Thiết kế nhà máy đường hiện đại sản xuất đường

Thông tin tài liệu

Thiết kế nhà máy đường hiện đại sản xuất đường RS năng suất 4500 tấn mía/ngày

Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG MỞ ĐẦUTừ xưa đến nay, trải qua hàng triệu năm phát triển nhu cầu của con người ngày càng được nâng cao, trong đó nhu cầu dinh dưỡng được chú ý rất nhiều. Trong các ngành sản xuất thực phẩm, công nghiệp sản xuất đường rất quan trọng, nó đóng vai trò chủ đạo vì đường là nguyên liệu của rất nhiều loại thực phẩm khác nhau: bánh kẹo, chế biến các sản phẩm từ sữa, nước giải khát, trong công nghiệp dược. [6 tr3]Nước ta thuộc khu vực nhiệt đói gió mùa nên thích hợp với việc trồng và phát triển cây mía. Theo hiệp hội mía đường Việt Nam, vụ mía đường 2008-2009, cả nước sản xuất 915 nghìn tấn đường công nghiệp và 100 nghìn tấn đường thủ công. Thời gian vừa qua giá đường liên tục tăng và giữ ở mức cao, trong khi giá phân bón giảm, bên cạnh đó là các nguồn vốn kích cầu của chính phủ khiến nông dân thêm phấn khởi và động viên các nhà máy đường. [16]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 đường sản xuất đường RS theo phương pháp hiện đại năng suất 4500 tấn mía/ngày là phù hợp tình hình hiện tại của Việt Nam.SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:1- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬTHiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất đường nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu trong nước cũng như xuất khẩu. Do vậy, việc xây dựng một nhà máy đường mới là rất cần thiết để góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt đường hiện nay. Quảng Trị là một trong những tỉnh đang phát triển về công nghiệp và nông nghiệp. Tỉnh có nhiều điều kiện về vị trí địa lý và vùng khi hậu nóng ẩm, thích hợp cho cây mía phát triển, nhưng trên địa bàn tỉnh vẫn chưa có một nhà máy đường nào. Khảo sát tình hình thực tế cho thấy xã Ái Tử, huyên Triệu Phong, tỉnh Quảng Trị có điều kiện tự nhiên và xã hội rất thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường.1.1. Đặc điểm tự nhiên:Thị trấn Ái Tử là trung tâm KT-VHXH của huyện Triệu Phong cách thị xã Đông Hà 7 Km về phía Bắc thị xã Quảng Trị 6 Km về phía Nam, có quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam đi qua, có đường vận tải đường sông nối với cảng Cửa Việt và các tuyến giao thông quan trọng, có điều kiện khá về cơ sở hạ tầng, phía Nam giáp tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Tây gần nước bạn Lào, Bắc giáp tỉnh Quảng Bình. Do vậy, vùng nguyên liệu cung cấp nhà máy trong một phạm vi rộng lớn, có thể đảm bảo số lượng và chất lượng mía cung cấp cho các nhà máy.Hướng gió chính Tây Bắc.Nhiệt độ trung bình 30oC. Độ ẩm trung bình 80-90% [20]1.2. Vùng nguyên liệuNguyên liệu được cung cấp từ các xã trong huyện, tỉnh Thừa Thiên Huế, tỉnh Quảng Bình, tỉnh Nghệ An, ngoài ra còn có thể nhập khẩu từ Lào. Với vùng nguyên liệu như vậy sẽ đủ cung cấp cho nhà máy.Khoảng cách từ các vùng nguyên liệu đến nhà máy không lớn lắm, do đó quá trình vận chuyển nguyên liệu về nhà máy dễ dàng. Vận chuyển chủ yếu bằng đường bộ, ngoài ra cũng có thể vận chuyển bằng đường sắt hoặc đường sông đều thuận lợi.1.3. Hợp tác hóaNhà máy có thể hợp tác hóa và liên kết với các nhà máy lân cận như nhà máy rượu Xika (km700, Quốc lộ 1A) trên địa bàn tỉnh nhà, đồng thời có thể hợp tác với các nhà máy ở tỉnh Thừa Thiên Huế như nhà máy rượu Sakê, nhà máy nước khoáng Thanh Tân, nhà máy bánh kẹo, nhà máy sữa chua, nhà máy Bia Huế.SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:2- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Sản phẩm đường và chế phẩm của nó có