Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 621,76 (Kcal/kg) [1.Tr314] Ẩn nhiệt hơi thứ : rht = 563,36 (Kcal/kg) [1.Tr314] Với Bx = 96% ta có nhiệt độ sôi của non B là 68,73 oC. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lý là 74oC Bảng 5.7. Kết quả tính toán các thông số nấu non B. Nguyên liệu nấu non B Mật chè Hồi dung C Nguyên A Nước chỉnh lý Non B Bx Khối lượng t2 C Q (%) 60,21 65 80 (kg/h) 443,33 518,33 11179,17 497,25 9945 (oC) 74 74 74 74 68,73 (kcal/kg.oC) 0,69 0,59 0,67 1,0 0,51 (Kcal/h) 22636,43 25698,80 488082,5 36796,50 348595,12 96 Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 = 573214,29 (Kcal/h) Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WB . Iht = 2693,08 × 621,76 = 1674449,42(Kcal/h) a. Cân bằng nhiệt nấu B Ta dùng hơi thứ hiệu 1 để thực hiện quá trình nấu đường. Với: tht = 123,37 iht = 648,21(Kcal/kg). tn= 122,370C; Cn = 1,017 (Kcal/kg.0C) [1.Tr314] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D= = Q ht + Qnon − Qngl 0,93.I − t n C n 1674449,42 + 348595,12 − 573214,29 = 3030,67 (kg/h) 0.93 × 648,21 − 122,37 × 1,017 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 54 ⇒ RB = DB x Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 60 = 1818,41 (kg/h) 100 D’B = DB- RB = 1212,27 (kg/h) 5.3.3. Nấu non C Báng 5.8. Nguyên liệu nấu non C Lượng nước chỉnh lý bằng 5% khối lượng non C = 519,69 (kg/h) Tấn/ngày Kg/h Mật chè Nguyên A Mật B Non C 32,63 148,42 132,60 249,45 1359,58 6184,17 5525 10393,75 Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu non C : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - GnonC= 3194,69 (kg/h) a. Chọn chế độ nấu C Chọn chế độ chân không của buồng bốc ở nồi nấu B là 620 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,19 at. Nhiệt độ hơi thứ [1.Tr314] : tht = 58,50C [1.Tr314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 621,76 (Kcal/kg) [1.Tr314] Ẩn nhiệt hơi thứ [1.Tr314] : rht = 563,36 (Kcal/kg) Với Bx = 98% ta có nhiệt độ sôi của non C là 69,06 oC. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lý là 74oC Bảng 5.9. Kết quả tính toán các thông số nấu non C. Nguyên liệu nấu non C Mật chè Nguyên A Mật B Nước chỉnh lý Non C Bx Khối lượng t2 C Q (%) 60,21 80 80 (kg/h) 1359,58 6184,17 5525 519,69 10393,75 (oC) 74 74 74 74 69,06 (kcal/kg.oC) 0,69 0,59 0,59 1,0 0,50 (Kcal/h) 69420,15 270000,86 241221,50 38456,88 358896,19 98 Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 + q4 = 619099,39 (Kcal/h) Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WC . Iht = 3194,69 × 621,76 = 1986330,45 (Kcal/h) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 55 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại b. Cân bằng nhiệt nấu non C Ta dùng hơi thứ hiệu 1 để thực hiện quá trình nấu đường. tht = 123,37 iht = 648,21 (Kcal/kg). Với: tn= 122,370C; Cn = 1,017 (Kcal/kg.0C) [1.Tr312] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: DC = ⇒ Q ht + Qnon − Qngl 0,93.I − t n C n 60 = 2164,94 (kg/h) 100 RC = DC x ⇒ = 3608,24 (kg/h) D’C = DC- RC = 1443,29 (kg/h) 5.3.3. Nấu giống B,C Báng 5.10. Nguyên liệu nấu giống B,C Tấn/ngày Kg/h Mật chè Nguyên A Giống B,C 43,29 60,58 87,68 1803,75 2524,17 3653,33 Lượng nước chỉnh lý bằng 5% khối lượng giống = 182,67 (kg/h) Lượng nước bốc hơi trong quá trình nấu giống B,C : W = Gngl + Gnướcchỉnhlí - Ggiống B,C= 857,26 (kg/h) a. Chọn chế độ nấu giống B, C Chọn chế độ chân không của nấu giống B,C giốngvới nấu non B là 620 mmHg tương ứng với áp suất hơi thứ: P = 0,19 at. [1.Tr312] Nhiệt độ hơi thứ : tht = 58,50C [1.Tr314] Hàm nhiệt hơi thứ : iht = 621,76 (Kcal/kg) [1.Tr314] Ẩn nhiệt hơi thứ [1.Tr314] : rht = 563,36 (Kcal/kg) Với Bx giống B,C là 85% ta có nhiệt độ sôi của giống B, C là 66,99 oC. Chọn nhiệt độ nguyên liệu và nước chỉnh lý là 72oC Bảng 5.11. Kết quả tính toán các thông số nấu giống B, C. Nguyên liệu nấu giống B, C Mật chè Nguyên A Bx Khối lượng t2 C Q (%) 60,21 80 (kg/h) 1803,75 2524,17 (oC) 72 72 (kcal/kg.oC) 0,69 0,59 (Kcal/h) 89610,30 107226,74 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 56 Nước chỉnh lý Giống B, C 182,67 3653,33 85 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 72 66,99 1,0 0,56 13151,99 137052,48 Tổng nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào: Qvào = q1 + q2 +q3 = 209989,03 (Kcal/h) Nhiệt do hơi thứ mang ra: Qht = WC . Iht = 857,26 × 621,76 = 533009,97 (Kcal/h) b. Cân bằng nhiệt nấu giống B, C Tính tương tự như trên,ta có: Ta dùng hơi thứ hiệu 1 để thực hiện quá trình nấu đường. Với: tht = 123,37 iht = 648,21(Kcal/kg). tn= 122,370C; Cn = 1,017 (Kcal/kg.0C) [1.Tr314] Do đó lượng hơi đốt cần dùng là: D= ⇒ Q ht + Qg − Qngl 0,93.I − t n C n Rgiống B,C = DB,C x ⇒ = 961,72 (kg/h) 60 = 577,03 (kg/h) 100 D’B,C = DB,C- RB,C = 384,69 (kg/h) Bảng 5.12.Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu. TT Hạng mục 1 Hơi sống (kg/h) 2 Hơi thứ (kg/h) Nấu A 7115,41 10673,11 Nấu B 1212,27 1818,41 Nấu C 1443,29 2164,94 Nấu giống 384,69 577,03 Tổng hơi 10155,66 15233,49 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi Theo phương pháp đơn giản: Phương pháp này dựa trên giả thuyết rằng 1kg hơi đốt làm bốc hơi 1 kg hơi nước. Ngoài ra phương pháp này không kể đến quá trình tự bay hơi và nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh. Gọi Wi ( i = 1 ÷ 4 ): là hơi nước bốc hơi ở hiệu thứ i. D0: Lượng hơi cung cấp cho hiệu 1 R: Lượng hơi thứ hiệu 1 dùng cho nấu đường. E1, E2, E3: Lượng hơi thứ ở các hiệu dùng để gia nhiệt lần 3, 2, 1. Hệ thống bốc hơi được biểu diễn theo sơ đồ sau: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 57 E1 Do 1 E2 R1 W1 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 2 E3 W2 3 W3 4 W4 Ta có hệ phương trình: W1 = D0 W2 = D0 – R – E1 W3 = D0 – R – E1 – E2 W4 = D0 – R – E1 – E2 – E3 W = 4D0 - (3R + 3E1 + 2E2 + E3) Trong đó: E3 = 8717,62 (kg/h) E1 = 4140,27 (kg/h) (*) E2 = 13165,85 (kg/h) W = 109298,87 (kg/h) R = RA + RB + RC +RB,C = 15233,49 (kg/h) Từ phương trình (*) ta có: D0 = W + ( E 3 + 2E 2 + 3E 1 + 3R) = 52906,04 (kg/h) 4 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt cho hệ thống cô đặc 4 hiệu, không tính đến nhiệt tổn thất do cô đặc làm tăng nồng độ và nhiệt tổn thất ra môi trường. Theo phương trình cân bằng nhiệt, Qvào = Qra + Hiệu 1 : D0(ihđ - ing1) = Gđ.C1(ts1- tđ) + W1(iht1 - Cn. ts1) (1) + Hiệu 2 : (W1-E1-R)(i1-ing2) = (Gđ -W1).C2(ts2 - ts1) + W2(iht2 - Cn. ts2) (2) + Hiệu 3 : (W2- E2)(i2 - ing3) = (Gđ - W1- W2).C3(ts3- ts2) + W3(iht3-Cn.ts3) + Hiệu 4 : (W3-E3)(i3-ing4) (3) = (Gđ- W1- W2- W3).C4(ts4- ts3) + W4(iht4 - Cn.ts4) (4) Trong đó: D0 : Lượng hơi sống tiêu tốn ở hiệu 1 Gđ : Lượng dung dịch đầu Wi : Lượng nước bốc lên ở các hiệu (kg/h) R,Ei : Lượng hơi thứ lấy ra ở các hiệu (kg/h) ih : Hàm nhiệt của hơi đốt hiệu I (kcal/kg) ii : Hàm nhiệt của hơi thứ của các hiệu (kcal/kg) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (kg/h) (kg/h) SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp ing 58 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại : Hàm nhiệt nước ngưng từ hơi đốt trong các hiệu (kcal/kg) Cn : Nhiệt dung riêng của nước, Cn = 1,014 (kcal/kg.0C) Ci : Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các hiệu (kcal/kg. 0C) Bảng 5.13. Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi Hàm nhiệt của hơi (Kcal/kg) TT 1 2 3 4 651,36 648,21 647,85 644,04 643,66 637,74 637,34 624,78 I ihđ iht Hàm nhiệt nước ngưng ứng với nhiệt độ nước ngưng [1.tr313] 131,24 C 121,370C 109,960C ing1 ing2 ing3 131,76 121,7 110,06 0 D0 Gđ 52906,04 142563,75 Nhiệt độ sôi của d.dịch (0C) Nhiệt dung riêng dung dịch ứng với Bx 0 93,86 C ing4 93,86 14% C1 0,95 của dung dịch 20,87% 30,22% C2 C3 0,92 0,89 43,81% C4 0,80 Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu R (kg/h) E1(kg/h) E2(kg/h) E3 (kg/h) td 115 15233,49 8717,62 ts1 124,56 ts2 113,81 13165,85 4140,27 ts3 98,64 ts4 72,89 Nồi 1 : Lượng hơi bốc ra từ nồi 1: Từ (1) W1 = D 0 (i hd1 - i ng1 ) - G â .C1 (t s1 - t â ) i ht1 - C n .t s1 (1’) = 50191,43 (kg/h) Nồi 2: Lượng hơi bốc ra từ nồi 2: W2 = (W1 - E 1 - R)(i ht1 - i ng2 ) - (G d - W1 ) C 2 (t s2 - t s1 ) i ht2 - C n .t s2 (2’) = 27862,90 (kg/h) Nồi 3: Lượng hơi bốc ra từ nồi 3: W3 = (W2 - E 2 )(i ht2 - i ng3 ) - (G d - W1 - W2 ) C 3 (t s3 - t s2 ) i ht3 - C n .t s3 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh (3’) = 16214,59 (kg/h) SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 59 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Nồi 4: Lượng hơi bốc ra từ nồi 4: W4 = (W3 - E 3 )(i ht3 - i ng4 ) - (G d - W1 - W2 - W3 ) C 4 (t s4 - t s3 ) i ht4 - C n .t s4 (4’) = 13727,12 (kg/h) Nồng độ dung dịch ở các nồi: Bx1 = Gđ Xđ Gđ − W1 =21,61 % Xâ Bx2 = Gđ Gâ − W1 − W2 = 30,94 % Xâ Bx3 = Gđ Gâ − W1 − W2 − W3 = 41,33 % Xâ Bx4 = Gđ Gâ − W1 − W2 − W3 − W4 = 58,74 % Bx4 = 58,74 % suy ra lượng hơi đốt vào hiệu 1 ít hơn so với lượng hơi cần thiết để cô đặc mật chè đến nồng độ 60%, ta chọn lại Do = 53360 (kg/h). Nồi 1: thay Do = 53360 vào (1’) ta tính được: W1 = 50643,38 (kg/h) ⇒ Bx1 = 21,71 %. Nồi 2: thay số vào (2’) ta tính được: W2 = 28304,58 (kg/h) ⇒ Bx2 = 31,37 %. Nồi 3: thay số vào (3’) ta tính được: W3 =16453,39 (kg/h) ⇒ Bx3 = 42,32 %. Nồi 4: thay số vào (4’) ta tính được: W4 = 13920,55 (kg/h) ⇒ Bx4 = 60,04%. Sai số so với giả thiết ban đầu: η1 = 50191,43 − 50643,38 50191,43 x 100 = 0,9% η2 = 27862,9 − 28304,58 27862,9 x 100 = 1,5 % η3 = 16214,59 − 16453.39 16214,59 x 100 = 1,47% GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp η4= 60 13727,12 − 13920,55 13727,12 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại x 100 = 1,4 % Như vậy: η1, η2, η3, η4 < 5%. Vậy coi như giả thiết về phân phối hơi là phù hợp. 