Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA THEO
PHƯƠNG PHÁP SO2 NĂNG SUẤT 6380 TẤN MÍA/NGÀY

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy
Số thẻ SV: 107150193
Lớp: 15H2B

Đà Nẵng – Năm 2019


TÓM TẮT
Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất
6380 tấn mía/ngày
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy
Số thẻ SV: 107150193
Lớp: 15H2B
Nội dung đồ án tốt nghiệp gồm:
Phần thuyết minh có 10 chương:
- Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Chương 2: Tổng quan
- Chương 3: Chọn và thuyết minh qui trình công nghệ
- Chương 4: Tính cân bằng vật chất
- Chương 5: Tính cân bằng nhiệt
- Chương 6: Tính và chọn các thiết bị chủ yếu
- Chương 7: Tính xây dựng
- Chương 8: Tính hơi - nước
- Chương 9: Kiểm tra sản xuất

- Chương 10: An toàn lao động - vệ sinh xí nghiệp
Phần bản vẽ gồm :
- Bản vẽ mặt bằng: bố trí các thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính, gồm
bản vẽ mặt bằng phân xưởng sản xuất chính tầng 1 và tầng 2.
- Bản vẽ mặt cắt: thể hiện hình dạng, kích thước các thiết bị.
- Bản vẽ đường ống hơi – nước: bố trí các đường ống hơi đốt, hơi thứ, nước
ngưng, nước xử lí, nước thải trong phân xưởng
- Bản vẽ tổng mặt bằng: thể hiện bố trí phân xưởng sản xuất chính và các
công trình trong toàn bộ diện tích nhà máy.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: HOÀNG THỊ THÚY VY
Số thẻ sinh viên: 107150193
Lớp: 15H2B
Khoa: Hóa
Ngành: Công nghệ thực phẩm
Tên đề tài đồ án:
THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT ĐƯỜNG MÍA THEO PHƯƠNG PHÁP
SO2 NĂNG SUẤT 6380 TẤN MÍA/NGÀY
1. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Thành phần cây mía (tính % theo chất khô của mía)
Sacaroza
Xơ

: 12,84
: 11,06

Chất không đường

: 2,89

Nước
: tự tính
GP bã
: 76,48
Độ ẩm bã
: 48,92
Nước thẩm thấu
: tự chọn từ 22 đến 25%
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Mở đầu
- Lập luận kinh tế kỹ thuật
- Tổng quan
- Chọn và thuyết minh qui trình 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


- An toàn lao động, vệ sinh xí nghiệp, phòng cháy và chữa cháy
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo
4. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
- Bản vẽ các mặt bằng phân xưởng sản xuất chính (A0)
- Bản vẽ các mặt cắt phân xưởng sản xuất chính
- Bản vẽ đường ống hơi - nước

(A0)
(A0)

- Bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

(A0)

5. Họ và tên: PGS. TS. Trương Thị Minh Hạnh
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……./…../ 201…...
7. Ngày hoàn thành đồ án:……/……/ 201……

Trưởng Bộ môn……………….

Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 201
Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Trải qua những năm tháng học tập trên ghế nhà trường với sự truyền đạt, chỉ bảo
tận tình của các thầy cô giáo nay để đánh giá và củng cố kiến thức chuyên ngành đã học
em được giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất đường RS với năng suất 6380 tấn mía/
ngày.
Trong quá trình thiết kế đã giúp em nắm rõ hơn những kiến thức chuyên ngành đã
học khi ứng dụng như: chọn vị trí đặt nhà máy sao cho phù hợp, xây dựng kiểu nhà công
nghiệp, cách chọn và bố trí thiết bị, các thông số kỹ thuật, mục đích và yêu cầu của từng
công đoạn…Đây là những kiến thức rất quý báu phục vụ cho công việc của em sau này.
Tuy nhiên do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, một số sai khác
giữa lý thuyết và thực tế sản xuất nên đồ án này khó tránh khỏi thiếu sót. Mong nhận
được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn chỉnh hơn.
Em xin được cảm ơn cô Trương Thị Minh Hạnh, đã tận tình hướng dẫn em trong
suốt quá trình thực hiện đề tài này. Trong suốt thời gian em thực hiện đồ án, mặc dù rất
bận rộn trong công việc nhưng cô vẫn dành rất nhiều thời gian và tâm huyết trong việc
hướng dẫn em. Cô đã cung cấp cho em rất nhiều kiến thức bổ ích, luôn định hướng, góp
ý và sửa chữa những chỗ sai giúp em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất. Em cũng xin
cảm ơn các quý thầy cô đã dạy bảo em trong suốt chặng đường đại học vừa qua.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

i


CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án này do chính tôi thực hiện. Nội dung đồ án được trình bày
đúng với nguồn trích dẫn rõ ràng và chính xác, số liệu và kết quả tính toán trong đồ án
tốt nghiệp này là trung thực. Bố cục trình bày bài thuyết minh, bản vẽ và các giấy tờ quy
định cũng được thực hiện theo đúng quy định của nhà trường. Nếu không đúng như đã

nêu trên, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về đề tài của mình.
Sinh viên thực hiện

ii


MỤC LỤC

Tóm tắt
Nhiệm vụ
Lời nói đầu ........................................................................................................................i
Cam đoan ........................................................................................................................ ii
Mục lục .......................................................................................................................... iii
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ ....................................................................ix
Danh sách các bảng ........................................................................................................ix
Danh sách hình ảnh, hình vẽ và sơ đồ .............................................................................x
Danh sách các kí hiệu, chữ viết tắt .............................................................................. xiii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................xiv
Chương 1: Lập luận kinh tế - kỹ thuật ........................................................................1
1.1. Đặc điểm thiên nhiên ..............................................................................................1
1.2. Vùng nguyên liệu ....................................................................................................1
1.3. Hợp tác hóa .............................................................................................................2
1.4. Nguồn cung cấp điện ..............................................................................................2
1.5. Nguồn cung cấp hơi ................................................................................................2
1.6. Nhiên liệu .................................................................................................................2
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước .........................................................2
1.8. Thoát nước ..............................................................................................................2
1.9. Giao thông vận tải ..................................................................................................3
1.10. Nguồn nhân lực .....................................................................................................3
Chương 2: Tổng quan ...................................................................................................4

