UBND TỈNH QUẢNG NGÃI BỘ CÔNG THƯƠNG cao tom tat... · Web view2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu ảnh hưởng đến

UBND TỈNH QUẢNG NGÃI BỘ CÔNG THƯƠNG

SỞ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HCM

***************************

BÁO CÁO TÓM TẮT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU

QUẢ TRUNG HÒA NƯỚC MÍA HỖN HỢP TRONG DÂY

CHUYỀN SẢN XUẤT ĐƯỜNG RS TẠI NHÀ MÁY

ĐƯỜNG PHỔ PHONG - CÔNG TY

CỔ PHẦN ĐƯỜNG QUẢNG NGÃI

Đồng chủ nhiệm đề tài:

Thạc sĩ Nguyễn Hữu Thế

Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh

PGS-Tiến sĩ Nguyễn Văn Hùng

Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Thành phố Quảng Ngãi

Tháng 03/2013



***************************







Đồng chủ nhiệm đề tài:


Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh

PGS-Tiến sĩ Nguyễn Văn Hùng

Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

Thành phố Quảng Ngãi

Tháng 03/2013









Đồng chủ nhiệm đề tài


PGS -Tiến sĩ Nguyễn Văn Hùng

Cơ quan chủ trì đề tài

Chủ tịch Hội đồng nghiệm thu Cơ quan quản lý đề tài

THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

TT HỌ VÀ TÊN ĐƠN VỊ CÔNG TÁC NHIỆM VỤ

1 Nguyễn Hữu Thế ĐH Công Nghiệp TP HCM Đồng chủ nhiệm đề tài

2 Nguyễn Văn Hùng ĐH Nông Lâm TP HCM Đồng chủ nhiệm đề tài

3 Bùi Thị Nam Trân ĐH Công Nghiệp TP HCM Thành viên

4 Phạm Văn Vĩnh ĐH Công Nghiệp TP HCM Thành viên

5 Lê Văn Mạnh ĐH Công Nghiệp TP HCM Thành viên

6 Nguyễn Thanh Hải ĐH Công Nghiệp TP HCM Thành viên

7 Phạm Đức Thạch Nhà máy đường Phổ Phong Thành viên

8 Thái Thanh Tùng Nhà máy đường Phổ Phong Thành viên

9 Đặng Phúc Đạt Nhà máy đường Phổ Phong Thành viên

10 Trần Đức Bảo Nhà máy đường Phổ Phong Thành viên

MỤC LỤC

Trang

A. MỞ ĐẦU...............................................................................................1

1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................1

2. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI.....................................................2

B. NỘI DUNG ...........................................................................................4

I. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Nội dung nghiên cứu.............................................................................4

1.2 Phương pháp nghiên cứu.......................................................................4

1.2.1 Phương pháp tính toán........................................................................4

1.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm..............................................4

II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

2.1 Phân tích, thảo luận lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù

hợp với quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp...........................................8

2.1.1 Khảo sát thực trạng thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp

tại nhà máy..........................................................................................8

2.1.2 Lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp với quá trình trung hòa

nước mía hỗn hợp ....................................................................10

2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu

ảnh hưởng đến hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp...................11

2.2.1 Xác định các thông số ra .................................................................11

2.2.2 Xác định các thông số vào................................................................12

2.2.3 Phát biểu bài toán hộp đen ..............................................................12

2.2.4 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .....................................................12

2.3 Kết quả thiết kế thiết bị khuấy trộn tăng hiệu quả trung hòa nước

mía hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường RS tại nhà máy

đường Phổ Phong - Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi................14

2.3.1 Yêu cầu thiết kế................................................................................14

2.3.2 Các thông số đầu vào để thiết kế .....................................................14

2.3.3 Chuẩn số Reynolds và thông số hình học của thùng khuấy............16

2.3.4 Sơ đồ lắp đặt thùng khuấy tại khu vực trung hòa của nhà máy........17

2.4 Tính toán thiết kế hệ thống cấp vôi tự động vào thiết bị trung hòa.....18

2.5 Khảo nghiệm đánh giá quá trình hoạt động của thiết bị......................24

3. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.................................................................28

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................30

A. MỞ ĐẦUI. ĐẶT VẤN ĐỀ

Quảng Ngãi là một tỉnh có truyền thống lâu đời về trồng mía và sản xuất

đường. Trong những năm gần đây tuy có gặp khó khăn do bị cạnh tranh từ các

loại cây trồng khác nhưng cây mía vẫn thực sự là cây xóa đói giảm nghèo cho bà

con nông dân ở nhiều vùng miền trong tỉnh. Với kinh nghiệm của mình, người

dân tỉnh ta đi đến những vùng đất đồi núi có thổ nhưỡng phù hợp với cây mía

như các tỉnh Gia Lai, Kontum để trồng mía. Về sản xuất đường, tỉnh ta có Công

ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi quản lý hai nhà máy đường: Một nhà máy ở

trong tỉnh và một nhà máy với ba dây chuyền sản xuất đường ở huyện An Khê

tỉnh Gia Lai. Quá trình trồng mía và sản xuất đường đã giải quyết một nguồn lao

động rất lớn và tạo một nguồn thu nhập đáng kể cho người dân tỉnh ta. Quá trình

sản xuất đường gồm bốn giai đoạn chủ yếu: Ép mía lấy nước, làm sạch nước

mía hỗn hợp, cô đặc nước chè thành sirô, nấu đường và kết tinh. Trong giai đoạn

làm sạch nước mía hỗn hợp, trung hòa nước mía là trung tâm của quá trình làm

sạch, mà thiết bị trung hòa lại là một trong những thiết bị làm sạch trọng điểm.

