Luận Văn Thiết kế nhà máy đường năng suất 10000 tấn mía/ngày theo phương pháp làm sạch sunfit hóa axit tính

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước ta vốn là một nước nông nghiệp đang trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Bên cạnh đó, với những yếu tố điều kiện tự nhiên thuận lợi rất phù hợp đối với sự phát triển nông nghiệp, đặc biệt là cây mía. Ngành mía đường là một trong những ngành có nhiều tiềm năng để phát triển và ưu tiên đầu tư hàng đầu. Đầu tư vào ngành mía đường để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ đường trong nước đang ngày càng cao, đồng thời phục vụ cho xuất khẩu đường ra thế giới để thu thêm lợi nhuận. Tuy nhiên, trong thực tế hiện nay thì vẫn còn một số thực trạng ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của ngành mía đường như thiết bị cũ kĩ, lạc hậu và giá thành đường nội cao hơn so với đường nhập khẩu nên việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp để giải quyết các vấn đề trên là việc làm cần thiết.
Đường có ý nghĩa rất quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Đường là sản phẩm thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và cung cấp cho cơ thể một lượng năng lượng lớn (1kg đường cung cấp cho cơ thể khoảng 4000 kcal). Ngoài ra, nó còn là nguyên liệu quan trọng được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát, dược hoá học,
Trong công nghiệp sản xuất đường mía ngoài sản phẩm chính là đường sacaroza thì người ta còn tận dụng các bán thành phẩm như mật rĩ đường dùng sản xuất cồn, mì chính. Bã mía làm nguyên liệu để đốt, sản xuất giấy, ván, than hoạt tính và làm nguyên liệu cho ngành hoá chất. Bùn lọc được dùng để sản xuất làm phân bón vi sinh phục vụ nông nghiệp.
Để thỏa mãn những vấn đề trên thì việc xây dựng một nhà máy đường để giải quyết được nhu cầu tiêu dùng của con người, đặc biệt là giải quyết được vùng nguyên liệu, tạo công ăn việc làm cho người nông dân trồng mía, đồng thời duy trì được truyền thống sản xuất đường mía từ lâu đời là một hướng đi rất thực với thực tế Việt Nam hiện nay. Chính vì vậy, đề tài: “Thiết kế nhà máy đường năng suất 10000 tấn mía/ngày theo phương pháp làm sạch sunfit hóa axit tính” được thực hiện sẽ mang lại hiệu quả thực tiễn cao.


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
PHẦN 1. LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 2
1.1. Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy. 2
1.2. Vùng nguyên liệu. 2
1.3. Hợp tác hóa - Liên hiệp hóa 3
1.4. Nguồn cung cấp hơi 3
1.5. Nguồn cung cấp điện. 3
1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu. 3
1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước. 4
1.8. Nước thải 4
1.9. Nguồn cung cấp nhân công. 4
1.10. Giao thông vận tải 5
1.11. Nguồn tiêu thụ sản phẩm 5
PHẦN 2. CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6
2.1. Chọn dây chuyền công nghệ. 6
2.1.1. Chọn phương pháp lấy nước mía. 6
2.1.2. Chọn phương pháp làm sạch nước mía. 6
2.1.3. Chọn phương pháp và chế độ nấu. 7
2.1.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ. 9
2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ. 12
2.2.1. Thu nhận và xử lý mía trước khi ép 12
2.2.2. Ép mía. 12
