NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRUNG HÒA NƯỚC MÍA HỖN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.63 MB, 109 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************
NGUYỄN HỮU THẾ
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ
NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRUNG HÒA NƯỚC MÍA
HỖN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH
SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 4/2010
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************
NGUYỄN HỮU THẾ
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ
NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRUNG HÒA NƯỚC MÍA
HỖN HỢP TRONG QUÁ TRÌNH
SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
Mã số: 60.52.14
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT
Hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN VĂN HÙNG
Thành phố Hồ Chí Minh
Tháng 4/2010
LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên là Nguyễn Hữu Thế, sinh ngày 10 tháng 01 năm 1971 tại Huyện Tư
Nghĩa, Tỉnh Quảng Ngãi, Con Ông Nguyễn Hữu Lâm và Bà Phạm Thị Lang.
Tốt nghiệp phổ thông trung học tại Trường Trung học phổ thông Tư Nghĩa 1,
Tỉnh Quảng Ngãi năm 1989.
Tốt nghiệp Đại học Ngành Cơ khí Nông lâm, hệ chính quy, tại Trường Đại
học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh năm 1995.
Sau đó làm việc tại Trường Trung cấp Nghề Cơ giới Quảng Ngãi - Bộ Nông
Nghiệp và Phát triển Nông Thôn, chức vụ giáo viên dạy nghề. Từ tháng 02 năm
2010 đến nay làm việc tại Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Cơ sở Miền Trung, chức vụ giảng viên.
Tháng 09 năm 2007 theo học Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí tại Trường Đại
học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, khu phố 6, phường Linh Trung, quận Thủ
Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng gia đình: Vợ Lương Thị Mỹ Hạnh kết hôn năm 2000, các con
Nguyễn Lương Hữu Huy sinh năm 2001, Nguyễn Lương Mỹ Linh sinh năm 2003,
Nguyễn Lương Thùy Linh sinh năm 2003.
Địa chỉ liên lạc: Khoa Công Nghệ Trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố
Hồ Chí Minh cơ sở Miền Trung, số 938 Quang Trung, Thành Phố Quảng Ngãi.
Điện thoại: 055 3811 008; 0914 166 925
:
ii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Hữu Thế
iii
CẢM TẠ
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và
biết ơn sâu sắc đến:
- Thầy TS Nguyễn Văn Hùng, Trưởng bộ môn Cơ điện tử Trường Đại học Nông
lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và động viên tôi thực
hiện luận văn này.
- Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học, Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, Chủ nhiệm
Khoa và tập thể Giảng viên của Khoa Cơ khí - Công nghệ Trường Đại học Nông
Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức
quí báu và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong quá trình học Cao học cũng như thực
hiện luận văn.
- Tôi cũng xin chân thành cảm ơn:
- Anh Nguyễn Đình Buôn, Trưởng phòng Kỹ thuật Công ty Cổ phần Đường
Quảng Ngãi đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực tập tại công ty.
- Ban giám đốc nhà máy, anh Phạm Thành Phòng kỹ thuật, anh Đặng Phúc Đạt Tổ
trưởng Tổ Hoá chế Nhà máy đường Phổ phong, anh Nguyễn Hữu Nghĩa phòng
Kỹ thuật Nhà máy Cồn Rượu – Công ty đường Quảng Ngãi đã hỗ trợ tôi trong
suốt quá trình thiết kế, chế tạo thiết bị và thí nghiệm.
- Anh Đào Duy Vinh, Bộ môn Cơ điện tử, khoa Cơ khí - Công nghệ trường Đại
học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã giúp đỡ tôi trong quá trình thiết kế hệ
thống điều khiển PLC.
- Các bạn học, bạn đồng nghiệp đã phối hợp, giúp đỡ trong quá trình tôi thực hiện
luận văn.
- Vợ tôi luôn chia sẽ, gánh vác trách nhiệm gia đình và động viên tôi hoàn thành
chương trình học Cao học.
