Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG CÔNG NGHIỆP PHƯƠNG PHÁP VÔI NĂNG SUẤT 5860 TẤN MÍA/NGÀY Sinh viên thực hiện: Lê Thị Mỹ Duyên Số thẻ sinh viên: 107150140 Lớp: 15H2B Đà Nẵng – Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Lê Thị Mỹ Duyên Số thẻ sinh viên: 107150140 Lớp : 15H2B Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 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: - Hàm lượng đường sacaroza: 12,21 %. - Chất không đường: 3,04 %. - Thành phần xơ: 11,02 %. Một số thông số khác: -GP bã: 76,35%. - Độ ẩm bã: 50,32 %. - Lượng nước thẩm thấu: Chọn trong khoảng từ w = 22 – 25 %. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán - Mở đầu. - Lập luận kinh tế kỹ thuật. - Tổng quan. - Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ. - Tính cân bằng vật chất. - Tính cân bằng nhiệt. - Tính và chọn thiết bị các thiết bị chủ yếu. - Tính xây dựng. - Tính hơi – nước. - Kiểm tra sản xuất. - An toàn lao động, vệ sinh xí nghiệp, phòng cháy và chữa cháy. - Kết luận. - Tài liệu tham khảo. 5. Các bản vẽ và đồ thị - Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính. (A0) - Bản vẽ các mặt cắt phân xưởng sản xuất chính. (A0) - Bản vẽ đường ống hơi – nước. (A0) - Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy. (A0) 6. Họ tên người 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 Công nghệ thực phẩm Người hướng dẫn PGS.TS. Đặng Minh Nhật PGS.TS.Trương Thị Minh Hạnh TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía/ngày”. Sinh viên thực hiện: Lê Thị Mỹ Duyên Số thẻ sinh viên: 107150140 Lớp: 15H2B Nội dung chính của đồ án có 10 chương chính, bao gồm: - Phân tích các yếu tố cần thiết tại nơi được chọn đặt nhà máy. Giới thiệu tổng quan về nguyên liệu mía đường, sản phẩm đường thô và sự phát triển của ngành công ngiệp mía đường trong nước và trên thế giới. Chọn quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ, chọn thiết bị cho từng công đoạn. - Dựa vào số liệu ban đầu để tính được năng suất các công đoạn của quy trình sản xuất, với giả thiết hao hụt ở các công đoạn quy trình sản xuất là 0%, từ các số liệu đó ta tính nhiệt lượng cần sử dụng của các quá trình: gia nhiệt, bốc hơi, cô đặc, sấy,... - Dựa trên cơ sở chương 3, các số liệu chương 4, chương 5 để tính, chọn thiết bị, máy móc, thùng chứa cho từng công đoạn sản xuất. - Tính thời gian làm việc, số nhân công, tính các công trình xây dựng dựa trên số công nhân, nhân viên và năng suất nhà máy để tính diện tích từng công trình, chọn diện tích khu đất… - Tính lượng hơi, nước sử dụng trong nhà máy. - Trình bày cách đánh giá chất lượng sản phẩm và quá trình kiểm tra trong quá trình sản xuất. - Trình bày các yêu cầu trong nhà máy để đảm bảo an toàn lao động, đảm bảo an toàn vệ sinh,…trong nhà máy. LỜI NÓI ĐẦU Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp em đã áp dụng tất cả những gì đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường. Chính những kiến thức đã được tiếp thu trong 4,5 năm học tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng là nền tảng vững chắc để em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô ở trường Đại học Bách khoa nói chung, các thầy cô trong khoa Hóa nói riêng và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm đã tận tình giảng dạy truyền đạt lại những kiến thức quý giá trong suốt quá trình học tập tại trường. Em xin chân thành cảm ơn cô Trương Thị Minh Hạnh, cô là người trực tiếp hướng dẫn tận tình cho chúng em những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu, luôn hỗ trợ theo sát và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp. Cuối cùng em xin cảm nhà trường đã tạo điều kiện trong quá trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện đồ án. Em xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, tháng 12 năm 2019 Sinh viên thực hiện Lê Thị Mỹ Duyên CAM ĐOAN Tôi tên là Lê Thị Mỹ Duyên, xin cam đoan về nội dung đồ án không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác. Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn của cô hướng dẫn và tính toán của bản thân một cách trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các công trình nghiên cứu đã được công bố, các website. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Đà Nẵng, tháng 12 năm 20119 Sinh viên thực hiện Lê Thị Mỹ Duyên MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án Tóm tắt Lời nói đầu ............................................................................................................................ i Cam đoan ............................................................................................................................. ii Mục lục ............................................................................................................................... iii Danh sách các bảng, hình vẽ .............................................................................................. ix Danh sách các kí hiệu, chữ viết tắt .................................................................................... xii MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1 Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT ............................................................ 3 1.1. Đặc điểm thiên nhiên .................................................................................................. 3 1.2. Vùng nguyên liệu ........................................................................................................ 3 1.3. Hợp tác hóa ................................................................................................................. 3 1.4. Nguồn cung cấp điện .................................................................................................. 4 1.5. Nguồn cung cấp hơi .................................................................................................... 