Đồ Án Cô đặc mía đường 2 nồi liên tục xuôi chiều

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN

I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài
ã Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h
ã Nồng độ đầu: 8% khối lượng
ã Nồng độ cuối: 25% khối lượng
ã Aùp suất ngưng tụ: 0,3at
ã Aùp suất hơi đốt: 3at
II. LỰA CHỌN THIẾT BỊ:
1. Khái niệm:
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh.
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thoáng thấp.
2. Sơ lược về nguyên liệu:
Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc là nước mía đã được làm sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi. Sau công đoạn làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 .
Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần nhỏ là các đường đơn (glucose, fructose ) và một số các chất vô cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO3, NH3, protein, .)
Do có hàm lượng đường cao, nước mía là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên trong quy trình sản xuất đường, nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trong các thiết bị kín, liên tục.
Đường saccharose không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit, nó dễ bị biến đổi thành các đường đơn, các hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sản phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luôn tìm cách giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảm thời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao.
3. Phân loại thiết bị cô đặc:
Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm:
- Nhóm 1: Dung dịch được đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị dạng này dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt.
- Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức hay tuần hoàn cưỡng bức. Thiết bị trong nhóm này được dùng cho các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt.
- Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng có thể chảy ngược lên hay xuôi xuống. Thiết bị nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch.
Đối với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt trong hay buồng đốt ngoài. Tuỳ theo điều kiện của dung dịch mà ta có thể sử dụng cô đặc ở điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư.
4. Lựa chọn thiết bị cô đặc:
Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nói trên ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xuôi xuống có buồng đốt ngoài, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục.
Ưu điểm của hệ thống:
Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào và ra khỏi dàn ống một lần, không có tuần hoàn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính vì nhiệt độ.
Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp lý lượng hơi bằng cách dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau. Nhiệt độ của dung dịch và áp suất giảm dần từ nồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp.
Sử dụng buồng đốt ngoài nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để do buồng đốt cách xa không gian hơi.
Nhược điểm:
Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy ra.
Không thích hợp khi cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao và dung dịch dễ kết tinh vì dung dịch sẽ dính trên đường ống gây tắc ống.
Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống chịu sự dãn nở vì nhiệt nhiều.
III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:
Thuyết minh quy trình công nghệ:
ã Nguyên liệu đầu tiên là nước mía đã qua làm sạch có nồng độ 8% ở nhiệt độ 30oC được bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi l::49ỏ7::C.
Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Về mặt cấu tạo thiết bị có dạng thân hình trụ, đặt đứng, bên trong là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều. Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân. Hơi nước bão hoà có áp suất 3 at đi bên ngoài ống (phía vỏ), dung dịch nước mía được bơm vào thiết bị và được cho đi bên trong cácông1. Hơi nước bão hoà sẽ ngưng tụ trên các bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch nước mía nâng nhiệt độ của dung dịch lên đến nhiệt độ sôi.
ã Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ được chảy qua nồi 1 của thiết bị cô đặc.
Về mặt cấu tạo thiết bị cô đặc có dạng thân hình trụ, đặt đứng, gồm 3 bộ phận chính: bộ phận nhận nhiệt (còn gọi là buồng đốt), không gian phân ly, bộ phận phân ly.
-Buồng đốt: bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ. Các ống được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống. Trong đó hơi nước (còn gọi