Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất đường rs năng suất 4470 tấn mía ngày

Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 4470 TẤN MÍA/ NGÀY Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Số thẻ sinh viên: 107150119 Lớp: 15H2A Đà Nẵng – Năm 2019 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ ngày”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu. Số thẻ sinh viên: 107150119. Lớp: 15H2A. Đồ án của tôi gồm các phần như sau: Mở đầu: Giới thiệu tổng quát về thành phần, chức năng của đường đối với con người cũng như lí do chính để tôi lựa chọn đề tài. Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật: giới thiệu về khu công nghiệp và đặc điểm thiên nhiên, khả năng hợp tác hóa, điện, nước, giao thông vận tải, nhân lực,… Chương 2: Tổng quan tài liệu: Giới thiệu về nguyên liệu và sản phẩm, giới thiệu rõ về khái niệm, lịch sử phát triển, thành phần hóa học và các phụ gia dùng trong sản xuất, các phương án thiết kế cho quy trình công nghệ. Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ của đường RS. Chương 4: Cân bằng vật chất: Kế hoạch sản xuất của nhà máy, tính lượng nguyên liệu ra và vào của mỗi công đoạn cũng như lượng nguyên liệu phụ dùng trong sản xuất dựa trên năng suất, tính toán lượng bao bì dùng trong sản suất. Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng: Tính toán lượng nhiệt sử dụng cần thiết cho từng công đoạn và từng hệ trong quá trình. Chương 6: Tính và chọn thiết bị: Dựa vào năng suất vào của mỗi công đoạn tính và chọn thiết bị cũng như lượng công nhân phù hợp cho mỗi công đoạn. Mỗi thiết bị kèm theo hình ảnh, thông số kỹ thuật, nguyên tắc hoạt động. Chương 7: Tính xây dựng: Tính toán về nhân lực trong nhà máy và trong mỗi ca sau đó xây dựng phân xưởng sản xuất chính cũng như kho thành phẩm, kho bao bì, kho nguyên vật liệu, nhà vệ sinh,… để từ đó tính ra khu đất xây dựng và hệ số sử dụng. Chương 8: Tính hơi – nước: Tính toán lượng hơi cần sử dụng để từ đó xây dựng lò hơi phù hợp và các hệ thống liên quan như nước thải, nước ngưng,… Chương 9: Kiểm tra sản xuất: Kiểm tra tất cả các công đoạn và các chỉ tiêu như vi sinh, cảm quan,… Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Thiệu. Số thẻ sinh viên: 107150119. Lớp: 15H2A. Khoa: Hóa. Ngành: Công nghệ thực phẩm. 1. Tên đề tài đồ án: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS NĂNG SUẤT 4470 TẤN MÍA/NGÀY 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện. 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Thành phần cây mía (tính % theo chất khô của mía). - Sacaroza: 12,43. - Xơ: 11,25. - Chất không đường: 2,85. - Nước: (tự tính). - GP bã: 75,75. - Độ ẩm bã: 50,31. - Nước thẩm thấu: tự chọn từ 22 đến 25%. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Mục lục - Lời mở đầu - Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật - Chương 2: Tổng quan tài liệu - Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ - Chương 4: Cân bằng vật chất - Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng - Chương 6: Tính và chọn thiết bị - Chương 7: Tính xây dựng - Chương 8: Tính hơi – nước Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày - Chương 9: Kiểm tra sản xuất - Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp - Kết luận - Tài liệu tham khảo 5. Các bản vẽ và đồ thị: - Bản vẽ số 1: Bản vẽ mặt bằng tầng 1 phân xưởng sản xuất chính. - Bản vẽ số 2: Bản vẽ mặt bằng tầng 2 phân xưởng sản xuất chính. - Bản vẽ số 3: Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính - Bản vẽ số 4: Bản vẽ đường ống hơi và nước. - Bản vẽ số 5: Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy. 6. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh. 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/08/2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 02/12/2019 Đà Nẵng, ngày…tháng…năm 2019 Trưởng bộ môn PGS.TS. ĐẶNG MINH NHẬT Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Giáo viên hướng dẫn PGS.TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 4 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Xuất phát từ tiềm năng có sẵn về diện tích đất trồng rộng lớn và lực lượng lao động hùng hậu của vùng mà có thể tạo ra một sản lượng lớn về sản phẩm. Đường phục vụ cho nhiều quá trình sản xuất nhiều sản phẩm như bánh, kẹo,...vì vậy nhu cầu về đường là rất cần thiết. Được sự phân công của khoa Hóa Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng và được sự hướng dẫn của PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh, tôi được giao nhiệm vụ “ Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS với năng suất 4470 tấn mía/ ngày”. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, mỗi sinh viên như em phải áp dụng tất cả các kiến thức đã được học trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường. Chính vì vậy những kiến thức đã được tiếp thu trong năm năm học tại Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng là nền tảng vững chắc không chỉ giúp em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này mà còn là hành trang quý báu để em bước bào đời một cách vững chắc và tự tin hơn. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các thầy cô trong Khoa Hóa nói chung và các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm nói riêng, những người đã luôn giảng dạy và giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trường. Tuy là vậy, kiến thức có đầy đủ thế nhưng chắc chắn ai cũng sẽ có nhiều thiếu sót và em rất may mắn đã được gặp và có sự hướng dẫn của cô Trương Thị Minh Hạnh, cô đã là người tận tình hướng dẫn cho em những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cuối cùng cho em gửi lời cám ơn của mình đến với bạn bè, người thân của em đã luôn đồng hành và là chỗ dựa vững chắc giúp em vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 04 tháng 12 năm 2019 Sinh viên NGUYỄN VĂN THIỆU Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 5 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày CAM ĐOAN Trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, tôi đã có tham khảo nhiều nguồn tài liệu liên quan đến chuyên ngành hóa học thực phẩm nói chung, công nghệ sản xuất đường RS nói riêng. Em xin cam đoan đề tài này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập và kết quả phân tích trong đề tài là trung thực, khách quan, nguồn trích dẫn có chú thích rõ rang, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, công trình nghiên cứu được công bố, các website. Nếu không đúng như đã nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình. Người cam đoan NGUYỄN VĂN THIỆU Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 6 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày MỤC LỤC TÓM TẮT ..................................................................................................................................... 1 LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ................................................................................................... 5 CAM ĐOAN ................................................................................................................................. 6 DANH MỤC BẢNG.................................................................................................................. 12 DANH MỤC HÌNH................................................................................................................... 14 MỞ ĐẦU ..................................................................................................................................... 15 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ............................................................ 16 1.1. Đặc điểm thiên nhiên ....................................................................................................... 16 1.2. Vùng nguyên liệu............................................................................................................. 16 1.3. Hợp tác hóa ....................................................................................................................... 17 1.4. Nguồn cung cấp nhiên liệu ............................................................................................. 17 1.5. Nguồn cung cấp điện ....................................................................................................... 17 1.6. Nguồn cung cấp hơi......................................................................................................... 17 1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước............................................................................. 17 1.8. Xử lý nước thải................................................................................................................. 18 1.9. Giao thông vận tải............................................................................................................ 18 1.10. Nguồn nhân công ........................................................................................................... 18 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU............................................................................... 19 2.1. Khái quát chung ............................................................................................................... 19 2.1.1. Đường thô................................................................................................................... 19 2.1.2. Đường RE................................................................................................................... 19 2.1.3. Đường RS ................................................................................................................... 20 2.2. Nguyên liệu....................................................................................................................... 22 2.2.1. Giới thiệu về cây mía ................................................................................................ 22 2.2.2. Giống mía ................................................................................................................... 22 2.2.3. Thành phần hóa học của mía ................................................................................... 22 2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch nước mía ........................................................ 23 2.3. Động học của quá trình kết tinh đường ......................................................................... 25 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ................... 26 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 7 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 3.1. Chọn quy trình công nghệ............................................................................................... 26 3.1.1. Chọn phương pháp lấy nước mía ............................................................................ 26 3.1.2. Chọn phương pháp làm sạch nước mía .................................................................. 26 3.1.3. Chọn chế độ nấu đường ............................................................................................ 27 3.2. Quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ ......................................... 27 3.2.1 Quy trình công nghệ................................................................................................... 27 3.2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ....................................................................... 30 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................................................... 38 Các số liệu ban đầu (theo nhiệm vụ được giao) ...................................................................... 38 4.1. Công đoạn ép .................................................................................................................... 