4 1.6. Nhiên liệu ..................................................................................................................... 4 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ............................................................ 4 1.8. Giao thông vận tải ...................................................................................................... 5 1.9. Nguồn cung cấp nhân công ........................................................................................ 5 Chương 2: TỔNG QUAN ................................................................................................. 6 2.1. Nguyên liệu .................................................................................................................. 6 2.1.1. Nguyên liệu mía ........................................................................................................ 6 2.1.2. Thành phần hóa học của mía ..................................................................................... 6 2.2. Một số thuật ngữ thường sử dụng trong công nghệ sản xuất đường..................... 8 2.3. Cơ sở lý thuyết trong quá trình nấu đường ............................................................. 9 2.3.1. Quá trình lấy nước mía ra khỏi cây mía .................................................................... 9 2.3.2. Quá trình làm sạch nước mía ..................................................................................... 9 2.3.3. Quá trình cô đặc....................................................................................................... 11 2.3.4. Quá trình nấu đường và kết tinh .............................................................................. 12 2.4. Các chỉ tiêu về đường thô thành phẩm ................................................................... 12 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ..................... 14 3.1. Chọn quy trình công nghệ ....................................................................................... 14 3.1.1. Chọn phương pháp lấy nước mía ............................................................................ 14 3.1.2. Chọn phương pháp làm sạch nước mía ................................................................... 14 3.1.3. Chọn phương pháp nấu và chế độ nấu .................................................................... 14 3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ........................................................................... 18 3.2.1. Xử lý mía trước khi ép............................................................................................. 18 3.2.2. Ép mía ...................................................................................................................... 18 3.2.3. Cho vôi sơ bộ ........................................................................................................... 19 3.2.4. Gia nhiệt lần 1 ......................................................................................................... 20 3.2.5. Cho vôi lần 2 ........................................................................................................... 20 3.2.6. Gia nhiệt lần 2 ......................................................................................................... 20 3.2.7. Lắng trong................................................................................................................ 21 3.2.8. Lọc chân không ....................................................................................................... 21 3.2.9. Gia nhiệt lần 3 ......................................................................................................... 22 3.2.10. Cô đặc .................................................................................................................... 22 3.2.11. Lọc kiểm tra ........................................................................................................... 23 3.2.12. Nấu đường ............................................................................................................. 23 3.2.13. Trợ tinh .................................................................................................................. 24 3.2.14. Ly tâm .................................................................................................................... 25 3.2.15. Sấy đường .............................................................................................................. 26 3.2.16. Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản ........................................................ 26 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 28 4.1. Tính toán công đoạn ép ............................................................................................ 28 4.1.1. Tính mía nguyên liệu ............................................................................................... 28 4.1.2. Tính bã mía .............................................................................................................. 29 4.1.3. Tính nước thẩm thấu................................................................................................ 29 4.1.4. Tính nước mía hỗn hợp ........................................................................................... 29 4.2. Tính toán công đoạn làm sạch ................................................................................. 29 4.2.1. Tính vôi và sữa vôi .................................................................................................. 30 4.2.3. Tính nước bùn.......................................................................................................... 31 4.2.4. Tính bùn lọc ............................................................................................................. 