Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất đường rs hiện đại năng suất 6500 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS HIỆN ĐẠI NĂNG SUẤT 6500 TẤN MÍA/NGÀY Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Phương Thảo Số thẻ sinh viên: 107140098 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 tấn mía/ngày”. Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Phương Thảo Số thẻ sinh viên: 107140098 Lớp: 14H2A Nội dung chính của đồ án có 10 chương chính, bao gồm: Chương 1: Lập luận kinh tế – kỹ thuật - Trình bày các yếu tố cần thiết tại nơi được chọn đặt nhà máy. Chương 2: Tổng quan - Tổng quan về nguyên liệu mía đường, sản phẩm đường RS và sự phát triển của ngành công ngiệp mía đường trong nước và trên thế giới. Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ - Quy trình công nghệ và thuyết minh quy trình công nghệ (trình bày mục đích, thông số kĩ thuật (nếu có) và thiết bị của từng công đoạn). Chương 4: Tính cân bằng vật chất - Dựa vào số liệu ban đầu để tính được năng suất các công đoạn của quy trình sản xuất, coi hao hụt ở các công đoạn quy trình sản xuất là 0%. Chương 5: Tính cân bằng nhiệt lượng - Dựa vào số liệu tính được ở cân bằng vật chất để tính được nhiệt lượng cần sử dụng của các quá trình: gia nhiệt, bốc hơi, cô đặc, sấy,... Chương 6: Tính và chọn thiết bị - Dựa trên năng suất chương 4, lượng nhiệt chương 5 và quy trình công nghệ ở chương 3 để tính, chọn thiết bị, máy móc, thùng chứa cho từng công đoạn sản xuất. Chương 7: Tính xây dựng - 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… Chương 8: Tính hơi - nước - Tính lượng hơi, nước sử dụng trong nhà máy. Chương 9: Kiểm tra sản xuất – Đánh giá chất lượng sản phẩm - Trình bày cách đánh giá chất lượng sản phẩm và quá trình kiểm tra trong quá trình sản xuất. Chương 10: An toàn lao động – Vệ sinh xí nghiệp - Trình bày các yêu cầu trong nhà máy để đảm bảo an toàn lao động, đảm bảo an toàn vệ sinh,…trong nhà máy. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA: HOÁ -------- ooooo -------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Phương Thảo Lớp: 14H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140098 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 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 cấy mía (tính % theo CK của mía) Sacaroza Chất không đường Thành phần xơ : 12,6% : 2,9% : 10,8% Nước trong mía : Sinh viên tự tính GP bã Độ ẩm bã Lượng nước thẩm thấu 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: - Lời mở đầu. : 75% : 48,5% : 24% - Chương 1: Lập luận kinh tế, kỹ thuật. - Chương 2: Tổng quan. - Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ. - Chương 4: Tính cân bằng vật chất. - Chương 5: Tính cân bằng nhiệt. - Chương 6: Tính và chọn thiết bị chủ yếu. - Chương 7: Tính xây dựng. - Chương 8: Tính hơi - nước. - Chương 9: Kiểm tra sản xuất và sản phẩm. - Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp. - Kết luận. - Tài liệu tham khảo. 5. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ): - Bản vẽ mặt bằng tầng một phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3). - Bản vẽ mặt bằng tầng hai phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3). - Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính (Ao), (A3). - Bản vẽ sơ đồ hơi và nước (Ao), (A3). - Bản vẽ mặt bằng tổng thể nhà máy (Ao), (A3). 6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8. Ngày hoàn thành đồ án: 14/02/2019 30/05/2019 Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2019 Trưởng Bộ môn PGS.TS Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là sản phẩm cuối cùng của sinh viên trước khi rời khỏi trường đại học. Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp sinh viên phải áp dụng tất cả những kiến thức đã được học và tích lũy trong suốt những năm ngồi trên ghế nhà trường. Chính vì vậy những kiến thức đã được tiếp thu trong 5 năm học tại trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng là nền tảng vững chắc giúp 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 và giúp đỡ em 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 em những kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện thuận lợi cho 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. Sinh viên thực hiện Phạm Thị Phương Thảo i CAM ĐOAN Em là Phạm Thị Phương Thảo, 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 thầy 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. Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Sinh viên thực hiện Phạm Thị Phương Thảo ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. i CAM ĐOAN ...............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ....................................................................... x DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ......................................................xiii MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT .......................................................... 2 1.1. Đặc điểm tự nhiên, vị trí xây dựng nhà máy ...................................................... 2 1.2. Nguồn nguyên liệu............................................................................................ 2 1.3. Hợp tác hóa - liên hiệp hóa ............................................................................... 2 1.4. Nguồn cung cấp điện ........................................................................................ 3 1.6. Nguồn cung cấp hơi .......................................................................................... 3 1.7. Nguồn cung cấp nhiên liệu, năng lượng ............................................................ 3 1.8. Hệ thống giao thông.......................................................................................... 3 1.9. Xử lý nước thải – Rác thải - Khí thải ................................................................ 