Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG THÔ PHƯƠNG PHÁP VÔI NĂNG SUẤT 4340 TẤN MÍA/NGÀY. Sinh viên thực hiện: Võ Thị Phương Uyên Số thẻ sinh viên: 107150129 Lớp: 15H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày. Sinh viên thực hiện: Võ Thị Phương Uyên Số thẻ sinh viên: 107150129 Lớp: 15H2A Yêu cầu của đồ án này là thiết kế nhà máy sản xuất đường thô năng suất 4340 tấn mía/ngày. Đồ án gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ. Về phần thuyết minh gồm 10 chương về những nội dung sau: - Chương 1: Lập luận kinh tế kĩ thuật - Chương 2: Tổng quan - Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ - Chương 4: Tính cân bằng vật chất - Chương 5: Tính cân bằng nhiệt - Chương 6: Tính và chọn thiết bị - Chương 7: Tính xây dựng - Chương 8: Tính hơi nước - Chương 9: Kiểm tra sản xuất - Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp Về phần bản vẽ gồm có 5 bản vẽ được thể hiện trên cỡ giấy A0 gồm: - Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính gồm 2 bản vẽ: Thể hiện cách bố trí, khoảng cách giữa các thiết bị trong nhà máy. - Bản vẽ mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: Thể hiện được hình dạng của gần hết thiết bị trong phân xưởng theo mặt cắt đứng, mặt cắt ngang, kết cấu tường, kết cấu nhà. - Bản vẽ đường ống hơi – nước: Giúp cụ thể hóa các đường ống trong xưởng, bao gồm đường ống hơi, nước cấp, nước thải, nước ngưng. - Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy: Thể hiện được cách bố trí và xếp đặt phân xưởng sản xuất và các công trình phụ trong nhà máy. 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: Võ Thị Phương Uyên Lớp : 15H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107150129 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 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: - Chất không đường: 11,85 %. 2,97 %. - Thành phần xơ: 11,49 %. - GP bã: - Nước: - Độ ẩm bã: 76,171 %. tự tính 48,94 %. - 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. 5. Các bản vẽ và đồ thị - Bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính. - Bản vẽ các mặt cắt phân xưởng sản xuất chính. - Bản vẽ đường ống hơi – nước. (A0) (A0) (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 09 tháng 12 năm 2019 Trưởng Bộ môn Công nghệ thực phẩm PGS.TS. Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn PGS.TS.Trương Thị Minh Hạnh LỜI CẢM ƠN Đồ án tốt nghiệp là học phần 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 năm tháng 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 tôi hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Trương Thị Minh Hạnh, giảng viên Bộ môn Công Nghệ Thực Phẩm – trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian làm đồ án. Tôi cũng xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Hóa đã dạy dỗ, cho tôi những kiến thức về các môn chuyên ngành, giúp tôi có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. Cuối cùng tôi xin cảm ơn nhà trường và bạn bè đã luôn quan tâm giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp. i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi hoàn toàn thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án là hoàn toàn trung thực và chính xác. Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng theo quy định liêm chính học thuật. Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Sinh viên thực hiện Võ Thị Phương Uyên ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................i CAM ĐOAN........................................................................................................................ ii MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ..............................................................................ix MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT .............................................................. 2 1.1. Đặc điểm thiên nhiên ..................................................................................................... 2 1.2. Vùng nguyên liệu........................................................................................................... 2 1.3. Hợp tác hóa .................................................................................................................... 3 1.4. Nguồn cung cấp điện ..................................................................................................... 3 1.5. Nguồn cung cấp hơi ....................................................................................................... 3 1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu ............................................................................................ 3 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước ................................................................. 4 1.8. Vấn đề thoát nước .......................................................................................................... 4 1.9. Giao thông vận tải.......................................................................................................... 4 1.10. Nguồn cung cấp nhân công ......................................................................................... 4 1.11. Tiêu thụ sản phẩm........................................................................................................ 5 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ................................................................................................ 