31 4.2.5. Tổn thất đường không xác định .............................................................................. 31 4.2.6. Tính nước mía trong (chè trong) ............................................................................. 31 4.3. Tính toán công đoạn cô đặc – lọc kiểm tra mật chè .............................................. 32 4.3.1. Tính mật chè ............................................................................................................ 32 4.3.2. Lọc kiểm tra ............................................................................................................. 33 4.3.3. Tính mật chè sau LKT ............................................................................................. 33 4.3.4. Hiệu suất làm sạch ................................................................................................... 33 4.4. Tính toán công đoạn nấu đường 3 hệ ..................................................................... 33 4.4.1. Lượng đường thành phẩm ....................................................................................... 34 4.4.2. Tính nấu non C ........................................................................................................ 34 4.4.3. Tính nấu non B ........................................................................................................ 35 4.4.4. Tính đường non A ................................................................................................... 36 Chương 5: CÂN BẰNG NHIỆT ..................................................................................... 40 5.1. Cân bằng nhiệt cho hệ bốc hơi cô đặc nhiều nồi.................................................... 40 5.1.1. Lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc ............................................................... 40 5.1.2. Nồng độ chất khô ở các hiệu ................................................................................... 41 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi hiệu ........................................................... 41 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi.................................................. 42 5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi ................................................. 43 5.1.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (ti) .............................................................. 43 5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ............................................................................. 43 5.3. Cân bằng nhiệt cho nấu đường ............................................................................... 44 5.3.1. Cân bằng nhiệt cho nấu non A ................................................................................ 45 5.3.2. Cân bằng nhiệt cho nấu non B ................................................................................. 47 5.3.3. Cân bằng nhiệt cho nấu non C ................................................................................. 48 5.3.4. Cân bằng nhiệt cho nấu giống B, C ......................................................................... 50 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc .................................................................................. 51 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi ................................................................................... 51 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ thống cô đặc ...................................................................... 52 5.4.3. Tính sai số ................................................................................................................ 54 5.5. Tính lượng nhiệt dùng cho các yêu cầu khác ......................................................... 54 5.5.1. Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C và đường hồ B .................................................. 55 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường.................................................... 55 5.5.3. Nhiệt đun nóng nước rửa máy lọc chân không ....................................................... 55 5.5.4. Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu .............................................................. 56 5.5.5. Nhiệt dùng cho việc rửa thiết bị .............................................................................. 56 5.5.6. Nhiệt dùng cho quá trình sấy đường ....................................................................... 56 Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ....................................................................... 59 6.1. Chọn bộ máy ép ........................................................................................................ 59 6.1.1. Tính tốc độ trục ép ................................................................................................... 59 6.1.2. Kiểm tra tính hợp lý của máy ép ............................................................................. 59 6.2. Băng tải mía .............................................................................................................. 59 6.3. Máy băm mía ............................................................................................................ 60 6.3.1. Máy băm 1 ............................................................................................................... 60 6.3.2. Máy băm 2 ............................................................................................................... 61 6.4. Máy đánh tơi ............................................................................................................. 