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác 5.5.1 Nhiệt dùng cho hồi dung Đường B và C sau khi ly tâm được đem đi hồ và hồi dung để nấu đường . Trước khi đưa vào nấu, các nguyên liệu được nâng lên t0 = 750C. Đường B và C sau khi ly tâm có nhiệt độ 500C. Lượng nhiệt cung cấp được tính theo công thức: Q = G.C.∆t (Kcal/h) (1) Trong đó: G: Khối lượng dung dịch, (kg/h) C: Nhiệt dung riêng của dung dịch, (Kcal/kg. 0C). ∆t: Hiệu số nhiệt độ trước và sau khi gia nhiệt, (0C). a. Đường hồ B: QB = GB.CB.∆t = 8114,58x 0,59 x 25 = 11969,1 (kcal/h) b. Hồi dung C: QC = GC.CC.∆t = 7835,41 x 0,68 x 25 = 131243,1 (kcal/h) Tổng nhiệt lượng dùng: Q1 = QB + QC = 250933,2 (kcal/h) Lượng nhiệt tổn thất: Chọn 10% Q1, Nhiệt lượng thật sự cần: Q1’ = 1,1.Q1 = 276026,5(kcal/h) Lượng hơi sống để gia nhiệt: P = 2,95 at, nhiệt lượng riêng i = 651,36 (kcal/kg) Cn : Nhiệt dung riêng của nước ngưng, Cn = 1,014 (kcal/kgoC) tn : Nhiệt độ của nước ngưng, tn = 131,24oC Dùng hơi sống để gia nhiệt nên lượng hơi cần dùng là : 276026,5 Q '1 D1 = = = 532,58 (kg/h) i − c n .t n 651,36 - 1,014 × 131,24 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống Để đơn giản trong tính toán ta giả thuyết các nguyên liệu đều được nâng từ 25 lên 750C. Lượng nhiệt được tính theo công thức : Q = G.C.t (Kcal/h) Với nhiệt tổn thất 10% so với tổng lượng hơi dùng. Bảng 5.14. Nhiệt dùng cho gia nhiệt GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp TT 1 2 3 4 5 61 Hạng mục G (kg/h) Mật chè Loãng A Nguyên A Mật B Giống B,C Tổng 31777,08 4839,17 19887,51 5525 3653,33 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại C (Kcal/kg.0C) ∆T 0,69 0,63 0,59 0,59 0,57 (0C) 50 50 50 50 50 Q (Kcal/h) 1096309,26 152433,86 586681,55 162987,50 102293,24 2100705,40 Lượng hơi đốt cần dùng là : D2 = 2100705,4 = 4053,20 (kg/h) 651,36 − 1,014 × 131,24 5.5.3. Nhiệt dùng cho li tâm Lượng hơi dùng cho li tâm khoảng 2 ÷ 3 % so với lượng non A. Chọn 3% [4.Tr 285] Lượng đường non A nấu được là : 34566,25(kg/h) Lượng hơi cần dùng: D3 = 3% x 34566,25= 1036,98(kg/h) 5.5.4. Nhiệt dùng cho sấy đường thành phẩm Đường thành phẩm trước khi sấy có nhiệt độ 60 0C, độ ẩm W1 = 0,5%. Ta sấy đường ở nhiệt độ 70 ÷ 800C và độ ẩm còn lại sau khi sấy W2 = 0,05%. Lượng nước bốc hơi: W = G1 W1 − W2 (kg/h) 100 − W2 Với G1: khối lượng đường cát trước lúc sấy. G1 = 14797,91(kg/h) G2 = G1 - W (kg/h) W = 66,62 (kg/h) ⇒ G2 = 14731,29(kg/h) Không khí trước khi vào Caloriphe có t0 = 250C , độ ẩm 85% [9.Tr 99] Không khí ra khỏi máy sấy có nhiệt độ t0 = 700C, độ ẩm 10,5 %. Lượng không khí khô vào máy sấy: L = W X2 − X0 (kg/h) [9.Tr165] X0, X2 : Là hàm ẩm của không khí trước và sau khi sấy (kg/kg kkk) Tra đồ thị I-d ứng với t0 và ϕ của không khí : [9.Hình 16-3 ] Ứng với trạng thái t0= 25 0C và ϕ = 85 % ⇒ X0 = 0,018 (kg/kg kkk) => I0 = 16,8 (Kcal/kg) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 62 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại t0 = 700C và ϕ = 10,5% ⇒ X2 = 0,02 (kg/kg kkk) => I2 = 24,2 (Kcal/kg) ⇒ L= ∗ 66,62 = 33310 (kg/h) 0,02 - 0,018 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy : + Nhiệt vào : - Do không khí mang vào: L.I0 =33310 × 16,8 = 559608 (Kcal/h) - Do đường mang vào:G1.C1. ∆ t1 =14797,91 x 0,51 x 60 = 452816,05 (Kcal/h) - Nhiệt đun nóng ở caloriphe: Qk + Nhiệt ra : - Do không khí mang ra: L.I2 = 33310 x 24,2 = 806102(Kcal/h) - Do đường mang ra: G2.C2 t2 = 14731,29x 0,51 x 70 = 525907,05 (Kcal/h) - Do tổn thất: Qm = 10%Qk = 0,1 Qk Phương trình cân bằng nhiệt: Qvào = Qra + Qm ⇔ L.I0 + G1.C1 t1 + Qk = L.I2 + G2.C2 t2 + 0,1Qk ⇒ Qk = LI 2 + G 2 C 2 t 2 − G 1C1 t 1 − LI 0 = 355094,44 (kcal/h) 0,9 Để đun nóng caloriphe dùng nhiệt của hơi sống (P = 2,95, t0 =132,240C). Lượng hơi cần dùng là: D4 = Qk 355094,44 = = 686,48 (kg/h) i − c n t n 651,36 - 1,014 × 132,24 Vì vậy tổng lượng hơi dùng cho các nhu cầu khác là: D’=D1 + D2 + D3 + D4 = 6309,24 (kg/h) Bảng 5.15. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy STT Hạng mục Hơi đốt dùng cho nấu đường Hơi đốt dùng cho bốc hơi Hơi đốt dùng cho các nhu cầu khác Tổng (D) Khối lượng 10155,66 53360 6309,24 69824,90 Lượng hơi mất mát không xác định: lấy bằng 5%D. Vậy tổng lượng hơi đốt thực tế dùng là : Dtt = 1,05.D = 69824,90x 1,05 = 73316,145(kg/h) Tỉ lệ hơi dùng ở các bộ phận so với mía: η = GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 73316,145 x 24 x 100 = 54,14(%) 3250 x1000 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 63 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Tỷ lệ hơi tương đối thấp, chứng tỏ lượng hơi dùng ít, tiết kiệm được chi phí cho nhà máy. CHƯƠNG 6. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 6.1. Chọn bộ máy ép Nhà máy làm việc với năng suất: 3250 tấn mía/ngày = 135,42 tấn/h. Chọn hệ ép gồm 4 máy ép, mỗi máy có 3 trục: Trục trước, trục đỉnh và trục sau với kích thước 3 trục ép như nhau, đường kính trục ép: L x D = 2400 x 1240 (mm) .[5] 6.1.1. Tính tốc độ trục ép C ' .ω.L.D 2 .N 0,5 Ta có năng suất ép : C = 0,55 x (*) f [7.Tr 63] Trong đó: C : Năng suất nhà máy. C = 135,42 (T/h). C’: Hệ số xử lý của máy băm. C’ = 1,2. ω: Tốc độ vòng của trục ép. D,L: Đường kính và chiều dài trục ép. N: Số trục ép. N = 12 f: % chất xơ trong mía. f = 11,22 %. Trong thực tế, thường năng suất máy ép lớn hơn tính toán 1,2 lần. Từ (*) ta có: ω = 1,2 x = C. f 0,55 × C × L × D 2 × N 0,5 ' 1,2 × 135,42 × 0,1122 0,55 × 1,2 × 2,4 × 1,24 2 × 12 = 2,16 (v/ph). Tốc độ máy ép thõa mãn điều kiện: V = Π .D. ω ≤ 18.D [8. Tr 61] Ta chọn tốc độ các máy ép giống nhau. ω = 2,16 (v/ph). 6.1.3. Kiểm tra tính hợp lí của máy ép: GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 64 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Theo thực tế hệ máy ép có trục cưỡng bức ép được 1 tấn mía trong 1 giờ, thì diện tích ép là:0,6 ÷ 0,9 (m2), chọn 0,8 m2. Như vậy, với năng suất là 135,42 tấn/h thì diện tích trục ép là: S = 135,42 x 0,8 = 108,33 (m2) Số trục ép sử dụng cần đáp ứng đủ năng suất của nhà máy: N= S 108,33 = = 11,59( trục) Chọn 12 trục π .D.L 3,14 × 1,24 × 2,4 Nên chọn hệ thống trục ép với kích thước L x D = 2400 x 1240 là thích hợp. 6.2. Băng tải mía Chọn loại băng tải kiểu tấm, gồm những lá thép ghép kề nhau, được gắn trên hệ xích đỡ con lăn. Băng tải được bố trí ở đầu công đoạn ép nhằm chuyển mía băm được thuận lợi hơn. Hệ băng tải vận chuyển gồm hai phần: Phần nằm ngang và phần nghiêng. Phần nằm ngang: Được đặt ngang với mặt đất có chiều dài được tính theo công thức sau: L1 = 5 x C1/3 = 5 x 135,421/3 = 25,68 m. Với C là năng suất nhà máy.( C = 135,42 T/h ) Phần nghiêng: Phần nghiêng được đặt sau băng chuyền ngang, nằm nghiêng so với mặt đất một góc từ 17 – 21 o nhằm chuyển mía lên hệ máy ép. Chọn băng chuyền nghiêng góc 20o . [8. Tr 37] Thông số của băng chuyền nghiêng: + Chiều cao phần nghiêng của băng chọn h= 3 m. + Chiều dài làm việc của phần nghiêng: L2 = h/sinα = 3 = 8,77 m. sin 20 Tổng chiều dài băng chuyền: L1 + L2 = 34,45 (m) Chiều rộng băng chuyền chọn bằng 2400 (mm) Tốc độ băng chuyền: V = 0,4 x Vtrục ép = 0,4 x π x D x ω = 3,37 (m/ph). [8.Tr 38] 6.3. Máy băm Hiện trong hệ thống xử lý mía trước khi ép thường bố trí hai máy băm. 6.3.1. Máy băm 1 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 65 - Số lưỡi dao n1 = Trong đó: Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại L − 1 [8.Tr 40] d1 L : Chiều rộng của băng tải mía, L = 2400 (mm) d1 : Khoảng cách giữa các lưỡi dao, chọn d1 = 50 (mm) [8.Tr40] n1 = 2400 − 1 = 47. Chọn 48 lưỡi, kiểu lưỡi vuông. 