38 4.1.1. Tính thành phần mía nguyên liệu............................................................................ 38 4.1.2. Tính bã mía ................................................................................................................ 39 4.1.3. Tính nước thẩm thấu ................................................................................................. 39 4.1.4. Tính nước mía hỗn hợp ............................................................................................ 39 4.2. Công đoạn làm sạch ......................................................................................................... 40 4.3. Công đoạn bốc hơi, làm sạch mật chè ........................................................................... 48 4.4. Nấu đường......................................................................................................................... 52 4.4.1. Hiệu suất thu hồi đường thành phẩm và mật rỉ ..................................................... 53 4.4.2. Tính đường non C ..................................................................................................... 53 4.4.3. Tính đường non B ..................................................................................................... 54 CHƯƠNG 5 : CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ..................................................................... 60 5.1. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc nhiều nồi........................................................................ 60 5.1.1. Khối lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc ..................................................... 60 5.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi ............................................................................................... 61 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở mỗi nồi .................................................................. 61 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi ............................................... 62 5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi............................................... 63 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (ti)............................................................. 63 5.2. Cân bằng cho hệ đun nóng.............................................................................................. 63 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường.................................................................................. 65 5.3.1. Nấu non A .................................................................................................................. 65 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 8 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 5.3.2. Nấu non B................................................................................................................... 67 5.3.3. Nấu non ...................................................................................................................... 69 5.3.4. Nấu giống B, C .......................................................................................................... 70 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc......................................................................................... 72 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi ................................................................................... 72 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc ................................................................................ 73 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác................................................................................... 75 5.5.1. Nhiệt dùng cho hồi dung, đường hồ ....................................................................... 75 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống ........................................................ 76 5.5.3. Nhiệt dùng cho li tâm ............................................................................................... 76 5.5.4. Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu ............................................................. 77 5.5.5. Nhiệt đun nóng nước rửa máy lọc chân không...................................................... 77 5.5.6. Nhiệt dùng cho sấy đường thành phẩm .................................................................. 77 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ......................................................................... 80 6.1. Chọn bộ máy ép ............................................................................................................... 80 6.1.1. Tính tốc độ trục ép .................................................................................................... 80 6.1.2. Kiểm tra lại hệ máy ép.............................................................................................. 80 6.2. Băng chuyền mía.............................................................................................................. 80 6.3. Máy băm............................................................................................................................ 81 6.3.1. Máy băm 1.................................................................................................................. 81 6.3.2. Máy băm 2.................................................................................................................. 82 6.4. Máy đánh tơi..................................................................................................................... 82 6.5. Cân tự động....................................................................................................................... 82 6.6. Thiết bị gia vôi sơ bộ ....................................................................................................... 