61 6.5. Cân định lượng ......................................................................................................... 61 6.6. Thiết bị gia vôi .......................................................................................................... 62 6.7. Thiết bị gia nhiệt ....................................................................................................... 63 6.8. Thiết bị lắng trong .................................................................................................... 64 6.9. Thiết bị lọc chân không thùng quay ....................................................................... 65 6.10. Thiết bị bốc hơi cô đặc ........................................................................................... 66 6.10.1. Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các hiệu ...................................................... 66 6.10.2. Bề mặt truyền nhiệt các hiệu ................................................................................. 66 6.10.3. Các thông số kĩ thuật ............................................................................................. 66 6.11. Thiết bị lọc ống kiểm tra ........................................................................................ 68 6.12. Thiết bị nấu đường ................................................................................................. 68 6.12.1. Hệ số truyền nhiệt .................................................................................................. 68 6.12.2. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường.................................................................... 68 6.12.3. Bề mặt truyền nhiệt ............................................................................................... 69 6.13. Thiết bị trợ tinh ...................................................................................................... 71 6.14. Thiết bị ly tâm ......................................................................................................... 72 6.14.1. Thiết bị ly tâm đường A, B.................................................................................... 72 6.13.2. Chọn thiết bị ly tâm đường C ................................................................................ 73 6.14. Thiết bị sấy đường .................................................................................................. 73 Chương 7: TÍNH XÂY DỰNG ....................................................................................... 76 7.1. Tính nhân lực lao động ............................................................................................ 76 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy .................................................................................. 76 7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy .............................................................................. 76 7.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy ............................................................................. 76 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy ................................................................... 79 7.2.1. Phân xưởng chính .................................................................................................... 79 7.2.2. Các phân xưởng bổ trợ ............................................................................................ 79 7.2.3. Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân ........................................ 80 7.2.4. Các công trình kho bãi ............................................................................................. 81 7.2.5. Các công trình xử lý và chứa nước .......................................................................... 82 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy ............................................................................. 83 7.3.1. Diện tích khu đất ..................................................................................................... 83 7.3.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy ............................................................................. 83 7.3.3. Tổng kết các công trình xây dựng cơ bản ............................................................... 84 Chương 8: TÍNH HƠI - NƯỚC ..................................................................................... 86 8.1. Tính hơi ..................................................................................................................... 86 8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi ................................................................................... 86 8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò ..................................... 87 8.2. Tính nước .................................................................................................................. 87 8.2.1. Nước lắng trong ....................................................................................................... 87 8.2.2. Nước lọc trong ......................................................................................................... 87 8.2.3. Nước ngưng tụ ......................................................................................................... 88 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ .............................................................................................. 89 8.2.5. Nước thải của nhà máy ............................................................................................ 89 Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT .............................................................................. 