2.1. Giới thiệu về cây mía ..............................................................................................4
2.1.1. Các loài mía: .......................................................................................................... 4
2.2.2. Đặc điểm sinh lý – sinh thái .................................................................................. 4
2.2.3. Thành phần hóa học của mía và nước mía ............................................................ 4
iii


2.2. Cở sở lí thuyết của quá trình sản xuất đường ..................................................... 6
2.2.1. Cở sở của quá trình làm sạch ................................................................................ 6
2.2.2. Cở sở của quá trình kết tinh đường ....................................................................... 8
2.3. Tổng quan về sản phẩm ....................................................................................... 10
Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ ............................................ 11
3.1. Chọn quy trình công nghệ ................................................................................... 11
3.1.1. Công đoạn lấy nước mía ..................................................................................... 11
3.1.2. Công đoạn làm sạch nước mía ............................................................................ 11
3.1.3. Công đoạn bốc hơi .............................................................................................. 13
3.1.4. Công đoạn nấu đường ......................................................................................... 13
3.2. Quy trình công nghệ sản xuất đường mía bằng phương pháp sunfit hóa axit
....................................................................................................................................... 14
3.3. Thuyết minh quy trình công nghệ ...................................................................... 17
3.3.1. Tiếp nhận nguyên liệu – cân mía ........................................................................ 17
3.3.2. Băm mía .............................................................................................................. 17
3.3.3. Đánh tơi mía ........................................................................................................ 17
3.3.4. Ép mía – thu nước mía hỗn hợp .......................................................................... 17
3.3.5. Gia vôi sơ bộ ....................................................................................................... 18
3.3.6. Đun nóng lần 1 .................................................................................................... 18
3.3.7. Thông SO2 lần 1- gia vôi trung hòa..................................................................... 19
3.3.8. Đun nóng lần 2 .................................................................................................... 20
3.3.9. Lắng trong ........................................................................................................... 20
3.3.10. Lọc chân không ................................................................................................. 20

3.3.11. Đun nóng lần 3 .................................................................................................. 21
3.3.12. Cô đặc ................................................................................................................ 21
3.3.13. Thông SO2 lần 2 ................................................................................................ 22
3.3.14. Lọc kiểm tra ...................................................................................................... 22
3.3.15. Nấu đường ......................................................................................................... 22
3.3.16. Trợ tinh .............................................................................................................. 24
iv


3.3.17. Li tâm ................................................................................................................. 24
3.3.18. Sấy ..................................................................................................................... 25
3.3.19. Làm nguội .......................................................................................................... 25
3.3.20. Sàng phân loại: .................................................................................................. 26
3.3.21. Cân - đóng bao: ................................................................................................. 26
Chương 4: Tính cân bằng vật chất ............................................................................27
4.1. Các số liệu cho trước: ...........................................................................................27
4.2. Tính cân bằng vật chất .........................................................................................27
4.2.1. Công đoạn ép ....................................................................................................... 27
4.2.2. Công đoạn làm sạch............................................................................................. 28
4.2.3. Công đoạn nấu đường.......................................................................................... 31
Chương 5: Cân bằng nhiệt lượng ...............................................................................40
5.1. Cân bằng nhiệt lượng cho hệ cô đặc nhiều nồi ..................................................40
5.1.1. Khối lượng nước bốc hơi của quá trình cô đặc ................................................... 40
5.1.2. Nồng độ chất khô trong các hiệu ......................................................................... 41
5.1.3. Xác định áp suất và nhiệt độ ở các hiệu .............................................................. 41
5.1.4. Xác định tổn thất nhiệt độ trong quá trình bốc hơi.............................................. 42
5.1.5. Nhiệt độ sôi của dung dịch trong các hiệu bốc hơi ............................................. 43
5.1.6. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của các hiệu (ti) ......................................................... 43
5.2. Cân bằng nhiệt cho hệ thống đun nóng ..............................................................44
5.3. Cân bằng nhiệt cho hệ nấu đường ......................................................................45

5.3.1. Nấu non A ............................................................................................................ 45
5.3.2. Nấu non B ............................................................................................................ 48
5.3.3. Nấu non C ............................................................................................................ 49
5.3.4. Nấu giống B, C .................................................................................................... 51
5.4. Cân bằng nhiệt cho hệ cô đặc ..............................................................................52
5.4.1. Tính lượng hơi nước bốc hơi ............................................................................... 52
5.4.2. Lượng hơi dùng cho hệ cô đặc ............................................................................ 53
v