6 2.1. Nguyên liệu mía............................................................................................................. 6 2.1.1. Nguồn gốc ............................................................................................................ 6 2.1.2. Tính chất và thành phần của mía, nước mía ........................................................ 6 2.1.3. Đường sacaroza ................................................................................................... 7 2.2. Cơ sở lý thuyết trong quá trình nấu đường .................................................................... 9 2.2.1. Quá trình lấy nước mía ra khỏi cây mía .............................................................. 9 2.2.2. Quá trình làm sạch nước mía ............................................................................... 9 2.2.3. Quá trình cô đặc ................................................................................................. 12 2.2.4. Quá trình nấu đường và kết tinh ........................................................................ 13 2.2.5. Ly tâm – sấy ....................................................................................................... 13 iii 2.3. Giới thiệu về một số loại đường .................................................................................. 13 2.4. Các chỉ tiêu của đường thô .......................................................................................... 14 2.4.1. Chỉ tiêu cảm quan của đường thô ...................................................................... 14 2.4.2. Chỉ tiêu hóa lí- hóa của đường thô .................................................................... 15 2.5. Tình hình phát triển ngành đường ............................................................................... 15 2.5.1. Trên thế giới ....................................................................................................... 15 2.5.2. Ở Việt Nam ........................................................................................................ 15 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ....................... 16 3.1. Chọn phương pháp lấy nước mía ................................................................................ 16 3.2. Chọn phương pháp làm sạch ....................................................................................... 16 3.3. Chọn phương pháp bốc hơi ......................................................................................... 17 3.3.1. Phương pháp bốc hơi chân không ..................................................................... 17 3.3.2. Phương pháp bốc hơi áp lực .............................................................................. 17 3.3.3. Phương pháp bốc hơi áp lực chân không ........................................................... 18 3.4. Chọn phương pháp nấu và chế độ nấu ........................................................................ 18 3.4.1. Chọn phương pháp nấu ...................................................................................... 18 3.4.2. Chọn chế độ nấu ................................................................................................ 18 3.5. Quy trình công nghệ .................................................................................................... 19 3.6. Thuyết minh quy trình ................................................................................................. 22 3.6.1. Xử lý mía trước khi ép ....................................................................................... 22 3.6.2. Ép lấy nước mía ................................................................................................. 23 3.6.3. Làm sạch nước mía ............................................................................................ 24 3.6.4. Lắng lọc ............................................................................................................. 26 3.6.5. Gia nhiệt 3 .......................................................................................................... 28 3.6.6. Cô đặc ................................................................................................................ 28 3.6.7. Lọc kiểm tra ....................................................................................................... 29 3.6.8. Nấu đường ......................................................................................................... 29 3.6.9. Trợ tinh .............................................................................................................. 31 3.6.10. Ly tâm .............................................................................................................. 33 3.6.11. Sấy đường ........................................................................................................ 34 3.6.12. Làm nguội, phân loại, đóng gói và bảo quản ................................................... 35 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ................................................................. 36 4.1. Tính toán công đoạn ép (Cơ sở tính toán 100 tấn mía) ............................................... 36 iv 4.1.1. Tính mía nguyên liệu ......................................................................................... 