90 9.1. Kiểm tra sản xuất ..................................................................................................... 90 9.2. Cách xác định một số chỉ tiêu .................................................................................. 91 9.2.1. Kiểm tra nguyên liệu mía đầu vào ........................................................................... 91 9.2.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm ........................................................................... 91 Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP ....................... 94 10.1. An toàn lao động ..................................................................................................... 94 10.1.1. Những nguyên nhân gây ra ................................................................................... 94 10.1.2. Biện pháp khắc phục ............................................................................................ 94 10.1.3. Những an toàn cụ thể trong nhà máy..................................................................... 94 10.2. Vệ sinh xí nghiệp ..................................................................................................... 95 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 98 DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 1. Danh sách các bảng Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cảm quan .............................................................................. 12 Bảng 2.2 Các chỉ tiêu lý- hóa ................................................................................... 13 Bảng 4.1 Ap, Bx của nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm............................. 33 Bảng 4.2 Tổng kết phối liệu nấu non C .................................................................... 35 Bảng 4.3 Tổng kết nấu non B ................................................................................... 36 Bảng 4.4 Tổng kết nấu non A ................................................................................... 37 Bảng 4.5 Bảng tổng kết công đoạn nấu đường ......................................................... 38 Bảng 4.6 Bảng tổng kết cân bằng vật chất................................................................ 39 Bảng 5.1 Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu ............................... 42 Bảng 5.2 Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi ............................................................ 43 Bảng 5.3 Kết quả cân bằng nhiệt cho hệ gia nhiệt.................................................... 44 Bảng 5.4 Nguyên liệu nấu non A.............................................................................. 45 Bảng 5.5 Kết quả tính toán thông số nấu non A ....................................................... 46 Bảng 5.6 Nguyên liệu nấu non B .............................................................................. 47 Bảng 5.7 Kết quả tính toán các thông số nấu non B ................................................. 48 Bảng 5.8 Nguyên liệu nấu non C .............................................................................. 48 Bảng 5.9 Kết quả tính toán các thông số nấu non C ................................................. 49 Bảng 5.10 Nguyên liệu nấu giống B, C .................................................................... 50 Bảng 5.11 Kết quả tính toán các thông số nấu giống B, C ....................................... 51 Bảng 5.12 Tổng kết nhiệt lượng cho hệ nấu đường, giống ...................................... 51 Bảng 5.13 Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi ....................... 52 Bảng 5.14 Kết quả tính sai số ................................................................................... 54 Bảng 5.15 Tổng kết nhiệt đường hồ B và hồi dung C .............................................. 55 Bảng 5.16 Nhiệt lượng dùng gia nhiệt nguyên liệu nấu đường ................................ 55 Bảng 5.17 Tổng kết lượng hơi đốt dùng trong nhà máy ........................................... 58 Bảng 6.1 Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ................................................................ 63 Bảng 6.2 Kết quả tính diện tích truyền nhiệt của thiết bị bốc hơi ............................ 66 Bảng 6.3 Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường ....................................................... 69 Bảng 6.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu .......................................... 69 Bảng 6.5 Kết quả tính toán thiết bị nấu .................................................................... 71 Bảng 6.6 Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh .............................................................. 72 Bảng 6.7 Kết quả tính toán và chọn thiết bị ............................................................ 74 Bảng 7.1 Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch ................................................. 76 Bảng 7.2 Phân bố lao động trực tiếp ......................................................................... 77 Bảng 7.3 Phân bố lao động gián tiếp ........................................................................ 78 Bảng 7.4 Tổng kết công trình xây dựng cơ bản........................................................ 84 Bảng 8.1 Sự phân bố nước lắng trong ...................................................................... 87 Bảng 8.2 Sự phân bố nước lọc trong ........................................................................ 88 Bảng 8.3 Sự phân bố nước ngưng ............................................................................ 88 Bảng 9.1 Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất ........................................................ 