50 + Đĩa dao: Đĩa gồm hai lưỡi dao, tổng số đĩa lắp dao là 23 đĩa. + Máy băm quay cùng chiều với băng chuyền. Tốc độ quay : 400 ÷ 600 (v/ph).Chọn 600 (v/ph). + Công suất điện dùng cho máy băm: N1 = 9,832 × β [8. Tr42] Với: 9,832 : Công suất điện cho 1 tấn xơ/h : Lượng xơ mía băm trong 1 giờ β β = C × % chất xơ = 135,42×11,22% = 15,19 (tấn/h) ⇒N1 = 9,832 × β = 9,832 ×15,19 = 149,38 (kW) 6.3.2. Máy băm 2. Chọn dao băm giống trên, khoảng cách các lưỡi dao là: d = 30mm. [8.Tr 40] Số lưỡi dao n2 = 2400 − 1 = 79. Chọn 80 lưỡi dao. 30 Chọn trên một đĩa dao có 2 lưỡi dao kiểu lưỡi vuông sắc cả đầu và hai bên Số đĩa dao = 78 : 2 = 39 đĩa Tốc độ dao: 600 v/ph. Công suất điện dùng cho máy băm: N2 = 14,72 x β Kw. Trong đó: 14,72 : là công suất động cơ điện cho 1 tấn xơ/h. β : là lượng xơ mía băm được trong 1 h. β = 15,19 (T/h) ⇒ Công suất động cơ là: N2= 14,72 x 15,19 = 223,65 Kw. 6.4.Máy đánh tơi Chọn máy đánh tơi kiểu búa. Đường kính Rôto: D = 3600 × Q × (i − 1) K × L × n2 Q : năng suất của hệ máy ép, Q = 162,504 (tấn/h) i : mức độ tơi từ 10 ÷ 15, chọn i = 15 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 66 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại K : hệ số thực nghiệm từ 4 ÷ 6,2. Chọn K = 6 n: vận tốc quay của Rôto từ 500 ÷ 800 (v/ph). Chọn n = 800 (v/ph) 3600 × (15 − 1) × 162,504 L: chiều dài Rôto, L = 2000 (mm) ⇒ D = = 1,033 (m) 6 × 2 × 800 2 Chọn máy đánh tơi có kích thước: L × W = 2000 × 1033 mm. 6.5. Cân tự động Chọn loại cân tự động loại 5 tấn nước mía /mẻ. - Khối lượng nước mía hỗn hợp qua cân: 3236,63 (tấn/ngày) = 134.86 (tấn/h) [ bảng 4.5] - Thể tích nước mía hỗn hợp qua cân: 3047,18 m3/ngày = 126,97 m3/h. - Số mẻ trong 1 giờ : 134.86 = 26,97 mẻ ≈ 27 mẻ 5 - Thể tích một mẻ qua cân : V' = V/số mẻ = 126,97 = 4,70 (m3/mẻ) 27 - Thể tích thùng cân: Vt = V'/ϕ Với ϕ là hệ số chứa đầy. Chọn ϕ = 0,85 Vt = 4,70 / 0,85 = 5,53 (m3) Thùng cân có dạng hình trụ, đáy hình nón cụt: Chọn D = 2 (m), d= 0,5 (m), h2 = 1 m Gọi V2 là thể tích hình nón cụt V2 = V2 = π .h2 2 ( D + d 2 + D.d ) 12 3,14 × 1 × ( 2 2 + 0,5 2 + 2 × 0,5) = 1,37 (m3) 12 Thể tích phần hình trụ là: V1 = Vt - V2 = 5,53 – 1,37 = 4,16 (m3) Chiều cao phần trụ h1: h1 = 4.V1/π .D2 = 1,32 (m) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 67 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Vậy kích thước thùng cân là: D x H =2000 x 2320 mm. Số lượng cân: 1 cái 6.6. Thiết bị gia vôi sơ bộ Chọn thiết bị gia vôi sơ bộ loại hình trụ, làm việc liên tục có cánh khuấy. Thể tích NMHH sau gia vôi sơ bộ: V = 3081,64 (m3/ngày) = 128,40 (m3/h) [bảng 4.5] Thể tích thùng: Vt = V ×T (m3) 60 × ϕ × n Trong đó: V: thể tích nước mía, (m3/h) T: Thời gian nước mía lưu trong thùng, chọn T = 5 phút ϕ: Hệ số chứa đầy, chọn ϕ= 0,85 n: Số lượng thùng, n = 1 ⇒ Vt= 128,40 × 5 =12,59 (m3) 60 × 0,85 × 1 Chọn đường kính thùng D = 2 m. Chiều cao của thùng: H = 4 × Vt 4 × 28,03 = = 4,01 (m) 2 π ×D π × 22 Do đó, kích thước thiết bị: D x H = 2000 x 4010 mm. 6.7. Thiết bị gia nhiệt Chọn thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm. Bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: F= Q K × ∆t TB (m2) [ 12.Tr300] Trong đó: Q: nhiệt lượng dùng để gia nhiệt (kcal/h) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 68 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại ΔtTB: hiệu số nhiệt độ có ích,0C ∆ TB = ∆t d - ∆t c ∆t 2.3 × lg d ∆t c Trong đó: Δtđ = T - tđ , Δtc = T - tc T: nhiệt độ hơi đốt ( nhiệt độ hơi thứ hệ bốc hơi trừ đi tổn thất đường ống 10C, 0C ) tđ: nhiệt độ nước mía trước khi gia nhiệt, 0C tc: nhiệt độ nước mía sau khi gia nhiệt, 0C K: hệ số truyền nhiệt, (kcal/m 2.0C) với K = 5 × T V + 0.54 [9.Tr 35] V: vận tốc nước mía trong ống, chọn V = 1,5 m/s Bảng 6.1. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt Q T tđ tc ∆t tb K F kcal/h o o o o C kcal/h.m2.0C m2 Gia nhiệt 1 4729133,94 94,86 25 60 50,39 677,44 138,54 Gia nhiệt 2 7010552,02 110,96 55 105 22,35 792,41 395,84 Gia nhiệt 3 2173270,32 122,37 100 115 13,52 873,90 C C C 183,94 2 Tính cho thiết bị có diện tích truyền nhiệt lớn nhất F = 395,84 (m ) Xếp ống truyền nhiệt theo kiểu sáu cạnh đều, kích thước thiết bị được tính như sau: Đường kính trong thiết bị tính theo công thức: nc × t 2 [2. Tr 119] Dtr = 1.05 K Trong đó: nc: số ống tiêu chuẩn t: bước ống, t = (1,2 ÷ 1,5)dn, chọn t = 1,5dn[12.Tr49] K: hệ số xếp ống, K=0,7 ÷ 0,85, chọn K = 0,8 Đường kính ống dn= 50 mm Chọn chiều dài ống truyền nhiệt l = 3,8 (m) Số ống truyền nhiệt: n= F 395,84 = = 663,50 π × d n × l π × 0,05 × 3,8 c Số ống qui chuẩn n = 721 (ống) [11.Tr 48] Bước ống t =1,5 x 0,05 = 0,075(m) Dtr = 1,05 721 × 0,075 2 = 2,36(m) 0,8 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 69 Chọn bề dày thiết bị Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 15(mm) Đường kính ngoài thiết bị Dn = Dtr + = 2,36 + 2 x 0.015 =2,39 (m) Chọn khoảng cách từ bề mặt vĩ đến bề mặt thiết bị: 0,25(m) Chiều cao thiết bị H = 3,8 + 0,25 2 = 4,3 (m) Do đó, kích thước thiết bị: D x H = 2390 x 4300(mm) Số lượng: 3 thiết bị chính và 1 thiết bị dự phòng. 6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà Chọn thiết bị trung hòa kiểu phun đường ống hút đứng. [7.Tr 96] Thiết bị gồm 3 phần chính: phần trên là thiết bị thông SO 2, phần dưới là thiết bị trung hòa, phần dưới cùng là thùng trung hòa. 6.8.1 Bộ phận sunfit hoá Thể tích bộ phận sunfit hóa: Vt = V1 × t 60 × ϕ × n (m3) Trong đó: V1 : Thể tích nước mía vào, (m3) (bằng thể tích nước mía sau khi gia vôi sơ bộ) V1= 3081,64 (m3 /ngày) = 128,40 (m3 /h) [ bảng 4.5] t: Thời gian nước mía lưu lại trong thiết bị, t = 5 phút ϕ : Hệ số chứa đầy, ϕ = 0,6 n: Số thiết bị, n = 1 ⇒ Vt = 128,40 × 5 = 17,83 (m3) 60 × 0,6 × 1 Chọn đường kính buồng phun: D1 = 2000 (mm), đường kính đáy buồng phun D2 = 800 (mm) Chiều cao phần chóp: hchóp = 1000 (mm) Vchop = π ×1 × ( 2 2 + 0,8 2 + 2 × 0,8) = 1,63m 3 12 Vậy Vtrụ = 17,83 – 1,63 = 16,20(m3) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 70 Chiều cao hình trụ: htrụ = 4 × Vtru π × D1 2 = Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 4 × 16,20 = 5,16 (m) π × 22 ⇒ h1 = htrụ + hchóp = 1000 + 5160= 6160 (mm) Chọn áp lực nước mía của buồng phun và đường kính của mỗi đầu phun: + Áp lực của nước mía vào buồng phun: 3(kg/cm 2) [7.Tr 97] + Ðường kính mỗi đầu phun là: d = 12 (mm) Tốc độ chảy của nước mía qua đầu phun tính như sau: W0 = 2 × g × H (m/s) [7.Tr 97] Trong đó: W0: Tốc độ chảy nước mía qua đầu phun, (m/s) : Hệ số lưu tốc, = 0,92 [7.Tr 97] g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81( m/s2) H: Cột áp tĩnh, H=30 (m) [7.Tr 97] ⇒ W0 = 0,92 2 x 9,81 x 30 = 22,32 (m/s) - Tổng diện tích tiết diện đầu phun được tính theo công thức: V = W0 x F x 3600 (m3/h) [14. Tr 138] Trong đó: V: Thể tích NMHH thông SO2 lần I trong mỗi giờ, V = 128,40 (m3/h) F: Tổng diện tích tiết diện đầu phun, (m2) W0: Tốc độ chảy nước mía qua đầu phun, (m/s) ⇒F= V 128,40 = 0,0016 (m2) = 3600 × W0 3600 × 22,32 (m2) Diện tích mỗi đầu phun được tính: Tổng số đầu phun: n = F 0,0016 = = 14,14 (ống) f 0,785 × 0,012 2 Chọn 15 đầu phun. 6.8.2 Thùng trung hòa + Thể tích nước mía sau trung hòa: V1= 3159,70 (m3/ngày) = 131,65 (m3/h) [ bảng 4.5] + Thể tích thùng trung hòa: V = V1 × t (m3) 60 × ϕ × n GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 71 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Trong đó: V1: Thể tích nước mía sau trung hòa (m3) t: Thời gian nước mía lưu lại trong thiết bị, t = 5 (phút) ϕ : Hệ số chứa đầy, chọn ϕ = 0,85 n: số thiết bị, n = 1 ⇒V = 131,65 × 5 = 12,91 (m3) 60 × 0,85 × 1 Chọn đường kính thùng trung hòa: D3 = 2800 (mm) Chiều cao thùng trung hòa: h3 = 4 × Vtr 4 × 12,91 = = 2,1(m). => D x H =2800 x 2100 π × D32 π × 2,8 2 mm. Sau khi lắp đặt ta tính được chiều cao ống nối h2 = 3200 mm. 6.9. Thiết bị thông SO2 lần 2 Chọn thiết bị thông SO2 liên tục loại tháp. Thiết bị có thân hình trụ, bên trong thiết bị có lắp các tấm ngăn, nước mía đi vào từ đỉnh của thiết bị, khí SO2 đi ngược từ dưới lên, nhờ bộ phận vòi phun mà nước mía phân phối đều trong thiết bị và tăng hiệu suất hấp thụ SO2 , thiết bị làm việc ở điều kiện chân không . Thể tích thùng: V = V1 × t (m3) 60 × ϕ × n V1 là thể tích mật chè vào = 619,56(m3 /ngày) = 25,82 (m3 /h)[ bảng 4.5] Chọn thời gian lưu là t = 5 phút . Hệ số