36 4.1.2. Tính bã mía ........................................................................................................ 36 4.1.3. Tính nước thẩm thấu .......................................................................................... 37 4.1.4. Tính nước mía hỗn hợp ...................................................................................... 37 4.2. Tính toán công đoạn làm sạch ..................................................................................... 37 4.2.1. Tính vôi và sữa vôi ............................................................................................ 38 4.2.2. Tính nước mía gia vôi ........................................................................................ 38 4.2.3. Tính nước bùn .................................................................................................... 39 4.2.4. Tính nước mía lắng trong .................................................................................. 39 4.2.5. Tính lượng bùn lọc............................................................................................. 39 4.2.6. Tính khối lượng đường tổn thất trong bùn lọc .................................................. 39 4.2.7. Tính nước mía trong (chè trong) ........................................................................ 40 4.2.8. Tính mật chè ...................................................................................................... 40 4.2.9. Lọc kiểm tra (LKT)............................................................................................ 41 4.3. Công đoạn nấu đường .................................................................................................. 41 4.3.1. Lượng đường thành phẩm .................................................................................... 42 4.3.2. Lượng mật rỉ ........................................................................................................ 42 4.3.3. Tính non C ........................................................................................................... 42 4.3.4. Tính phối liệu nấu C ............................................................................................. 42 4.3.5. Tính non B ........................................................................................................... 44 4.3.6. Tính phối liệu nấu B ............................................................................................. 44 4.3.7. Tính non A........................................................................................................... 45 4.3.8. Khối lượng các sản phẩm theo năng suất nhà máy ................................................ 46 4.3.9. Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy .................................. 48 CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG NHIỆT .................................................................................... 51 5.1. Hệ cô đặc nhiều nồi ..................................................................................................... 51 5.1.1. Khối lượng nước bốc hơi ................................................................................... 51 5.1.2. Nồng độ chất khô trong các hiệu ....................................................................... 52 5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi hiệu ..................................................... 52 5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi ............................................ 53 5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ đun nóng ................................................................................. 55 5.3. Cân bằng nhiệt cho nấu đường .................................................................................... 56 5.3.1. Cân bằng nhiệt cho nấu non A ........................................................................... 57 v 5.3.2. Cân bằng nhiệt nấu non B .................................................................................. 59 5.3.3. Cân bằng nhiệt nấu non C .................................................................................. 60 5.3.4. Cân bằng nhiệt cho nấu giống B, C ................................................................... 61 5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ bốc hơi .................................................................................... 63 5.4.1. Tính lượng nước bốc hơi ................................................................................... 63 5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ thống cô đặc ................................................................ 63 5.4.3. Tính sai số .......................................................................................................... 66 5.5. Nhiệt dùng cho các yêu cầu khác ................................................................................ 66 5.5.1. Nhiệt lượng dùng cho hồi dung C và đường hồ B ............................................. 67 5.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt nguyên liệu nấu đường .............................................. 67 5.5.3. Nhiệt độ đun nóng nước rửa máy lọc chân không ............................................. 67 5.5.4. Nhiệt dùng cho rửa thiết bị ................................................................................ 68 5.5.5. Nhiệt dùng cho quá trình sấy đường .................................................................. 