90 2. Danh sách các hình Hình 2.1 Công thức cấu tạo của sacaroza ................................................................... 6 Hình 2.2 Đồ thị quá bão hòa của sacaroza................................................................ 12 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đường thô ......................................... 17 Hình 3.2 Sơ đồ thẩm thấu kép .................................................................................. 19 Hình 3.3 Máy ép tỷ số hằng ...................................................................................... 19 Hình 3.4 Thiết bị gia vôi .......................................................................................... 19 Hình 3.5 Thiết bị gia nhiệt ống chùm ....................................................................... 20 Hình 3.6 Thiết bị lắng .............................................................................................. 21 Hình 3.7 Máy lọc chân không kiểu thùng quay ........................................................ 22 Hình 3.8 Thiết bị cô đặc chân không ........................................................................ 23 Hình 3.9 Thiết bị lọc ống ......................................................................................... 23 Hình 3.10 Thiết bị nấu đường ................................................................................... 24 Hình 3.11 Thiết bị trợ tinh làm lạnh tự nhiên ........................................................... 24 Hình 3.12 Thiết bị trợ tinh loại đĩa khuyết ............................................................... 25 Hình 3.13 Thiết bị ly tâm gián đoạn ......................................................................... 26 Hình 3.14 Thiết bị ly tâm liên tục ............................................................................ 26 Hình 3.15 Thiết bị sấy thùng quay............................................................................ 26 Hình 3.15 Thiết bị sấy thùng quay ........................................................................... 26 Hình 6.1 Băng tải mía ............................................................................................... 60 Hình 6.2 Cân bồn ...................................................................................................... 62 Hình 6.3 Hình minh họa thiết bị gia nhiệt ................................................................ 64 Hình 6.4 Thiết bị lắng ............................................................................................... 65 Hình 6.5 Lọc chân không .......................................................................................... 65 Hình 6.6 Hình minh họa thiết bị cô đặc .................................................................... 67 Hình 6.7 Thiết bị lọc ống .......................................................................................... 68 Hình 6.8 Hình minh họa thiết bị nấu ........................................................................ 70 Hình 6.9 Hình minh họa thiết bị trợ tinh .................................................................. 72 DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT 1. Danh sách các kí hiệu: STT Tên kí hiệu Kí hiệu 1 Khối lượng riêng (tấn/m3) ρ 2 Thời gian (oC) τ 2. Danh sách các chữ viết tắt: STT Tên chữ viết tắt Chữ viết tắt 1 Nước mía hỗn hợp NMHH 2 Khối lượng KL 3 Gia vôi sơ bộ GVSB 4 Mật chè MC 5 Độ tinh khiết ĐTK 6 Không xác định KXĐ 7 Lọc kiểm tra LKT Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía/ngày MỞ ĐẦU Đường là một loại gia vị đặc trưng, có ý nghĩa quan trọng đối với dinh dưỡng của cơ thể con người, khi vào cơ thể được chuyển hóa thành năng lượng. Nguyên liệu chính để sản xuất đường là mía, cây thốt nốt và củ cải đường, ở nước ta chủ yếu sản xuất đường từ mía. Đường mang lại nhiều dưỡng chất thiết yếu, đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa và cung cấp năng lượng cho cơ thể [1]. Trong ngành thực phẩm, đường đóng vai trò vô cùng quan trọng, là thành phần chính tạo nên hương vị cho sản phẩm, đặc biệt trong ngành công nghiệp sản xuất sữa, bánh kẹo, đồ hộp, đồ uống, công nghiệp lên men, dược phẩm, hóa học,... Chính vì vậy mà ngành công nghiệp đường trên thế giới và của nước ta đã không ngừng phát triển. Trồng cây mía đường là một trong số các cây trồng nông nghiệp canh tác ở Việt Nam có sự gắn kết chặt chẽ nhất giữa nông dân với các doanh nghiệp chế biến thông qua hợp đồng đầu tư và tiêu thụ sản phẩm. Đây là ngành tiêu dùng thiết yếu quan trọng cho tiêu dùng trong nước. Nó không chỉ là một ngành kinh tế mà còn mang ý nghĩa xã hội, giúp kinh tế vùng nông thôn phát triển, ổn định xã hội, gia tăng việc làm. Vụ 2015/2016 cả nước có 41 nhà máy đường phân bổ khắp từ Bắc đến Nam. Diện tích mía nguyên liệu đạt 284.000 ha chiếm 5% diện tích đất nông nghiệp cả nước. Ngành sản xuất được 1.237.300 tấn đường, với giá đường bán lẻ bình quân cả nước khoảng 20.000 đồng/kg thì doanh thu toàn ngành đạt 24,8 ngàn tỷ đồng, chiếm 0,53% GDP cả nước [2]. Vài năm trở lại đây, ngành mía đường nước ta gặp nhiều khó khăn do giá đường xuống thấp, đường nhập lậu, tồn kho nhiều. Ðặc biệt, niên vụ mía đường 2018-2019 ở các tỉnh miền trung, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long năng suất, sản lượng mía, đường đều giảm. Vì vậy, ngành mía đường cần những giải pháp đồng bộ để phát triển bền vững. Cơ hội và thách thức lớn trước mắt và lâu dài đối với ngành mía đường là cạnh tranh gay gắt hơn trong bối cảnh hội nhập quốc tế; tác động, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, nước biển dâng; cạnh tranh quyết liệt của cây trồng khác; tình trạng khan hiếm và thiếu lao động trong nông nghiệp, trước hết lao động thu hoạch mía. Để ngành mía tồn tại, phát triển và nâng cao sức cạnh tranh