chứa đầy ϕ = 0,6 ⇒ Vt = Hình 6.5 Thiết bị sunfit loại tháp[8.Tr164] 625,82 × 5 = 3,59 (m3) 60 × 0,6 × 1 Chọn đường kính thiết bị D = 1,5(m) Chiều cao thiết bị là: H= 4 × Vt 4 × 3,59 = = 2,03 (m). => D x H = 1500 x 2030 mm. π × D 2 π × 1,5 2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 72 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 6.10. Thiết bị lắng D Chọn thiết bị lắng Door-Oliver, gồm 5 ngăn, 4 ngăn chính và 1 ngăn phân phối, bên trong có cánh khuấy gạt bùn [8.Tr169]. V1 h1 + Thể tích nước mía đem đi lắng chính là thể tích nước mía sau trung hòa Q o= 3159,70 (m3/ngày) = 131,65(m3/h) [bảng 4.5] d Hình 6.6.Thiết bị lắng + Bề mặt chung được tính theo công thức: F= Qo − Q 2 , (m2) Vo α h2 [ 9. Tr 50] Trong đó: Qo: Thể tích nước mía hỗn hợp đi vào vào lắng, (m3/h) Q2: Thể tích nước bùn, (m3/h) Vo: Tốc độ đi lên của nước mía trong, chọn Vo = 0,6 (m/h) [12. Tr 173] Vậy: F = 131,65 − 29,61 = 170,08 (m2) 0,6 + Diện tích lắng của mỗi ngăn: f = + Ðường kính thiết bị: D = D= 170,08 = 34,02 (m2) 5 4× f (m) π 4× f 4 × 34,02 = = 6,58 (m) π π + Thể tích thiết bị lắng: Vt = V ×T (m3) ϕ×n Trong đó: V: Thể tích nước mía đi lắng, V =131,65(m3/h) T: Thời gian nước mía lưu trong thiết bị, T = 2(h) [12.Tr 50] ϕ : Hệ số chứa đầy, ϕ = 0,9 n: Số thiết bị, chọn n = 1 ⇒ Vt = 131,65 × 2 = 292,56 (m3) 0,9 × 1 - Tính các kích thước chủ yếu của thùng lắng: Chọn α = 150, đường kính đáy chóp cụt: d = 2000 (mm) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 73 Chiều cao của chóp nón cụt: h2 = ( ⇒ Thể tích phần nón cụt: V2 = Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại D d 6,58 2 − × tg15 0 = 0,61 (m) − ) × tgα = 2 2 2 2 π × h2 2 ( D + d 2 + D × d ) = 9,72(m 3 ) 12 ⇒ Thể tích phần hình trụ: V1 = Vt -V2 = 292,56 – 9,72= 282,85 (m3) ⇒ Chiều cao phần hình trụ: h1 = 4 × V1 4 × 282,85 = = 8,32 (m) 2 π ×D π × 6,58 2 Vậy chiều cao toàn bộ thiết bị là: H = h1 + h2 = 8,32 + 0,61 = 8,93 (m) 6.11. Thiết bị lọc chân không Chọn thiết bị lọc chân không thùng quay. + Thể tích nước bùn đem lọc: V = 710,58 (m3/ngày) = 29,61 (m3/h) [bảng 4.5] + Diện tích lọc: F= V 60 x ϕ x C (m2) [ 12. tr557] Trong đó: V: Thể tích nước bùn, (m3/h) C: Tốc độ lọc, theo thực nghiệm C= 0,02 (m 3/m2.phút) ϕ: Hệ số sử dụng diện tích lọc, ϕ = 0,3 ⇒F= 29,61 = 82,24 (m2) 60 × 0,3 × 0,02 Chọn đường kính của thùng D = 4 (m) ⇒ Chiều dài thùng quay L = F 82,24 = = 6,55 (m) π ×D π ×4 Chọn thiết bị lọc chân không với đặc tính kỹ thuật như sau: Kích thước thùng lọc: D x L = 4000 x 6550 mm Diện tích bề mặt lọc: 82,24 m2 Tốc độ quay của thùng lọc: 0,3 vòng/phút. Số thiết bị: 1 6.12. Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra) Thể tích mật chè lọc: V = 620,16 (m3/ngày) = 25,84 (m3/h) [bảng 4.5] Diện tích lọc: F= V 60 x ϕ x C (m2) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 74 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Trong đó: V: Thể tích mật chè lọc, (m3/h) C: Tốc độ lọc, theo thực nghiệm C= 0,025 (m 3/m2.phút) ϕ: Hệ số sử dụng diện tích lọc, ϕ = 0,35. ⇒F= 25,84 = 49,22 (m2) 60 × 0,35 × 0,025 - Chọn thiết bị lọc ống PG-50, với các đặc tính kĩ thuật sau: [15] + Diện tích lọc: 50 m2. + Tổng chiều cao thiết bị lọc: H = 3600mm. + Đường kính thiết bị lọc: D = 1200 mm. + Độ cao chân máy: H1 = 1500mm + Độ cao chỉnh thể của thùng: H2 = 2100 mm. + Số lượng máy lọc cần dùng: N = 49,22 = 0,98 50 Chọn 1 máy và 1 máy dự trữ. 6.13. Thiết bị cô đặc Hình 6.7 : Thiết bị bốc hơi [7.Tr 114] 6.13.1. Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các hiệu Hiệu I: Q1 = Do. r1. Kcal/h Hiệu II: Q2 = (W1 – E1 – R).r2. Kcal/h Hiệu III: Q3 = (W2 – E2).r3. Kcal/h. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 75 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Hiệu IV: Q4 = (W3- E3). r4. Kcal/h Theo kết quả tính nhiệt cho hệ bốc hơi ta có lượng hơi thứ phân phối như sau: W1 = 50643,58 (kg/h), W2 = 28304,58 (kg/h) W3 = 16453,39 (kg/h). Do = 53360 (kg/h) E1 = 8717,62 (kg/h) ,E2 = 13165,85 (kg/h) ,E3 = 4140,27 (kg/h) R = 15233,49 (kg/h) 6.13.2. Bề mặt truyền nhiệt các hiệu Bề mặt truyền nhiệt tính theo công thức: F = Q . (m2) [12.Tr 200] K × ∆ TB Với: K là hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức thực nghiệm của Thuỵ Điển như sau: K = 432.t (Kcal/m2.h.oC). [10.Tr 203] 1,163.c Trong đó: t là nhiệt độ sôi của dung dịch, oC. C là nồng độ dung dịch ở các hiệu. ∆TB là hiệu số nhiệt độ hữu ích ở các hiệu, oC. Bảng 6.2. Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt nồi bốc o Hiệu ts (oC) C(%) K(kcal/h.m. C I 124,53 21,71 2131,19 ) II 113,78 31,37 1347,63 6 ,71 III 98,53 42,32 865,79 IV 72,29 60,04 450,95 Để đảm bảo các hiệu bốc hơi làm r (kcal/kg) Q(kcal/h) 524,54 27989454,40 531,88 14197190,94 541,88 8203375,01 559,58 6890175,69 việc được ổn định ta tính cho ∆ t(oC) F(m2) 7,71 1703,40 8,53 1235,05 12,21 776,01 22,37 683,02 nồi có diện tích truyền nhiệt lớn nhất: F = 1703,40 m2. 6.13.3. Các thông số kĩ thuật Các ống truyền nhiệt được xếp theo hình lục giác đều. Thiết bị được mô tả theo mô hình sau: Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: Dn x Dt x L = 50 x 46 x 3000 mm. - Số ống truyền nhiệt là: No = = F π × Dt × L 1703,40 = 3931,05 (ống). Chọn No = 3932 ống. 3,14 × 0,046 × 3 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 76 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Thiết diện ống tuần hoàn trung tâm khoảng 15-20% tổng diện tích ống truyền nhiệt [12.Tr 75]. Chọn 18%. ⇒ STH = 0,18 0,18 × 3,14 × 0,046 2 × 3932 . π.D2t.N = = 1,18 (m2). 4 4 - Đường kính trong ống tuần hoàn trung tâm : DTh = 1,18 × 4 = 1,22(m) 3,14 - Đường kính trong của buồng đốt: 0,4 × β 2 × sin α × F × D n 2 + ( DTH + 2βDn ) Dbd = ψ ×L 0,5 Trong đó: β = t/Dn thường lấy β = 1,3 – 1,5. Chọn β = 1,5. α = 60o (Do xếp ống theo hình lục giác đều) ψ là hệ số sử dụng lưới đỡ ống. Chọn ψ = 0,9. Chọn bề dày ống trung tâm là 0,01 m. DTH là đường kính ngoài của ống tuần hoàn. DTH = (1,22+2 x 0,01) =1,24m Ta có đường kính trong của buồng đốt: Dbd = 0,4 × 1,5 2 x 3 × 1703,40 × 0,05 2 = 5,08 (m) 2 + (1,24 + 2 × 1,5 × 0,05) 0,9 × 3 Đường kính buồng bốc: Db = 1,02 x Dbd = 1,02 x 5,08 = 5,18 (m). - Chiều cao buồng bốc: Hb = (1,5-2).L. Chọn Hb = 1,6 x 3 = 4,8 (m). - Chiều cao đáy nồi: Hd = 0,5 (m). - Chiều cao phần thoát hơi thứ: Chọn 0,4 (m). - Chọn chiều cao nắp = 0,5 (m) - Đường kính và chiều cao bộ phận thu hồi đường: 0,5 x 0,6 (m). - Phần nghiêng giữa buồng bốc và buồng đốt: 0,3 (m). - Tổng chiều cao của nồi: H = 4,8 + 3 + 0,5 + 0,4 + 0,5 + 0,6 + 0,3 = 10,1 (m). Tổng kết tính thiết bị bốc hơi: - Kích thước thiết bị : D x H = 5180 x 10010 mm. - Số lượng thiết bị : 4 thiết bị chính và 1 thiết bị dự phòng GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 77 - Số ống truyền nhiệt Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại : 7063 ống. 6.14. Thiết bị nấu đường 6.14.1. Hệ số truyền nhiệt Theo thực nghiệm sản xuất ở các nhà máy thì hệ số K có được là: - Nồi nấu A: KA = 500 Kcal/m2.h.oC. - Nồi nấu B: KB = 200 Kcal/m2.h.oC - Nồi nấu C: KC = 90 Kcal/m2.h.oC. 6.14.2. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường - Nhiệt lượng cần cho các nồi nấu là: Q = Dhđ.ihđ + Rht.iht (kcal/h) Trong đó: Dhđ :Lượng hơi sống cung cấp cho quá trình nấu đường (kg/h). ihd : Hàm nhiệt hơi đốt (kcal/kg). Rht : Lượng hơi thứ cung cấp cho quá trình nấu đường (kg/h). iht : hàm nhiệt của hơi thứ (kcal/kg). Theo số liệu tính được từ phần CBN thay vào công thức trên ta tính được các giá trị như sau. Bảng 6.3.Kết quả tính nhiệt nồi nấu Nồi nấu Dhđ (kg/h) A 7115,41 B 1212,27 C 1443,29 6.14.3. Bề mặt truyền nhiệt ihđ(kcal/kg) Rht(kg/h) iht(kcal/kg) Q(kcal/h) 651,36 651,36 651,36 10673,11 1818,41 2164,94 648,21 648,21 648,21 11553110,09 1968335,73 2343437,13 - Diện tích truyền nhiệt được tính theo công thức: F = Qi (m2). K i × ∆t i Trong đó: Qi là nhiệt lượng cung cấp cho nồi nấu thứ i, Kcal/h. Ki là hệ số truyền nhiệt của nồi nấu i, Kcal/m2hoC. ∆ti = t HT – tSi là hệ số nhiệt độ có ích, oC. Với tHT = 122,37 oC. nhiệt độ hơi thứ [phần CBN]. tSi nhiệt độ sôi dung dịch của nồi nấu thứ I, oC. Bảng 6.4 . Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu Nồi nấu Q (Kcal/h) K (Kcal/m2hoC) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh tSi (oC) ∆ti (oC) F (m2) SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 78 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Non A 11553110,09 500 65,4 56,97 405,59 Non B 1968335,73 200 68,73 53,64 183,48 Non C 2343437,13 90 69,06 53,31 488,43 Căn cứ vào kết quả tính toán, chọn nồi nấu đường gián đoạn kiểu tuần hoàn tự nhiên bằng ống tuần hoàn trung tâm. Tính theo nồi nấu có diện tích bề mặt lớn nhất. - F = 488,43 (m2). - Kích thước ống truyền nhiệt: dn x dtr x l =130 x 120 x 2000 (mm) - Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức sau: nC = FC 488,43 = 648,13 (ống). = π .d tr .l 3,14 × 0,12 × 2 Chọn theo qui chuẩn nC = 721 (ống) [12.Tr 48] - Diện tích thiết diện ống tuần hoàn trung tâm khoảng 15 ÷ 20% tổng diện tích ống truyền nhiệt [13. Tr75] ⇒ Chọn 18 %. 0,18 × 0,12 2 × 3,14 S th = × 721 = 1,47(m2) 4 - Ðường kính ống tuần hoàn: Dth = 4 × 1,47 4.Sth = =1,37 (m) 3,14 π - Chọn chiều dày của ống tuần hoàn là 0,01 m. Vậy đường kính ngoài của ống tuần hoàn. Dnth = 1,37+ 0,01 x 2 = 1,39 (m) - Ðường kính buồng đốt: Dt = 0,4.β .sinα . F. d n + (D th + 2β .d n ) 2 (m) Ψ. l [13.Tr 74] Trong đó: thường lấy β =1,3 ÷ 1,5; Chọn β = 1,5. dn = 0,1(m),đường kính ngoài ống truyền nhiệt ψ : hệ số sử dụng lưới đỡ ống, ψ = 0,7 ÷ 0,9; Chọn ψ =0,9. GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 79 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại l : chiều dài ống truyền nhiệt; l = 3 m. Dth: đường kính ngoài của ống tuần hoàn. Dth = 1,39 m sinα = sin600 = 3 2 F : diện tích bề mặt truyền nhiệt của thiết bị nấu, F = 488,43 m 2, Dt = 0,4 × 1,5 × 3 × 488,43 × 0,1 2 =4,12 (m) 2 + (1,39 + 2 × 1,5 × 0,1) 0,9 × 2 - Ðường kính buồng bốc: Db = 1,1.Dt = 1,1 × 4,12 = 4,53 (m) - Chiều cao buồng bốc: Hb = (1,5 ÷ 2,5)L, chọn Hb = 2,4L (m) ⇒ Hb =4,8 (m) - Chiều cao phần thoát hơi thứ, chọn Htht = 1(m) - Chiều cao đáy nồi: Hđáy = 1(m) - Phần nghiêng giữa buồng đốt và buồng bốc: Hngh = 0,3 (m) - Lỗ thoát đường non C = 1,5 (m) - Ðường kính tháp thoát hơi thứ: 1,5 (m) ⇒ Tổng chiều cao nồi: H = Hb + Hđ + Hđáy + Htht + Hngh = 4,8 + 2+0,5 + 1 + 0,3 = 8,16 (m) - Thể tích thiết bị chứa được: Vt = Vb + Vđ + Vđáy Vb: thể tích buồng bốc Vb = π.D 2b 3,14 × 4,53 2 x Hb = × 4,8 =77,33 (m3) 4 4 Vđ: thể tích buồng đốt chứa đường non, Vd = π .(d tr ) 2 .l.n π .(d th ) 2 .l + = 19,25 (m3) 4 4 Vđáy: thể tích phần đáy chứa đường non, (Dđáy = Dt). Vđáy = π . h day 2 ( Dd + c 2 + c.D d ) = 6,65 (m3) 12 - Thể tích của nồi nấu đường non C là: Vt = Vb + Vđ + Vđáy = 77,33+ 19,25 + 6,65 = 103,23 (m 3) - Hệ số chứa khi nấu đường non là: ϕ = 0,7(thực tế sản xuất). GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 80 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Như vậy thể tích đường non cho phép nấu là: Vcp = 72,26 (m3) - Tính số nồi nấu theo công thức sau: n= V0 x τ (nồi) 24 x V (m3/ngày) Trong đó: V0 : thể tích đường non nấu, t : thời gian nấu 1 nồi, (h) V: dung tích của nồi nấu được, (m3) - Dựa theo các số liệu từ CBVC ta có bảng sau: Bảng 6.5. Kết quả tính toán thiết bị nấu Hạng mục Non A Non B Non C G (tấn/ngày) 829,60 238,68 249,45 ρ V0 (tấn/m3) (m3/ngày) 1,50387 551,64 1,52535 156,47 1,53988 161,99 V T (m3/mẻ) (h) 72,26 3 72,26 6 72,26 10 n Chọn (nồi) 0,95 0,54 0,93 1 1 1 - Như vậy, chọn nồi nấu như sau: D X H =4530 x 8160mm + 01 nồi nấu A. + 01 nồi nấu C. + 01 nồi vừa dùng để nấu B vừa dùng để nấu giống xen kẽ nhau. 6.15. Trợ tinh Cấu tạo thiết bị được mô tả như hình sau: Hình 6.9 Thiết bị trợ tinh GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 81 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Tất cả các thiết bị trợ tinh A, B, C bên trong đều có hệ thống làm nguội cưỡng bức. - Dung tích thiết bị: Vb = (1,1-1,15)V. Chọn Vb = 1,15V. V: dung tích có ích của nồi nấu, ⇒ Vb = 1,15.V = 1,15 x 72,26= 83,01(m3) - Số thiết bị trợ tinh được tính: n= V0 .T 24.Vb .ϕ V0: thể tích đường non cần nấu, m3/ngày T: thời gian trợ tinh, giờ. ϕ : Hệ số chứa đầy của thiết bị chọn 0,85. Theo số liệu ta lập được bảng sau. Bảng 6.6.Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh Hạng mục V0(m3/ngày) T(h) Trợ tinh A 551,64 3 Trợ tinh B 156,47 7 Trợ tinh C 161,99 18 Thiết bị trợ tinh A chọn 1 thiết bị Vb(m3) 83,01 83,01 83,01 n 0,97 0,64 1,72 Chọn 1 1 2 Thiết bị trợ tinh B chọn 1 thiết bị Thiết bị trợ tinh C chọn 2 thiết bị Chọn một thiết bị trợ tinh cho giống. Thiết bị trợ tinh có dạng thân hình hộp chữ nhật hở, đáy bán trụ đặt nằm ngang. - Thể tích phần bán trụ: V1 = 1 × π × D 2 × L (m3) 8 Với : V1: Thể tích phần bán trụ, m3 D, L: Đường kính và chiều dài bán trụ, chọn D = 3,5 m, L = 6 m => V1 = 1 × 3,14 × 3,5 2 × 6 = 28,85 (m3) 8 - Chiều cao phần bán trụ: H1 = D 3,5 = = 1,75 (m) 2 2 - Thể tích phần hình chữ nhật: V2 = VTT – Vt = 83,01– 28,85 = 54,19(m3) - Chiều cao phần hình chữ nhật: H2 = 54,19 V2 = = 2,58 (m) D × L 3,5 × 6 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 82 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Chiều cao toàn thiết bị: H = H1 + H2 = 1,75 + 2,58= 4,33 (m) Vậy: + Kích thước thiết bị trợ tinh: D × L × H = 3500 ×6000 ×4330 mm + Số thiết bị: 04. 6.16. Máy li tâm đường A, B Chọn máy li tâm làm việc gián đoạn [15]. Hình 6.10 Thiết bị li tâm gián đoạn - Kích thước: (1220-1829)x(762-1220) - Năng suất: 600-2425 (kg/mẻ), 2450 lít/mẻ, 10-62 tấn/h - Tiêu thụ điện: 186-400Kw - Tốc độ quay: 1000-2000 vòng/phút - Chu kỳ: 150s - Số lượng máy li tâm: n= G x Tx 1000 60 x 24 x q. n. E T: Thời gian li tâm TA= 5 phút, TB = 9 phút [8. Tr 286] G: Khối lượng đường non li tâm, (tấn/ngày). q: Năng suất máy li tâm, (kg/mẻ) n: Hệ số sử dụng thời gian, n = 0,8 E: Hệ số sử dụng năng suất máy, E = 0,9 * Số máy li tâm A: m A = 829,60x 5 x 1000 = 3,2 . Chọn 4 máy . 60 x 24 x 1250x.0,9x 0,8 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 83 * Số máy li tâm B: mB = Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 238,68 x 9x 1000 60 x 24 x 1250x.0,9x 0,8 = 1,66. Chọn 2 máy . Vậy số lượng thiết bị : 6 6.17. Máy li tâm đường C Chọn máy li tâm làm việc liên tục [17]. - Kích thước nón: (1070-1525)x300 - Tốc độ quay: 1600-2100 (vòng/phút) - Năng suất: 10-36 (tấn/h) - Sức chứa: 1271-2425 kg - Tiêu thụ điện: 55-132kW - Số máy li tâm C: mc = 249,45 G = 1,04 .Chọn 2 máy . = 24.N 24x10 Trong đó: G: Khối lượng đường non C, (tấn/ngày) N: Năng suất máy li tâm, (tấn/h) Số lượng thiết bị: 2 6.18. Máy sấy đường - Khối lượng đường vào thiết bị sấy : G1 = 14797,91 (kg/h) - Khối lượng đường sau khi sấy : G2 = 14731,29 (kg/h) - Khối lượng nước bốc hơi : W = 66,62 (kg/h) * Thể tích thùng: Vt = W A A: cường độ ẩm bay hơi, A = 5(kg/m3.h) [theo thực nghiệm] 66,62 = 13,32 (m3) 5 Lt * Chọn tỷ số = 3 [3. Tr 180]. Khi đó, đường kính thùng quay được xác định Dt => Vt = 4 × 13,32 4 × Vt =3 = 1,8 (m) 3 × 3,14 3π ⇒Lt = 3× 1,8 = 5,4 (m) bởi công thức: Dt = 3 Vậy kích thước của thiết bị sấy: D x L = 1800 x 5400 mm . GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 84 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Chọn góc nghiêng của thiết bị α = 3 0, tốc độ quay của máy sấy n = 1,5 vòng/phút [3. Tr 180]. Bảng 6.7.Bảng tổng kết kích thước của các thiết bị chính TT Thiết bị Kích thước (mm) SL 4 1 Máy ép D = 1240, L = 2400 2 Băng chuyền L = 34450, W = 3000 3 Máy đánh tơi D = 1033, L = 2000 1 4 Cân định lượng nước mía hỗn hợp D = 2000, H= 2320 1 5 Thiết bị gia vôi sơ bộ D = 2000, H = 4010 1 6 Thiết bị thông SO - Trung hòa D = 2000, H = 6160 1 7 Thiết bị thông SO lần 2 D = 1500, H = 2030 1 8 Thiết bị gia nhiệt D = 2390, H= 4300 4 9 Thiết bị lắng D = 6580, H= 8930 1 2 2 10 Thiết bị lọc chân không thùng 1 D = 4000, L= 6550 quay 11 Thiết bị lọc ống kiểm tra D = 1200, H = 3600 2 12 Thiết bị bốc hơi D = 5180, H =10010 5 13 Nồi nấu D = 4530, H = 8160 3 14 Thiết bị trợ tinh L = 4000, D = 5000, H = 4580 4 15 Máy li tâm A,B D =1220, H = 1829 6 16 Máy li tâm C D =1070, H = 1525 2 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 85 17 Máy sấy GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại D = 2000, L = 4240 1 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 86 CHƯƠNG 7. Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại TÍNH XÂY DỰNG 7.1 Tính nhân lực lao động 7.1.1 Chế độ làm việc của nhà máy Vì điều kiện khí hậu ở nước ta nói chung và các tỉnh miền Đông Nam Bộ nói riêng chỉ thuận lợi cho việc trồng mía và thu hoạch theo mùa. Đối với các tỉnh Nam Bộ mùa thu hoạch mía chế biến đường bắt đầu giữa tháng 11 năm trước đến tháng 5, 6 năm sau. Thời gian làm việc của nhà máy như sau: - Thời gian làm việc hành chính: 8 giờ/ngày. + Buổi sáng: Từ 7 giờ đến 11 giờ. + Buổi chiều: Từ 13 giờ đến 17 giờ. - Thời gian làm việc theo ca: 3 ca/ngày. + Ca 1: Từ 6 giờ đến 14 giờ. + Ca 2: Từ 14 giờ đến 22 giờ. + Ca 3: Từ 22 giờ đến 6 giờ ngày hôm sau. 7.1.2 Thời gian làm việc của nhà máy Thời gian làm việc của máy móc thiết bị tạo ra sản phẩm: Tlv = Tsx - (Tn.sx + Tn.kt ) Tsx : thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch. Bảng 7.1.Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch Tháng 11 12 Số ngày 30 31 Tổng Tsx = 242 ngày/vụ. 1 31 2 28 3 31 4 30 5 31 6 30 242 Tnsx : thời gian ngưng sản xuất vì lí do kiểm tra định kì và sửa chữa, T nsx = 16 ngày/vụ. Tnkt : thời gian ngưng sản xuất do kỹ thuật, Tnkt = 15 ngày/vụ. Vậy thời gian làm việc tạo ra sản phẩm: Tlv = 242 - (16 + 15) = 211 (ngày/vụ) Hệ số điều tiết của công nhân (K) được tính : GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 87 K= Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Tsx , với Tsxtt : thời gian sản xuất thực tế (ngày) Tsxtt Trong một vụ sản xuất thời gian được nghỉ theo quy định: + Nghỉ tết Nguyên Ðán : 4 ngày. + Nghỉ chủ nhật : 34 ngày. + Nghỉ lễ : 4 ngày. + Nghỉ vì các lý do khác : 2 ngày. K= 242 = 1,22 242 − ( 4 + 34 + 6 ) 7.1.3 Phân bố lao động trong nhà máy 7.1.3.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức của nhà máy Giám đốc nhà máy Phó giám đốc Phó giám đốc kỹ thuật hành chính Phân Phân Phòng Phòng Phòng Phòng Phòng Phòng Phòng xưởng xưởng kỹ KCS hành thị kinh tài vụ bảo vệ sản cơ thuật chính trường doanh xuất điện GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 88 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 7.1.3.2 Số nhân lực lao động gián tiếp Bảng 7.2. Phân bố lao động gián tiếp STT 1 2 3 4 5 6 Chức năng Giám đốc Phó giám đốc Phòng kỹ thuật Phòng kinh doanh Phòng thị trường Phòng KCS Số người/ca 1 2 6 5 6 6 Số ca Tổng số người Hành chính 1 Hành chính 2 Hành chính 6 Hành chính 5 Hành chính 6 Hành chính 6 7 Phòng kế toán, tài vụ 5 Hành chính 5 8 Phòng tổ chức hành chính Tổng cộng 4 29 Hành chính 4 29 7.1.3.3 Bộ phận phân xưởng Bảng 7.2. Phân bố lao động trực tiếp STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Công việc Cân mía Phục vụ bãi mía Cẩu mía Khu ép Kiểm tra các khu vực Khu điều chỉnh bơm Hoà vôi Cho vôi và thông SO2 Khu lọc chân không Khu bốc hơi, gia nhiệt Lắng trong Khu nước ngưng Nấu đường Bộ phận trợ tinh Khu ly tâm Bộ phận hồi dung Bộ phận sấy đường Bộ phận sàng phân loại Khu đóng bao, vận chuyển Bộ phận hoá nghiệm Trạm bơm Trạm phát điện Khu lò hơi GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Người/ca 2 2 2 5 4 1 1 1 1 3 1 1 3 3 3 2 1 1 8 4 1 3 5 Số ca 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 Người/ngày 6 6 6 15 12 3 3 3 3 9 3 3 9 9 9 6 3 3 24 12 3 9 15 SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp STT 24 25 26 27 28 89 Công việc Phòng y tế Phòng bảo vệ Nhà ăn – căng tin Vệ sinh Lái xe đưa đón công nhân Tổng Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Người/ca 2 2 3 2 2 69 Số ca 3 3 3 3 3 Người/ngày 6 6 9 6 6 207 7.1.3.4 Công nhân hợp đồng, biên chế Để tiết kiệm chi phí trả lương cho công nhân nên ngoài công nhân sản xuất chính nhà máy còn tuyển thêm công nhân hợp đồng do nhà máy sản xuất theo mùa vụ. - Số công nhân hợp đồng thường bằng 30% so với công nhân trực tiếp sản xuất: NHÐ = 207× 30% ≈ 62 người - Số công nhân chính thức: NCT = 207 - 62 = 145 người - Số công nhân biên chế: NBC = KCCT = 1,22×145 = 177 người - Số công nhân trực tiếp sản xuất: N = NBC + NHÐ = 177 + 62 = 239 người - Số công nhân cơ điện lấy bằng 10% tổng số công nhân: N CÐ = 10% × 239 ≈ 24 người. ⇒Tổng số công nhân ở khâu sản xuất: N3 = 239 + 24 = 263 người 7.1.3.5 Công nhân khác / ngày - Số công nhân lái xe tải: 20 người. - Công nhân sửa chữa kiến trúc: 5 người. - Công nhân quản lý, thủ kho: 5 người. - Công nhân thu mua nguyên liệu: 10 người - Công nhân lái xe cho lãnh đạo: 1 người. ⇒ Tổng công nhân khác: 41 người. Vậy tổng số cán bộ công nhân viên: 29 + 263 + 41 = 333. Số công nhân ca đông nhất là: 263/3 + 29 + 41 = 158 người 7.2 Các công trình xây dựng của nhà máy 7.2.1 Phân xưởng chính Phân xưởng sản xuất chính được thiết kế gồm 2 tầng, nhà xưởng theo kết cấu nhà công nghiệp đó là: nhà kiểu lắp ghép bằng thép, có tường bao là gạch bề dày 300 mm, GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 90 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại trần nhà lợp tôn chống nhiệt, và các hệ thống thông gió tự nhiên được phân bố xung quanh nhà máy. Kích thước phân xưởng sản xuất chính theo bản vẽ: L x W x H = 66 x 42 x 18,6 (m) Trụ nhà là thép chịu lực, có móng bê tông chịu tải trọng của trần và tường: Kết cấu mái che: mái che được lắp ghép theo mái nhà công nghiệp, mái làm bằng thép, có các cổng trời thông gió trong nhà máy, mái được lợp bằng tôn cách nhiệt. Nền nhà: Nền có kết cấu bê tông chịu lực nhằm chống đỡ các thiết bị, chống sự bào mòn, chống và cách ẩm tốt đồng thời dễ dàng cho vệ sinh nhà xưởng. Nền được kết cấu từ các lớp như sau: Lớp vữa trát xi măng có bề dày 20 mm. Lớp bê tông sỏi bề dày 200 mm. Lớp đất tăng cứng. Lớp đất tự nhiên. Ngoài ra các sàn lững được chống đỡ bằng các dầm chính và các dầm phụ bằng thép được đặt dọc và ngang theo các cột. Sàn có bề mặt nhám nhằm chống trượt. 7.2.2 Các phân xưởng sản xuất phụ 7.2.2.1 Khu lò hơi Khu lò hơi nằm phía sau khu sản xuất chính (sau khu ép). L x W x H =18 x 10 x 12 (m) 7.2.2.2 Nhà cân mía L x W x H = 9 x 6 x 6 (m) 7.2.2.3 Phân xưởng cơ khí L x W x H = 12 x 8 x 6 (m) 7.2.2.4 Nhà kiểm tra chữ đường L x W x H = 12 x 9 x 4 (m) 7.2.2.5 Khu xử lý mía L x W x H = 30 x 8 x 6 (m) 7.2.2.6 Nhà cẩu Bãi mía tính dự trữ đủ cho 3 ngày. Chiều cao đống mía chất được: 6m GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 91 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Chọn hệ số chứa đầy: ϕ= 0,8. Với giả thiết 1 (m3) mía tải nặng 1 tấn. Diện tích bãi mía: S = 3250 × 3 = 2031,25( m 2 ) 6 × 0,8 Chọn kích thước bãi mía: L x W = 60 x 35 (m) 7.2.2.7 Kho chứa và hòa vôi Kho chứa vôi: Số lượng vôi dùng trong ngày: 8,13 tấn/ngày [CBVC]. Dự trữ trong 15 ngày, nên số lượng vôi chứa trong kho: 121,88 tấn. Giả thiết 1 (m3) chứa được 10 bao 50 kg, với hệ số chứa đầy là ϕ= 0,8. 121,88 × 10 3 = 304,70 (m3) Vậy thể tích kho sử dụng: V= 10 × 50 × 0,8 Kho có khả năng chất cao 4 (m). Vậy diện tích kho: S= 304,70 ≈ 80(m2) 4 Diện tích khu hòa vôi , chọn 40m2 .Vậy tổng diện tích là 120 m2 Chọn kích thước kho có kích thước: L x W x H = 12 x 10 x 6 (m) 7.2.2.8 Khu đốt lưu huỳnh: L × W × H = 10 × 8 × 6 m. 7.2.2.9 Khu phát điện dự phòng L x W x H = 12 x 9 x 6 (m) 7.2.2.10 Trạm biến áp L x W x H = 6 x 6 x 4 (m) 7.2.3 Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân 7.2.3.1 Nhà hành chínhđược tính trên cơ sở số người làm việc hành chính. - Ban giám đốc: 3 người x 24 (m2) = 72 (m2) - Ngoài ban giám đốc, có thêm 27 cán bộ -kỹ thuật: 30 người x 4 (m2/người ) = 120(m2) - Phòng họp: 48 (m2) - Phòng truyền thống: 48 (m2) - Phòng đoàn thể: 36 (m2) - Phòng lưu trữ: 24 (m2) - Phòng y tế: 24 (m2) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 92 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại ⇒ Tổng cộng: 300 (m2) Chọn thiết kế nhà 2 tầng, kích thước: L x W x H = 18 x 10 x 10 (m) 7.2.3.2 Hội trường Tổng số nhân viên trong nhà máy là 333 người. Tính trung bình mỗi người chiếm 0,8 (m 2), tính thêm 100 (m2) sàn diễn hội trường ⇒ Diện tích là: 330 x 0,8 + 100 ≈ 364 (m2) Thiết kế nhà trệt: L x W x H = 24 x 15 x 6 (m) 7.2.3.3 Nhà ăn Tính cho 2/3 số công nhân trong ca đông nhất, tiêu chuẩn 2,25 (m2/người). [11-Tr56] Diện tích cần xây dựng : 161 x 2,25 x 2/3= 241,5(m2). Chọn kích thước nhà ăn : L x W x H = 24 x 12 x 4 (m) 7.2.3.4 Nhà tắm và vệ sinh Tính60% số công nhân đông nhất trong ca, với tiêu chuẩn 6 người/vòi. Phòng có kích thước: 1,2 x 1,2 x 4 (m) [12-Tr56] Số lượng nhà tắm là: 0,6 x 158/6= 15,8 (nhà).Chọn 16 nhà. Diện tích nhà tắm là = 16 x1,2 x 1,2 = 24,48 (m2). Chọn 26m2. Nhà vệ sinh, lấy bằng 1/2 nhà tắm = 14 m 2. Tổng diện tích nhà tắm và vệ sinh là 40m2. Chọn L x W x H = 7 x 6 x 4 (m). 