thể được tiêu thụ nhanh chóng do tính chất gắn bó giữa các nhà máy nên giải quyết được đầu ra cho sản phẩm.1.4. Nguồn cung cấp điệnMạng lưới điện quốc gia 500kV hạ thế xuống 220V/380V do sở điện lực Quảng Trị cấp.Tuabin phát điện dùng hơi quá nhiệt từ việc tận dụng bã mía cũng là nguồn điện chính cung cấp cho quá trình sản xuất. 1.5. Nguồn cung cấp hơiNguồn 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 thiết bị bốc hơi để đưa vào sử dụng trong quá trình đun nóng, nấu nhằm tiết kiệm hơi của nhà máy.1.6. Nhiên liệuDùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi nhằm giảm bớt chi phí tăng hiệu suất tổng thu hồi của nhà máy.Dùng dầu bôi trơn để bôi trơn thiết bị trong sản xuất1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nướcTùy theo mục đích sử dụng mà nước phải bảo đảm các chỉ tiêu về hóa lý và sinh học nhất định.Nhà máy sử dụng nguồn nước chính lấy từ sông Thạch Hãn. Cần xử lý nuớc trước khi đưa vào sản xuất đảm bảo các yêu cầu về công nghệ. Làm mềm nước bằng các phương pháp hóa học hoặc bằng nhựa trao đổi ion.Nhà máy sử dụng nguồn nước phụ do các nhà máy nước cung cấp đã qua giai đoạn lắng lọc và khử trùng.1.8. Thoát nước và khí thảiDo nước thải chứa nhiều chất bẩn nên cần xử lý trước khi đưa ra môi trường xung quanh.Rác được đem đi xử lý định kì.Bùn lắng được dùng làm phân vi sinh.Khí thải nhiều bụi, khói từ lò hơi, lò sấy cần được tách bụi bằng xiclon rồi mới thải ra môi trường 1.9. Giao thông vận tảiSVTH: Trần Thanh Tường -Trang:3- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với các nhà máy đường, nhà máy phải vận chuyển hằng ngày một khối lượng rất lớn nguyên liệu về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ.Vận chuyển bằng đường bộ, nhà máy gần quốc lộ 1A và xung quanh có một hệ thống đường liên thôn liên xã khá tốt sẽ là lợi thế để giảm chi phí vận chuyển, lưu thông hoạt động dễ dàng.1.10. Năng suất nhà máy Dựa vào vị trí địa lí thuận lợi cả về vùng nguyên liệu và khả năng tiêu thụ sản phẩm nên chọn năng suất nhà máy là 4500 tấn mía/ngày. Khả năng tiêu thụ được lượng đường do nhà máy sản xuất ra là rất lớn do nhà máy nằm ở vị trí rất tốt, phía Nam giáp Thừa Thiên Huế và Đà Nẵng, phía Bắc giáp Quảng Bình, đều là những tỉnh không có nhà máy đường.1.11. Cung cấp nhân côngViệc xây dựng nhà máy sẽ giải quyết được một phần lao động trong khu vực giúp tỉnh nhà phát triển.Cán bộ kỹ thuật và công nhân được đào tạo từ các trường đại học, cao đẳng, trung cấp ở khu vực miền trung như Đại học Huế, Đại học Đà Nẵng… Yêu cầu chung là phải đảm bảo vận hành nhà máy ổn định, có thể giải quyết khắc phục khi có sự cố xảy ra.Kết luận:Việc thiết kế xây dựng nhà máy đường nâng suất 4500 tấn mía/ ngày tại tỉnh Quảng Trị là cần thiết và hợp lí với nhu cầu sử dụng và tình hình kinh tế của khu vực.SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:4- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Chương 2. TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU2.1. Nguồn gốc cây míaCây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ. Cây mía xuất hiện từ một loại lau sậy hoang dại đã trở thành một trong những cây công nghiệp quan trọng trên thế giới. Mía trồng nhiều nhất ở châu Mỹ và châu Á.