Thiết bị trung hòa tốt hay xấu sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch. Với

thiết bị trung hòa hiện tại của một số nhà máy, độ pH đầu ra không ổn định, điều

này gây ra các nhược điểm như: Tiêu hao rất nhiều vôi, tỉ lệ thu hồi đường và

chất lượng đường thành phẩm thấp, 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.

Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng

cao hiệu quả trung hoà nước mía hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường RS

tại nhà máy đường Phổ Phong – Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi” nhằm

nâng cao hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp, góp phần nâng cao chất lượng

sản phẩm, giảm chi phí sản xuất và tăng lợi nhuận cho ngành sản xuất đường

mía.

II. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI2.1 Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả trung hòa

nước mía hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường RS tại nhà máy đường Phổ

Phong – Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi.

2.2 Thời gian thực hiện: 05/2011 – 05/2012

2.3 Kinh phí thực hiện: 618.000.000 (sáu trăm mười tám triệu đồng) Từ

nguồn ngân sách sự nghiệp khoa học của tỉnh Quảng Ngãi.

Năm 2011: 463.710.269 (bốn trăm sáu mươi ba triệu, bảy trăm mười ngàn, hai

trăm sáu mươi chín đồng)

Năm 2012: 154.289.720 (một trăm năm mươi bốn triệu, hai trăm tám mươi chín

ngàn, bảy trăm hai mươi đồng)

2.4 Đồng chủ nhiệm đề tài: 1. Họ và tên: Nguyễn Hữu Thế

- Chức vụ: Giảng viên

- Nơi công tác: Trường ĐH Công nghiệp TP Hồ Chí Minh

- Địa chỉ nhà riêng: Tổ 13 Phường Chánh Lộ, TP Quảng Ngãi

- Điện thoại: 0914 166 925

2. Họ và tên: Nguyễn Văn Hùng

- Chức vụ: Tổ trưởng bộ môn

- Nơi công tác: Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh

- Địa chỉ nhà riêng: 51SPhan Tây Hồ, P7, Quận Phú Nhuận TP HCM

- Điện thoại: 0907 913 567

2.5 Tổ chức chủ trì đề tàiTên tổ chức: Trường ĐH Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh

Điện thoại: 08 38 940 390 Fax: 08 38 946 268

Địa chỉ: 12 Nguyễn Văn Bảo, P 4, Q Gò Vấp, TP Hồ Chí Minh

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Tiến sĩ Trần Tuấn Anh

2.6 Tổ chức phối hợp chính thực hiện đề tàiTên cơ quan: Nhà máy Đường Phổ Phong – Công ty cổ phần

Đường Quảng Ngãi.

Điện thoại: 055-3855059 Fax: 055-3855040

Địa chỉ: Xã Phổ Phong, huyện Đức Phổ, tỉnh Quảng Ngãi

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: Trần Văn Lợi

2.7 Mục tiêu đề tài: Thiết kế, chế tạo thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp có

bộ phận điều khiển tự động cung cấp sữa vôi theo độ pH để nâng cao hiệu quả

trung hòa nước mía hỗn hợp phù hợp với dây chuyền công nghệ sản xuất đường

RS tại nhà máy đường Phổ Phong – Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi.

2.8 Danh mục sản phẩm Khoa học và Công nghệ: TT Tên sản phẩm Số

lượngCác chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật chủ yếuGhi chú

01 -Cụm thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp kết hợp phương pháp khuấy trộn cơ học và thủy khí

01 cụm thiết bị

-Vận hành ổn định với dây chuyền sản xuất hiện có của nhà máy - Đáp ứng công suất 2200 tấn mía/ngày

-Nguyên lý hoạt động, bản vẽ thiết kế cụm thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp

03 bản

02 -Cụm thiết bị tự động cung cấp sữa vôi theo trị số pH đầu ra.

01 cụm thiết bị

-Vận hành ổn định với dây chuyền sản xuất hiện có của nhà máy -Ổn định độ pH đầu ra trong khoảng 7,1 – 7,3

-Nguyên lý hoạt động, bản vẽ thiết kế của cụm thiết bị tự động cung cấp sữa vôi theo trị số pH.

03 bản

B. B. NỘI DUNG

C. I. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.1 Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị trung hòa phù hợp với dây chuyền sản

xuất đường tại nhà máy.

- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ phận tự động cấp sữa vôi vào nước mía hỗn

hợp theo độ pH đầu ra.- Lắp đặt, vận hành, điều chỉnh, chuyển giao thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp có

bộ phận điều khiển tự động cấp vôi cho nhà máy.