68 5.5.6. Nhiệt dùng cho đun nóng nước thẩm thấu ......................................................... 69 CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ....................................................................... 70 6.1. Chọn bộ máy ép ........................................................................................................... 70 6.1.1. Tính tốc độ của trục ép ...................................................................................... 70 6.2. Băng tải mía ................................................................................................................. 71 6.3. Máy băm ...................................................................................................................... 71 6.3.1. Máy băm 1 ......................................................................................................... 71 6.3.2. Máy băm 2 ......................................................................................................... 72 6.4. Máy đánh tơi ................................................................................................................ 72 6.5. Cân định lượng ............................................................................................................ 73 6.6. Thiết bị gia vôi ............................................................................................................. 73 6.7. Thiết bị gia nhiệt .......................................................................................................... 74 6.8. Thiết bị lắng trong ....................................................................................................... 76 6.9. Thiết bị lọc chân không ............................................................................................... 78 6.10. Thiết bị cô đặc ........................................................................................................... 78 6.10.1. Nhiệt lượng cung cấp cho buồng đốt các hiệu................................................. 78 6.10.2. Bề mặt truyền nhiệt các hiệu ........................................................................... 78 6.10.3. Các thông số kĩ thuật ....................................................................................... 79 6.11. Thiết bị lọc kiểm tra................................................................................................... 81 6.12. Thiết bị nấu đường..................................................................................................... 81 vi 6.12.1. Hệ số truyền nhiệt ............................................................................................ 81 6.12.2. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường .............................................................. 81 6.12.3. Bề mặt truyền nhiệt .......................................................................................... 82 6.13. Thiết bị trợ tinh .......................................................................................................... 84 6.13.1. Tính số lượng thiết bị ....................................................................................... 84 6.13.2. Kích thước thiết bị trợ tinh .............................................................................. 85 6.14. Thiết bị ly tâm đường A, B ........................................................................................ 86 6.15. Thiết bị ly tâm đường C............................................................................................. 87 6.16. Thiết bị sấy đường ..................................................................................................... 87 CHƯƠNG 7: TÍNH XÂY DỰNG ...................................................................................... 91 7.1. Tính nhân lực lao động ................................................................................................ 91 7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy ............................................................................ 91 7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy ........................................................................ 91 7.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy ....................................................................... 92 7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy ........................................................................ 94 7.2.1. Phân xưởng chính .............................................................................................. 94 7.2.2. Các phân xưởng sản xuất phụ ............................................................................ 95 7.2.3. Các công trình hành chính, văn hóa, phục vụ công nhân .................................. 96 7.2.4. Kho chứa đường thành phẩm ............................................................................. 97 7.2.5. Các công trình khác ........................................................................................... 98 7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy .................................................................................. 99 7.3.1. Diện tích khu đất ................................................................................................ 99 7.3.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy ..................................................................... 