4 1.10. Nguồn nhân lực............................................................................................... 4 1.11. Thị trường tiêu thụ .......................................................................................... 4 Chương 2: TỔNG QUAN ............................................................................................ 5 2.1. Giá trị kinh tế của cây mía, phụ phẩm ............................................................... 5 2.2. Thành phần hóa học của mía ............................................................................. 6 2.2.1. Đường sacaroza (C6H12O6) ........................................................................ 6 2.2.2. Chất không đường ..................................................................................... 7 2.3. Quá trình lấy nước mía ..................................................................................... 7 2.3.1. Phương pháp ép ......................................................................................... 7 2.3.2. Phương pháp khuếch tán ............................................................................ 8 2.4. Quá trình làm sạch nước mía ............................................................................ 8 iii 2.4.1. Cơ sở lí thuyết ........................................................................................... 8 2.4.2. Các phương pháp làm sạch nước mía ....................................................... 10 2.5. Quá trình cô đặc.............................................................................................. 11 2.5.1. Phương án bốc hơi chân không ................................................................ 12 2.5.2. Phương án bốc hơi áp lực ........................................................................ 12 2.5.3. Phương án bốc hơi áp lực chân không...................................................... 12 2.6. Quá trình nấu đường và kết tinh ...................................................................... 13 2.7. Đường RS thành phẩm .................................................................................... 14 2.8. Sự phát triển của ngành công nghiệp đường mía ............................................. 14 2.8.1. Trên thế giới ............................................................................................ 14 2.8.2. Trong nước .............................................................................................. 15 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ...................... 17 3.1. Chọn phương pháp sản xuất ............................................................................ 17 3.1.1. Chọn phương pháp sản xuất ..................................................................... 17 3.1.2. Chọn phương pháp lấy nước mía ............................................................. 17 3.1.3. Chọn phương pháp làm sạch .................................................................... 18 3.1.4. Chọn phương pháp nấu đường ................................................................. 18 3.1.5. Chọn chế độ nấu đường ........................................................................... 18 3.2. Thuyết minh quy trình .................................................................................... 18 3.2.1. Vận chuyển và cấp mía ............................................................................ 18 3.2.2. Xử lý sơ bộ .............................................................................................. 18 3.2.3. Ép mía: Ép dập và ép kiệt ........................................................................ 21 3.2.4. Gia vôi sơ bộ ........................................................................................... 22 3.2.5. Gia nhiệt lần 1 ......................................................................................... 23 3.2.6. Thông SO2 lần 1 và trung hòa .................................................................. 24 3.2.7. Gia nhiệt lần 2 ......................................................................................... 24 3.2.8. Lắng ........................................................................................................ 25 3.2.9. Lọc chân không ....................................................................................... 25 3.2.10. Gia nhiệt lần 3 ....................................................................................... 26 3.2.11. Bốc hơi (cô đặc)..................................................................................... 26 3.2.12. Thông SO2 lần 2 .................................................................................... 26 iv 3.2.13. Lọc kiểm tra........................................................................................... 27 3.2.14. Nấu đường ............................................................................................. 27 3.2.15. Trợ tinh.................................................................................................. 29 3.2.16. Ly tâm ................................................................................................... 30 3.2.17. Sấy đường.............................................................................................. 32 3.2.18. Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản ......................................... 32 Chương 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 34 4.1. Ép mía ............................................................................................................ 34 4.1.1. Thành phần mía ....................................................................................... 34 4.1.2. Bã mía .................................................................................................... 34 4.1.3. Nước thẩm thấu ...................................................................................... 