83 6.7. Thiết bị gia nhiệt .............................................................................................................. 84 6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà .............................................................. 85 6.8.1 Bộ phận sunfit hoá ..................................................................................................... 86 6.8.2. Bộ phận gia vôi trung hòa ........................................................................................ 87 6.8.3. Thùng trung hòa ........................................................................................................ 87 6.9. Thiết bị thông SO2 lần 2 .................................................................................................. 88 6.10. Thiết bị lắng.................................................................................................................... 88 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 9 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 6.11. Thiết bị lọc chân không................................................................................................. 90 6.12. Thiết bị lọc ống PG (lọc kiểm tra) ............................................................................... 90 6.13. Thiết bị cô đặc................................................................................................................ 91 6.13.1. Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các hiệu .................................................... 91 6.13.2. Bề mặt truyền nhiệt các hiệu ................................................................................. 91 6.13.3. Các thông số kĩ thuật .............................................................................................. 92 6.14. Thiết bị nấu đường......................................................................................................... 93 6.14.1. Hệ số truyền nhiệt ................................................................................................... 93 6.14.2. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường................................................................... 93 6.14.3. Bề mặt truyền nhiệt................................................................................................. 93 6.15. Trợ tinh............................................................................................................................ 96 6.16. Máy li tâm đường A, B ................................................................................................. 97 6.17. Máy li tâm đường C....................................................................................................... 98 6.18. Máy sấy đường ............................................................................................................... 99 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG ........................................................................................103 7.1. Tính nhân lực lao động..................................................................................................103 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy ................................................................................103 7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy............................................................................103 7.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy ...........................................................................104 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy ........................................................................106 7.2.1. Phân xưởng chính....................................................................................................106 7.2.2. Các phân xưởng sản xuất phụ................................................................................106 7.2.3. Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân...................................107 7.2.4. Các công trình kho bãi ............................................................................................108 7.2.1. Các công trình xử lý và chứa nước .......................................................................110 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy...................................................................................111 7.3.1. Diện tích khu đất .....................................................................................................111 7.3.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy ...........................................................................111 CHƯƠNG 8: TÍNH HƠI - NƯỚC .....................................................................................113 8.1. Tính hơi ...........................................................................................................................113 8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi .................................................................................113 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 10 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò ................................114 8.2. Nhu cầu nước..................................................................................................................114 8.2.1. Nước lắng trong .......................................................................................................114 8.2.2. Nước lọc trong .........................................................................................................114 8.2.3. Nước ngưng tụ .........................................................................................................114 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ .............................................................................................114 8.2.5. Nước thải của nhà máy ...........................................................................................115 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ..............................................................................116 9.1. Kiểm tra sản xuất ...........................................................................................................116 9.2. Cách xác định một số chỉ tiêu.......................................................................................116 9.2.1. Xác định bằng cảm quan theo kinh nghiệm.........................................................116 9.2.