1.2. Phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Phương pháp tính toán - Phương pháp giải tích toán học được sử dụng trong quá trình tính toán

lực tác động và kiểm tra bền các chi tiết, giải bài toán tối ưu tìm ra các thông số làm việc.

- Tính chuẩn số công suất khuấy trộn theo tài liệu của Nguyễn Minh Tuyển, 2006.

- Thùng khuấy trộn cho dây chuyền 2200 tấn mía/ngày được thiết kế dựa trên cơ sở các thông số tối ưu từ qui hoạch thực nghiệm và thùng khuấy thí nghiệm.1.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm1.2.2.1 Vật liệu nghiên cứua. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là nước mía hỗn hợp và sữa vôi lấy trực tiếp tại bộ phận trung hòa của nhà máy. b. Phương tiện thí nghiệm

- Thùng khuấy trộn dùng để thí nghiệm.

- Bơm li tâm IKD-14 để bơm nước mía hỗn hợp, sữa vôi phục vụ thí

nghiệm.

- Van điều chỉnh lưu lượng dòng nước mía hỗn hợp, sữa vôi từ thùng chứa

đến thùng khuấy.

- Vật liệu thí nghiệm: nước mía hỗn hợp sau khi đã gia nhiệt lần 1 đã qua

thiết bị sục SO2 và sữa vôi.

1.2.2.2 Dụng cụ đo- Các dụng cụ đo nhiệt độ, độ pH của nước mía hỗn hợp và tốc độ quay của

trục khuấy.

- Đồng hồ đo số vòng quay DT-22334B-DIGITAL TACHOMETER, dãy đo 1rpm-1000-99.999rpm, cấp chính xác ± 1 rpm.

- Nhiệt kế Thermometer - Daewon Korea.

- Dụng cụ đo độ pH dạng liên tục Endress Hauser (quá trình thí nghiệm

được thực hiện tại khu vực trung hòa, nên dùng dụng cụ đo pH của nhà máy

phục vụ thí nghiệm).

- Dụng cụ đo độ Brix ATAGO N-1 Hand-Held Refractometer,Japan.

- Dụng cụ đo độ Baumé của sữa vôi.

1.2.2.3 Phương pháp đo

+ Đo trực tiếpĐo nhiệt độ, độ Brix, độ Baumé, độ pH, thể tích, thời gian…tất cả được

xác định bằng dụng cụ đo. + Đo gián tiếp Thời gian lưu của chất lỏng trong thùng được tính từ lúc bắt đầu bơm chất lỏng vào thùng đến lúc chất lỏng đầy và tràn ra trên miệng thùng.1.2.2.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm

- Bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn.- Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: áp dụng quy hoạch thực nghiệm

nhiều yếu tố với phần mềm Statgraphics Version 7.0.- Trình tự thực hiện quy hoạch thực nghiệm:+ Chọn các thông số nghiên cứu: thông số vào là các thông số thật sự ảnh

hưởng đến đối tượng nghiên cứu và có thể điều khiển được, thông số ra là các chỉ tiêu tối ưu.

+ Bố trí thí nghiệm đơn yếu tố cho ta xác định được yếu tố đó có thực sự ảnh hưởng đến chỉ tiêu tối ưu không và đồng thời xác định miền nghiên cứu thực nghiệm. Đó là cơ sở để thực hiện qui hoạch thực nghiệm.

+ Tiến hành thực nghiệm bằng phương án bậc hai toàn phần dự kiến hai yếu tố đầu vào và một yếu tố đầu ra. Như vậy số thí nghiệm sẽ là:

N = 3k + n0

Trong đó: 3k. Số thí nghiệm ở mức trên, mức giữa và mức dưới. n0. Số thí nghiệm ở trung tâm.1.2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm

a.Xử lý thống kêSử dụng phần mềm Statgraphics Vers 7.0 để tiến hành phân tích phương

sai.- Xử lý số liệu xây dựng mô hình thống kê gồm các bước:Bước 1: Xác định giá trị các hệ số hồi quy đầy đủ.Bước 2: Phân tích phương sai để loại bỏ các hệ số hồi quy không đảm bảo

độ tin cậy với mức ý nghĩa 05,0 .Bước 3: Xác định các giá trị hồi quy theo hàm toán mới sau khi đã loại bỏ

các hệ số hồi quy không đủ độ tin cậy.Bước 4: Phân tích phương sai trên hàm toán mới. Kiểm tra độ tin cậy của

các hệ số hồi quy mới. Nếu không đảm bảo tin cậy, thì cải tiến mô hình.Bước 5: Kiểm tra độ tương thích của mô hình theo mức ý nghĩa p. Mô

hình phù hợp nếu p > 0,05.Sau khi xây dựng được mô hình hồi quy thực nghiệm, tiếp tục dùng phần

mềm Matlab để vẽ đồ thị các hàm mục tiêu làm cơ sở cho tìm cực trị trong miền thực nghiệm.b.Tính toán tối ưu hóa

Sử dụng phần mềm Matlab trong việc giải các bài toán tối ưu có hàm mục tiêu được lập bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm.