5.5. Nhiệt dùng cho những yêu cầu khác................................................................... 55
5.5.1. Lượng hơi dùng cho li tâm: ................................................................................. 55
5.5.2. Lượng hơi dùng cho lọc chân không ................................................................... 56
5.5.3. Nhiệt dùng cho sấy đường................................................................................... 56
5.5.4. Nhiệt dùng cho gia nhiệt các loại mật, giống ...................................................... 57
5.5.5. Lượng hơi dùng trong hồi dung và đường hồ ..................................................... 58
5.5.6. Lượng hơi dùng cho nước thẩm thấu .................................................................. 58
5.5.7. Tổn thất nhiệt đường ống .................................................................................... 59
5.5.8. Lượng hơi tiêu hao khác ...................................................................................... 59
5.6. Tổng hợp lượng hơi dùng cho nhà máy ............................................................. 59
Chương 6: Tính và chọn thiết bị chủ yếu .................................................................. 60
6.1. Chọn bộ máy ép .................................................................................................... 60
6.2. Băng tải mía .......................................................................................................... 60
6.3. Máy băm mía ........................................................................................................ 61
6.3.1. Máy băm 1 ........................................................................................................... 61
6.3.2. Máy băm 2 ........................................................................................................... 62
6.4. Máy đánh tơi ......................................................................................................... 62
6.5. Cân tự động ........................................................................................................... 62
6.6. Gia vôi sơ bộ .......................................................................................................... 63
6.7. Thiết bị gia nhiệt ................................................................................................... 64

6.8. Thiết bị thông SO2 lần 1 và gia vôi trung hoà.................................................... 65
6.8.1. Bộ phận sunfit hoá............................................................................................... 65
6.8.2. Thùng trung hòa .................................................................................................. 67
6.8.3. Ống nối thiết bị sunfit hóa và thiết bị trung hòa ................................................. 67
6.9. Thiết bị thông SO2 lần 2 ....................................................................................... 67
6.10. Thiết bị lắng ........................................................................................................ 68
6.11. Thiết bị lọc chân không ...................................................................................... 69
6.12. Thiết bị lọc kiểm tra ........................................................................................... 70
vi


6.13. Thiết bị bốc hơi ...................................................................................................70
6.14. Thiết bị nấu .........................................................................................................72
6.15. Trợ tinh ................................................................................................................75
6.16. Máy li tâm đường A, B .......................................................................................76
6.17. Máy li tâm đường C............................................................................................77
6.18. Máy sấy đường ....................................................................................................77
Chương 7: Tính xây dựng ...........................................................................................80
7.1. Tính nhân lực lao động ........................................................................................80
7.1.1. Chế độ làm việc của nhà máy .............................................................................. 80
7.1.2. Thời gian làm việc của nhà máy .......................................................................... 80
7.1.3. Phân bố lao động trong nhà máy ......................................................................... 81
7.2. Các công trình xây dựng của nhà máy ...............................................................83
7.2.1. Phân xưởng chính ................................................................................................ 83
7.2.2. Các phân xưởng sản xuất phụ.............................................................................. 83
7.2.3. Các công trình hành chính, văn hoá, phục vụ công nhân .................................... 84
7.2.4. Các công trình kho bãi ......................................................................................... 85
7.2.5. Các công trình xử lý và chứa nước ...................................................................... 86
7.3. Tính khu đất xây dựng nhà máy .........................................................................88
7.3.1. Diện tích khu đất ................................................................................................. 88

7.3.2. Tính hệ số sử dụng của nhà máy ......................................................................... 89
Chương 8: Tính hơi - nước .........................................................................................90
8.1. Tính hơi .................................................................................................................90
8.1.1. Cân bằng chất đốt cho lò hơi ............................................................................... 90
8.1.2. Tính nhiên liệu phụ trợ lúc không đủ bã hay khởi động lò ................................. 90
8.2. Tính nước: .............................................................................................................91
8.2.1. Nước ngưng tụ ..................................................................................................... 91
8.2.2. Nước lắng trong .................................................................................................. 91
8.2.3. Nước lọc trong ..................................................................................................... 92
vii


8.2.4. Nước ở tháp ngưng tụ .......................................................................................... 92
8.2.5. Nước thải của nhà máy ........................................................................................ 93
Chương 9: Kiểm tra sản xuất ..................................................................................... 94
9.1. Kiểm tra sản xuất ................................................................................................. 94
9.2. Cách xác định một số chỉ tiêu .............................................................................. 94
9.2.1. Xác định bằng cảm quan theo kinh nghiệm ........................................................ 94
9.2.2. Phân tích trong phòng thí nghiệm ....................................................................... 94
Chương 10: An toàn lao động và vệ sinh xí nghiệp .................................................. 97
10.1. An toàn lao động ................................................................................................. 97
10.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động..................................................... 97
10.1.2. Các điều kiện trong nhà máy ............................................................................. 97
10.2. Vệ sinh xí nghiệp ................................................................................................ 98
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO

viii

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG 2.1. CÁC CHỈ TIÊU CẢM QUAN CỦA ĐƯỜNG RS ....................................10
BẢNG 2.2. CÁC CHỈ TIÊU LÍ – HÓA CỦA ĐƯỜNG RS .........................................10
BẢNG 3.1. SO SÁNH ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA 2 PHƯƠNG PHÁP LẤY NƯỚC
MÍA ...............................................................................................................................11
BẢNG 3.2. BẢNG SO SÁNH ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN
XUẤT ĐƯỜNG MÍA ....................................................................................................12
BẢNG 3.3. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA 3 PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA ...13
BẢNG 4.1. BẢNG CÁC GIÁ TRỊ AP, BX CỦA CÁC BÁN THÀNH PHẨM VÀ
THÀNH PHẨM .............................................................................................................32
BẢNG 4.2. BẢNG NGUYÊN LIỆU NẤU NON C .....................................................33
BẢNG 4.3. BẢNG NGUYÊN LIỆU NẤU NON B .....................................................34
BẢNG 4.4. BẢNG NGUYÊN LIỆU NẤU NON A .....................................................35
BẢNG 4.5. BẢNG TỔNG KẾT CÔNG ĐOẠN NẤU ĐƯỜNG .................................36
BẢNG 4.6. BẢNG TỔNG KẾT CAN BẰNG VẬT CHẤT.........................................38
BẢNG 5.1. BẢNG ÁP SUẤT HƠI VÀ NHIỆT ĐỘ TƯƠNG ỨNG CỦA CÁC HIỆU
.......................................................................................................................................42
BẢNG 5.2. TỔN THẤT DO TĂNG NHIỆT ĐỘ SÔI Ở CÁC HIỆU ..........................42
BẢNG 5.3. TỔN THẤT NHIỆT ĐỘ DO ÁP SUẤT THỦY TĨNH .............................42
BẢNG 5.4. CHẾ DỘ NHIỆT CỦA HỆ THỐNG BỐC HƠI ........................................44
BẢNG 5.5. CÂN BẰNG NHIỆT CHO HỆ ĐUN NÓNG ............................................45
BẢNG 5.6. NGUYÊN LIỆU NẤU NON A .................................................................46
BẢNG 5.7. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NẤU NON A ......................47
BẢNG 5.8. NGUYÊN LIỆU NẤU NON B ..................................................................48
BẢNG 5.9. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ NẤU NON B ...............................49
BẢNG 5.10. NGUYÊN LIỆU NẤU NON C ................................................................ 49
BẢNG 5.11. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ NẤU NON C .............................50
BẢNG 5.12. NGUYÊN LIỆU NẤU GIỐNG B, C .......................................................51
BẢNG 5.13. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NẤU GIỐNG B, C ...........51

BẢNG 5.14. TỔNG KẾT NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH NẤU .................................52
BẢNG 5.15. TÍNH TOÁN VÀ TRA BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA QUÁ TRÌNH
BỐC HƠI .......................................................................................................................54
BẢNG 5.16. NHIỆT DÙNG CHO GIA NHIỆT CÁC LOẠI MẬT, GIỐNG ..............58
ix


BẢNG 5.17. TỔNG HỢP HƠI DÙNG CHO NHÀ MÁY ........................................... 59
BẢNG 6.1. BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA THIẾT BỊ GIA NHIỆT ...................... 64
BẢNG 6.2. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DIỆN TÍCH TRUYỀN NHIỆT NỒI BỐC HƠI
....................................................................................................................................... 71
BẢNG 6.3. KẾT QUẢ TÍNH NHIỆT NỒI NẤU ......................................................... 72
BẢNG 6.4. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT NỒI NẤU ........... 73
BẢNG 6.5. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NẤU ................................................ 75
BẢNG 6.6. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRỢ TINH ...................................... 75
BẢNG 6.7. BẢNG TỔNG KẾT THIẾT BỊ .................................................................. 78
BẢNG 7.1. THỜI GIAN SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY THEO LỊCH ...................... 80
BẢNG 7.2. PHÂN BỐ LAO ĐỘNG GIÁN TIẾP ........................................................ 81
BẢNG 7.3. PHÂN BỐ LAO ĐỘNG TRỰC TIẾP ....................................................... 81
BẢNG 7.4. BẢNG TỔNG KẾT TÍNH XÂY DỰNG .................................................. 87
BẢNG 8.1. SỰ PHÂN BỐ NƯỚC NGƯNG ............................................................... 91
BẢNG 8.2. SỰ PHÂN BỐ NƯỚC LẮNG TRONG .................................................... 92
BẢNG 8.3. SỰ PHÂN BỐ NƯỚC LỌC TRONG ....................................................... 92
BẢNG 8.4. NƯỚC THẢI CỦA NHÀ MÁY ĐƯỜNG ................................................ 93
DANH SÁCH HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ
HÌNH 3.1. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG THEO PHƯƠNG PHÁP
SUNFIT HÓA AXIT ..................................................................................................... 16
HÌNH 3.2. DAO BĂM .................................................................................................. 17
HÌNH 3.3. MÁY ĐÁNH TƠI KIỂU BÚA ................................................................... 17
HÌNH 3.4. SƠ ĐỒ PHƯƠNG PHÁP ÉP THẨM THẤU KÉP ..................................... 18

HÌNH 3.5. MÁY ÉP, TRỤC ÉP.................................................................................... 18
HÌNH 3.6. THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT DẠNG ỐNG CHÙM ................................ 19
HÌNH 3.7. THIẾT BỊ TRUNG HÒA ĐƯỜNG ỐNG KIỂU ĐỨNG ........................... 19
HÌNH 3.8. THIẾT BỊ LẮNG TRONG ......................................................................... 20
HÌNH 3.9. THIẾT BỊ LỌC CHÂN KHÔNG THÙNG QUAY .................................... 21
HÌNH 3.10. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC .................................................................................. 22
HÌNH 3.11. BỘ LỌC DUPLEX.................................................................................... 22
HÌNH 3.12. NỒI NẤU ĐƯỜNG CHÂN KHÔNG....................................................... 23
HÌNH 3.14. THIẾT BỊ TRỢ TINH LÀM LẠNH TỰ NHIÊN ..................................... 24
HÌNH 3.14. THIẾT BỊ TRỢ TINH LÀM LẠNH CƯỠNG BỨC ................................ 24
HÌNH 3.16. THIẾT BỊ LI TÂM GIÁN ĐOẠN ........................................................... 25
x