- Và cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bậc sinh thành đã sinh
thành, nuôi dưỡng và giáo dục để tôi có được ngày hôm nay.
iv
TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu giải pháp công nghệ và thiết bị nâng cao hiệu quả trung
hoà nước mía hỗn hợp trong quá trình sản xuất đường RS.” được tiến hành tại Khoa
Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh và Nhà
máy đường Phổ Phong - Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi thời gian từ tháng 03
năm 2009 đến tháng 03 năm 2010 với kết quả được tóm tắt như sau:
- Nghiên cứu và đưa ra được những nguyên nhân gây ra nhiều cấu cặn bám
vào thiết bị và độ pH không ổn định tại khu vực trung hòa nhà máy.
- Nghiên cứu những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trung hòa nước mía hỗn
hợp từ đó thiết kế chế tạo thùng khuấy trộn phục vụ thí nghiệm quá trình trung hòa
nước mía hỗn hợp bằng sữa vôi.
- Nghiên cứu thực nghiệm gồm hai thông số nhiệt độ và tốc độ khuấy sao cho
hiệu quả trung hòa là cao nhất. Ma trận quy hoạch thực nghiệm được lập theo
phương án bậc hai toàn phần, tổng số thí nghiệm được tính là 12, trong đó số thí
nghiệm ở tâm là 3. Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng phần mềm Statgraphics
Vers 7.0 trên máy tính. Kết quả cho thấy thời gian trung hòa của nước mía hỗn hợp
là hàm đa thức bậc II phụ thuộc vào tốc độ khuấy và nhiệt độ :
tg = 435,972 – 1,84444*n – 5,17222*t + 0,00458333*n2 + 0,0405556*t2
Kết quả giải bài tối ưu với hàm mục tiêu chính là phương trình hồi qui trên
nhận được giá trị chế độ làm việc của thiết bị trung hoà thích hợp nhất với tốc độ
khuấy là 180 vòng/phút, nhiệt độ 640C và thời gian trung hòa là 86 giây
- Thiết bị trung hoà nước mía hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường
công suất 1600 tấn mía/ngày và bộ phận điều khiển tự động cấp sữa vôi theo độ pH
đã được thiết kế dựa vào các điều kiện thực tế nhà máy và các thông số từ kết quả
thực nghiệm.
v
ABSTRACT
Thesis for “Study on technology and equipment solutions neutralizing mixture
of cane juice in RS sugar processing” was done at the faculty of Engineering, Nong
Lam University of HCM and The sugar processing company Phophong, Quangngai
from March 2009 to March 2010 with the summary result as following:
- Studied and found out the reasons of problems such as deposits in cane juice
and the instability of cane juice pH.
- Studied on the factors influencing the neutralization of cane juice. Results of
studied factors were used to design the neutralizing equipment of cane juice for the
sugar processing system of 1600 ton of sugar cane per day.
As the result of experiment, the dependence of the neutralizing time on the
factors of stirring velocity and neutralizing temperature was defined as following:
tg = 435,972 – 1,84444*n – 5,17222*t + 0,00458333*n2 + 0,0405556*t2
Where n is RPM of stirring velocity and t is neutralizing temperature.
The result of optimization found out the best suitable operational regime with
the stirring velocity of 180 RPM, the neutralizing temperature of 64oC, and the
neutralizing time of about 86 seconds.