Hàm mục tiêu có dạng

x1. tốc độ khuấy (vòng/phút); x2. nhiệt độ khuấy (oC). Y. thời gian trung hòa.

minTối ưu hóa hàm mục tiêu trên để xác định chế độ làm việc tối ưu.

II. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Kết quả và thảo luận của đề tài bao gồm năm phần chính: Phân tích, thảo luận lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp với quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp; qui hoạch thực nghiệm xác định các thông số hoạt động tối ưu của thiết bị trung hòa; tính toán thiết kế thiết bị trung hòa trong dây chuyền sản xuất đường công suất 2200 tấn mía/ngày; tính toán thiết kế hệ thống cấp vôi tự động vào thiết bị trung hòa; khảo nghiệm đánh giá quá trình hoạt động của thiết bị.2.1 Phân tích, thảo luận lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp với quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp2.1.1 Khảo sát thực trạng thiết bị trung hòa nước mía hỗn hợp tại nhà máy Dây chuyền sản xuất đường từ cây mía tại nhà máy Đường Phổ Phong - Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngãi theo công nghệ và thiết bị của Trung Quốc. Thiết bị trung hòa hoạt động như sau: Nước mía hỗn hợp sau khi xông SO2 chảy xuống phểu hình nón dưới đáy thùng. Trên đường đi được gia sữa vôi như hình vẽ. Nhờ những lỗ bên hông phểu nó xé nhỏ dòng chảy và trộn lẫn sữa vôi vào nước mía hỗn hợp. Nước mía hỗn hợp sau khi đầy thùng trung hòa sẽ chảy tràn qua thùng tán hơi thừa và sau đó đưa đi gia nhiệt lần 2. Qua quá trình làm việc, hiện tại thiết bị trung hòa có những nhược điểm sau:

- Cấu cặn bám vào phểu thiết bị trung hòa và đường ống gây tắt nghẽn, giảm năng suất hệ thống (hình 2.2).- Độ pH của nước mía hỗn hợp sau khi qua thùng trung hòa không ổn định.- Sữa vôi cấp vào hệ thống được điều chỉnh bằng tay theo độ pH của nước

mía hỗn hợp ra khỏi thùng tán hơi nên lượng vôi cấp vào không chính xác. Đồng thời, khu vực trung hòa nhà máy nằm phía trên lò đốt lưu huỳnh, lượng SO2 thoát ra ngoài bay lên ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe công nhân vận hành.

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo cụm thiết bị trung hòa hiện tại của nhà máy

Hình 2.2 Cấu cặn bám vào phểu của thùng trung hòa

Sau khi tìm hiểu, thảo luận với các kỹ sư và công nhân của nhà máy, tôi nhận thấy do các nguyên nhân sau:

- Sữa vôi chưa trộn lẫn hoàn toàn vào nước mía hỗn hợp và thời gian lưu của nước mía hỗn hợp trong thùng trung hòa không phù hợp nên phản ứng giữa sữa vôi và nước mía hỗn hợp xảy ra chưa hoàn toàn.

- Nhiệt độ của nước mía hỗn hợp tại thiết bị trung hòa chưa phù hợp để phản ứng xảy ra.

Những nhược điểm trên làm cho quá trình lắng lọc loại các chất không đường ra khỏi nước mía hỗn hợp không được tốt, ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng đường thành phẩm. Độ pH nước mía hỗn hợp không ổn định làm chuyển hóa đường saccarose khi nước mía hỗn hợp ở trong môi trường axit và bazơ, làm giảm tỉ lệ thu hồi đường.2.1.2 Lựa chọn phương pháp khuấy trộn phù hợp với quá trình trung hòa

nước mía hỗn hợp

Theo Hugot (2001), lượng vôi đưa vào nước mía hỗn hợp trong giai đoạn trung hòa không được vượt quá 400 mg/lít. Với lượng vôi ít như vậy, để phản ứng trung hòa xảy ra, trước tiên cần khuấy trộn khuyếch tán lượng sữa vôi này vào nước mía hỗn hợp.

Để khuấy trộn chất lỏng thường dùng các phương pháp: phương pháp thủy khí, phương pháp xung lực và phương pháp cơ học. Phương pháp xung lực thiết bị phức tạp nên hiện nay không nước nào dùng. Sản xuất đường theo công nghệ và thiết bị của Trung Quốc hay dùng phương pháp thủy khí để khuấy trộn trung hòa nước mía hỗn hợp. Theo Vương Hồng Tuấn (1996), phản ứng giữa sữa vôi và nước mía hỗn hợp rất nhạy và thời gian chỉ 15 – 25 giây, vì vậy khuấy trộn theo phương pháp thủy khí là phù hợp.

Theo Hugot (2001), thời gian phản ứng giữa sữa vôi và nước mía hỗn hợp ở 700C là 60 giây. Vậy với loại giống mía đang trồng và điều kiện thổ nhưỡng tại tỉnh Quảng Ngãi thì thời gian phản ứng là bao nhiêu? Nếu chỉ khoảng 15 – 25 giây theo như Vương Hồng Tuấn (1996), thì độ pH của nước mía hỗn hợp ra khỏi thiết bị trung hòa tại nhà máy đường Phổ Phong dùng thiết bị và công nghệ Trung Quốc sẽ không mất ổn định như hiện tại. Để tăng thời gian phản ứng chỉ bằng cách tăng thời gian lưu nước mía hỗn hợp tại thiết bị trung hòa. Việc này đòi hỏi phải thay thế toàn bộ thiết bị trung hòa hiện tại.