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm .........................................................................116 CHƯƠNG 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP ...........................118 10.1. An toàn lao động ..........................................................................................................118 10.1.1. Các điều kiện trong nhà máy ...............................................................................118 10.1.2. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động .....................................................119 10.2. Vệ sinh xí nghiệp .........................................................................................................119 KẾT LUẬN ...............................................................................................................................121 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................................122 PHỤ LỤC ..................................................................................................................................124 MỘT SỐ THUẬT NGỮ SỬ DỤNG TRONG NHÀ MÁY ĐƯỜNG ...........................128 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 11 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần của đường thô ........................................................................................ 19 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cảm quan ................................................................................................ 20 Bảng 2.3 Các chỉ tiêu lý hóa ...................................................................................................... 20 Bảng 2.4 Các chỉ tiêu cảm quan ................................................................................................ 21 Bảng 2.5 Các chỉ tiêu lý hóa ...................................................................................................... 21 Bảng 4.1 Giá trị Ap, Bx của nguyên liệu và bán thành phẩm, thành phẩm......................... 52 Bảng 4.2 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non C ...................................................................... 54 Bảng 4.3 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non B ...................................................................... 55 Bảng 4.4 Bảng tổng kết nguyên liệu nấu non A...................................................................... 57 Bảng 4.5 Bảng tổng kết khối lượng thành phần các nguyên liệu nấu đường ...................... 57 Bảng 4.6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất sản xuất đường RS ............................................. 58 Bảng 5.1 Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu ...................................................... 61 Bảng 5.2 Bảng các giá trị tổn thất áp suất thủy tĩnh các hiệu................................................. 62 Bảng 5.3 Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi ........................................................................... 63 Bảng 5.4 Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng................................................................. 64 Bảng 5.5 Nguyên liệu nấu non A .............................................................................................. 65 Bảng 5.6 Kết quả tính toán các thông số nấu non A............................................................... 66 Bảng 5.7 Nguyên liệu nấu non B .............................................................................................. 68 Bảng 5.8 Kết quả tính toán các thông số nấu non B ............................................................... 68 Bảng 5.9 Nguyên liệu nấu non C .............................................................................................. 69 Bảng 5.10 Kết quả tính toán các thông số nấu non C............................................................. 70 Bảng 5.11 Nguyên liệu nấu giống B,C ..................................................................................... 71 Bảng 5.12 Kết quả tính toán các thông số nấu giống B, C .................................................... 71 Bảng 5.13. Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu........................................................................ 72 Bảng 5.14. Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi.................................. 73 Bảng 5.15 Nhiệt dùng cho gia nhiệt.......................................................................................... 76 Bảng 5.16. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy................................................................ 79 Bảng 6.1 Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt................................................................ 84 Bảng 6.2 Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt nồi bốc..................................................... 91 Bảng 6.3 Kết quả tính nhiệt nồi nấu ......................................................................................... 