Ở nước ta mía được trồng từ miền Bắc tới miền Nam.Cây mía thuộc họ hòa thảo (Graminee), giống Sacarum. Theo Penhin, 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. [6 tr9]SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:5- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG 2.2. Thành phần hóa học trong cây mía [3-tr11]2.3. Tính chất lý hóa của sacaroza:Sacaroza là một disaccarit, công thức phân tử là C12H22O11, trọng lượng phân tử là 342,3.Saccaroza được cấu tạo từ 2 đường đơn là α,d-glucoza và β,d-fructoza. Công thứ cấu tạo của sacaroza được biểu diễn như sau:SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:6- GVHD: Trương Thị Minh HạnhThành phần %Đường Sacaroza Glucoza Fructoza12,50,90,6Xơ Xen luloza Pentozan Chất keo Linhin5,52,00,52,0Chất chứa Nitơ Anbumin Amit Axit NH3 Xantin0,120,070,21Có vếtCó vếtChất vô cơ SiO2 K2O Na2O CaO MgO Fe2O3 P2O5 SO3 Cl0,250,120,010,020,01Có vết0,070,02Có vếtNước 74Tổng cộng 100 Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG 2.3.1. Tính chất lý học của saccaroza:Tinh thể đường saccaroza thuộc hệ đơn tà, trong suốt, không màu, có tỷ trọng 1,5878, nhiệt độ nóng chảy 186-188oC. [3 tr12]Nếu ta đưa từ từ đến nhiệt độ nóng chảy, đường biến thành một dạng sệt trong suốt. Nếu kéo dài thời gian đun hoặc nhiệt độ đun, đường sẽ mất nước rồi bị phân hủy và biến thành caramen.Độ hòa tan: Đường rất dễ tan trong nước. Độ hòa tan tăng theo nhiệt độ.Độ hòa tan của đường còn phụ thuộc vào các chất không đường có trong dung dịch đường.Độ nhớt: độ nhớt của dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ va giảm theo chiều tăng nhiệt độ.Nhiệt dung riêng của đường tính theo công thức:C = 4,18( 0,2387 + 0,00173t) kj/kg độ. [3 tr13] Trong đó t là nhiệt độ.Độ quay cực: dung dịch đường có tính quay phải. Độ quay cực riêng của saccaroza rất ít phụ thuộc vào nồng độ và nhiệt độ. Do đó, rất thuận tiện cho việc xác định đường bằng phương pháp phân cực.[α]D20 =66,496 +0,00870c – 0,000235c2Trong đó c : nồng độ saccaroza trong 100ml2.3.2. Tính chất hóa học của saccarozaTác dụng của axit:Dưới tác dụng của axit saccaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza theo phản ứng :C12H22O11 + H2O H+ C6H12O6 + C6H12O6 Saccaroza Glucoza Fructoza +66,5o +52,5o -93oSVTH: Trần Thanh Tường -Trang:7- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Hỗn hợp glucoza và fructoza có góc quay trái ngược với góc quay phải của saccaroza, do đó phản ứng trên được gọi là phản ứng nghịch đảo và hỗn hợp đó gọi là đường nghịch đảo. [3 tr14]Tác dụng của kiềm:Phân tử saccaroza không có nhóm hydroxyl gluczit nên không có tính khử.Saccaroza có tính chất như một axit yếu, kết hợp với kiềm (vôi) tạo thành saccarat, với CaO tạo thành canxi-monosaccarat, canxi-disaccarat, canxi-triasaccarat .Hai dạng monocanxi và dicanxi dễ hòa tan trong nước, trong khi đó tricanxi rất ít hòa tan trong nước nên được ứng dụng lấy đường ra khỏi rỉ đường củ cải.Ở môi trường kiềm loãng và dung dịch đường lạnh, hầu như không có tác dụng gì.Nếu kiềm đậm đặc, dù ở nhiệt độ thấp đường cũng bị phân giải.Ở pH từ 8 đến 9 và đun nóng trong một thời gian dài, saccaroza bị phân hủy tạo ra các axit và các chất màu.v.v.v… Tốc độ phân hủy tăng theo độ pH. Ở nhiệt độ sôi ( trong 1 giờ) và pH =8-9, saccaroza chỉ bị phân hủy 0,05%. Nếu cùng nhiệt độ nhưng với pH = 12 thì sự phân hủy đó tăng 0,5%.Sự phân hủy và tạo thành các sản phẩm có màu thường do các phản ứng sau:C12H22011 -H20 C12H20O10 -H20 C12H18O9 -2H2O C36H50O25 -H2OSaccaroza Izosaccaran Caramenlan Caramelan( không màu) ( không màu) (màu đậm) C36H48O24 -H20 C96H102O50 -H20 (C12H8O4)n hoặc (C3H2O)x Caramelin HuminChất màu caramen được coi như là hợp chất humin. Đó là sự polyme hóa ở mức độ khác nhau của β- andehit.