Tại nhà máy đường Quảng Phú – Thành Phố Quảng Ngãi (hiện nay đã di dời lên huyện An Khê tỉnh Gia Lai), dùng thiết bị trung hòa khuấy trộn theo phương pháp cơ học công nghệ của Nhật Bản, thiết bị đơn giản dễ chế tạo, bảo dưỡng dể dàng, hoạt động ổn định trên ba mươi năm nay. Vì vậy, sau khi trao đổi, thảo luận với các kỹ sư, công nhân nhà máy, đề tài quyết định dùng phương pháp khuấy trộn dạng cơ học kết hợp phương pháp khuấy trộn dạng thủy khí để khuấy trộn sữa vôi vào nước mía hỗn hợp tại khu vực trung hòa nhà máy đường Phổ Phong – Công ty Đường Quảng Ngãi.

2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu ảnh

hưởng đến hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp

2.2.1 Xác định các thông số ra

Theo Nguyễn Ngộ (1984), căn cứ vào kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học ngành đường, để quá trình lắng lọc tốt nhất thì độ pH của nước mía hỗn hợp sau khi trung hòa nằm trong khoảng pH = 7,1 – 7,3. Căn cứ vào điều này mà khi xây dựng thông số vụ ép, nhà máy chọn trị số pH ra khỏi thiết bị trung hòa là pH = 7,1 – 7,3, để nước mía hỗn hợp tiếp tục được gia nhiệt lần 2 và đưa vào thùng lắng lọc trị số pH lúc này còn pH = 7,0.

Theo Vương Hồng Tuấn (1996), thời gian phản ứng trung hòa ngắn có lợi cho việc giảm thấp sự chuyển hóa đường saccarose và sự phân giải đường hoàn nguyên. Vậy có thể khẳng định được rằng hiệu quả trung hòa cao nhất là trong một khoảng thời gian ngắn nhất nước mía hỗn hợp có pH = 3,4 – 3,8 được gia vôi trung hòa đưa pH ổn định ở mức pH = 7,1 – 7,3.

Mục đích thí nghiệm là xác định chế độ khuấy trộn phù hợp nhất, gồm thông số nhiệt độ và tốc độ khuấy sao cho hiệu quả trung hòa là cao nhất.

2.2.2 Xác định các thông số vàoNhư đã trình bày ở phần 2.1.2, lượng vôi đưa vào nước mía hỗn hợp trong

giai đoạn trung hòa rất ít, không vượt quá 400mg/lít nước mía. Vì vậy việc khuấy trộn khuyếch tán lượng vôi này vào nước mía hỗn hợp càng nhanh phản ứng xảy ra càng tốt và trị số pH đầu ra sẽ ổn định.

Nhiệt độ phù hợp làm phản ứng trung hòa xảy ra nhanh. Nếu khống chế nhiệt độ không tốt thì sẽ xảy ra quá trình chuyển hóa đường saccarose.

Từ những ý trên, sau khi thảo luận với những kỹ sư, công nhân nhà máy và tham khảo các tài liệu về sản xuất đường. Hai thông số đầu vào được chọn là: tốc độ quay trục khuấy để khuyếch tán lượng sữa vôi vào nước mía hỗn hợp và nhiệt độ để phản ứng trung hòa xảy ra.2.2.3 Phát biểu bài toán hộp đen

Từ kết quả phân tích như đã trình bày, mô hình nghiên cứu thực nghiệm có dạng bài toán hộp đen như hình 2.3

- Các yếu tố đầu vào: tốc độ khuấy nK (vòng/phút), mã hóa X1; nhiệt độ t

(oC), mã hoá X2.

- Các yếu tố đầu ra: Hiệu quả trung hòa, được đo bằng thời gian trung hòa

T (giây), để sản phẩm đạt độ pH ổn định trong khoảng pH = 7,1 – 7,3 mã hoá

Y.

2.2.4 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Sau khi thí nghiệm đơn yếu tố thăm dò xác định mức độ của số vòng quay trục khuấy và nhiệt độ trung hòa nhằm mục đích xác định các mức thí nghiệm của hai yếu tố đầu vào trong bài toán hộp đen. Tiếp tục thí nghiệm đa yếu tố với miền thực nghiệm theo phương án bậc II toàn phần, ma trận thí nghiệm được lập và ngẫu nhiên hóa trật tự bằng chương trình Statgraphic vers 7.0. Kết quả tính toán trên chương trình Statgraphic vers 7.0 xác định được phương trình hồi quy biểu diễn sự phụ thuộc thời gian trung hòa vào tốc độ khuấy và nhiệt độ như sau:

tg = 435,972 – 1,84444*n – 5,17222*t + 0,00458333*n2 + 0,0405556*t2 Trong đó: n: tốc độ khuấy (vòng/phút); t: nhiệt độ khuấy (0C).