vi
MỤC LỤC
Chương
Trang
Trang Chuẩn Y
i
Lý lịch cá nhân
ii
Lời cam đoan
iii
Cảm tạ
iv
Tóm tắt
v
Tóm tắt tiếng Anh
vi
Mục lục
vii
Danh sách liệt kê các ký hiệu
xi
Danh sách các hình
xiv
Danh sách các bảng
xvi
1. MỞ ĐẦU
1
1.1. Dẫn nhập
1
1.2. Mục đích nghiên cứu
2
2. TỔNG QUAN
3
2.1 Qui trình công nghệ sản xuất đường
3
2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình làm sạch nước mía
6
2.2.1 Khái niệm quá trình trung hòa và làm sạch nước mía hỗn hợp
6
2.2.2 Thành phần của nước mía hỗn hợp
6
2.2.3 Tác dụng của pH
7
2.2.4 Tác dụng của nhiệt độ
9
2.2.5 Dùng vôi trung hòa nước mía hỗn hợp
10
vii
2.2.5.1 Tính chất của sữa vôi
10
2.2.5.2 Tác dụng của vôi
10
2.2.5.3 Các biến đổi hóa lý sau khi đưa sữa vôi vào nước mía hỗn hợp
10
2.2.5.4 Tác dụng của khuấy trộn sau khi gia vôi
11
2.3 Tổng quan về thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp trong và
ngoài nước
11
2.4 Tổng quan về thiết bị khuấy trộn môi trường lỏng
14
2.4.1 Phương pháp thủy khí
15
2.4.2 Phương pháp xung lực
16
2.4.3 Phương pháp cơ học
16
2.4.3.1 Nguyên tắc cấu tạo thiết bị khuấy
16
2.4.3.2 Các dạng cánh khuấy
17
2.4.3.3 Thùng khuấy
19
2.4.3.4 Các thông số cơ bản của hệ khuấy
22
2.4.3.5 Tính toán trục khuấy
27
2.5 Sơ lược về PLC LOGO được ứng dụng để
điều khiển hệ thống
31
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
34
3.1. Nội dung nghiên cứu
34
3.2 Phương pháp nghiên cứu
34
3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
34
3.2.1.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống
34
3.2.1.2 Phương pháp tính toán
34
viii
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
35
3.2.2.1 Vật liệu nghiên cứu
35
3.2.2.2 Dụng cụ đo
35
3.2.2.3 Phương pháp đo
36
3.2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm
36
3.2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm
37
4. KẾT QUẢ VÀTHẢO LUẬN
39
4.1 Nghiên cứu, thảo luận lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp
với quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp
4.1.1 Nghiên cứu, thảo luận về thiết bị trung hòa hiện tại
39
39
4.1.2 Lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp với quá trình
trung hòa nước mía hỗn hợp
41
4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu
ảnh hưởng đến hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp
4.2.1 Xác định các thông số ra
42
42
4.2.2 Xác định các thông số vào
43
4.2.3 Phát biểu bài toán hộp đen
4.2.4 Thiết kế thùng khuấy trộn phục vụ thí nghiệm
4.2.5 Mô tả quá trình thí nghiệm
45
45
47
4.2.6 Thí nghiệm đơn yếu tố thăm dò
4.2.6.1 Kết quả bố trí thí nghiệm đơn yếu tố theo vận tốc vòng trục
50
khuấy
50
4.2.6.2 Kết quả bố trí thí nghiệm đơn yếu tố theo nhiệt độ khuấy
51
4.2.7 Thí nghiệm đa yếu tố theo phương án bậc hai toàn phần
53
ix
4.2.7.1 Xác định miền nghiên cứu
53
4.2.7.2 Lập ma trận thí nghiệm
4.2.7.3 Xử lý kết quả thực nghiệm
4.3 Kết quả thiết kế thiết bị khuấy trộn tăng hiệu quả trung hòa nước
53
54
mía hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường RS tại nhà máy
đường Phổ Phong - Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi.
4.3.1 Yêu cầu thiết kế
58
4.3.2 Các thông số đầu vào để thiết kế
58
4.3.3 Chuẩn số Reynolds và thông số hình học của thùng khuấy
4.3.4 Công suất khuấy trộn
58
59
4.3.5. Tính bền cơ cấu khuấy
60
4.3.5.1 Lực tác dụng lên trục khuấy
60
4.3.5.2 Điểm đặc và trị số lực Fr tác động lên cánh khuấy
4.3.5.3 Tính toán chiều dày S của cánh cơ cấu khuấy
4.3.5.4 Tính đường kính trục khuấy
60
61
61
4.3.5.5 Tính toán thân đáy thùng khuấy
4.3.6 Thiết kế bộ phận tự động cấp sữa vôi vào nước mía hỗn hợp
61
63
theo độ pH
4.3.7 Sơ đồ lắp đặt thùng khuấy tại nhà máy
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
64
65
5.1 Kết luận
68
5.2 Kiến nghị
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
69
PHỤ LỤC
70
x
Phụ lục 1: Kết quả thực nghiệm ở dạng mã hóa
Phụ lục 2: Giải bài toán tối ưu
72
Phụ lục 3: Phạm vi sử dụng công nghệ của các loại cơ cấu khuấy thông
74
dụng
75
Phụ lục 4: Độ nhớt của nước mía hỗn hợp dùng trong thí nghiệm
78
Phụ lục 5: Thông số vụ ép năm 2009 và 2010 tại nhà máy đường Phổ
Phong – Công ty Đường Quảng Ngãi.