35 4.1.4. Nước mía hỗn hợp (NMHH) .................................................................... 35 4.2. Công đoạn làm sạch ........................................................................................ 35 4.2.1. Tính lượng lưu huỳnh và SO2 .................................................................. 35 4.2.2. Tính vôi và sữa vôi .................................................................................. 36 4.2.3. Gia vôi sơ bộ (GVSB).............................................................................. 36 4.2.4. Thông SO2 lần 1 ...................................................................................... 37 4.2.5. Nước mía trung hòa ................................................................................ 38 4.2.6. Nước bùn ................................................................................................ 38 4.2.7. Nước lắng trong ...................................................................................... 39 4.2.8. Bùn lọc ................................................................................................... 39 4.2.9. Nước rửa bùn ........................................................................................... 39 4.2.10. Nước lọc trong ....................................................................................... 39 4.2.11. Nước mía trong ...................................................................................... 39 4.3. Bốc hơi và làm sạch mật chè ........................................................................... 40 4.3.1. Lượng nước bốc hơi................................................................................. 40 4.3.2. Mật chè thô .............................................................................................. 41 4.3.3. Thông SO2 lần 2 ...................................................................................... 41 4.3.4. Lọc kiểm tra ........................................................................................... 42 4.3.5. Mật chè tinh ............................................................................................ 42 4.3.6. Hiệu suất làm sạch mật chè ..................................................................... 43 v 4.4. Nấu đường ..................................................................................................... 43 4.4.1. Khối lượng đường thành phẩm và mật rĩ.................................................. 43 4.4.2. Tính đường noc C .................................................................................... 44 4.4.3. Tính đường non B.................................................................................... 45 4.4.4. Tính cho nấu non A ................................................................................. 46 Chương 5 : CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG ................................................................ 50 5.1. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc nhiều nồi .......................................................... 50 5.1.1. Khối lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc ........................................ 50 5.1.2. Nồng độ chất khô trong các hiệu ............................................................. 50 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở các hiệu ................................................... 51 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi ................................... 51 5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi ................................... 52 5.1.6. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (ti) .............................................. 53 5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ..................................................................... 53 5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường ................................................................... 54 5.3.1. Nấu non A .............................................................................................. 55 5.3.2. Nấu non B ............................................................................................... 57 5.3.3. Nấu non C ............................................................................................... 59 5.3.4. Nấu giống B, C ........................................................................................ 60 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc .......................................................................... 61 5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi.................................................................... 61 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc ................................................................. 62 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác .................................................................... 64 5.5.1. Nhiệt dùng cho hồi dung, đường hồ ......................................................... 64 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống............................................ 65 5.5.3. Nhiệt dùng cho li tâm.............................................................................. 66 5.5.4. Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu ................................................ 66 5.5.5. Nhiệt đun nóng nước rửa máy lọc chân không ........................................ 66 5.5.6. Nhiệt dùng cho sấy đường thành phẩm .................................................... 67 Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ .................................................................... 69 6.1. Chọn bộ máy ép ............................................................................................. 69 vi 6.1.1. Tính tốc độ trục ép ................................................................................... 