100 CHƯƠNG 8. TÍNH HƠI – NƯỚC................................................................................... 102 8.1. Tính hơi ..................................................................................................................... 102 8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi ........................................................................... 102 8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò ............................. 103 8.2. Tính nước................................................................................................................... 103 8.2.1. Nước lắng trong ............................................................................................... 103 8.2.2. Nước lọc trong ................................................................................................. 103 8.2.3. Nước ngưng tụ ................................................................................................. 104 8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ ...................................................................................... 105 8.2.5. Nước thải của nhà máy .................................................................................... 105 vii CHƯƠNG 9. KIỂM TRA SẢN XUẤT ........................................................................... 107 9.1. Kiểm tra sản xuất ....................................................................................................... 107 9.2. Cách xác định một số chỉ tiêu.................................................................................... 108 9.2.1. Kiểm tra nguyên liệu mía đầu vào ................................................................... 108 9.2.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm .................................................................... 109 CHƯƠNG 10. AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP .............................. 110 10.1. An toàn lao động...................................................................................................... 110 10.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động trong quá trình sản xuất và biện pháp khắc phục .......................................................................................................... 110 10.1.2. Những an toàn cụ thể trong nhà máy ............................................................. 111 10.2. Vệ sinh xí nghiệp ..................................................................................................... 112 KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 114 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Danh sách bảng Bảng 2.1. Thành phần hóa học của cây mía và nước mía. ................................................... 7 Bảng 2.2. Các chỉ tiêu cảm quan ........................................................................................ 14 Bảng 2.3. Các chỉ tiêu lý hóa .............................................................................................. 15 Bảng 4.1. Chọn chế độ nấu đường 3 hệ.............................................................................. 42 Bảng 4.2. Tổng kết tính phối liệu nấu non C...................................................................... 44 Bảng 4.3. Tổng kết tính phối liệu nấu non B...................................................................... 45 Bảng 4.4. Tổng kết tính phối liệu nấu non A ..................................................................... 46 Bảng 4.5. Bảng tổng kết phần cân bằng nấu đường .............................................................. 48 Bảng 4.6. Bảng tổng kết cân bằng vật chất ........................................................................ 50 Bảng 5.1. Bảng áp suất hơi và nhiệt độ tương ứng của các hiệu........................................ 53 Bảng 5.2. Tổn thất do tăng nhiệt độ sôi ở các hiệu ............................................................ 53 Bảng 5.3. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh................................................................ 53 Bảng 5.4. Nhiệt độ sôi của dịch đường và hiệu số nhiệt độ có ích ở các hiệu ................... 54 Bảng 5.5. Tổng hợp chế độ cấp và sử dụng hơi của hệ bốc hơi ......................................... 55 Bảng 5.6. Tổng kết lượng hơi dùng cho gia nhiệt .............................................................. 56 Bảng 5.7. Lượng nguyên liệu dùng nấu non A .................................................................. 57 Bảng 5.8. Kết quả tính nhiệt độ sôi của dung dịch đường ................................................. 58 Bảng 5.9. Kết quả tính toán thông số nấu non A ................................................................ 58 Bảng 5.10. Tổng kết nhiệt nguyên liệu nấu non B ............................................................. 60 Bảng 5.11. Tổng kết nhiệt nguyên liệu nấu non C ............................................................. 61 Bảng 5.12. Tổng kết nhiên liệu nấu giống B, C ................................................................. 62 Bảng 5.13. Tổng kết nhiệt lượng và hơi cho nấu đường .................................................... 62 Bảng 5.14. Hàm nhiệt của hơi ............................................................................................ 