93 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 12 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày Bảng 6.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu ........................................................ 94 Bảng 6.5 Kết quả tính toán thiết bị nấu .................................................................................... 96 Bảng 6.6 Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh.............................................................................. 97 Bảng 6.7 Thông số kĩ thuật thiết bị li tâm C58MT ................................................................. 98 Bảng 6.8 Thông số kĩ thuật thiết bị li tâm................................................................................ 99 Bảng 6.9 Tổng kết thiết bị trong sản xuất đường RS............................................................100 Bảng 7.1 Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch .............................................................103 Bảng 7.2 Phân bố lao động gián tiếp ......................................................................................104 Bảng 7.3 Phân bố lao động trực tiếp.......................................................................................105 Bảng 7.4 Bảng tổng kết tính xây dựng ...................................................................................111 Phụ lục 1: Sự phân bố nước lắng trong ..................................................................................124 Phụ lục 2: Sự phân bố nước lọc trong.....................................................................................124 Phụ lục 3: Sự phân bố nước ngưng .........................................................................................125 Phụ lục 4: Nước thải của nhà máy đường ..............................................................................125 Phụ lục 5: Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất ....................................................................126 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 13 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cây mía 22 Hình 2.2 Đồ thị quá bảo hòa của saccaroza ............................................................................. 25 Hình 3.1 Quy trình sản xuất đường RS .................................................................................... 29 Hình 3.2 Dao băm ....................................................................................................................... 30 Hình 3.3 Máy đánh tơi kiểu búa ................................................................................................ 30 Hình 3.4 Thùng gia vôi sơ bộ .................................................................................................... 31 Hình 3.5 Thiết bị gia nhiệt ống chùm ....................................................................................... 32 Hình 3.6 Thiết bị thông SO2 lần 1 ............................................................................................. 32 Hình 3.7 Thiết bị lắng có cánh khuấy ....................................................................................... 33 Hình 3.8 Thiết bị lọc chân không .............................................................................................. 33 Hình 3.9 Thiết bị cô đặc ............................................................................................................. 34 Hình 3.10 Thiết bị thông SO2 dạng tháp .................................................................................. 34 Hình 3.11 Thiết bị lọc kiểm tra.................................................................................................. 34 Hình 3.12 Nồi nấu đường ........................................................................................................... 35 Hình 3.13 Thiết bị trợ tinh ......................................................................................................... 36 Hình 3.14 Li tâm A, B ................................................................................................................ 37 Hình 3.15 Li tâm C...................................................................................................................... 37 Hình 3.16 Thiết bị sấy thùng quay ............................................................................................ 37 Hình 6.1 Sơ đồ cân tự động........................................................................................................ 83 Hình 6.2 Thùng gia vô ................................................................................................................ 83 Hình 6.3 Thiết bị gia nhiệt ......................................................................................................... 85 Hình 6.4 Thiết bị sunfit trung hòa ............................................................................................. 86 Hình 6.5 Sơ đồ SO2 lần 2............................................................................................................ 88 Hình 6.6 Thiết bị lắng ................................................................................................................. 88 Hình 6.7 Thiết bị lọc ống PG ..................................................................................................... 90 Hình 6.8 Sơ đồ thiết bị bốc hơi.................................................................................................. 91 Hình 6.9 Nồi nấu ......................................................................................................................... 94 Hình 6.10 Thùng trợ tinh ............................................................................................................ 96 Hình 6.11 Thiết bị li tâm ............................................................................................................ 