2.2.3. Làm sạch nước mía. 13
2.2.4. Bốc hơi 14
2.2.5. Thông SO[SUB]2[/SUB] lần 2. 15
2.2.6. Nấu đường. 15
2.2.7. Trợ ti nh. 16
2.2.8. Quá trình ly tâm . 16
2.2.9. Sấy đường. 17
PHẦN 3. CÂN BẰNG VẬT CHẤT 19
3.1. Công đoạn ép 19
3.1.1. Tính mía nguyên liệu. 19
3.1.2. Tính lượng nước mía nguyên. 20
3.1.3. Tính bã mía. 21
3.1.4. Tính nước thẩm thấu. 22
3.1.5. Tính nước mía hỗn hợp 22
3.2. Công đoạn làm sạch. 25
3.2.1. Tính lượng S và SO[SUB]2[/SUB] 25
3.2.2. Tính vôi và sữa vôi 26
3.2.3. Nước mía hỗn hợp gia vôi sơ bộ. 27
3.2.4. Thông SO[SUB]2[/SUB] lần 1. 28
3.2.5. Trung hòa. 28
3.2.6. Tính nước bùn. 29
3.2.7. Tính bùn lọc. 29
3.2.8. Nước mía sau lắng - lọc. 30
3.2.9. Mật chè sau bốc hơi 32
3.2.10. Thông SO[SUB]2[/SUB] lần 2. 33
3.3. Công đoạn nấu đường. 36
3.3.1. Đường thành phẩm . 36
3.3.2. Đường non C 36
3.3.3. Đường non B 38
3.3.4. Đường non A 40
3.3.5. Khối lượng các thành phần tính theo năng suất nhà máy. 41
PHẦN 4. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG . 45
4.1. Cân bằng nhiệt cho hệ bốc hơi 45
4.1.1. Lượng nước bay hơi trong quá trình bốc hơi 46
4.1.2. Nồng độ Bx ở các nồi 46
4.1.3. Xác định nhiệt độ và áp suất mỗi nồi 46
4.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi 47
4.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi 48
4.1.6. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu. 49
4.1.7. Tổng hợp chế độ cấp và sử dụng nhiệt của hệ thống bốc hơi 49
4.2. Cân bằng nhiệt cho hệ thống gia nhiệt 49
4.2.1. Gia nhiệt 1. 50
4.2.2. Gia nhiệt 2. 51
4.2.3. Gia nhiệt 3. 52
4.3. Cân bằng nhiệt cho nấu đường. 53
4.3.1. Nấu non A 54
4.3.2. Nấu non B 56
4.3.3Nấu non C 58
4.3.4. Nấu giống B, C 60
4.4. Tổng kết cân bằng nhiệt hệ bốc hơi 62
4.4.1. Tổng lượng hơi nước bốc hơi 62
4.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ bốc hơi 63
4.5. Nhiệt dùng cho những yêu cầu khác. 65
4.5.1. Nhiệt lượng dùng gia nhiệt cho dung dịch hồi dung, dung dịch đường hồ. 65
4.5.2. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống trong nấu đường. 66
4.5.3. Nhiệt lượng dùng đun nóng nước rửa lọc chân không. 67
4.5.4. Nhiệt lượng dùng đun nóng nước thẩm thấu ở khu ép 67
4.5.5. Nhiệt dùng cho quá trình ly tâm và rửa thiết bị 68
4.5.6. Nhiệt dùng cho sấy đường. 68
PHẦN 5. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ. 72
5.1. Thiết bị ở công đoạn cấp và ép mía. 72
5.1.1. Tính số xe chở mía. 72
5.1.2. Cân mía. 72
5.1.3. Cẩu mía. 72
5.1.4. Băng xả mía. 73
5.1.5. Chọn bộ máy ép 73
5.1.5. Băng chuyền mía. 76
5.1.6. Máy băm . 77
5.1.7. Máy đánh tơi 78
5.2. Thiết bị ở công đoạn làm sạch và bốc hơi 79
5.2.1. Thiết bị gia vôi sơ bộ. 79
5.2.2. Thiết bị gia nhiệt 79
5.2.3. Thiết bị thông SO[SUB]2[/SUB] lần 1 và trung hòa. 81
5.2.4. Thiết bị lắng. 84
5.2.5. Thiết bị lọc chân không thùng quay. 86
5.2.6. Thiết bị thông SO[SUB]2[/SUB] lần 2. 86
5.2.7. Thiết bị bốc hơi 87
5.3. Thiết bị ở công đoạn nấu đường, thành phẩm . 90
5.3.1. Thiết bị nấu. 90
5.3.2. Thiết bị trợ tinh. 93
5.3.3. Thiết bị ly tâm . 95
5.3.4. Thiết bị sấy. 96
PHẦN 6. TÍNH XÂY DỰNG . 100
6.1. Tính nhân lực. 100
6.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy. 100
6.1.2. Thời gian hoạt động sản xuất của nhà máy. 100