Hình 2.3 Mô hình bài toán hộp đen Đồ thị của phương trình hồi quy được vẽ trên phần mềm Matlab và được biểu diễn trên hình 2.6

- x1: tốc độ quay trục khuấy (vòng/phút); x2: nhiệt độ khuấy (oC); z: thời gian trung hòa (giây).

Bài toán tối ưu được giải cho kết quả:Tốc độ: 201 vòng/phút; nhiệt độ khuấy: 64oC; thời gian phản ứng nhỏ

nhất 85,5 giây.

150160

170180

190200

210

50

60

70

8085

90

95

100

105

x1

435.972 + 0.0045833 x12 -...+ 0.0405556 x2

2

x2

nk (mã hoá X1)

Q (mã hoá Y)

t (mã hoá X2)

Hộp đen Quá trình gia vôi trung hòa nước

mía hỗn hợp

Lưu lượng nước mía hỗn

hợp= const

Độ Brix nước mía hỗn hợp= const

Lưu lượng của sữa vôi = const

Độ Baumé của sữa vôi = const

Độ pH nước mía hỗn hợp

=const

Hình 2.4 Thùng khuấy thí nghiệm sau khi chế

tạo xong

Hình 2.5 Quá trình thí nghiệm tại khu vực trung hòa nhà máy

Hình 2.6 Đồ thị của phương trình hồi quy

2.3 Kết quả thiết kế thiết bị khuấy trộn tăng hiệu quả trung hòa nước mía

hỗn hợp trong dây chuyền sản xuất đường RS tại nhà máy đường Phổ

Phong - Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi.

2.3.1 Yêu cầu thiết kế

- Thiết bị trung hòa được thiết kế phải đáp ứng năng suất của dây chuyền sản xuất đường công suất 2200 tấn mía/ngày.

- Theo yêu cầu về mặt công nghệ, sữa vôi phải trộn nhanh vào nước mía hỗn hợp để phản ứng trung hòa xảy ra càng nhanh càng tốt.

- Có bộ phận cấp sữa vôi tự động vào thùng khuấy trộn theo độ pH đầu ra.2.3.2 Các thông số đầu vào để thiết kế

Công suất của dây chuyền sản xuất đường RS tại nhà máy đường Phổ Phong Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi là 2200 tấn mía/ngày. Theo phòng kỹ thuật nhà máy, lượng nước mía hỗn hợp cũng tương đương 2200 tấn/ngày (lượng bả mía thải ra ngoài tương đương với lượng nước thẩm thấu vào bả mía trước khi ép lần 2 và 3).

- Công suất 2200 tấn mía cây/ngày 2200 tấn nước mía hỗn hợp/ngày. Lưu lượng nước mía hỗn hợp chảy qua bộ phận trung hòa là :

2200 tấn/ngày = (tấn/giây).Thời gian phản ứng giữa nước mía hỗn hợp và sữa vôi là 85,5 giây. Thời

gian lưu của nước mía hỗn hợp trong bộ phận trung hòa cũng 85,5 giây.Thùng khuấy nước mía hỗn hợp tại bộ phận trung hòa phải chứa khối

lượng nước mía hỗn hợp là :m = (tấn/giây) × 85,5 (giây) = 2,177 (tấn) = 2177 (kg)Khối lượng riêng của nước mía hỗn hợp ở 120Bx là = 1048,5 kg/m3 (theo Sổ

tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất (2006), trang 64) Dung tích thùng khuấy là :V = 2177/1048,5 = 2,076 (m3) = 2076 (lít)Cũng theo tài liệu trên, trong chế biến thực phẩm hệ số an toàn thùng khuấy

trộn n = 1,1 ÷ 1,4; chọn n = 1,2.Dung tích thùng khuấy thực là : V = 2076 × 1,2 = 2491,2 (lít)

Như vậy để đảm bảo thời gian khuấy trộn nước mía hỗn hợp thì thể tích thùng khuấy trộn phải lớn hơn hoặc bằng 2491,2 lít. Theo sơ đồ cấu tạo cụm thiết bị trung hòa hiện tại của nhà máy ta có hai phương án cải tiến thiết bị trung hòa:

- Phương án 1: Thay thế hoàn toàn thùng khuấy trộn dạng thủy khí và thùng tán hơi bằng thùng khuấy trộn dạng cơ học có thể tích bằng 2491,2 lít.