69 6.1.2. Kiểm tra lại hệ máy ép ............................................................................. 69 6.2. Băng tải mía.................................................................................................... 69 6.3. Máy băm mía ................................................................................................. 70 6.3.1. Máy băm 1............................................................................................... 70 6.3.2. Máy băm 2............................................................................................... 70 6.4. Máy đánh tơi................................................................................................... 71 6.5. Cân định lượng .............................................................................................. 71 6.6. Thiết bị gia vôi sơ bộ ..................................................................................... 72 6.7. Thiết bị gia nhiệt ............................................................................................. 72 6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà .................................................. 74 6.8.1 Bộ phận sunfit hoá .................................................................................... 74 6.8.2. Đoạn giữa thiết bị .................................................................................... 74 6.8.3. Thùng trung hòa ...................................................................................... 74 6.9. Thiết bị lắng.................................................................................................... 75 6.10. Thiết bị lọc chân không................................................................................. 76 6.11. Thiết bị cô đặc (bốc hơi) .............................................................................. 77 6.11.1. Nhiệt lượng cung cấp cho buống đốt các hiệu ........................................ 77 6.11.2. Bề mặt truyền nhiệt các hiệu ................................................................. 77 6.11.3. Các thông số kĩ thuật ............................................................................. 78 6.12. Thiết bị thông SO2 lần II ............................................................................... 79 6.13. Thiết bị lọc kiểm tra ...................................................................................... 79 6.14. Thiết bị nấu đường ........................................................................................ 80 6.14.1. Hệ số truyền nhiệt .................................................................................. 80 6.14.2. Nhiệt lượng cung cấp cho các nồi nấu đường ......................................... 80 6.14.3. Bề mặt truyền nhiệt................................................................................ 81 6.14.4. Tính số nồi nấu đường ........................................................................... 83 6.15. Trợ tinh ......................................................................................................... 83 6.15.1. Tính số lượng thiết bị trợ tinh ................................................................ 83 6.15.2. Kích thước thiết bị ................................................................................. 84 6.16. Thiết bị li tâm .............................................................................................. 84 vii 6.16.1. Máy li tâm đường A, B .......................................................................... 84 6.16.2. Máy li tâm đường C .............................................................................. 85 6.17. Máy sấy đường ............................................................................................. 86 Chương 7: TÍNH XÂY DỰNG .................................................................................. 90 7.1. Tính nhân lực lao động ................................................................................... 90 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy .................................................................. 90 7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy .............................................................. 90 7.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy ............................................................. 91 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy............................................................. 94 7.2.1. Phân xưởng sản xuất chính ...................................................................... 94 7.2.2. Các phân xưởng sản xuất phụ .................................................................. 94 7.2.3. Các công trình kho bãi ............................................................................ 96 7.2.4. Các công trình hành chính, nhà phục vụ công nhân.................................. 97 7.2.5. Khu đất mở rộng ..................................................................................... 97 7.2.6. Các công trình xử lý và chứa nước........................................................... 98 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy .................................................................... 100 7.3.1. Diện tích khu đất ................................................................................... 100 7.3.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy ............................................................ 100 Chương 8: TÍNH HƠI - NƯỚC ............................................................................... 101 8.1. Tính hơi ........................................................................................................ 101 8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi.................................................................. 101 8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò ..................... 