6.1.3. Số công nhân trực tiếp sản xuất trong phân xưởng. 101
6.2. Đặc điểm khu đất 103
6.2.1. Địa hình. 103
6.2.2. Địa chất 103
6.2.3. Vệ sinh công nghiệp 103
6.3. Các công trình xây dựng của nhà máy. 103
6.3.1. Phân xưởng sản xuất chính. 103
6.3.2. Phần xây dựng ngoài phân xưởng. 104
6.4. Tính khu đất xây dựng nhà máy. 109
6.4.1. Diện tích khu đất 109
6.4.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy. 109
PHẦN 7. TÍNH HƠI - ĐIỆN - NƯỚC 110
7.1. Tính nước. 110
7.1.1. Nước lắng trong. 110
7.1.2. Nước lọc trong: Nước lắng trích một phần đi lọc sạch các tạp chất. 111
7.1.3. Nước ở tháp ngưng tụ. 111
7.1.5. Nước ngưng tụ. 112
7.1.5. Nước thải của nhà máy. 113
7.2. Tính hơi 113
7.2.1. Tổng lượng hơi vào turbin. 113
7.2.2. Lượng hơi tổn thất 113
7.2.3. Lượng hơi ra khỏi turbin để cung cấp cho công nghệ. 113
7.2.4. Theo tính toán ở phần cân bằng nhiệt lượng. 114
7.2.5. Lượng hơi cần giảm áp 114
7.2.6. Lượng hơi cần thiết mà lò cần cung cấp 114
7.3. Tính điện. 114
7.3.1. Điện năng chiếu sáng. 114
7.3.2. Điện năng dùng cho động lực. 117
7.3.3. Tính điện năng tiêu thụ hàng năm . 120
PHẦN 8. TÍNH KINH TẾ 123
8.1. Ý nghĩa và mục đích tính kinh tế. 123
8.2. Nội dung tính toán kinh tế. 123
8.2.1. Sơ đồ tổ chức nhà máy: 123
8.2.2. Tính lương cán bộ - công nhân viên. 123
8.2.3. Bảo hiểm xã hội và y tế. 124
8.3. Tiền mua nguyên vật liệu trong năm: 124
8.4. Vốn đầu tư để xây dựng nhà máy. 125
8.4.1. Vốn đầu tư để xây dựng cơ bản. 125
8.4.2. Vốn đầu tư xây dựng các công trình khác. 125
8.4.3. Vốn đầu tư cho máy móc thiết bị 125
8.4.4. Một số chi phí khác. 127
8.4.5. Giá thành sản phẩm . 127
8.4.6. Kinh phí phân xưởng. 128
8.4.7. Tiền trả lương. 128
8.4.8. Giá thành phân xưởng. 128
8.4.9. Giá thành công xưởng. 128
8.4.10. Giá chi phí ngoài sản xuất 128
8.4.11. Giá thành toàn bộ. 128
8.4.12. Giá thành cho 1 tấn sản phẩm . 128
8.4.13. Lợi nhuận của nhà máy. 128
8.4.14. Thời gian thu hồi vốn. 129
PHẦN 9. AN TOÀN LAO ĐỘNG, CHÁY NỔ VÀ VỆ SINH XÍ NGHIỆP 130
9.1. An toàn lao động, cháy nổ. 130
9.1.1. Các quy định chung về an toàn lao động. 130
9.1.2. Các biện pháp chung về an toàn khi sử dụng điện. 131
9.1.3. Các biện pháp an toàn thiết bị 131
9.1.4. An toàn phòng cháy chữa cháy. 132
9.2. Vệ sinh xí nghiệp. 132
9.2.1. Vệ sinh môi trường nhà xưởng. 132
9.2.2. Môi trường xung quanh nhà xưởng. 133
9.2.3. Cấp thoát nước. 133
9.2.4. Xử lý chất thải 133
9.2.5. Vệ sinh thiết bị 133
9.2.6. Vệ sinh cá nhân. 134
PHẦN 10. KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ AN TOÀN THỰC PHẨM . 135
10.1. Kiểm tra sản xuất 135
10.2. Cách xác định một số chỉ tiêu. 137
10.2.1. Phương pháp xác định độ ẩm đường thành phẩm 137
10.2.2. Phương pháp xác định Bx. 137
10.2.3. Xác định độ màu ICS. 137
10.2.4. Phương pháp đo Pol của đường thành phẩm 138
10.3. An toàn thực phẩm đối với sản phẩm đường. 138
10.4. Chiến lược phát triển thị trường cho sản phẩm 138
PHẦN 11. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 140
11.1. Kết luận. 140
11.2. Kiến nghị 140
TÀI LIỆU THAM KHẢO 141


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Tổng kết công đoạn ép mía. 24
Bảng 3.2. Tổng kết cân bằng vật chất công đoạn làm sạch nước mía. 34