Phụ lục 6: Đồ thị và những thông số để tính chuẩn số công suất KN
Phụ lục 7: Bảng vẽ tổng thể thùng khuấy trộn
Phụ lục 8: Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện đề tài.
xi
79
81
86
87
DANH SÁCH LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu
Đơn vị
A
m2
Diện tích tiết diện quay của cơ cấu khuấy
a
m
Chiều dài cánh khuấy
b
m
Chiều rộng cánh khuấy
B
m
Chiều rộng tấm chắn
Cx
-
Hệ số chú ý tới dao động lực cản
C x'
-
Hệ số dao động tải (lực cản)
D
m
Đường kính thiết bị
dk
m
Đường kính cánh khuấy
do
m
Đường kính đĩa lắp cánh khuấy
d
mm
F
m
2
a
Ý nghĩa
Đường kính trục khuấy
Diện tích bề mặt của thiết bị lên men
f(x1,x2)
-
Hàm mục tiêu
Fr
kN
Lực hướng kính
Fa
kN
Lực hướng trục
h
mm
Chiều cao cánh khuấy
hc
mm
Chiều cao cánh
HT
mm
Chiều cao thiết bị
H
mm
Chiều cao mực chất lỏng
hk1
mm
Độ nhúng sâu cánh khuấy
xii
hk2
mm
Khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy thiết bị
hn
mm
Chiều cao tấm chặn
KN
-
Chuẩn số công suất khuấy (không thứ nguyên)
Kd
-
Hệ số quá tải khi khởi động
Kđ
-
Hệ số dự trữ công suất
Mx
Nm
Mômen xoắn dụng lên trục khuấy
Mx
-
n
vòng/phút
N
kW
Công suất khuấy trộn
Nđc
kW
Công suất của động cơ khuấy
no
-
P
kG/cm2
Rek
-
Chuẩn số Reynold
RS
-
Đường kính trắng
S
mm
t
o
C
Mômen xoắn trung bình
Số vòng quay của cánh khuấy
Số thí nghiệm ở tâm
Áp suất
Chiều dày của thùng khuấy
Nhiệt độ của dung dịch
tg
giây (s)
Thời gian
V
m3 (kg)
Thể tích (hoặc khối lượng chất lỏng) trong thiết
bị
vt
m/s
Tốc độ tiếp tuyến ở đầu cánh khuấy
x
mm
Khoảng cách giữa 2 cánh khuấy
X
-
Là các yếu tố đầu vào gồm
xiii
X2
o
C
Mã hóa nhiệt độ khuấy
X1
vòng/phút
Mã hóa số vòng quay của trục khuấy
zc
-
Số cánh
Zn
-
Số tấm chặn
kG/m3
m2/s, Pas,
Khối lượng riêng
Và độ nhớt tuyệt đối của môi trường chất lỏng
cP
m2/s
Độ nhớt tương đối
W/m3
Công suất khuấy riêng (công suất thể tích)
,(W/kg)
%
Hiệu suất sử dụng
kn
%
Hiệu suất khớp đàn hồi
hd
%
Hiệu suất của hộp đệm
gt
%
Hiệu suất của hộp giảm tốc
ξk
-
Hệ số trở lực cánh khuấy
ξk
-
Hệ số trở lực cánh khuấy
-
Hệ số bền mối hàn
1
-
Thông số phân bố tốc độ
k
-
Hệ số trở lực cánh khuấy
m
N/mm2
Trị số trung bình của ứng suất pháp
m
N/mm2
Trị số trung bình của ứng suất tiếp
a
N/mm2
Biên độ ứng suất pháp sinh ra trong tiết diện của
trục
xiv
a
N/mm2
Biên độ ứng suất tiếp sinh ra trong tiết diện của
trục
-1
N/mm2
Giới hạn mỏi uốn ứng với chu kỳ đối xứng
-1
N/mm2
Giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
xv
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Thành phần của nước mía hỗn hợp
7
Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố theo vận tốc vòng trục khuấy ở
mức nhiệt độ trung hoà 650C.
51
Bảng 4.2 Phân tích Anova so sánh các kết quả trung bình theo các mức
tốc độ khuấy (độ chính xác 95%).
Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm đơn yếu tố theo nhiệt độ khuấy ở mức tốc độ
51
khuấy 180 vòng/phút.
Bảng 4.4 Phân tích Anova so sánh các kết quả trung bình theo các mức
52
nhiệt độ khuấy (độ chính xác 95%)
Bảng 4.5 Miền thực nghiệm theo phương án bậc II toàn phần
52
Bảng 4.6 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm ở dạng thực
53
Bảng 4.7 Kết quả xử lý số liệu phân tích phương sai ở dạng thực có đầy
54
đủ các hệ số hồi qui.
Bảng 4.8 Kết quả xử lý số liệu phân tích phương sai ở dạng thực khi loại
55
bỏ hệ số hồi qui không tin cậy.
Bảng PL 1.1. Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm ở dạng mã hóa.
Bảng PL 1.2. Kết quả xử lý số liệu phân tích phương sai ở dạng mã hóa
có đầy đủ các hệ số hồi qui.
Bảng PL 1.3. Kết quả xử lý số liệu phân tích phương sai ở dạng mã hóa
khi loại bỏ hệ số hồi qui không tin cậy.
56
72
73
Bảng PL6.1Thông số để tính chuẩn số công suất K N dùng cho cơ cấu
chân vịt
73
Bảng PL6.2 Thông số để tính chuẩn số công suất KN dùng cho cơ cấu
xvi
tuabin hở
81
Bảng PL6.3 Thông số để tính chuẩn số công suất K N dùng cho cơ cấu
tuabin hở cánh dài nghiêng và cơ cấu khuấy bản cánh nghiêng
81
Bảng PL6.4 Thông số để tính chuẩn số công suất K N dùng cho cơ cấu
khuấy bản
Bảng PL6.5 Thông số để tính chuẩn số công suất K N dùng cho cơ cấu
82
khuấy mỏ neo, chong chóng, băng và vít tải
Bảng PL6.6 Những đặc trưng của cơ cấu khuấy tuabin
82
83
83
xvii
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Qui trình sản xuất đường mía tại nhà máy đường Phổ Phong
5
Hình 2.2 Thiết bị trung hòa đường ống nằm ngang
12
Hình 2.3 Thiết bị trung hòa đường ống kiểu SH - T
12
Hình 2.4 Thiết bị trung hòa đường ống kiểu hút đứng
13
Hình 2.5 Thiết bị trung hòa có khuấy trộn dạng cơ học
13
Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo thiết bị khuấy
16
Hình 2.7 Lựa chọn cơ cấu khuấy theo độ nhớt chất lỏng và thể tích chất
lỏng
18
Hình 2.8 Các kiểu cơ cấu khuấy
19
Hình 2.9 Các dạng thùng khuấy liên tục
20
Hình 2.10 Thùng khuấy dạng liên tục nhiều ngăn có tấm chắn
21
Hình 2.11 Điểm đặt và trị số lực tác động lên cánh khuấy
25
Hình 2.12 Bộ điều khiển LOGO
32
Hinh 2.13 Sơ đồ LOGO
32
Hình 3.1 Các dụng cụ đo kiểm
36
Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo cụm thiết bị trung hòa hiện tại của nhà máy
40
Hình 4.2 Cấu cặn bám vào phểu của thùng trung hòa
41
Hình 4.3 Mô hình bài toán hộp đen
45
Hình 4.4 Cơ cấu khuấy tua bin hở cánh thẳng
45
Hình 4.5 Sơ đồ cấu tạo thùng khuấy thí nghiệm
48
Hình 4.6 Sơ đồ cấu tạo cửa thoát thùng khuấy trộn
48
xviii
Hình 4.7 Đồ thị của phương trình hồi quy
57
Hình 4.8 Biểu đồ mômen trục khuấy
62
Hình 4.9 Sơ đồ khối điều khiển cấp vôi theo pH
64
Hình 4.10 Các thành phần trong hệ thống điều khiển thiết bị cung cấp vôi
tự động
64
Hình 4.11 Giải thuật điều khiển thiết bị cung cấp vôi tự động
65
Hình 4.12 Chương trình điều khiển thiết bị cung cấp vôi dạng hình thang
66
Hình 4.13 Sơ đồ lắp đặt thùng khuấy trộn tại khu vực trung hòa nhà máy
67
Hình PL6.1 Đường biểu diễn KN = f(Rek,Fek) dùng cho cơ cấu chân
84
Hình PL6.2 Đường biểu diễn KN = f(Rek,Fek) dùng cho cơ cấu tuabin hở
84
Hình PL6.3 Đường biểu diễn KN = f(Rek,Fek) dùng cho cơ cấu tuabin hở
cánh dài nghiêng và cơ cấu khuấy bản cánh nghiêng
Hình PL6.4 Đường biểu diễn KN = f(Rek,Fek) dùng cho cơ cấu khuấy bản
Hình PL6.5 Đường biểu diễn KN = f(Rek,Fek) dùng cho cơ cấu khuấy mỏ
84
84
neo, chong chóng, băng và vít tải
Hình PL 7 Bảng vẽ tổng thể thùng khuấy trộn.