- Phương án 2: Giữ nguyên thùng khuấy trộn dạng thủy khí, thay thế thùng thùng tán hơi bằng thùng khuấy trộn dạng cơ học nhưng phải đảm bảo hai

thùng khuấy trộn có thể tích bằng 2491,2 lít. Sau khi trao đổi với phòng Kỹ thuật - Chất lượng và Ban giám đốc nhà máy chúng tôi tiến hành chọn phương án 2. Thùng khuấy trộn dạng thủy khí hiện tại của nhà máy có dạng hình trụ tròn đường kính 0,6 m chiều cao 1,5 m nên thể tích là 423,9 lít. Vậy thùng khuấy trộn dạng cơ học có thể tích là 2491,4 - 423,9 = 2067,5 (lít).2.3.3 Chuẩn số Reynolds và thông số hình học của thùng khuấy

Chuẩn số Reynolds của thùng khuấy thí nghiệm: Rek = 9224,67 Thùng khuấy nước mía hỗn hợp tại bộ phận trung hòa được thiết kế đồng dạng từ thùng khuấy thí nghiệm. Nên chuẩn số Reynolds của hai thùng khuấy phải bằng nhau. Vậy thùng khuấy thực có chuẩn số Reynolds Rek1 = 9224,67

n1 = số vòng quay của thùng khuấy thực, chọn n1 = 97 vòng/phút (tương đương với động cơ điện có số vòng quay 1450 vòng/phút qua hộp số có tỉ số truyền 1/15) = 1048,5 kg/m3, = 0,0064 Pas (N.s/m2) thế vào tính được dk1 = 0,1866 (m)

Thùng khuấy yêu cầu thiết kế có thể tích 2,067 m3, với đường kính cánh

khuấy tính được rất nhỏ như trên sẽ làm chiều cao thùng rất lớn. Để kích thước thùng phù hợp (đường kính chiều cao) cần nâng đường kính cánh khuấy lên 2,14 lần, như vậy đường kính cánh khuấy thực sẽ là:

dk1 = 0,1866×2,14 = 0,3993 (m) 0,4 (m)

, chọn Ta được D = 1,3 (m), thể tích thùng khuấy là

2,067 m3, nên chọn chiều cao H của thùng là : H = 1,6 (m).2.3.4 Sơ đồ lắp đặt thùng khuấy tại khu vực trung hòa của nhà máy

Thùng khuấy trộn chế tạo xong sẽ được lắp vào dây chuyền của nhà máy như hình 2.7

Hình 2.7 Sơ đồ lắp đặt thùng khuấy trộn tại khu vực trung hòa nhà máy1.Tháp baromet; 2. Thùng khuấy trộn dạng thủy khí; 3. Van cấp vôi tự động; 6. Thùng khuấy trộn sữa vôi; 7. Thùng khuấy trộn dạng cơ học; 9. Thùng chứa sau trung hòa; 10. Bơm nước mía hỗn hợp sau gia vôi.

Nước mía hỗn hợp sau khi xông SO2 vẫn tiếp tục chảy vào thùng khuấy trộn loại thủy khí cũ nhưng đã thay thế phểu hình nón bằng gang đặt dưới đáy thùng khuấy (phểu này rất dễ bị bám cặn và tắc nghẽn) bằng phểu inox và lổ rộng hơn. Khi thùng đầy sẽ không chảy qua thùng tán hơi SO2 thừa như trước (hình 2.1) mà chảy tiếp tuyến vào đáy thùng khuấy trộn dạng cơ học số 7. Trục khuấy trộn sẽ quay ngược chiều chất lỏng khi chảy vào thùng khuấy để gia tăng sự đảo trộn. Sau khi khuấy trộn xong sẽ chảy tràn trên miệng thùng khuấy và đưa đi gia nhiệt lần 2.

Hình 2.8 Thùng khuấy trộn đã lắp tại khu vực trung hòa nhà máyKhi nước mía hỗn hợp ra khỏi thùng khuấy trộn, đầu đo pH sẽ đo trị số

pH và đưa tín hiệu đến bộ điều khiển PLC, bộ điều khiển sẽ điều khiển van cung cấp sữa vôi vào thùng khuấy theo thông số công nghệ mà ta cài đặt.2.4 Tính toán thiết kế hệ thống cấp vôi tự động vào thiết bị trung hòa Cảm biến dùng trong hệ thống để đo pH trước, sau gia vôi và đo lưu lượng của nước mía hỗn hợp qua thiết bị trung hòa. Đề tài dùng cảm CPS11D-7BA21 của Endress Hauser (Thụy Sĩ) kết hợp với bộ chuyển đổi tín hiệu CPM-223-MS0005 cũng của Endress Hauser (Thụy Sĩ) có nhiệm vụ chuyển giá trị pH từ 2 – 12 thành giá trị 4 - 20mA đưa đến Module analog EM235. Để đo lưu lượng nước mía hỗn hợp qua thiết bị trung hòa dùng đồng hồ đo lưu lượng KOBOLD (Đức), đồng hồ sẽ xuất tín hiệu 4 - 20mA đến module EM235 của bộ điều khiển PLC tương ứng với lưu lượng 0 – 150 m3/h Cơ cấu chấp hành của hệ thống là một van tuyến tính điều khiển lưu lượng sữa vôi cấp vào thùng trung hòa. Để đảm bảo an toàn cho thiết bị khi hoạt động liên tục trong môi trường có nhiều hóa chất độc hại như khí SO2, Ca(OH)2, H3PO4 … van điều khiển loại điện khí nén được chọn. Sữa vôi cấp vào hệ thống có độ Bume từ 6 – 8 là một dung dịch huyền phù. Các chất tan trong dung dịch sẽ lắng xuống đáy thùng trong vòng 2 – 3 phút nếu không được khuấy trộn. Nếu lắp van cấp vôi theo phương án điều khiển thuận (van tuyến tính điều khiển trực tiếp lượng vôi vào thùng) như hình 2.9b, trong quá trình điều khiển nếu van đóng kín trong thời gian 2 - 3 phút các chất tan trong sữa vôi sẽ lắng xuống và làm kẹt đường ống. Vì vậy van cấp sữa vôi được lắp theo phương án điều khiển ngược (điều khiển dòng hồi lưu về thùng) như hình 2.9a. Để sữa vôi không bị kẹt trong đường ống khi viết chương trình chỉ cho phép van được đóng từ 0% - 90%. Trong quá trình hoạt động nếu van tuyến tính vì một lý do nào đó không làm việc được, công nhân vận hành sẽ điều khiển lượng vôi vào thùng bằng van tay số 5 như lúc chưa lắp van tự động.