102 8.2. Tính nước ..................................................................................................... 102 8.2.1. Nước ngưng tụ ....................................................................................... 102 8.2.2. Nước lắng trong .................................................................................... 102 8.2.3. Nước lọc trong ....................................................................................... 102 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ ............................................................................ 102 8.2.5. Nước thải của nhà máy .......................................................................... 103 Chương 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ....................................................................... 104 9.1. Kiểm tra sản xuất ......................................................................................... 104 9.2. Xác định một số chỉ tiêu .............................................................................. 104 viii 9.2.1. Kiểm tra nguyên liệu mía đầu vào......................................................... 104 9.2.2. Phân tích chỉ tiêu trên cây mía ............................................................... 104 9.2.3. Phân tích các loại nước mía, chè trong: .................................................. 105 9.2.5. Phân tích đường thành phẩm.................................................................. 106 9.2.6. Xác định độ màu ICS theo TCVN - 5447 - 91........................................ 107 Chương 10: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP ..................... 108 10.1. An toàn lao động........................................................................................ 108 10.1.1. Những nguyên nhân gây ra ................................................................. 108 10.1.2. Biện pháp khắc phục ........................................................................... 108 10.1.3. Những an toàn cụ thể trong nhà máy .................................................... 108 10.2. Vệ sinh xí nghiệp ........................................................................................ 109 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 1 PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................. 1 PHỤ LỤC 2 ................................................................................................................. 3 PHỤ LỤC 3 ................................................................................................................. 5 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ 1. Danh sách các bảng chương 2: Bảng 2.1. Các chỉ tiêu cảm quan ................................................................................ 16 Bảng 2.2. Các chỉ tiêu lý hóa ..................................................................................... 16 2. Danh sách các bảng chương 4: Bảng 4.1. Bảng Ap, Bx của nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm .................. 43 Bảng 4.2. Bảng nguyên liệu nấu non C ...................................................................... 45 Bảng 4.3. Bảng nguyên liệu nấu non B ...................................................................... 46 Bảng 4.4. Bảng nguyên liệu nấu non A ...................................................................... 47 Bảng 4.5. Kết quả tính KL thành phẩm và bán thành phẩm tính theo năng suất nhà máy............................................................................................................................ 48 Bảng 4.6. Bảng tổng kết cân bằng vật chất sản xuất đường RS .................................. 49 3. Danh sách các bảng chương 5: Bảng 5.1. Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu .......................................... 51 Bảng 5.2. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi ở các hiệu ..................................................... 52 Bảng 5.3. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh ........................................................ 52 Bảng 5.4. Chế độ nhiệt của hệ thống bốc hơi ............................................................. 53 Bảng 5.5. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ................................................................ 54 Bảng 5.6. Nguyên liệu nấu non A ............................................................................. 55 Bảng 5.7. Kết quả tính toán thông số nấu non A ........................................................ 56 Bảng 5. 8. Nguyên liệu nấu non B ............................................................................. 57 Bảng 5.9. Kết quả tính toán thông số nấu non B......................................................... 58 Bảng 5.10. Nguyên liệu nấu non C ............................................................................ 59 Bảng 5.11. Kết quả tính toán thông số nấu non C....................................................... 59 Bảng 5.12. Nguyên liệu nấu giống B, C .................................................................... 60 Bảng 5.13. Kết quả tính toán các thông số nấu giống B, C ......................................... 61 Bảng 5.14. Tổng kết nhiệt trong quá trình nấu ........................................................... 61 Bảng 5.15. Tính toán và tra bảng các thông số của quá trình bốc hơi ......................... 63 Bảng 5.16. Nhiệt dùng cho hồi dung .......................................................................... 65 Bảng 5.17. Nhiệt dùng cho gia nhiệt .......................................................................... 65 Bảng 5.18. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy .................................................... 68 4. Danh sách các bảng chương 6: Bảng 6.1. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt ................................................... 73 Bảng 6.2. Thông số công nghệ thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm Taibong .................... 73 Bảng 6.3. Kết quả tính toán diện tích truyền nhiệt nồi bốc hơi ................................... 77 Bảng 6.4. Thông số kĩ thuật thiết bị lọc ống ZX ........................................................ 80 Bảng 6.5. Kết quả tính nhiệt nồi nấu .......................................................................... 80 x Bảng 6.6. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi nấu ............................................ 81 Bảng 6.7. Kết quả tính toán thiết bị nấu ..................................................................... 83 Bảng 6.8. Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh ............................................................... 84 Bảng 6.9. Thông số kĩ thuật thiết bị li tâm C58MT ................................................... 85 Bảng 6.10. Thông số kĩ thuật thiết bị li tâm................................................................ 86 Bảng 6.11. Tổng kết thiết bị trong sản xuất đường RS ............................................... 87 5. Danh sách các bảng chương 7: Bảng 7.1. Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch................................................... 90 Bảng 7.2. Phân bố lao động trực tiếp ......................................................................... 92 Bảng 7.3. Phân bố lao động gián tiếp ......................................................................... 93 Bảng 7.4. Số công nhân khác ..................................................................................... 93 Bảng 7.5. Tổng kết xây dựng nhà máy ....................................................................... 99 6. Danh sách các bảng chương 8 (phụ lục): Bảng 8.1. Sự phân bố nước ngưng ............................................................................... 1 Bảng 8.2. Sự phân bố nước lắng trong ......................................................................... 1 Bảng 8.3. Sự phân bố nước lọc trong ........................................................................... 2 Bảng 8.4. Nước thải của nhà máy đường ..................................................................... 2 7. Danh sách các bảng chương 9 (phụ lục): Bảng 9.1. Quy định thời gian và hạng mục phân tích hằng ngày trong sản xuất ........... 3 8. Danh sách các hình chương 2: Hình 2.1. Đồ thị quá bão hòa của sacaroza ................................................................ 14 9. Danh sách các hình chương 3: Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đường RS ........................................... 19 Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất đường RS ........................................... 20 Hình 3.3. Máy băm mía điều khiển bằng môtơ điện ................................................... 21 Hình 3.4. Máy đánh tơi kiểu búa lắc ......................................................................... 21 Hình 3.5. Sơ đồ thẩm thấu kép .................................................................................. 22 Hình 3.6. Máy ép kiểu đỉnh thẳng .............................................................................. 22 Hình 3.7. Thiết bị gia nhiệt kiểu tấm ......................................................................... 23 Hình 3.8. Thiết bị trung hòa đường ống kiểu đứng ..................................................... 24 Hình 3.9. Thiết bị lắng .............................................................................................. 25 Hình 3.10. Máy lọc chân không liên tục .................................................................... 25 Hình 3.11. Thiết bị cô đặc ống chùm kiểu thẳng đứng .............................................. 26 Hình 3.12. Sơ dồ nấu đường non A, B, C ................................................................... 27 Hình 3.13. Nối nấu đường chân không tập hợp ống .................................................. 29 Hình 3.14. Thiết bị trợ tinh loại đĩa khuyết ............................................................... 30 Hình 3.15. Thiết bị trợ tinh làm lạnh tự nhiên ........................................................... 30 Hình 3.16. Máy ly tâm gián đoạn .............................................................................. 31 Hình 3.17. Máy ly tâm liên tục .................................................................................. 31 Hình 3.18. Thiết bị sấy thùng quay ........................................................................... 32 xi 10. Danh sách các hình chương 4: Hình 4.1. Công thức nhân chéo nấu giống C .............................................................. 44 Hình 4.2. Công thức nhân chéo nấu non C ................................................................. 44 Hình 4.3. Công thức nhân chéo nấu giống B .............................................................. 45 Hình 4.4.Công thức nhân chéo nấu non B .................................................................. 46 11. Danh sách hình chương 6: Hình 6.1. Thùng cân tự động ..................................................................................... 71 Hình 6.2. Thiết bị gia vôi ........................................................................................... 72 Hình 6.3. Thiết bị TĐN dạng tấm ............................................................................. 73 Hình 6.4. Thiết bị sunfit - trung hòa ........................................................................... 74 Hình 6.5. Thiết bị lắng ............................................................................................... 75 Hình 6.6. Thiết bị lọc chân không .............................................................................. 