Bảng 3.3. Bảng chế độ nấu đường 3 hệ 36
Bảng 3.5. Tổng hợp phần nấu non B 39
Bảng 3.4. Tổng hợp phần nấu non C 38
Bảng 3.6 : Tổng hợp phần nấu non A 40
Bảng 3.8. Tổng kết khu nấu. 43
Bảng 3.7. Tổng kết công đoạn nấu đường. 41
Bảng 4.1. Bảng phân phối nhiệt độ và áp suất của các hiệu bốc hơi 47
Bảng 4.2. Chế độ nhiệt của hệ thống. 49
Bảng 4.3. Kết quả các thông số nấu non A 55
Bảng 4.4. Bảng thông số kỹ thuật nấu non B 57
Bảng 4.5. Bảng thông số kỹ thuật nấu non C 59
Bảng 4.6. Bảng thông số kỹ thuật nấu giống B, C 60
Bảng 4.7. Bảng tổng kết lượng hơi dùng cho công đoạn nấu đường. 62
Bảng 4.8. Hàm nhiệt của hơi và nước ngưng. 64
Bảng 4.9. Nhiệt dung riêng và nhiệt độ sôi của dung dịch 64
Bảng 4.10. Lượng hơi phụ lấy ra ở các hiệu. 64
Bảng 4.11. Nhiệt lượng dùng gia nhiệt cho hồi dung và đường hồ. 66
Bảng 4.12. Nhiệt dùng cho gia nhiệt mật, giống, nước chỉnh lý. 66
Bảng 4.13. Nhiệt đun nóng nước rửa lọc chân không. 67
Bảng 4.14. Nhiệt đun nóng nước thẩm thấu. 68
Bảng 4.15. Tổng hợp lượng hơi dùng cho toàn nhà máy. 70
Bảng 5.2. Kết quả tính áp lực tác dụng. 75
Bảng 5.1. Chọn áp lực nén trục đỉnh theo kiểu tăng dần. 75
Bảng 5.3. Công suất của bộ máy ép. 76
Bảng 5.4. Công suất của từng bộ trục. 76
Bảng 5.5. Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị gia nhiệt 80
Bảng 5.6. Kết quả tính toán hệ số truyền nhiệt ở các hiệu như sau. 88
Bảng 5.7. Tính diện tích truyền nhiệt thiết bị bốc hơi 88
Bảng 5.8. Kết quả tính toán nhiệt nồi nấu. 90
Bảng 5.9. Kết quả tính toán. 93
Bảng 5.10. Kết quả tính toán thiết bị trợ tinh. 94
Bảng 5.11. Thông số kỹ thuật máy ly tâm gián đoạn loại treo trên. 95
Bảng 6.1. Thời gian ngưng sản xuất trong vụ ép. 100
Bảng 6.3. Số công nhân làm việc trong một ca và trong một ngày. 101
Bảng 6.3. Số công nhân sản xuất phụ. 102
Bảng 6.4. Tổng kết công trình xây dựng. 108
Bảng 7.1. Sự phân bố nước lắng trong và lượng sử dụng. 110
Bảng 7.2. Những bộ phận sử dụng nước lọc trong. 111
Bảng 7.3. Sự phân bố nước ngưng. 112
Bảng 7.4. Nước thải của nhà máy đường. 113
Bảng 7.5. Kết quả tính toán. 116
Bảng 7.6. Kết quả tính toán. 117
Bảng 8.2. Vốn đầu tư để xây dựng cơ bản. 125
Bảng 8.3. Vốn đầu tư cho máy móc và thiết bị 125
Bảng 8.4. Tiền bán phế liệu. 127
Bảng 10.1. Nhiệm vụ kiểm tra sản xuất 135

PHẦN 1
LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT

Trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, Gia Lai đã và đang đẩy mạnh chuyển dịch cơ cấu kinh tế theo hướng giảm dần tỷ trọng nông nghiệp, tăng mạnh tỷ trọng công nghiệp - xây dựng và dịch vụ. Với lợi thế về nguồn tài nguyên đất thuận lợi phát triển vùng nguyên liệu như: cà phê, hồ tiêu, cao su, mía, mì, bắp là điều kiện cần thiết để thúc đẩy, phát triển mạnh công nghiệp chế biến nông - lâm sản phục vụ cho tiêu dùng nội địa và xuất khẩu. Qua khảo sát thực tế cho thấy mặc dù hiện nay trên địa bàn tỉnh đã có nhà máy đường An Khê của công ty cổ phần đường Quảng Ngãi nhưng công suất của nhà máy này vẫn chưa đáp ứng được tình trạng ứ đọng nguyên liệu mía đang diễn ra rất thường xuyên trong thời gian gần đây. Do vậy, tôi chọn Gia Lai để xây dựng nhà máy nhằm giải quyết tình trạng trên và tạo công ăn việc làm cho nguồn nhân lực dồi dào hiện có.