[3 tr15]Tác dụng của enzim:Dưới tác dụng của enzim invertaza, saccaroza bi chuyển thành glucoza và fructoza. Sau đó, dưới tác dụng của phức hệ enzim, glucoza và fructoza sẽ chuyển thành rượu và CO2 C6H12O6 enzim 2C2H5OH + CO2 SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:8- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Chương 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ3.1. Chọn phương pháp 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 pương 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. Công đoạn lấy nước míaĐể lấy nước mía ra khỏi cây mía, hiện nay trong công nghiệp đường người ta sử dụng hai phương pháp: Ép. Khuếch tán.a) Phương pháp ép:Trong hai phương pháp trên, phương pháp ép vẫn được sử dụng phổ biến từ mấy trăm năm nay. Nguyên lý chung của phương pháp là xé và ép dập cây mía nhằm phá vỡ các tế bào để lấy nước mía.-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. [3 tr35] b) Phương pháp khuếch tán: Ở nhà máy đường, 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.SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:9- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG -Ưu điểm:+ Hiệu suất lấy nước mía cao: 98%-99%+ 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. [3 tr35]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. Công đoạn 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 ba 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 dụngPhương pháp cabonat hóa tuy cho sản phẩm chất lượng tốt, hiêu 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 là phương pháp tốt và hiệu quả nhất để sản xuất đường RS. Phương pháp này có những tính chất ưu việt như tiêu hao hóa chất tương đối ít, quy trình và thiết bị tương đối đơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư thấp nhưng cho chất lượng đường khá tốt.Vì vậy, ta chọn làm sạch nước mía theo phương pháp sunfit hóa.3.1.2. Công đoạn nấu đường:Nhiệm vụ của nấu đường là tách nước từ mật chè, đưa dung dịch đến quá bão hòa. Sản phẩm nhận được sau khi nấu gọi là đường non, gồm tinh thể đường và mật cái.Có hai phương pháp nấu đường là nấu gián đoạn và nấu liên tục.SVTH: Trần Thanh Tường -Trang:10- GVHD: Trương Thị Minh Hạnh . 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 đường sản xuất đường RS theo. THIẾT KẾ NHÀ MÁY ĐƯỜNG Chương 1. LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬTHiện nay nước ta đã có nhiều nhà máy sản xuất đường

Ngày đăng: 30/10/2012, 11:16

Xem thêm: Thiết kế nhà máy đường hiện đại sản xuất đường , Đặc điểm tự nhiên: Vùng nguyên liệu Hợp tác hóa Nguồn cung cấp điện Nguồn cung cấp hơi, Nhiên liệu Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Thốt nước và khí thải Giao thơng vận tải Cung cấp nhân cơng, Tính chất lý học của saccaroza: Tính chất hóa học của saccaroza, Cơng đoạn lấy nước mía Cơng đoạn làm sạch nước mía:, Làm sạch và cơ đặc nước mía. 1. Gia vơi sơ bộ., Nấu đường Chọn phương pháp sản xuất:, Kết tinh Ly tâm 1 Mục đích và chế độ ly tâm, Thành phần mía: Bã mía. Nước thẩm thấu Nước mía hỗn hợp gia vơi sơ bộ NMHHGVSB., Thơng SO Trung hồ. Tính nước bùn. Tính bùn lọc., Nước mía sau khi lắng trong. Mật chè sau bốc hơi. Thơng SO, Tính cho nấu non A. Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy, Lượng nước bốc hơi của q trình cơ đặc. Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi., Nhiệt độ sơi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu., Nấu non A: Nguyên liệu nấu A gồm:, Nấu non B., Nấu non C:, Nấu giống B,C., Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc:, Gia vôi sơ bộ., Thiết bị thông SO, Thiết bị thông SO Thiết bị lắng., Thiết bị lọc chân không., Trợ tinh. Máy li tâm đường A, B., Máy li tâm đường C. Máy sấy đường:, Thời gian làm việc của nhà máy:, Các cơng trình kho bãi. 1. Kho chứa đường thành phẩm. Các cơng trình xử lý và chứa nước. 1. Nhà làm mềm nước., Nước lắng trong. Nước thải của nhà máy., Phân tích trong phòng thí nghiệm., Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động.