64 Bảng 5.15. Hàm nhiệt nước ngưng và nhiệt dung riêng của dung dịch ............................. 64 Bảng 5.16. Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu ...................................................................... 65 Bảng 5.17. Nhiệt độ sôi của dung dịch ở các hiệu ............................................................. 65 Bảng 5.18. Kết quả tính sai số ............................................................................................ 66 Bảng 5.19. Tổng kết nhiệt đường hồ B và hồi dung C ....................................................... 67 Bảng 5.20. Nhiệt lượng dùng gia nhiệt nguyên liệu nấu đường......................................... 67 Bảng 5.21. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy ........................................................... 69 ix Bảng 6.1. Bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị gia nhiệt .................................................... 75 Bảng 6.2. Kết quả tính hệ số truyền nhiệt .......................................................................... 79 Bảng 6.3. Kết quả tính bề mặt truyền nhiệt ở các hiệu ...................................................... 79 Bảng 6.4. Nhiệt lượng cung cấp cho nấu đường ................................................................ 82 Bảng 6.5. Diện tích bề mặt truyền nhiệt các nồi nấu.......................................................... 82 Bảng 6.6. Kết quả tính toán thiết bị nấu ............................................................................. 84 Bảng 6.7. Số lượng thiết bị trợ tinh .................................................................................... 85 Bảng 6.8. Tổng kết kích thước của các thiết bị chính ........................................................ 89 Bảng 7.1. Thời gian sản xuất của nhà máy theo lịch .......................................................... 91 Bảng 7.2. Phân bố lao động gián tiếp ................................................................................. 92 Bảng 7.3. Phân bố lao động trực tiếp ................................................................................. 93 Bảng 7.4. Bảng tổng kết diện tích các công trình xây dựng ............................................. 100 Hình 8.1. Sự phân bố nước lắng trong.............................................................................. 103 Hình 8.2. Lượng nước lọc trong sử dụng ở các bộ phận .................................................. 104 Hình 8.3. Lượng nước ngưng phân bố ở các bộ phận ...................................................... 105 Bảng 9.1. Trình tự thực hiện kiểm tra sản xuất ............................................................... 107 Danh sách các hình Hình 2.1. Nguyên liệu mía. .................................................................................................. 6 Hình 2.2. Công thức cấu tạo của saccaroza .......................................................................... 7 Hình 2.3. Sản phẩm đường thô ........................................................................................... 14 Hình 3.1. Sơ đồ quy tình công nghệ. .................................................................................. 21 Hình 3.2. Dao băm mía....................................................................................................... 22 Hình 3.3. Cấu tạo dao băm ................................................................................................. 22 Hình 3.4. Máy đánh tơi kiểu búa ........................................................................................ 23 Hình 3.5. Máy ép ba trục. ................................................................................................... 24 Hình 3.6. Thiết bị gia vôi .................................................................................................... 25 Hình 3.7. Thiết bị gia nhiệt kiểu ống chùm. ....................................................................... 25 Hình 3.8. Thiết bị lắng trọng lực. ....................................................................................... 27 Hình 3.9. Thiết bị lọc bùn chân không. .............................................................................. 28 Hình 3.10. Hệ bốc hơi áp lực chân không bốn hiệu ........................................................... 29 Hình 3.11. Thiết bị lọc ống. ................................................................................................ 29 Hình 3.12. Nồi nấu đường chân không tập hợp ống. ......................................................... 31 Hình 3.13. Thiết bị trợ tinh dạng xoắn ruột gà ................................................................... 32 x Hình 3.14. Thiết bị trợ tinh loại đĩa khuyết ........................................................................ 32 Hình 3.15. Ly tâm gián đoạn .............................................................................................. 33 Hình 3.16. Ly tâm liên tục .................................................................................................. 34 Hình 3.17. Máy sấy thùng quay. ......................................................................................... 35 Hình 5.1. Sơ đồ hệ thống bốc hơi nhiều nồi ....................................................................... 51 Hình 5.2. Hệ thống bốc hơi ................................................................................................ 