HÌNH 3.16. THIẾT BỊ LI TÂM LIÊN TỤC .................................................................25
HÌNH 3.17. SẤY THÙNG QUAY................................................................................25
HÌNH 4.1. SƠ ĐỒ CHẾ ĐỘ NẤU ĐƯỜNG ................................................................ 37
HÌNH 5.1. SƠ ĐỒ HỆ BỐ HƠI ÁP LỰC CHÂN KHÔNG 4 NỒI ..............................40
HÌNH 5.2. SƠ ĐỒ HỆ THỐNG BỐC HƠI ..................................................................53
HÌNH 6.1. BĂNG TẢI MÍA .........................................................................................60
HÌNH 6.2. CÂN TỰ ĐỘNG .........................................................................................63
HÌNH 6.3. THÙNG GIA VÔI .......................................................................................63
HÌNH 6.4. THIẾT BỊ SUNFIT HÓA - TRUNG HÒA .................................................65
HÌNH 6.5. THIẾT BỊ LẮNG ........................................................................................69
HÌNH 6.6. THIẾT BỊ BỐC HƠI ...................................................................................71
HÌNH 6.7. THIẾT BỊ TRỢ TINH .................................................................................76

xi

DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

KÍ HIỆU
H: chiều cao
D: đường kính
L x W x H: dài x rộng x cao
CHỮ VIẾT TẮT
TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam
GVSB: gia vôi sơ bộ
NMHH: nước mía hỗn hợp
CBVC: cân bằng vật chất
CBCNV: Cán bộ công nhân viên
NDR: nhiệt dung riêng
KL: khối lượng
KCN: khu công nghiệp
HSLS: hiệu suất làm sạch

xiii


MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống hiện nay, đường đã trở thành một loại thực phẩm đóng vai trò
không thể thiếu. Đường là nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất bánh, kẹo, sữa, nước
giải khát, đồ hộp…
Ở nước ta, đường chủ yếu được sản xuất từ cây mía. Khí hậu nhiệt đới gió mùa tạo
điều kiện rất thuận lợi để trồng loại cây công nghiệp ngắn ngày như cây mía, cung cấp
nguồn nguyên liệu cho ngành sản xuất đường mía. Việt Nam là một quốc gia có truyền
thống sản xuất đường mía từ lâu đời, đóng vai trò quan trọng trong cơ cấu nền kinh tế

đất nước. Theo báo cáo từ Hiệp hội Mía đường Việt Nam, trong năm 2019, cả nước có
36 nhà máy đường hoạt động với diện tích trồng mía khoảng 200 000 ha, sản lượng mía
ước từ 10 - 11 triệu tấn, sản lượng đường đạt 1 triệu tấn [1].
Trong đó, sản xuất đường RS (sản xuất theo phương pháp SO2) đóng vai trò rất
quan trọng. Nhà máy sản xuất đường RS không chỉ đáp ứng một bộ phận lớn thị trường
tiêu thụ đường trực tiếp mà còn cung cấp cho các nhà máy chế biến thực phẩm như nhà
máy sữa, bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp… Đường RS so với đường thô thì đảm bảo
hơn về độ tinh khiết, chất lượng và có thị trường tiêu thụ rộng hơn. Vì quy trình sản xuất
tương đối đơn giản hơn, đòi hỏi về kỹ thuật chuyên môn thấp hơn và vốn đầu tư ban đầu
thấp hơn mà giá thành đường RS cũng thấp hơn so với đường tinh luyện. Ngoài ra, nhà
máy sản xuất đường RS cũng giải quyết một bộ phận lao động ở địa phương, tạo công
ăn việc làm cho nông dân trồng mía.
Vì vậy, tôi đã thực hiện đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo
phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày”.

xiv


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT

Để thiết kế xây dựng một nhà máy, công việc đầu tiên cần làm là nghiên cứu tìm
cho nó một vị trí thích hợp. KCN Lễ Môn, Thanh Hóa là sự lựa chọn khá tốt. Nơi đây
hầu như đáp ứng đầy đủ các tiêu chí cần có đề thiết kế xây dựng nhà máy đường.
1.1. Đặc điểm thiên nhiên
Các đặc điểm thiên nhiên đóng vai trò rất quan trọng đối với việc xây dựng nhà
máy. Các đặc điểm về thổ nhưỡng, khí hậu, hướng gió… có ảnh hưởng nhiều đến nguồn
cung cấp nguyên liệu, thời vụ sản xuất, kết cấu xây dựng, bố trí các công trình trong mặt
bằng phân xưởng và tổng mặt bằng…

Thanh Hóa là một trong các tỉnh trồng mía trọng điểm ở Việt Nam. Niên vụ
2018 - 2019 diện tích cây trồng này khoảng hơn 24 nghìn ha, năng suất bình quân dự
kiến đạt 60,4 tấn/ha [2].
KCN Lễ Môn ở Thành phố Thanh Hóa, thuộc trung tâm đồng bằng Thanh Hóa,
địa hình tương đối bằng phẳng.
Thanh Hóa nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa điển hình, chỉ có 2 mùa là
mùa khô và mùa mưa. Nhiệt độ trung bình năm 23 - 24oC, lượng mưa trung bình hàng
năm khoảng 1600 - 2300 mm, độ ẩm tương đối từ 85% - 87%.
Hướng gió phổ biến là Đông và Đông Nam.
1.2. Vùng nguyên liệu
Mỗi nhà máy chế biến đều phải có một vùng nguyên liệu ổn định. Việc xác định
vùng nguyên liệu cho nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào khả năng cung cấp nguyên liệu
của địa phương.
Thanh Hóa là một trong những tỉnh có diện tích cây mía lớn. Theo Sở Nông nghiệp
và Phát triển nông thôn, niên vụ 2018 - 2019 toàn tỉnh có khoảng hơn 24 nghìn ha, năng
suất bình quân dự kiến đạt 60,4 tấn/ha [2]. Theo số liệu thống kê, Thanh Hóa là tỉnh
đứng đầu về sản xuất mía đường, trong đó diện tích chiếm 11,3%, sản lượng chiếm
khoảng 10,8% của cả nước [3].
Thạch Thành là một trong những huyện có diện tích trồng mía lớn của tỉnh Thanh
Hóa với hơn 4500ha. Xã Ngọc Trung, huyện Ngọc Lặc có hơn 400ha đất nông nghiệp,
có thời điểm diện tích mía lên tới 260 ha [4].
Do đó, nhà máy đường xây dựng ở tỉnh Thanh Hóa có thể chủ động hơn về nguồn
nguyên liệu.
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