76 Hình 6.7. Nồi bốc hơi ................................................................................................ 78 Hình 6 8. Thiết bị lọc ống ZX ................................................................................... 80 Hình 6.9. Nồi nấu ...................................................................................................... 81 Hình 6.10. Trợ tinh .................................................................................................... 84 Hình 6.11. Thiết bị trợ tinh ........................................................................................ 84 Hình 6.12. Thiết bị li tâm ........................................................................................... 85 Hình 6.13. Thiết bị li tâm .......................................................................................... 86 Hình 6.14. Máy sấy thùng quay ................................................................................. 86 xii 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 xiii Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 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 [13]. 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…[1]. 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” [14]. 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 cấp thiết đó nên em được nhận đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 tấn mía/ngày”. SVTH: Phạm Thị Phương Thảo GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 tấn mía/ngày Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT Tỉnh Thừa Thiên Huế nằm giữa khu vực miền trung, là một tỉnh còn nghèo, diện tích khá rộng, dân đông nhưng lại sống chủ yếu về nông nghiệp, đồng thời tỉnh có các huyện miền núi, trung du với diện tích khá rộng, đất đai màu mỡ, phì nhiêu, rất phù hợp để phát triển các cây công nghiệp như cà phê, cao su, hồ tiêu và cây mía. Ngày nay ngành công nghiệp mía đường được xem là ngành mang lại nhiều lợi ích cho nền kinh tế quốc dân. Nhiều năm trở lại đây ngành công nghiệp ở tỉnh Thừa Thiên Huế phát triển khá mạnh thu hút vốn đầu tư trong nước lẫn nước ngoài, chú trọng ở các khu công nghiệp như: Phú Bài, Hương Sơ, Tứ Hạ,... Trong đó có các nhà máy chế biến thực phẩm, rượu tiêu thụ lớn sản lượng đường. Hiện nay ở tỉnh Thừa Thiên Huế không có nhà máy đường nào, nên nguồn nguyên liệu chưa được sử dụng thích đáng. Vì vậy việc đầu tư xây dựng nhà máy đường ở đây rất cần thiết và cấp bách. 1.1. Đặc điểm tự nhiên, vị trí xây dựng nhà máy Nhà máy được đặt ở xã Bình Điền, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế. Phía Đông là sông Bình Điền, phía Nam giáp huyện Hương Thủy, phía Bắc giáp huyện Phong Điền, phía Tây là vùng đồi núi. Vùng đất màu mỡ cho năng suất mía cao và vùng đất trồng rộng [16]. Thừa Thiên Huế nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cho nên thời tiết diễn ra theo chu kỳ 4 mùa, mùa xuân mát mẽ, ấm áp; mùa hè nóng bức; mùa thu dịu và mùa đông gió rét. Nhiệt độ trung bình cả năm 25°C. Số giờ nắng cả năm là 2000 giờ. - Hướng gió chủ yếu của mùa đông: Tây - Bắc [16] - Hướng gió chủ yếu của mùa hè: Đông - Nam [16] Nên chế độ gió có hướng gió thịnh hành là gió mùa Đông Nam Tây Bắc. 1.2. Nguồn nguyên liệu Hiện nay, vùng nguyên liệu chủ yếu của nhà máy là nguồn cung cấp ở các huyện trong tỉnh. Đặc biệt, các huyện có sản lượng mía nhiều nhất là Phong Điền, Hương Trà, Phú Lộc, Quảng Điền. Ngoài ra, nhà máy còn nhập nguyên liệu từ các huyện khác như Phú Vang, Nam Đông, A Lưới… Khi nguồn nguyên liệu trong tỉnh không đủ thì nhập thêm nguồn nguyên liệu các tỉnh: Quảng Trị, Quảng Bình, Quảng Nam,... Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta cần mở rộng thêm vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nông dân, khuyến khích dùng giống mới đạt năng suất cao. 1.3. Hợp tác hóa - liên hiệp hóa SVTH: Phạm Thị Phương Thảo GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất đường RS hiện đại năng suất 6500 tấn mía/ngày Nhà máy sản xuất đường sẽ là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất thực phẩm tại tỉnh Thừa Thiên Huế và trên địa bàn cả nước. Để đạt được hiệu quả kinh tế thì hầu hết các phế liệu được sử dụng triệt để. Bã mía là chất đốt phục vụ cho nhà máy, bùn lọc từ mật chè được bán cho các cơ sở sản xuất phân vi sinh, mật rỉ của nấu đường được bán cho nhà máy sản xuất cồn thô trong và ngoài tỉnh. 1.4. Nguồn cung cấp điện Mạng lưới điện quốc gia 500kV hạ thế xuống 220/380V do sở điện lực tỉnh cấp để sử dụng khi khởi động máy và khi máy ngừng hoạt động thì sử dụng sinh hoạt hoặc dùng chiếu sáng. Để đảm bảo cho nhà máy được sản xuất liên tục thì lắp thêm một máy phát điện dự phòng. 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 nước Tùy theo mục đích sử dụng mà nước phải đảm bảo chỉ tiêu hóa lí, sinh học nhất định. Nhà máy sử dụng nước chủ yếu lấy từ sông Bình Điền, hệ thống nước ngầm. Ta cần phải xử lí trước khi đưa vào sản xuất tùy theo mục đích sử dụng. Nước trong sản xuất có các dạng sau: - Nước lọc trong: nước lắng trong được đưa đi lọc để loại triệt để các tạp chất mà quá trình lắng không loại được. - Nước sau lọc trong được làm mềm qua cột trao đổi ion để khử độ cứng rồi cung cấp lò hơi. 1.6. Nguồn cung cấp hơi Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các công đoạn sản xuất: 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. 1.7. Nguồn cung cấp nhiên liệu, năng lượng Dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi nhằm giảm bớt chi phí, tăng hiệu suất tổng thu hồi của nhà máy. Ngoài ra, dùng dầu FO và củi đốt. Dùng dầu bôi trơn để bôi trơn thiết bị trong sản xuất. 1.8. Hệ thống giao thông 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... từ các huyện trong địa phương, các tỉnh Quảng Nam, Quảng Trị,...về nhà máy cũng như vận chuyển sản phẩm và phụ phẩm đến nơi tiêu thụ. SVTH: Phạm Thị Phương Thảo GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 3