98 Hình 6.12 Thiết bị li tâm ............................................................................................................ 99 Hình 6.13 Máy sấy thùng quay................................................................................................. 99 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 14 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày MỞ ĐẦU Đường sacaroza là nguồn cung cấp năng lượng nhanh chóng cho cơ thể con người, tạo ra sự gia tăng của đường huyết trong quá trình tiêu hóa, cung cấp năng lượng 3,94 kcal/g. Do đó có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng cơ thể con người, là hợp phần chính không thể thiếu trong thức ăn con người [9]. Đường còn là nguyên liệu cho các ngành chế biến thực phẩm khác như: sản xuất bánh kẹo, các sản phẩm từ sữa, đồ hộp, nước giải khát... Đồng thời, các sản phẩm phụ của mía đường còn làm nguyên liệu cho sản xuất rượu, cồn, thức ăn gia súc, bột giấy, gỗ ép, phân bón…. Nước ta có điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi cho sự phát triển của cây mía. Mía là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuất đường đáp ứng nhu cầu tiêu thụ đường trong nước, đồng thời xuất khẩu ra thị trường thế giới. Tuy nhiên thực tế ngành mía đường vẫn còn một số thực trạng cần đáng lưu tâm, ảnh hưởng đến phát triển của ngành mía đường nói riêng và của nền kinh tế nước ta nói chung. “Theo Hiệp hội Mía đường Việt Nam (VSSA) vừa đưa ra con số còn tới 700.000 tấn đường tồn kho”. Nguyên nhân theo VSSA do “đường cát nhập lậu từ Thái Lan đổ vào Việt Nam đã lên tới 500.000 tấn/năm, chiếm 1/3 sản lượng đường sản xuất trong nước” [14]. Mức chênh lệch giữa giá đường nội và ngoại lớn nhiều khi đối tượng sử dụng là những doanh nghiệp chế biến thực phẩm. “Theo so sánh của một doanh nghiệp sản xuất bánh kẹo, từ cuối năm ngoái đến nay, giá đường nhập khẩu đang ở mức khá thấp, về đến cảng khoảng dưới 11.000 đồng/kg, thấp hơn so với đường trong nước là 11.000 - 13.000 đồng/kg” [10]. Nguyên nhân giá đường nước ta cao hơn giá đường nước bạn một phần là do kĩ thuật canh tác, các chính sách chưa hợp lí. Nhưng lí do chính là dây chuyền công nghệ, thiết bị nhà máy đã cũ, lỗi thời không còn phù hợp khiến chi phí tăng đẫn đến tăng giá thành sản phẩm [14]. Từ những phân tích trên cho thấy việc xây dựng thêm nhà máy đường mới, áp dụng công nghệ hiện đại, dự tính hợp lí về vùng nguyên liệu thì giá trị sử dụng của nhà máy sẽ hiệu quả hơn, góp phần giải quyết được vấn đề số lượng và chất lượng đường, đồng thời giải quyết được việc làm cho người dân, tăng khả năng cạnh tranh. 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 thiết kế “nhà máy đường sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày” là rất cần thiết. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 15 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Quảng Nam là một tỉnh ven biển thuộc vùng phát triển kinh tế trọng điểm của miền Trung, Phía Bắc giáp thành phố Đà Nẵng, phía Đông giáp với biển Đông với trên 125 km bờ biển, phía Tây giáp tỉnh Kon Tum và Lào, phía Nam giáp tỉnh Quảng Ngãi. Qua tìm hiểu huyện Núi Thành thuộc tỉnh Quảng Nam có đầy đủ các điều kiện để xây dựng một nhà máy sản xuất đường RS với năng suất 4470 tấn mía/ngày. 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Nhà máy được đặt trong khu kinh tế mở Chu Lai thuộc huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam. Là nơi có diện tích rộng, bằng phẳng thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy đường. Hơn nữa, khu kinh tế mở Chu Lai nằm trên quốc lộ 14D, đi qua khu kinh tế mở có quốc lộ 1A và đường sắt quốc gia nên giao thông rất thuận lợi, trên địa bàn còn có hệ thống kênh dẫn nước từ hồ Phú Ninh và một số con sông chảy qua nên nguồn cung cấp nước cho nhà máy được đảm bảo. Khí hậu: nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có hai mùa là mùa mưa và mùa khô. Nhiệt độ trung bình hằng năm là 25,6 0C. Độ ẩm trung bình hằng năm đạt 82÷88%, lượng mưa trung bình 2491 mm rất thuận lợi cho cây mía phát triển [3]. 1.2. Vùng nguyên liệu Trên địa bàn huyện, đại đa số sản xuất nông nghiệp, thích hợp cho các loại cây trồng nhiệt đới sinh trưởng và phát triển, vì vậy rất thuận lợi cho việc trồng mía. Cách đây vài năm, một nhà máy đường được xây dựng tại Quế Sơn nên các vùng lân cận trở thành vùng cung cấp nguyên liệu mía cho nhà máy. Sau khi nhà máy giải thể, hầu hết các hộ nông dân chuyển qua trồng lúa. Vì vậy khi xây dựng nhà máy tại khu kinh tế mở Chu Lai tại Núi Thành thì việc quy hoạch vùng nguyên liệu sẽ dễ dàng. Bên cạnh đó, các huyện lân cận như Phú Ninh, Quế Sơn, Hiệp Đức, Duy Xuyên, Điện Bàn…và huyện Núi Thành gần tỉnh Quảng Ngãi cũng sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy. Như vậy, với vùng nguyên liệu rộng lớn có thể đảm bảo cho nhà máy hoạt động với năng suất 4470 tấn mía/ngày. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 16 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 1.3. Hợp tác hóa Nhà máy được xây dựng ở huyện Núi Thành nên rất thuận tiện cho việc liên kết với nhà máy bánh kẹo Quảng Ngãi và các nhà máy nước giải khát ở Đà Nẵng…. Đặc biệt nhà máy đặt ở khu kinh tế mở Chu Lai giáp với nước bạn Lào, nên việc mở rộng thị trường ngoài nước có khả thi hơn. Ngoài ra để tiêu thụ một số sản phẩm phụ và phế phẩm thì có thể liên kết với một số nhà máy khác như nhà máy giấy, phân bón, thức ăn gia súc… Những nhà máy này cũng được đặt ở trong tỉnh và các tỉnh lân cận. Để đạt được hiệu quả kinh tế thì hầu hết các phế liệu được sử dụng triệt để. Bã mía vừa là chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè được bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh ở Điện Bàn, mật rỉ của nấu đường được bán cho nhà máy sản xuất cồn khô trong khu công nghiệp Điện Nam – Điện Ngọc, công ty TNHH Thái Việt Agri Group tại Điện Phương Điện Bàn Quảng Nam. 1.4. Nguồn cung cấp nhiên liệu Trong nhà máy lò hơi là nơi cần nhiên liệu nhiều nhất. Nhằm giảm bớt vốn đầu tư, tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi. Thời kì không có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt. Còn để bôi trơn cho các thiết bị khác dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận chuyển được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy. 1.5. Nguồn cung cấp điện Khu kinh tế mở Chu Lai được cung cấp điện từ nguồn điện lưới quốc gia, đảm bảo đủ công suất và ổn định: đã xây dựng nhà máy nước công suất 5000m3 /ngày đêm tại Núi Thành và nhà máy nước có công suất 15000 m3/ngày đêm tại Tam Kỳ… [4]. 