Hình PL 8.1 Đo độ nhớt nước mía hỗn hợp dùng để thí nghiệm
Hình PL 8.2 Thùng khuấy thí nghiệm chế tạo xong
Hình PL 8.3 Đồng hồ đo pH và nhiệt độ khuấy
Hình PL 8.4 Dòng chất lỏng trong thùng khuấy trong quá trình khuấy
85
86
87
87
87
trộn
Hình PL 8.5 Cánh khuấy tuabin kiểu hở
87
Hình PL 8.6 Quá trình thí nghiệm khuấy trộn nước mía hỗn hợp
88
88
xix
Hình PL 8.7 Những dụng cụ trong quá trình thí nghiệm
89
Hình PL 8.8 Thùng khuấy thí nghiệm tại khu vực trung hòa nhà máy
89
xx
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Dẫn nhập
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, mía là cây nguyên liệu duy
nhất để sản xuất đường. Vì vậy cây mía là một trong những cây trồng quan trọng
trong cơ cấu cây thực phẩm ở nước ta. Với nhiều ưu thế, mía đã trở thành cây làm
giàu cho nhiều gia đình, cho nhiều khu vực rộng lớn, nhất là vùng trung du có nhiều
đồi thấp. Cây mía đã thực sự trở thành cây xóa đói giảm nghèo cho nhiều vùng ở
các tỉnh như: Thanh Hóa, Nghệ An, Phú Yên, Gia Lai, Bình Định, Quảng Ngãi... Cả
nước hiện có trên 40 nhà máy đường với tổng công suất thiết kế khoảng 82 ngàn tấn
mía/ngày. Phần lớn các nhà máy đường này đều dùng máy móc thiết bị và công
nghệ của Trung Quốc. Quá trình sản xuất đường gồm 04 giai đoạn chủ yếu là: ép
mía lấy nước, làm sạch nước mía hỗn hợp, cô đặc nước chè thành sirô, nấu đường
và kết tinh. Trong các giai đoạn trên, làm sạch nước mía hỗn hợp là giai đoạn quan
trọng nhất vì nó quyết định chất lượng đường thành phẩm và tỉ lệ thu hồi đường.
Theo công nghệ sản xuất đường RS của Trung quốc, nước mía hỗn hợp sau khi ép
được gia vôi sơ bộ sau đó đưa đi gia nhiệt lần 1. Sau đó đưa đi tẩy màu bằng cách
xông khí SO2, người ta tiếp tục gia vôi vào nước mía hỗn hợp để trung hòa độ pH
và đưa đi gia nhiệt lần 2. Nhiệm vụ của thiết bị trung hòa là trung hòa độ pH của
nước mía hỗn hợp từ 3,4 – 3,6 lên đến 7,1 – 7,3 và luôn ổn định ở đầu ra. Với thiết
bị trung hòa hiện tại của các nhà máy, độ pH đầu ra không ổn định, chính điều này
gây ra các nhược điểm như: tiêu hao rất nhiều vôi, tỉ lệ thu hồi đường, chất lượng
đường thành phẩm thấp và đặc biệt là lượng cấu cặn bám vào thiết bị rất nhiều làm
tắc nghẽn đường ống, gây khó khăn trong vận hành sản xuất.