1.1. Đặc điểm tự nhiên của vị trí xây dựng nhà máy [11, 16]
Nhà máy được đặt tại khu công nghiệp An Khê thuộc địa phận thị xã An Khê - Gia lai. Thị xã An Khê là cửa ngõ phía đông bắc của tỉnh Gia Lai, nằm trên quốc lộ 19 từ thị trấn An Nhơn (Bình Định) đi Pleiku, cách Pleiku 90 km, cách Quy Nhơn 79 km, trên đèo An Khê (giáp huyện Tây Sơn, tỉnh Bình Định).
An Khê nằm ở sườn phía đông của dãy Trường Sơn, trên bậc thềm chuyển tiếp giữa cao nguyên và miền duyên hải Trung bộ nên có khí hậu nhiệt đới gió mùa cao nguyên, có hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 11, mùa khô từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau. Nhiệt độ trung bình năm 23 [SUP]0[/SUP]C, độ ẩm trung bình 81 % , lượng mưa trung bình từ 1.200mmư1.750 mm/năm; tốc độ gió trung bình 3,5 m/s, hướng gió chính là đông bắc - tây nam.
1.2. Vùng nguyên liệu [11, 17]
Nguyên liệu được cung cấp từ các vùng ngay trong tỉnh và ở các tỉnh lân cận như Quảng Ngãi, Kon Tum, Bình Định, Với vùng nguyên liệu như vậy sẽ đủ cung cấp cho nhà máy sản xuất theo đúng năng suất thiết kế. Khoảng cách từ các vùng nguyên liệu đến nhà máy không lớn lắm, do đó quá trình vận chuyển nguyên liệu về nhà máy dễ dàng, phương pháp vận chuyển chủ yếu bằng đường bộ.
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 [11, 19]
Nhà máy hợp tác hóa với các nhà máy khác trong khu công nghiệp để tận dụng chung những công trình giao thông vận tải, điện - nước - hơi, công trình phúc lợi tập thể, vấn đề tiêu thụ sản phẩm sẽ có tác dụng giảm thời gian xây dựng, giảm vốn đầu tư.
Việc hợp tác liên kết sản xuất này giúp cho các nhà máy chủ động hơn về nguyên liệu sản xuất. Ngoài ra, hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng đã có rất nhiều khu công nghiệp đang được đầu tư phát triển mạnh nên sẽ tạo điều kiện thuận lợi để tìm nơi tiêu thụ sản phẩm và các bán thành phẩm như rĩ đường, bùn lọc, từ đó rút ngắn được thời gian thu hồi vốn và nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà máy.
1.4. Nguồn cung cấp hơi [11]
Nguồn hơi cung cấp được lấy từ lò hơi của nhà máy để cung cấp nhiệt cho các quá trình: đun nóng, bốc hơi, cô đặc, sấy Do đó, nhà máy cần thiết kế lò hơi với áp lực cao và công suất lớn để đảm bảo cung cấp hơi liên tục cho nhà máy. Đồng thời, để tiết kiệm chi phí sản xuất hơi cho nhà máy thì trong quá trình sản xuất sẽ tận dụng hơi thứ ở công đoạn bốc hơi để bổ sung cho quá trình gia nhiệt, nấu đường,
1.5. Nguồn cung cấp điện [11]
Điện dùng trong nhà máy với nhiều mục đích như: chạy môtơ các che ép, băng chuyền, gàu tải, sấy, ly tâm, chiếu sáng cho sản xuất và dùng cho sinh hoạt .chủ yếu được lấy từ trạm turbine hơi của nhà máy khi sản xuất.
Ngoài ra nhà máy còn sử dụng nguồn điện lưới quốc gia 500 KV qua trạm biến áp của địa phương hạ thế xuống còn 220Vư380V để hỗ trợ cho sản xuất khi khởi động máy, cũng như ngoài vụ sản xuất. Để chủ động cho nhà máy hoạt động liên tục cần lắp đặt thêm một máy phát điện dự phòng khi có sự cố mất điện.
1.6. Nguồn cung cấp nhiên liệu
Nhiên liệu dùng chủ yếu trong nhà máy là bã mía lấy sau công đoạn ép để đốt lò cung cấp nhiệt cho nhà máy, nhưng để đề phòng trong các trường hợp đầu