1.6. Nguồn cung cấp hơi Lượng hơi có thể đạt 60÷80 kg cho 100 kg mía. Nguồn hơi chủ yếu lấy từ lò hơi của nhà máy. Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi lấy hơi thứ từ các thiết bị bốc hơi cung cấp cho các thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy… 1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý 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 phải xử lý theo các chỉ tiêu khác nhau về hoá học, lý học, sinh học nhất định. Nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy từ trạm nước của hồ Phú Ninh hoặc sông nên phải được xử lý trước khi đưa vào sản xuất tuỳ theo mục đích sử dụng. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 17 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày 1.8. Xử lý nước thải Để đảm bảo sự phát triển bền vững của nhà máy thì vấn đề nước thải phải được quan tâm triệt để. Nước thải của nhà máy có chứa nhiều chất hữu cơ, là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khoẻ của công nhân và vùng dân cư lân cận. Do đó, nước thải sau khi sản xuất cần được tập trung và xử lý đạt yêu cầu trước khi đổ ra sông. Trong quá trình xử lý, rác rưởi đem đi xử lý định kỳ. Còn bùn lắng được đem ủ yếm khí và phơi để làm phân bón vi sinh. 1.9. Giao thông vận tải Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với các nhà máy đường. Nhà máy phải vận chuyển hàng ngày một khối lượng lớn nguyên liệu, nhiên liệu…về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ. Khu kinh tế mở Chu Lai nằm trên trục giao thông chính của quốc gia với hệ thống đường bộ và đường sắt xuyên Việt, ngoài ra phía Bắc có Quốc lộ 14D qua cửa khẩu Nam Giang – Đắc Tà Oóc nối liền với các tỉnh Nam Lào và Đông Bắc Thái Lan, có đường Nam Quảng Nam nối khu kinh tế mở Chu Lai với đường Hồ Chí Minh và cửa khẩu quốc tế Bờ Y-Kon Tum [4]. 1.10. Nguồn nhân công Huyện Núi Thành phần lớn dân cư sống bằng nghề nông, đây là nguồn lao động dồi dào cung cấp cho nhà máy, do đó tiết kiệm được chi phí đầu tư xây dựng nhà ở sinh hoạt. Trình độ văn hoá hầu hết đã tốt nghiệp THCS, THPT nên nếu được đào tạo sẽ nhanh chóng nắm bắt được công nghệ và làm việc tốt. Bên cạnh đó, một bộ phận công nhân từng làm việc ở nhà máy đường tại Quế Sơn và Quãng Ngãi nên sẽ tiết kiệm được chi phí đào tạo. Đội ngũ cán bộ kỹ sư do các trường đại học, cao đẳng trong và ngoài tỉnh cung cấp: Đại học Đà Nẵng, đại học Quảng Nam, …có trình độ khoa học kỹ thuật tốt đáp ứng được các nhu cầu của nhà máy. ❖ Tóm lại: Qua phân tích các điều kiện ở trên, việc xây dựng một nhà máy sản xuất đường RS với năng suất 4470 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 thúc đẩy sự phát triển của huyện Núi Thành nói riêng và tỉnh Quảng Nam nói chung. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 18 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Khái quát chung Trên thị trường hiện nay có 3 loại sản phẩm đường: đường thô, đường RS, đường RE. 2.1.1. Đường thô Đường thô là một loại đường sacaroza được dùng làm nguyên liệu để sản xuất đường tinh luyện. Chất lượng đường thô phụ thuộc vào tình hình nguyên liệu mía, trình độ kỹ thuật của mỗi nước [5, tr 7]. Thành phần đường thô của một số nước được cho ở bảng 2.1: Bảng 2.1 Thành phần của đường thô Tên Chỉ tiêu Pol Nước RS Độ màu Tạp chất không n (%) (%) (%) (0St) Thái Lan 97,81 0,51 0,52 95,96 - Cuba 97,6 0,65 0,33 33,32 - Australia 97,88 0,63 0,35 33,1 - Nam Phi 98,86 0,32 0,39 16,74 194,8 Mêhico 98,62 0,13 0,2 6,46 190,26 nước (mg/kg) 2.1.2. Đường RE Đường RE là đường tinh luyện, là đường sacaroza được tinh chế và kết tinh, là sản phẩm đường cao cấp được sản xuất trực tiếp từ mía, từ đường thô hoặc từ các nguyên liệu khác. Đường tinh luyện được dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm cao cấp của công nghệ thực phẩm. Ở nước có 2 nhà máy đường Biên Hòa và Khánh Hội, sản xuất loại đường này. Các thành phần chính và chỉ tiêu chất lượng theo TCVN 6958:2001 [5, tr 7]. - Các chỉ tiêu cảm quan của đường RE Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 19 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS năng suất 4470 tấn mía/ngày Bảng 2.2 Các chỉ tiêu cảm quan Chỉ tiêu Yêu cầu Ngoại hình Tinh thể màu trắng, kích thước tương đối đồng đều, tơi khô, không vón cục Mùi vị Tinh thể đường hoặc dung dịch đường trong nước có vị ngọt, không có mùi vị lạ Màu sắc Tinh thể trắng óng ánh, khi pha vào nước cất cho dung dịch trong suốt - Các chỉ tiêu lý hóa của đường RE Bảng 2.3 Các chỉ tiêu lý hóa STT Tên chỉ tiêu Mức 1 Độ Pol, (0Z), không nhỏ hơn 99,8 2 Hàm lượng đường khử, % khối lượng(m/m), không nhỏ hơn 0,03 3 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m) không lớn hơn 0,03 4 Sự giảm khối lượng khi sấy ở 1050 C trong 3h, % khối lượng (m/m), không lớn hơn Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn hơn 5 0,05 30 - Dư lượng SO2 Sunfua dioxit (SO2), ppm, không lớn hơn: 7 - Các chất nhiễm bẩn: mức tối đa Asen (As) : 1mg/kg Đồng (Cu) : 2 mg/kg Chì (Pb) : 0,5 mg/kg 2.1.3. Đường RS [5, tr 8] Đường RS được gọi là đường trắng, đường trắng đồn điền hay đường trắng trực tiếp. Phần lớn các nhà máy đường hiện đại của nước sản xuất loại đường này như: Lam Sơn, Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thiệu Hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 20