trong bối cảnh hội nhập, nhất là sau khi Hiệp định Thương mại hàng hóa ASEAN (ATIGA) có hiệu lực từ ngày 1/1/2020, thì các bộ, ngành, địa phương và nhà máy cần tập trung cơ cấu lại ngành mía đường nâng cao khả năng cạnh tranh và hội nhập theo cơ chế thị trường [3]. Với xu hướng như vậy, việc xây dựng các nhà máy đường có năng suất cao để đáp ứng nhu cầu SVTH: Lê Thị Mỹ Duyên GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía/ngày của thị trường là điều rất cần thiết nên việc “THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG CÔNG NGHIỆP PHƯƠNG PHÁP VÔI NĂNG SUẤT 5860 TẤN MÍA/NGÀY” là rất cần thiết. SVTH: Lê Thị Mỹ Duyên GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía/ngày Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT Tỉnh Thừa Thiên Huế có nguồn nguyên liệu mía dồi dào, đặc biệt là ở xã Quảng Phú, huyện Quảng Điền từ lâu nổi tiếng là một trong những vựa mía với sản lượng lớn. Tuy nhiên vựa mía ở đây đang gặp các khó khăn về đầu ra, ở đây chủ yếu bán cho địa bàn trong tỉnh và các tỉnh lân cận. Chính vì vậy nơi đây là một địa điểm lý tưởng để đặt nhà máy sản xuất đường thô hiện đại, vừa giải quyết được mối lo đầu ra cho người nông dân ở nơi đây, vừa thúc đẩy nền kinh tế của tỉnh phát triển hơn [4]. 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Quảng Điền là huyện đồng bằng ven biển, đầm phá, nằm về phía Bắc tỉnh Thừa Thiên Huế, phía Bắc và Đông Bắc giáp biển Đông, phía Tây và Tây Bắc giáp huyện Phong Điền, phía Đông và Nam giáp thị xã Hương Trà. Quảng Điền nằm trên hai tuyến tỉnh lộ quan trọng là tỉnh lộ 11A và tỉnh lộ 4, có các tuyến đường ngang liên thông với quốc lộ 1A và các vùng lân cận, nằm không quá xa trung tâm thành phố Huế và tỉnh Quảng Trị [5]. Mặc khác, khí hậu ở đây có nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 25oC là nhiệt đồ thích hợp cho cây mía phát triển vì nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng bình thường và giảm tốc độ quang hợp của cây mía [6]. Độ ẩm lớn, mưa theo mùa nên nơi đây có sự thuận lợi cho phát triển các ngành kinh tế nông nghiệp đặc biệt là trồng mía đường [7]. 1.2. Vùng nguyên liệu Lâu nay mía đã được trồng tại xã Quảng Phú và nhiều xã lân cận trên địa bàn huyện Quảng Điền với diện tích lớn nên việc cung cấp mía nguyên liệu tại chỗ rất thuận lời. Ngoài ra nhờ hệ thông giao thông huyện nằm trên hai tuyến tỉnh lộ quan trọng và các đường ngang liên thông với quốc lộ 1A nên thuận lợi cho việc vận chuyển mía từ các huyện, tỉnh lân cận như thị xã Hương Trà, huyện Phong Điền, tỉnh Quảng Trị, Quảng Nam, thành phố Đà Nẵng. Ngoài ra nhà máy có thể mở rộng vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nông dân, thực hiện kết hợp cơ giới hóa và cải tạo hóa các ruộng mía, hổ trợ nông dân trồng mía về qui trình kỹ thuật để tăng năng suất, chất lượng và hiệu quả của cây mía [8]. 1.3. Hợp tác hóa Là nhà máy sản xuất đường thô hiện đại nên sản phẩm của nhà máy là nguồn cung ứng cho nhiều nhà máy luyện đường, các nhà máy sản xuất các sản phẩm đặc thù cần sử dụng đường thô như sản xuất bánh kẹo, nước ngọt,…và cung cấp ra thị trường bởi nhu cầu SVTH: Lê Thị Mỹ Duyên GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất đường công nghiệp phương pháp vôi năng suất 5860 tấn mía/ngày của người mua ngày càng khó tính, ưa chuộng những sản phẩm tối giản công đoạn sản xuất như đường thô thay vì đường tinh luyện. Dựa trên các nguồn cung ứng đặc thù đó, trước tiên nhà máy phải liên kết với các nhà máy luyện đường là nơi giải quyết đầu ra cho một lượng lớn sản phẩm của nhà máy. Ở nước ta một số nhà máy luyện đường lớn như nhà máy đường Biên Hòa, Khánh Hội, La Ngà…Việc hợp tác liên kết sản xuất giữa các nhà máy giúp cho việc giải quyết đầu ra cho nhà máy ta được dễ dàng đồng thời giúp cho các nhà máy chủ động hơn về nguyên liệu sản xuất. Mặc khác, phụ phẩm của nhà máy cũng được giải quyết triệt để. Bã mía làm nguyên liệu đốt lò, ép thành ván dùng trong kiến trúc. Bùn lọc từ quá trình làm sạch được sử dụng bón phân cho ruộng mía hoặc bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh trên địa bàn. Mật rỉ đường bán cho nhà máy cồn, dùng trong sản phẩm lên men như lên men thức ăn gia súc. Vừa giải quyết được gánh nặng môi trường, vừa tăng theo nguồn doanh thu cho công ty [9]. 1.4. Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện do công ty điện lực Thừa Thiên Huế 500 KV được hạ thế xuống 220V/380 cung cấp từ lưới điện quốc gia. Để đảm bảo cho nhà máy được sản xuất liên tục thì lắp thêm một máy phát điện dự phòng [10]. 1.5. Nguồn cung cấp hơi Nguồn hơi được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các công đoạn trong sản xuất. Trong nhà máy cần sử dụng một lượng hơi rất lớn nên để tiết kiệm hơi và chi phí cho nhà máy trong quá trình sản xuất ta tận dụng hơi thứ từ các thiết bị bốc hơi để cung cấp cho các thiết bị cần hơi. 1.6. Nhiên liệu Nhiên liệu chủ yếu được sử dụng là để đốt lò hơi, được lấy chủ yếu từ bã mía sau khi ép xong để đốt lò. Ở giai đoạn đầu sản xuất, bã mía không đủ để cung cấp đốt lò thì ta dùng than, củi, dầu FO để thay thế. Sử dụng dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các thiệt bị, phương tiện vận chuyển và được đặt mua tại các công ty xăng dầu tại địa phương gần nhà máy. 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Nước được sử dụng một lượng lớn trong nhà máy sản xuất đường cho nhiều mục đích khác nhau: dùng trong quá trình ép mía, cung cấp cho lò hơi, làm nguội máy móc thiết bị, sinh hoạt….Xét vào mục đích sử dụng mà từng loại nước phải đảm bảo chỉ tiêu hóa lý, sinh học nhất định. Nhà máy sử dụng nước chủ yếu được cung cấp từ công ty cổ phần cấp nước Thừa Thiên Huế, từ hệ thống nước ngầm. Cần phải được xử lý trước khi đưa vào sử dụng. SVTH: Lê Thị Mỹ Duyên GVHD: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 4