1

Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

1.3. Hợp tác hóa
Việc hợp tác hóa giữa các nhà máy sản xuất khác tại KCN Lễ Môn với các nhà
máy ở trong KCN cũng như ở các tỉnh, thành phố lân cận là điều thiết yếu.
Ngoài ra, liên hợp hóa còn có tác dụng nâng cao hiệu quả kinh tế, nâng cao hiệu
quả sử dụng nguyên liệu, hạ giá thành sản phẩm và đảm bảo một phần đầu ra của sản
phẩm.
Nhà máy có thể liên kết với Công ty Điện lực Thanh Hóa, Công ty cổ phần cấp
nước Thanh Hóa, Công ty cổ phần sữa Milas…
1.4. Nguồn cung cấp điện
Trong nhà máy đường, điện được cấp cho các thiết bị, động cơ, máy móc, máy
bơm, cấp cho hoạt động của lò hơi và cho sinh hoạt của công nhân, vì vậy lượng điện
tiêu thụ rất lớn [5].
KCN Lễ Môn sử dụng nguồn điện có điện áp 22/35/110KV với công suất nguồn
40MVA [6].
Để đề phòng mất điện nhà máy sử dụng máy phát điện dự phòng.
1.5. Nguồn cung cấp hơi
Hơi được sử dụng chủ yếu trong quá trình sản xuất sẽ được cung cấp từ lò hơi
riêng của nhà máy. Trong quá trình sản xuất để tiết kiệm hơi ta lấy hơi thứ từ các thiết
bị bốc hơi cung cấp cho các thiết bị kế tiếp, gia nhiệt, nấu đường, cô đặc, sấy…
1.6. Nhiên liệu
Trong nhà máy lò hơi là nơi cần nhiên liệu nhiều nhất. Nhằm giảm bớt vốn đầu tư,
tăng hiệu suất tổng thu hồi nhà máy dùng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi. Thời kì không
có bã mía dùng nhiên liệu khác như dầu FO, củi đốt. Còn để bôi trơn cho các thiết bị
khác ta dùng dầu bôi trơn. Dầu FO, dầu bôi trơn, xăng dầu cho các phương tiện vận
chuyển được đặt mua tại các công ty xăng dầu địa phương gần nhà máy.
1.7. Nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lí nước
Trong nhà máy, nước được sử dụng cho nhiều mục đích: cho sinh hoạt của công
nhân, cho hòa trộn, cho lò hơi, cho thẩm thấu…

Nhà máy sử dụng nước từ hệ thống ống nước trong khu công nghiệp, lấy từ Công
ty cổ phần cấp nước Thanh Hóa.
Khu công nghiệp được cung cấp nước với công suất 5000 m3/ngày đêm [5].
1.8. Thoát nước
Cũng như những nhà máy thực phẩm khác, vấn đề thoát nước của nhà máy đường
cần được chú trọng vì nước thải ra chứa chủ yếu các chất hữu cơ là môi trường vi sinh
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

2


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

vật dễ phát triển.
Nước thải từ nhà máy được xả ra hệ thống cống thoát nước trong khu công nghiệp,
sau đó được gom lại xử lí triệt để tại Công ty TNHH hóa dược Vedic-Fanxipan trước
khi đưa ra môi trường.
Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải cũng được thiết kế khá hoàn chỉnh với
công suất khoảng 2000 m3/ngày đêm [5].
1.9. Giao thông vận tải
Hằng ngày, nhà máy cần vận chuyển nguyên liệu, bao bì, nhãn hiệu, hóa chất…
kịp thời để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máy, đồng thời vân chuyển sản phẩm
đến nơi tiêu thụ và phế liệu trong sản xuất. Vì vậy, vấn đề giao thông có vai trò rất quan
trọng đối với sự tồn tại và phát triển của nhà máy.
Khu công nghiệp Lễ Môn có hệ thống giao thông thuận tiện cho việc vận chuyển
nguyên liệu, bao bì, … kịp thời để đảm bảo sản xuất đồng thời cũng rất dễ dàng trong
việc phân phối sản phẩm đến nơi tiêu thụ và các phế liệu.
Đường bộ: cách Thủ đô Hà Nội 160km theo quốc lộ 1A, cách Quốc lộ 1A và trung