7.2.4 Các công trình kho bãi 7.2.4.1 Kho chứa đường thành phẩm Lượng đường sản xuất được trong ngày là: Gcát A = 355,15 (tấn/ngày) Chọn thời gian lưu kho là 7 ngày. Giả thiết 1m3 kho chứa được 10 bao 50 kg. Thể tích sử dụng của kho với ϕ= 0,8. ⇒ Vkho = 7 × 355,15 × 10 3 ≈ 6216 (m3) 10 × 0,8 × 50 Kho có khả năng chất cao 6 (m), do đó diện tích kho cần xây dựng : Skho = 6216 ≈ 1036 (m2) 6 Chọn kích thước kho : L x W x H = 55 x 20 x 12 (m) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 93 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 7.2.4.2 Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa L x W x H = 6 x 6 x 4 (m) 7.2.4.3 Kho vật tư L x W x H = 12 x 10 x 6 (m) 7.2.4.4 Bể mật rỉ Bể có khả năng chứa mật rỉ trong 15 ngày sản xuất liên tục, chọn hệ số ϕ = 0,8. Lượng rỉ trong ngày: 145,51 tấn/ngày. (CBVC) Khối lượng riêng của mật rỉ: d = 1,443 tấn/m3, Bx = 84% Thể tích bể chứa: V = 145,51 × 15 = 1890,72 (m3) 1,443 × 0,8 Chọn chiều cao bể là 10m.Diện tích bể chứa là: S= 1890,72 =189,07(m2) 10 Chọn 2 bể hình trụ có kích thước như sau: D x H = 10 x 6 (m) 7.2.4.5 Bãi chứa xỉ L x W = 10 x 8 (m) 7.2.4.6 Bãi chứa bã mía L x W xH = 18 x 12 x 8 (m) 7.2.4.7 Nhà bảo vệ Kích thước phòng: L x W x H = 4 x 4 x 4 (m) . 7.2.4.8 Nhà để xe ôtô Tổng số xe là 2 xe hành chính và 20 xe vận tải. Diện tích cho mỗi xe là 20 (m2) , hệ số chứa đầy 0,7. ⇒ Snhàđểxe = 22 × 20 = 628,57 (m2) 0,7 Tổng Snhàđểxe là 630 m2.Chọn kích thước: L x W x H = 35 x 18 x 8 (m) 7.2.4.9 Nhà để xe CBCNV Tính cho số người làm việc cho 1 ca đông nhất: 158 người. Diện tích cho 2 xe máy là 1,5 (m2). Chọn hệ số chứa đầy là ϕ = 0,9. Diện tích nhà để xe: Sxemáy = 158 x 1,5/(2 x 0,9) = 134 (m2). Chọn kích thước: L x W x H = 14 x 10 x 4 (m). GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 94 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 7.2.5 Các công trình xử lý và chứa nước 7.2.5.1 Nhà làm mềm nước L x W x H = 12 x 9 x 4 (m) 7.2.5.2 Bể lắng Lượng nước cần lắng hàng ngày bằng lượng nước nhà máy cần được cung cấp bằng 744% so với mía [6-Tr296]. Lượng nước cần lắng hàng ngày: 7,44 x 3250 = 24180 (tấn/ngày). Lấy thời gian lưu trong bể là 2 h, hệ số chứa đầy là ϕ= 0,85. Chọn chiều cao của bể là 10 (m). Với ρ = 1010 (kg/m3) S= ⇒ diện tích bể lắng là: 24180 × 2 × 10 3 ≈ 235 (m2) 24 × 1010 × 0,85 × 10 Chọn 2 bể lắng với kích thước là : L x W x H = 12 x 10 x 10 (m) 7.2.5.3 Bể lọc Lượng nước lọc trong ngày = 177% so với mía [7-Tr295]. Lượng nước lọc = 1,77 x 3250 = 5752,5 (tấn/ngày). Chọn chiều cao bể: 4m. Hệ số chứa đầy ϕ = 0,4. 5752,5 × 10 3 = 148,32 (m2) Ta có diện tích bể lọc: S = 24 × 1010 × 4 × 0,4 Chọn hai bể. Kích thước bể: L x W x H = 10 x 8 x 4 (m). 7.2.5.4 Trạm bơm nước L x W x H = 6 x 6 x 4 (m) 7.2.5.5 Đài nước Lượng nước cần chứa trên đài nước bằng lượng nước lọc = 5752,5 (tấn/ngày) = 5752,5 (m3/ngày) Chọn chiều cao bể: 4m. Hệ số chứa đầy ϕ = 0,9. Ta có diện tích đáy đài nước: Sđ = 5752,5 = 66,58 (m2) 24 × 4 × 0,9 Vậy đường kính đài nước: D = 9,2 m Kích thước đài nước: D x H = 9,2 x 4 (m) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 95 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Chiều cao giá đỡ đài nước chọn 18m 7.2.5.6 Công trình xử lý nước thải L x W = 40 x 20 (m) 7.2.5.7 Khu đất mở rộng Diện tích đất mở rộng khoảng 30 - 100% diện tích phân xưởng chính [11.Tr 92] Chọn L × W = 50×20 m. Vậy tổng diện tích công trình xây dựng cơ bản = 12018 (m2) 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy 7.3.1 Diện tích khu đất Fkđ = Fxd F : tổng diện tích các công trình (m2) K xd xd Kxd : Hệ số xây dựng (%) Ðối với nhà máy thực phẩm thì hệ số Kxd = 33 ÷ 50%. Chọn Kxd = 40%. Fkđ = 12018 =30045 (m2) 0,4 Chọn khu đất có kích thước chữ nhật: L x W = 220 x 140(m) 7.3.2 Tính hệ số sử dụng của nhà máy Ksd = Fsd Fkd (%) Fsd : diện tích sử dụng khu đất Fsd = Fxd + Fhl + Fc + Fgt + Fb Với Fxd = 12018 – 1000 = 11018(m2) Fhl : Diện tích hành lang; Fhl = 0,05 x Fxd (m2) Fc : Diện tích trồng cây xanh; Fc = 0,1 x Fxd (m2) Fgt : Diện tích giao thông, cống rãnh; Fgt = 0,5 x Fxd(m2) Fb : Diện tích bãi lộ thiên, xử lý nước thải, bãi chứa bã bùn, bãi chứa xỉ vôi, xỉ lò, bãi củi cho lò hơi, bãi dầu FO, .... Fb = 0,1 x Fxd(m2) ⇒Fsd =1,75.Fxd =19282(m2) Ksd = 19282 × 100 = 63 %. 220 × 140 Bảng 7.3 Bảng tổng kết tính xây dựng GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp TT 96 Hạng mục Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Kích thước (L.W.H), (m) 66 x 42 x 18,6 18 x 10 x 12 12 x 9 x 6 12 x 9 x 6 6x6x4 12 x 8 x 6 55 x 20 x 12 12 x 9 x 4 9x6x6 60 x 35 30 x 8 x 6 12 x 10 x 6 12 x 10 x 6 10 x 8 x 6 12 x 10 x 10 10 x 8 x 4 D=10, H=6 6x6x4 D = 9,2, H =22 6x4x4 18 x 10 x 10 24 x 15 x 6 4x4x4 35 x 18 x 8 14 x 10 x 4 24 x12 x 4 7x6x4 10 x 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Nhà xưởng chính Khu lò hơi Nhà làm mềm nước Nhà phát điện Trạm biến áp Xưởng cơ khí Kho chứa đường thành phẩm Nhà kiểm tra chữ đường Nhà cân mía Bãi mía Khu xử lí mía Kho chứa vật tư Kho chứa và hòa vôi Nhà đốt lưu huỳnh Bể lắng Bể lọc Bể mật rỉ Nhà chứa dụng cụ cứu hỏa Đài nước Trạm bơm nước Nhà hành chính Hội trường Nhà bảo vệ Nhà để xe ô tô Nhà để xe nhân viên Nhà ăn Nhà tắm Bãi chứa xỉ 29 Nhà chứa bã mía 18 x 12 x 8 30 Khu xử lí nước thải Tổng diện tích 40 x 20 12018 (m2 ) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Ghi chú 2 tầng 2 cái 2 cái 2 tầng 1 tầng 2 cái SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 97 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 8. TÍNH HƠI - NƯỚC 8.1. Tính hơi Theo tính toán ở phần cân bằng nhiệt, lượng hơi đốt dùng là: D = 73316,145 (kg/h ) = 73,316 (tấn/h) Mía sau khi ép tiến hành thu nhận nước, còn bã mía dùng để đốt lò hơi làm chạy tuabin, sau khi tuabin sử dụng hơi cao áp thải ra hơi có áp lực và nhiệt độ thấp. Tuy nhiên nhiệt độ này cũng đủ để sử dụng cho các thiết bị nhiệt trong nhà máy. Sản lượng hơi hữu ích bằng: Dhi = (0,8 ÷ 0,9)Dđm với Dđm: sản lượng hơi định mức của lò hơi. Do đó lượng hơi tiêu hao: Dth = (0,1 ÷ 0,2)Dđm Vậy lượng hơi cần thiết phải cung cấp:Dcc =1,2 x D = 1,2 x 73,318 = 87,982 (tấn/h) Ta chọn lòhơi hiệu LBL 25/25 [34] , lò hơi này có thể đốt các nguyên liệu phụ trợ như dầu FO khi thiếu bã hoặc lúc khởi động lò. Thông số kỹ thuật của lò hơi như sau: + Sản lượng hơi định mức : Dđm = 25 tấn/h + Áp suất làm việc : P = 25 kg/cm2 + Áp suất hơi ra khỏi lò : P = 69,39 at + Nhiệt độ hơi bão hòa : 225oC + Hiệu suất đốt lò : 20% + Số lượng :4 8.1.1.Cân bằng chất đốt cho lò hơi Hiệu suất dự kiến của lò hơi ở điều kiện bình thường, khi nhiệt hàm bã 2340 (Kcal/kg) là 90 % - Lượng bã trong ngày : mb = 744,62 (tấn/ngày) = 31 tấn/h [Bảng 4.5] - Độ ẩm bã : 48,76 % - Nhiệt lượng riêng của hơi ở P = 69,39 at là: 655,56 (kcal/kg) GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh [13, tr314] SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 98 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại - Nhiệt lượng riêng của nước cấp vào lò là: 105,1 (Kcal/kg) Vậy lượng nhiệt bã cần cung cấp cho lò hơi là: 655,56 – 105,1 = 550,46 (Kcal/kg) - Tỷ lệ hơi bã : γ = 2340 x 90% = 3,8 (kg hơi/kg bã) 550,46 - Lượng hơi sản xuất trong 1 giờ : D' = 1,1 .Dss = 1,1 x 87,982 = 96,78 (tấn/h) - Lượng bã tiêu thụ : 96,78 = 25,47 (tấn/h) 3,8 - Lượng bã thừa : 31 – 25,47 = 5,53 (tấn/h) 8.1.2.Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò Dùng dầu FO, theo quy chuẩn là dùng 1,5 kg dầu FO cho 1 tấn đường thành phẩm. Năng suất theo đường thành phẩm 353,55 (tấn / ngày) [CBVC] Lượng dầu dùng là:GD = 1,5 × 353,55 = 530,325 (kg /ngày) = 22,09 (kg/h) 8.2. Nhu cầu nước Nhà máy đường sử dụng một lượng nước rất lớn. Theo tính chất công nghệ, thiết bị khác nhau thì khối lượng nước sử dụng cũng như chất lượng là khác nhau. 8.2.1. Nước lắng trong Sự phân bố nước lắng trong của nhà máy đường mía cụ thể như sau: [8.Tr294] Bảng 8.1. Sự phân bố nước lắng trong STT Bộ phận % so với mía ( tấn /ngày) 32500 1 Tháp ngưng tụ của cô đặc và nấu đường 2 Tháp ngưng tụ của lọc chân không 50 1625 3 Dập xỉ và khử bụi lò hơi 4 130 4 Nước cho vệ sinh công nghiệp 50 1625 5 Nước cứu hỏa 5 162,5 6 Nước vệ sinh cá nhân 25 812,5 7 Nước đi lọc trong 177 5752,5 8 Nước cho những nhu cầu khác 10 325 1321 42932,5 Tổng 1000 Khối lượng 8.2.2. Nước lọc trong GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 99 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại Những bộ phận dùng nước lọc trong được liệt kê như sau:[8.Tr295] Bảng 8.2. Sự phân bố nước lọc trong STT HẠNG MỤC % so với mía Khối lượng (Tấn/ ngày) 715 1 Nước làm nguội trục ép 22 2 Nước làm nguội tuabin 17 552,5 3 Nước làm nguội bơm 48 1560 4 Nước làm nguội trợ tinh 8 260 5 Nước cho phòng thí nghiệm 2 65 6 Nước đi khử độ cứng để cấp cho lò hơi 45 1462,5 7 Nước pha vào nước ngưng để có nước nóng 20 650 8 Những nhu cầu khác 15 487,5 177 5752,5 Tổng 8.2.3. Nước ngưng tụ Nước ngưng tụ trong nhà máy đường mía bao gồm tất cả nước ngưng ở tất cả các thiết bị trao đổi nhiệt: đun nóng, cô đặc, nấu đường, sấy… Lượng nước ngưng tổng cộng trong nhà máy đường mía chiếm 145% so với mía. Trong đó: 75% là