63 Hình 6.1. Thùng cân định lượng ......................................................................................... 73 Hình 6.2. Thiết bị gia vôi .................................................................................................... 74 Hình 6.3. Thiết bị gia nhiệt. ................................................................................................ 75 Hình 6.4. Thiết bị lắng trong .............................................................................................. 77 Hình 6.5. Thiết bị bốc hơi................................................................................................... 79 Hình 6.6. Thiết bị nấu đường.............................................................................................. 83 Hình 6.7. Thiết bị trợ tinh. .................................................................................................. 86 Hình 6.8. Thiết bị sấy thùng quay ...................................................................................... 88 xi DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT: 1. NDR: nhiệt dung riêng 2. KL: khối lượng 3. NMHH: nước mía hỗn hợp 4. GVSB: gia vôi sơ bộ 5. NMTH: nước mía trung hòa 6. CBVC: cân bằng vật chất 7. AP: độ tinh khiết 8. GP bã: thành phần phần trăm bã trong mía 9. KLR: khối lượng riêng 10. Độ Bx: biểu thị tỷ lệ phần trăm khối lượng các chất tan so với khối lượng dung dịch mía hay dung dịch đường. KÝ HIỆU: H: Chiều cao D: Đường kính L: Chiều dài W: Chiều rộng T: Thời gian t: Nhiệt độ p: Áp suất V: Thể tích xii Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày MỞ ĐẦU Công nghệ sản xuất đường mía là một lĩnh vực quan trọng trong ngành công nghệ thực phẩm và liên quan đến nhiều ngành khoa học khác nhau như cơ khí, công nghệ sinh học, hóa học… Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa nên thích hợp cho việc trồng và phát triển cây mía, chính vì vậy ngành mía đường là một trong những ngành thuận lợi để phát triển và ưu tiên hàng đầu. Việc cơ khí hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất, những thiết bị tự động, các phương pháp mới, vấn đề tự động và tin học hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy đường. Nhờ thế, các nhà máy đường đã không ngừng nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.Tuy nhiên trên thực tế thì ngành mía đường vẫn còn một số thực trạng và tồn tại đáng lưu tâm. Những tồn tại đó có thể là do công tác phát triển trong quản lý trong kỹ thuật trồng và sản xuất đường. Ngành đường Việt Nam vẫn còn non trẻ và đang ở giai đoạn đầu của quá trình phát triển. Ngành mang tính tự cung tự cấp, có năm phải nhập khẩu thêm vì thiếu hụt sản lượng đường cho nhu cầu tiêu thụ [1]. Đây là nhu cầu cấp thiết, đặt ra vấn đề cần phải có giải pháp khắc phục để vừa đáp ứng được tiêu dùng trong nước, vừa thúc đẩy quá trình xuất khẩu ra thị trường quốc tế. Từ lâu ngành công nghiệp mía đường là một ngành quan trọng ở nước ta, nó góp phần đáp ứng lượng đường tiêu thụ dùng cho cả nước, tạo điều kiện cho các ngành kinh tế khác phát triển, đặc biệt là ngành sản xuất thực phẩm. Chính vì những lí do quan trọng trên nên để đáp ứng phần nào các tiêu chí đó tôi đã được nhận đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô bằng phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày” nhằm góp phần giải quyết được thị trường tiêu dùng đường trong nước, đồng thời giải quyết được vấn đề việc làm cho người dân, tăng khả năng cạnh tranh với thị trường trên thế giới. SVTH: Võ Thị Phương Uyên GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 1 Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT Trước khi bắt tay vào thiết kế, trước hết cần tìm hiểu toàn diện những vấn đề có liên quan đến nhà máy đó. Việc xác định được địa điểm để xây dựng nhà máy là điều tiên quyết và quyết định sự sống còn của nhà máy sau này. Khu công nghiệp Quế Sơn thuộc huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam nằm gần quốc lộ 1A, giữa hai thành phố lớn là Đà Nẵng và Tam Kỳ cùng với các đặc điểm về tự nhiên khác sẽ thích hợp để xây dựng một nhà máy sản xuất đường thô. Các đặc điểm đó được cụ thể như sau: 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Tỉnh Quảng Nam nằm giữa khu vực miền trung, là một tỉnh có diện tích lớn, dân đông sống chủ yếu về nông nghiệp, đây là vùng có khí hậu nóng ẩm mưa nhiều là điều kiện rất thích hợp để trồng và phát triển cây mía [2]. Qua khảo sát thực tế trong địa bàn tỉnh tôi nhận thấy xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam là nơi đặt vị trí xây dựng nhà máy sản xuất đường thô với năng suất 4340 tấn mía/ngày. Nhà máy được xây dựng ở KCN Đông Quế Sơn, thuộc địa phận xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam, nằm sát với quốc lộ 1A thuận lợi cho việc lưu chuyển và cung ứng hàng hóa. Địa hình nhà máy được xây dựng trên khu đất có địa hình bằng phẳng [3]. Khí hậu thủy văn: Điều kiện tự nhiên của tỉnh có hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa, căn cứ điều kiện khí hậu của Trạm khí tượng Thị xã Tam Kỳ, tỉnh Quảng Nam khu vực có đặc điểm: nhiệt độ trung bình: 25,80C, tối cao: 35,80C, tối thấp: 19,5 0C. Mưa và phân bố mưa: lựợng mưa trung bình trong năm: 1250 – 1500 mm, phân bố mưa không đều. Độ ẩm trung bình hằng năm : 85 – 89%, với điều kiện như vậy rất thuận lợi cho cây mía phát triển. Ngoài ra, nằm trong vùng gió mùa Đông Nam Á, tỉnh chịu sự thống trị của hai gió mùa chính là gió mùa mùa đông và gió mùa mùa hạ với hướng gió thổi chủ đạo theo hướng Đông Nam [4]. 