tâm thành phố Thanh Hóa 5km [5] [7].
Đường hàng không: cách sân bay quốc tế Nội Bài 180km, cách sân bay Sao Vàng
30km [5] [7].
Đường sắt: cách ga đường sắt Bắc – Nam 5km [7].
Đường thủy: cách cảng Lễ Môn 1 km, cảng biển Nghi Sơn 60 km, cách cảng Hải
Phòng 170km [5] [7].
1.10. Nguồn nhân lực
Cần phải xác định rõ số lượng công nhân, trình độ chuyên môn của công nhân và
cường độ lao động.
Đội ngũ kỹ sư sẽ được tuyển chọn từ trường các kĩ sư tương lai của Trường Đại
học Bách khoa Hà Nội, từ Học viện Nông nghiệp Việt Nam, lực lượng nòng cốt sẽ được
đào tạo chuyên sâu hơn.
Công nhân làm việc trong nhà máy chủ yếu được tuyển dụng ở địa phương hoặc
một số vùng lân cận, để đỡ phần đầu tư về xây dựng khu nhà cho công nhân.
Kết luận: Qua tìm hiểu và phân tích các đặc điểm thiên nhiên, nguồn nguyên
liệu,… ta thấy việc xây dựng nhà máy đường tại khu công nghiệp Lễ Môn, Thanh Hóa
là hoàn toàn khả thi và rất có triển vọng.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

3


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

Chương 2: TỔNG QUAN

2.1. Giới thiệu về cây mía

Cây mía có tên khoa học là Saccharum ssp. Thuộc họ Graminaea (họ Hoà Thảo).
Đối với sản xuất, chế biến, thân mía là đối tượng chủ yếu để thu hoạch, là nơi dự
trữ đường được dùng làm nguyên liệu chính để chế biến đường ăn.
Ngày nay, cây mía được trồng ở nhiều nước trên giới, phân bố ở phạm vi từ 35 độ
vĩ Nam đến 35 độ vĩ Bắc để thu hoạch lấy thân, sản xuất ra đường ăn (saccaroza). Ngoài
ra, cây mía còn được coi là một trong sáu cây nhiên liệu sinh học tốt nhất của thế giới
trong tương lai (cây mía đứng đầu, tiếp đến là cọ dầu, cải dầu, gỗ, đậu nành và tảo) [8].
Đường mía hiện chiếm trên 60% tổng sản lượng đường thô của toàn thế giới.
Đường giữ một vai trò rất quan trọng trong khầu phần ăn hàng ngày của con người, là
nhu cầu không thể thiếu trong đời sống xã hội [8].
2.1.1. Các loài mía:
Trong loại Saccharum có 5 loài mía gồm: 3 loài trồng trọt và 2 loài hoang dại. Các
loài mía này phân biệt giữa chúng với nhau bằng các đặc điểm thực vật.
Theo Jeswiet, các loài mía trồng là :
- Loài Saccharum officinarum L.
- Loài Saccharum barberi Jeswiet
- Loài Saccharum sinense Roxb [9].
Các loài mía hoang dại thuộc loại Saccharum khác là:
- Saccharum spontaneum L.
- Saccharum robustum Brandes & Jeswiet [9].
2.2.2. Đặc điểm sinh lý – sinh thái
Cây mía là cây trồng nhiệt đới và á nhiệt đới, sức sống cao, khả năng thích ứng rộng.
Nhiệt độ biến đổi trong khoảng 30 - 40°C, tốc độ phát triển của cây mía về cơ bản
là bình thường. Với nồng độ CO2 thích hợp, tối ưu nhất là ở nhiệt độ 34°C.
Cây mía có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau nhưng thích hợp nhất cho cây
mía là những loại đất xốp, sâu, độ phì nhiêu cao, giữ ẩm tốt và dễ thoát nước, pH 5,5 - 7,5.
2.2.3. Thành phần hóa học của mía và nước mía
Thành phần của mía:

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

4


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

- Nước
- Đường

: 70 – 75%
: 9 – 15%

- Xơ
: 10 – 16%
- Đường khử
: 0,01 – 2%
- Chất không đường khác : 1 – 3% [10]
Thành phần nước mía:
- Chất rắn hòa tan
:

100%

- Phần đường
- Sacaroza
- Glucoza

:

:
:

75 – 92%
70 – 88%
2 – 4%

- Fructoza
- Các loại muối

:
:

2 – 4%
3 – 7,5%

- Muối axit vô cơ
: 1,4 – 4,5%
- Muối axits hữu cơ : 1 – 3%
- Axit hữu cơ tự do : 0,5 – 2,5%
- Chất không đường hữu cơ khác:
+ Albumin
:
+ Tinh bột
:
+ Chất keo
:

0,5 – 0,6%
0,001 – 0,05%

0,3 – 0,6%

+ Chất béo, sáp mía
: 0,05 – 0,15%
+ Chất không đường chưa xác định : 3 – 5% [10].
Lúc mía chín, phần đường cao, chất không đường thấp, do đó độ tinh khiết tương
đối cao, đồng thời phần nước giảm, phần xơ cũng tăng lên.
Đường sacaroza chuyển hóa thành glucoza và fructoza làm giảm sản lượng đường,
làm giảm hiệu suất thu hồi đường. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, sacaroza bị mất nước
tạo thành caramen là các sản phẩm có màu.
Đường khử chủ yếu là glucoza và fructoza, có nhiều khi mía còn non, thấp nhất
khi mía chín. Đương khử dễ bị phân hủy tạo các axit hữu cơ và là cơ chất trong phản
ứng Maillard ảnh hưởng xấu đến sản xuất đường.
Chất keo chủ yếu là albumin và pectin.
Axit hữu cơ như là axit citric, axit malic, axit oxalic, axit gliconic, axit succinic…
Chất béo tồn tại trong tổ chức tế bào bên trong thân mía, sáp mía tồn tại bên ngoài
thân mía, đi vào nước mía qua nhiều lần ép.

Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

5


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

Chất vô cơ ngoài H3PO4 có lợi cho quá trình làm sạch thì còn lại như Ca, Mg, SO3,
K, Cl2… hoặc là gây đóng cặn thiết bị, hoặc là hình thành mật cuối.
Chất màu có sẵn trong cây mía như diệp lục, xantophin, caroten…, hòa lẫn vào

nước mía do quá trình ép hoặc sinh ra từ các phản ứng oxy hóa của polyphenol, phản
ứng Maillard, phản ứng caramen… trong quá trình sản xuất đường [10].
2.2. Cở sở lí thuyết của quá trình sản xuất đường
2.2.1. Cở sở của quá trình làm sạch
2.2.1.1. Tác dụng của vôi
Ngăn ngừa sự chuyển hóa đường sacaroza.
Làm kết tủa, đông tụ những chất không đường, đặc biệt protein, chất màu, pectin
và những axit tạo muối không tan tại điểm đẳng điện của chúng.
Phân hủy một số chất không đường, đặc biệt đường chuyển hóa, amit hạn chế sự
phân hủy đường.
Tác dụng cơ học: những chất kết tủa tạo thành có tác dụng kéo theo những chất lơ
lửng và các chất không đường khác.
Sát trùng nước mía: ở độ kiềm thích hợp 0,3 – 0,8% CaO, phần lớn vi sinh vật
không phát triển được [10].
2.2.1.2. Tác dụng của P2O5
Quá trình gia vôi gia nhiệt, tạo kết tủa Ca3(PO4)2 hấp phụ chất keo và các chất
không đường khác như chất keo của axit silic, hydroxit sắt, nhôm… và được loại khỏi
nước mía ở giai đoạn lắng.
Ca3(PO4)2 hấp phụ các chất màu hữu cơ, polyphenol và các sản phẩm phân hủy
đường khử.
Ca3(PO4)2, với hàm lượng đủ nhiều trong nước mía hỗn hợp, có tỉ trọng lớn giúp
tăng tốc độ lắng.
2.2.1.3. Tác dụng của SO2
Trung hòa lượng vôi dư trong nước mía tạo kết tủa CaSO3 có khả năng hấp phụ
các chất keo, chất màu tự nhiên, chất không đường có trong dung dịch. Giảm độ nhớt
cho mật chè có lợi cho thao tác nấu đường, kết tinh.
Thay đổi từ muối cacbonat có khả năng tạo mật lớn và ảnh hưởng đến màu sắc của
dung dịch thành muối sunfit có khả năng tạo mật kém hơn nhưng làm giảm độ nhớt của
mật.
Tẩy màu dung dịch đường sinh ra trong quá trình sản xuất nhờ sự phá vỡ hệ cộng

hưởng điện tử của phần tử chất màu:
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

6


Thiết kế nhà máy sản xuất đường mía theo phương pháp SO2 năng suất 6380 tấn mía/ngày

HSO3-

+

C=C

H2 O
+

H2

→

HSO4- +

H2

(H2 mới sinh ra có hoạt tính mạnh)

H

C

H

→

chất màu

C

chất không màu

Ngăn ngừa sự tạo màu: các ion HSO3- có thể kết hợp với nhóm cacbonyl trong
đường khử tạo thành do phản ứng phân hủy trong môi trường kiềm:
C=O

+

H2 O

+

SO2

→

C HSO3
OH

⇒ Ngăn ngừa phản ứng Maillard, nhưng không hoàn toàn.
Hòa tan muối sunfit kết tủa tạo thành muối bisunfit khi thông SO2 quá lượng.
2.2.1.4. Tác dụng của CO2
Trung hòa lượng vôi dư tạo kết tủa CaCO3 có khả năng hấp phụ các chất mà, chất
keo, chất không đường và được loại đi trong quá trình lắng, lọc.
Phân li muối canxi sacarit thành đường sacaroza và CaCO3 kết tủa:
C12H22O11.nCaO + nCO2 → C12H22O11 + nCaCO3
Khi thông quá lượng, CO2 hòa tan muối CaCO3, tạo muối Ca(HCO3)2 gây cặn trong
các thiết bị bốc hơi, gia nhiệt.
2.2.1.5. Tác dụng của pH
Ngưng kết chất keo: cho vào nước mía những chất điện li thay đổi pH của môi
trường. Dưới điều kiện pH nhất định keo mang điện tích sẽ hấp phụ các chất điện li, trung
hòa điện còn keo ưa nước sẽ bị mất nước. Khi đó, keo mất trạng thái ổn định và ngưng
kết.
Làm chuyển hóa đường sacaroza khi pH < 7, tạo hỗn hợp đường chuyển hóa
glucoza và fructoza, gây tổn thất đường, giảm độ tinh khiết của mật chè và ảnh hưởng
đến quá trình kết tinh đường.
Làm phân hủy sacaroza, đường khử khi pH > 7, dưới tác dụng của nhiệt độ, tạo
các sản phẩm như fufurol, 5-hidroximetylfufurol, axit lactic, axit axetic, axit focmic…
pH 7 – 10 có thể tách được các muối vô cơ của Al2O3, P2O5, SiO2, Fe2O3, MgO [11].
2.2.1.6. Tác dụng của nhiệt độ
Ngưng kết chất keo: do sản sinh tác dụng mất nước và không thể trở lại trạng thái
phân tán ban đầu.
Làm mất nước chất kết tủa ngậm nước như CaSO4.2H2O, CaSO3.2H2O khi gia
Sinh viên thực hiện: Hoàng Thị Thúy Vy

Hướng dẫn: PGS. TS Trương Thị Minh Hạnh

7