nước ngưng tụ từ hơi sống (hơi thải Tuabine, hơi giảm áp), 70% từ các hiệu cô đặc nấu đường [8.Tr295] . Theo năng suất nhà máy, lượng nước ngưng tụ tổng cộng là : G = (3250 x 145)/100 = 4712,5 (tấn/ngày) Lượng nước lọc để pha thêm vào nước ngưng tụ, 20% so với mía [8.Tr295] G1 = 20% x 3250 = 650 (tấn/ngày) Lượng nước nóng tổng cộng: GT = G + G1 = 4712,5+650 = 5362,5 (tấn/ngày) Bảng 8.3. Sự phân bố nước ngưng STT Sử dụng % so với mía Khối lượng 1 Cung cấp cho lò hơi 30 ( tấn/ngày) 975 2 Nước thẩm thấu 28 910 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 100 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3 Nước rửa cặn lọc 20 650 4 Nước hòa vôi 4 130 5 Nước hòa mật loãng 4,5 146,25 7 Nước rửa nồi nấu đường 10 325 8 Nước hòa tan đường cát B,C 4 130 9 Nước chỉnh lí nấu đường 5 162,5 10 Nước vệ sinh cá nhân 20 650 11 Nước cho nhu cầu khác 38,5 1251,25 12 Nước rửa đường ly tâm 1 32,5 165 5362,5 Tổng 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ Ðây là hỗn hợp nước làm lạnh và nước ngưng tụ của hơi thứ của công đoạn nấu đường và cô đặc. Nước này có thành phần của nước lắng trong (nước làm nguội) và nước do hơi thứ mang ra, có một lượng nhỏ đường, NH3, ... Nước này có nhiệt độ 40 ÷ 450C, có thể đưa vào bể làm nguội tự nhiên, trung hòa độ axit (nếu cần) và sử dụng lại. Theo tính toán nước lắng trong dùng làm lạnh tháp ngưng ở hệ cô đặc, nấu đường : 32500 (tấn/ngày) Ở tháp ngưng tụ, lượng hơi thứ ngưng tụ thành nước chiếm 28% so mía [8.Tr296] Vậy nước ngưng tụ hơi thứ là: 28% x 3250 = 910 (tấn/ngày) ⇒ lượng nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ là: 32500+ 910 = 33410 (tấn/ngày) Lượng nước sử dụng lại, khoảng 600% so với mía [8.Tr296] GL = 600% x 3250 = 19500 (tấn/ngày) ⇒ Lượng nước nguồn nhà máy cần cung cấp là: GLtrong - GL = 33410– 19500 = 13910 (tấn/ngày) 8.2.5. Nước thải của nhà máy Nước thải của nhà máy đường bao gồm các dạng phân bố theo bảng sau : Bảng 8.4. Nước thải của nhà máy đường STT Nguồn thải GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh % so với mía Khối lượng (tấn/ngày) SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 101 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 1 Nước làm nguội máy ép, bơm, tuabin 87 2827,5 2 Nước vệ sinh công nghiệp 50 1625 3 Nước vệ sinh cá nhân 45 1462,5 4 Nước của phòng hóa nghiệm 2 65 5 Nước ở tháp ngưng tụ ra ( 1 phần ) 478 15535 6 Nước dập xỉ 4 130 7 Nước làm nguội trợ tinh 8 260 8 Nước cứu hỏa 5 162,5 9 Nước cho nhu cầu khác 63,5 2063,75 Tổng 742,5 24131,25 GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 102 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 9. KIỂM TRA SẢN XUẤT 9.1. Kiểm tra sản xuất Trong quá trình sản xuất đường thì công đoạn kiểm tra sản xuất đóng một vai trò hết sức quan trọng có tác dụng đảm bảo quá trình sản xuất ổn định, đảm bảo chất lượng đường thành phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu quy định. Đồng thời giúp phát hiện, điều chỉnh, khắc phục sự cố kịp thời. Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất được thể hiện ở bảng sau. Bảng 9.1.Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất STT Hạng mục phân tích 1 Lượng mía ép thực tế 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Nước thẩm thấu Kiểm tra % cát bùn trong mía Kiểm tra % tạp chất trong mía Kiểm tra phần trăm xơ trong 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 hoá Ðo hàm lượng SO2 nước mía sunfit hoá Ðo pH nước mía trung hoà Ðo Bx, pH nước mía lọc % Sachacarose trong chè trong Ðo Bx, Pol chè trong Ðo Pol bã bùn Ðo độ ẩm bã bùn Ðo Be sữa vôi Ðo Bx, Pol mật chè Ðo Bx, Pol hồi dung GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh Chỉ tiêu qui định 3500 (tấn/ngày) 25% [...]... cộng 74,0 100 2.3 Định nghĩa đường [4 tr13] Sản phẩm của công nghiệp sản xuất đường là đường sacaroza, sacaroza là 1 disacarit có công thức C12H22011, cấu tạo từ hai đường đơn là α,d-glucoza và β,dfructoza Công thức cấu tạo của sacaroza được biểu diễn như sau: Hình 2.2Công thức cấu tạo của sacaroza 2.4 Công nghệ sản xuất đường mía Các công đoạn chính trong công nghệ sản xuất đường bao gồm: ép, làm sạch... cho tinh thể đường lớn dần lên GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 11 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.1 Chọn quy trình sản xuất Ngày nay, công nghệ sản xuất mía đường đã có nhiều phương pháp cải tiến và dần hoàn chỉnh Vấn đề đặt ra ở đây là phải biết chọn phương pháp công nghệ thích hợp với sản phẩm đầu... trình sản xuất đường Nó quyết định rất lớn đến phẩm chất của đường thành phẩm cũng như hiệu suất của quá trình nấu đường Có 3 phương pháp chính để làm sạch nước mía đó là phương pháp vôi, phương pháp sunfit hóa và phương pháp cacbonat hóa Phương pháp vôi chỉ phù hợp để sản xuất đường thô, chất lượng đường không cao, hiệu suất thu hồi thấp nên ta không sử dụng Phương pháp cabonat hóa tuy cho sản phẩm... dụng Phương pháp cabonat hóa tuy cho sản phẩm chất lượng tốt, hiệu suất thu hồi cao nhưng quy trình công nghệ phức tạp, tốn kém, yêu cầu kỹ thuật cao nên chỉ phù hợp để sản xuất đường RE, không có giá trị kinh tế khi sản xuất đường RS Phương pháp sunfit hóa hay còn gọi là phương pháp SO 2 có nhiều ưu điểm, phù hợp nhất để sản xuất đường RS Ưu điểm của phương pháp này là: + Tiêu hao hóa chất (vôi, lưu... không đường + Thành phần xơ + Nước trong mía + GP bã + Hiệu suất lấy nước mía + Độ ẩm bã + Lượng nước thẩm thấu : 12,54 % : 3,18 % : 11,22 % : 73,06% : 76,23 % : 96,84 % : 48,76 % : 22,5 % 4.1 Công đoạn ép Đặt G = 3250 tấn mía/ngày ( năng suất nhà máy/ ngày) 4.1.1.Tính thành phần mía nguyên liệu 1 Khối lượng đường sacaroza trong mía = G × % hàm lượng đường trong mía = 3250 × 12,54 = 407,55 (tấn/ ngày)... lượng chất không đường = G × % chất không đường = 3250 × 3,18 = 103,35 (tấn) 100 3.Khối lượng xơ = G × % thành phần xơ = 3250 × 11,22 = 364,65( tấn) 100 4.Khối lượng nước có trong mía = G – ( KL sacaroza + KL chất không đường + KL xơ ) = 3250 – ( 407,55 + 103,35+ 364,65 ) = 2374,45 (tấn) 5.Khối lượng chất tan trong nước mía = KL đường + KL chất không đường = 407,55 + 103,35 = 510,9 (tấn) 4.1.2.Tính... Cho sản phẩm đường trắng Phương pháp sunfit hóa có thể chia làm 3 loại: + Phương pháp sunfit hóa axit cho sản phẩm có chất lượng tốt, ít tổn thất đường + Phương pháp sunfit hóa kiềm mạnh cho sản phẩm có chất lượng tốt nhưng tổn thất đường nhiều GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh SVTH: Đoàn Thị Thanh Thanh Đồ án tốt nghiệp 13 Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại + Phương pháp sunfit hóa kiềm nhẹ cho sản. .. phun vào bã của các máy trước, dựa trên nguyên tắc nước nhiều đường phun vào bã nhiều đường, nước ít đường phun vào bã ít đường[ 4 tr 34] Chọn hệ thống ép gồm 2 máy ép dập và 2 máy ép kiệt Trong quá trình ép ta kết hợp rửa nước thẩm thấu để thu hồi phần đường còn sót lại trong bã Nước thẩm thấu được dùng để thẩm thấu cho máy ép 3 và 4, nước thẩm thấu cho máy 1, 2 là nước mía thu từ máy ép 3, 4 Nước mía... Thiết kế nhà máy đường RS hiện đại 3.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 3.2.2.1 Cân định lượng, cẩu mía, khỏa bằng Mía khi đạt độ chín thích hợp được thu hoạch, sau đó vận chuyển vào nhà máy bằng xe tải Tại đây, tiến hành cân để xác định khối lượng và lấy mẫu phân tích chữ đường (dựa vào chữ đường để thanh toán tiền cho nông dân) Sau đó, mía được đưa đến bãi chứa nguyên liệu để chờ đưa vào sản xuất. Tại... chất lượng đường thành phẩm như: đường bị ẩm, đường đóng bánh, thành phần đường giảm, đường biến chất.Vì vậy cần bảo quản đường trong kho có độ thoáng cao và cách ẩm tốt 3.2.3 Chỉ tiêu chất lượng đường RS thành phẩm Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cảm quan[4 tr8] Chỉ tiêu Ngoại hình Mùi, vị Yêu cầu Hạng A Hạng B Tinh thể màu trắng, kích thước đồng đều, tơi khô, không vón cục Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong ... lượng đường, đồng thời giải vấn đề việc làm cho người dân Như vậy, vấn đề thiết kế nhà máy đường đại yêu cầu có tính khả thi cao Để đáp ứng yêu cầu đó, việc xây dựng nhà máy sản xuất đường RS suất. .. kế nhà máy đường RS đại có đường cao tốc Mỹ Phước - Tân Vạn qua đường huyết mạch Thuận An trung tâm tỉnh Bình Dương Quốc lộ 1A[26] 1.9 Vấn đề nước thải nhà máy Hiện nay, hầu hết nhà máy sản xuất. .. Minh, Đồng Nai Vì nhà máy đảm bảo nguồn tiêu thụ dồi đầy tiềm Kết luận: Qua phân tích trên, việc xây dựng nhà máy sản xuất đường RS thị xã Thuận An, tỉnh Bình Dương với suất 3250 mía/ngày hợp