1.2. Vùng nguyên liệu Mía được trồng hầu hết khắp các huyện trong tỉnh chính vì vậy Quảng Nam được xem là một trong các tỉnh có diện tích trồng mía tương đối nhiều. Nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy tập trung ở một số xã lân cận như: xã Quế Phú, xã Quế cường, xã Quế Xuân, xã Quế Long, xã Quế Phong,... ngoài ra còn có một số xã thuộc huyện Duy Xuyên, huyện Thăng Bình, huyện Tiên Phước [5]. Ngoài ra, 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 SVTH: Võ Thị Phương Uyên GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 2 Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày giải thể, hầu hết các hộ nông dân chuyển qua trồng lúa. Vì vậy khi xây dựng nhà máy tại Bình Quý thì việc quy hoạch vùng nguyên liệu sẽ dễ dàng [5]. 1.3. Hợp tác hóa Sản phẩm của nhà máy là đường thô - nguyên liệu chính phục vụ sản xuất đường tinh luyện. Hiện nước ta có 2 nhà máy đường tinh luyện là Biên Hòa và Khánh Hội nên việc liên kết với các nhà máy này là yêu cầu rất cần thiết, góp phần giải quyết được đầu ra cho sản phẩm. Ngoài sản phẩm chính là đường còn có những phụ phẩm phụ. Bã mía làm nguyên liệu đốt lò, hoặc làm bột giấy, ép thành ván dùng trong kiến trúc. Từ mật rỉ cho lên men chưng cất rượu rum, sản xuất men các loại. Từ bùn lọc có thể rút ra sáp mía để sản xuất nhựa xêrin làm sơn, xi đánh giầy. Bên cạnh đó, trên địa bàn tỉnh Quảng Nam còn có nhiều cơ sở sản xuất bánh kẹo thủ công nhỏ đều sử dụng đường thô làm nguyên liệu, đồng thời một bộ phận dân cư khá đông ở các huyện miền núi, vùng sâu vùng xa là đối tượng tiêu dùng sản phẩm này. Với sự liên kết trên giúp sự phân phối và tiêu thụ sản phẩm nhanh chóng, làm giảm chi phí vận chuyển, góp phần giảm giá thành sản phẩm, vốn đầu tư nhà máy giảm, rút ngắn thời gian hoàn vốn nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy. 1.4. Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện do điện lực Quảng Nam cung cấp từ mạng điện lưới quốc gia 500 KV, thông qua hệ thống cung cấp điện cho khu vực Quế Sơn và được hạ thế xuống 200/380 V để sử dụng khi khởi động máy móc (380V) và trong sinh hoạt, chiếu sáng (220V). Nhà máy phải có hệ thống tải điện và đặt trạm biến thế riêng. Để đề phòng các sự cố: mất điện, hư hỏng máy móc dẫn đến chập điện ... nhà máy sử dụng thêm máy phát điện dự phòng. 1.5. Nguồn cung cấp hơi Nhà máy sử dụng nguồn hơi riêng để phục vụ cho các công đoạn trong sản xuất. Lượng hơi sử dụng rất lớn nên để tiết kiệm chi phí cho nhà máy trong quá trình sản xuất đã tận dụng hơi thứ ở nhiều công đoạn như nấu đường, cô đặc. 1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu Nhiên liệu được lấy chủ yếu từ bã mía sau khi ép xong làm hơi đốt cho lò hơi. Ta dùng củi để đốt lò khi khởi động máy và dùng dầu FO để khởi động khi cần thiết. Xăng và dầu nhớt dùng cho máy phát điện và xe tải chuyên chở. SVTH: Võ Thị Phương Uyên GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 3 Thiết kế nhà máy sản xuất đường thô phương pháp vôi năng suất 4340 tấn mía/ngày 1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước Nhà máy sản xuất đường cần một lượng nước lớn, nước sử dụng trong nhà máy được sử dụng vào các mục đích rửa nguyên liệu, chế biến, vệ sinh thiết bị, vệ sinh nhà máy... Nước được lấy từ sông bơm lên và được sử dụng sau khi qua hệ thống xử lý nước của nhà máy. Nước thải của nhà máy sau khi được xử lý sẽ được thoát ra ngoài theo hệ thống thoát nước của nhà máy. Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoàn chỉnh, đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường cũng như không để ngập móng tường, móng cột làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng. Nguồn nước cung cấp cho nhà máy được lấy chủ yếu từ sông Ly Ly nên phải được xử lý trước khi đưa vào sử dụng [3]. Biện pháp xử lý nước trong nhà máy: - Nước qua xử lý lắng, lọc và làm mềm nước (làm giảm hàm lượng ion Ca2+ và Mg2+ đưa về mức tiêu chuẩn). - Làm mềm nước bằng phương pháp hóa học: Người ta vừa đun nóng vừa thêm vào các hợp chất hóa học như vôi, soda, kiềm, natri photphat,... sau đó lọc kết tủa lắng xuống. - Làm mềm nước bằng nhựa trao đổi ion như nhựa phenolformadehyt, nhựa melanin, PVC [6]. 1.8. Vấn đề thoát nước Nước thải trong nhà máy sản xuất mía đường thường là nguồn gây ô nhiễm môi trường, vì đây chính là môi trường rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Do vậy nhà máy phải có hệ thống xử lý nước thải để xử lý các phế phẩm hữu cơ thải ra trong quá trình chế biến, nước sau khi xử lý được thải ra hệ thống thoát nước của nhà máy đồng thời tận dụng những hệ thống cống thoát nước của xí nghiệp lân cận hay của khu công nghiệp [6]. 1.9. Giao thông vận tải Nhà máy được xây dựng ở KCN Đông Quế Sơn, thuộc địa phận xã Hương An, huyện Quế Sơn, tỉnh Quảng Nam, nằm sát với quốc lộ 1A, cách Tam Kỳ 30 km về phía Tây Bắc, cách thành phố Đà Nẵng 32 km về phía Tây Nam. Với hệ thống giao thông nông thôn trong vùng khá tốt cùng vị trí địa lý thuận là lợi thế rất lớn của nhà máy, tạo điều kiện cho việc lưu chuyển và cung ứng hàng hóa, từ đó có thể giảm được chi phí vận chuyển [3]. 1.10. Nguồn cung cấp nhân công Xã Hương An là đô thị loại V trực thuộc huyện Quế Sơn theo Quyết định số 4703/QĐUBND ngày 29.12.2016 của UBND tỉnh Quảng Nam với dân số đông, lượng lao động phổ SVTH: Võ Thị Phương Uyên GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh 4