1
Chính vì những lý do trên, việc nghiên cứu giải pháp công nghệ và thiết bị
nhằm nâng cao hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp trong quá trình sản xuất
đường RS là cần thiết và cấp bách. Từ đó giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành và
nâng cao lợi nhuận cho nhà máy.
Với mong muốn ứng dụng kiến thức đã học vào thực tế, được sự chấp thuận
của Tiểu ban đào tạo sau Đại học - Trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí
Minh và sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Văn Hùng, chúng tôi đề xuất xin thực
hiện đề tài:
“Nghiên cứu giải pháp công nghệ và thiết bị nâng cao hiệu quả trung hoà nước
mía hỗn hợp trong quá trình sản xuất đường RS.”
1.2 Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu phương pháp khuấy trộn và ảnh hưởng của các thông số nhiệt độ,
cường độ khuấy đến quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp. Bằng lý thuyết kết hợp
thực nghiệm xác định chế độ làm việc tối ưu thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp.
Từ đó thiết kế thiết bị trung hòa trong dây chuyền sản xuất đường RS, thiết bị góp
phần tăng chất lượng sản phẩm, giảm chi phí trong quá trình sản xuất tại Nhà máy
đường Phổ Phong - Công ty cổ phần đường Quảng Ngãi.
2
Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Qui trình công nghệ sản xuất đường
Quá trình sản xuất đường từ cây mía có nhiều qui trình công nghệ. Hiện tại
nhà máy đường Phổ Phong – Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi cũng như hầu
hết các nhà máy đường mua thiết bị từ Trung Quốc dùng qui trình công nghệ được
thể hiện trên hình 2.1 bao gồm các công đoạn sau:
- Nguyên liệu: Mía cây sau khi thu hoạch được chuyển về nhà máy qua bộ phận
khoan lấy mẫu xác định chữ đường. Sau đó chuyển qua cân điện tử xác định trọng
lượng và đưa vào bãi mía.
- Xử lý và ép mía: Mía cây từ bãi được cẩu nâng đưa lên hai bàn lùa, sau đó được
phân phối đều đặn xuống băng tải mía chuyển vào máy băm mía. Mía được đánh tơi
thành từng sợi nhỏ rồi đưa đến hệ thống che ép, che ép ép lấy nước mía hỗn hợp
cung cấp cho công đoạn sản xuất tiếp theo. Bã mía được băng tải chuyển đến làm
nhiên liệu đốt cho lò hơi. Tốc độ các băng tải mía được điều chỉnh bằng các biến
tần.
- Quá trình làm sạch và bốc hơi: Nước mía hỗn hợp được gia vôi sơ bộ rồi đưa qua
thiết bị gia nhiệt lần 1 nâng nhiệt độ lên 65 - 680C, tiếp tục qua tháp sun-phít hóa
lần 1. Sau khi sun-phít, độ pH nước mía giảm xuống còn khoảng 3,4 - 3,8, tiếp tục
gia vôi để trung hòa nước mía hỗn hợp và đưa đến thiết bị gia nhiệt lần 2 nâng nhiệt
độ lên 102 - 1040C và đưa vào thùng lắng lọc. Nước mía được lắng lọc thành nước
chè trong đưa đi gia nhiệt lần 3 nâng nhiệt độ lên 115 - 1180C và đưa đến hệ thống
bốc hơi để tách nước cô đặc nước chè thành sirô.
- Quá trình nấu đường và li tâm đường: Sirô được đưa đến thùng chứa và phân phối
đến các nồi nấu đường. Đường sau khi kết tinh được đưa đến các máy li tâm để tách
3
mật. Đường sau khi li tâm được đưa đi sấy, sấy xong đưa đến hệ thống phân loại và
vào bao.
Khoan mía
xác định chữ
đường
Tiếp nhận
Mía
Cân mía
Băng tải mía
Băm mía 1
Băm mía 2
Máy hút sắt
Lò hơi
Bã mía
Ép mía
Nước mía
hỗn hợp
Phát điện
3MW
Gia nhiệt I
65o - 68o
Cấp hơi để gia
nhiệt và nấu
đường
Khí SO2
Xông SO2 lần I
pH = 3,4 - 3,8
Sữa vôi
B=5-6
Trung hòa
pH = 7,1 - 7,3
0
Gia nhiệt II
102 - 104oC
4