Van điều chỉnh loại điện khí nén Young Tech (Hàn Quốc) được điều khiển qua ngõ ra AQW0 (4 - 20mA) module EM235 gắn với CPU 222 S7-200.Khi van được cung cấp nguồn điều khiển 4 - 20mA góc van thay đổi từ 6 - 90O

Màn hình hiển thị dùng loại màng hình cảm ứng của Delta kết nối qua truyền thông tới S7-200 thực hiện chức năng giám sát và cài đặt tham số điều khiển.

2.9a. 2.9bHình 2.9: Phương án lắp van điều

khiển cấp vôi

Hình 2.10: Van điều khiển được lắp đặt vào dây chuyền

Quy trình điều khiển pH Trong quy trình làm sạch đường bằng phương pháp sunfic hóa.Sau khi nước mía hỗn hợp qua lọc, tiến hành gia nhiệt lần thứ nhất ở 65 - 70oC, xông SO2 đến pH = 3,4 – 3,8 để đông tụ chất keo, sau đó trung hòa nước mía đến pH = 7,1 – 7,3 trong thùng trung hòa, tiếp tục gia nhiệt lần thứ 2 và đưa đi quá trình chế biến kế tiếp.

Giá trị pH trong giai đoạn trung hòa nằm từ 7,1 – 7,3 được điều khiển qua bộ điều khiển khả trình S7-200 Siemen. Tín hiệu từ cảm biến sunfic lần 1, pH chè trong, lưu lượng nước mía hỗn hợp đưa tín hiệu dòng (4 - 20mA) đến module EM235. Module EM235 kết hợp với CPU S7-200 để xử lý tín hiệu, xuất tín áp (0 - 10V) trên ngõ ra EM235 để điều khiển van tuyến tính. Góc van tỷ lệ thuận với lượng vôi cung cấp vào thùng trung hòa. Tỷ lệ vôi vào sẽ giúp điều chỉnh giá trị pH. Khi cấp sữa vôi vào nước mía hỗn hợp, nhờ cơ cấu khuấy trộn khuyếch tán lượng sữa vôi vào nước mía, phản ứng trung hòa bắt đầu xảy ra, các cặn bẩn bắt đầu kết tủa dẫn đến đóng cặn ở thành bồn, đường ống, đầu cảm biến ... Đầu cảm biến bị đóng cặn làm giá trị đo đạc bị sai lệch, cần phải rữa tách cặn thường xuyên để giá trị đo được chính xác. Sơ đồ điều khiển pH trong thùng khuấy được bố trí như trên. Tín hiệu từ 2 cảm biến ISFET đo pH rất nhỏ vài milivolt được đưa vào bộ khuyếch đại và chuyển đổi tín hiệu đạt đến giá trị 4 - 20mA tương ứng pH từ 2 - 12. Tín hiệu này đưa vào module EM235. Tín hiệu 4 - 20mA (0 - 150m3/h) từ đồng hồ đo lưu lượng KOBOLD truyền vào ngõ vào module EM235. Module EM235 kết nối với S7-200, S7-200 thực hiện chương trình điều khiển, giá trị xuất ra từ hàm điều khiển qua module EM235 chuyển thành tín hiệu áp (0 – 10 vôn) điều khiển góc van. Ngõ ra S7-200 dạng relay điều khiển van khí nén của cơ cấu rửa cảm biến. S7-200 đồng thời kết nối đến màn hình cảm ứng Delta.

Tín hiệu ngõ ra EM235 đạt giá trị nhỏ nhất thì van mở hoàn toàn, góc van = 0o thể hiện trên đồng hồ và màn hình.Tín hiệu ngõ ra EM235 đạt giá trị lớn nhất thì van đóng hoàn toàn, góc van = 90o hiển thị trên đồng hồ và màn hình. Bộ chuyển đổi CPM253 của hãng Endress Hauser ngõ ra tín hiệu 4 - 20mA (tương ứng 2 - 12pH), van điều khiển dựa vào nguồn khí nén, điện áp điều khiển 0 - 10V (góc van 0 - 90O) của hãng Young Tech, Hàn Quốc.Mạch động lực và mạch điều khiển cho hệ thốngCảm biến dùng đo pH hoạt động theo nguyên tắc của transitor ion hiệu ứng trường (ISFET). Giá trị pH thay đồi theo dòng điện đi qua giữa hai điện cực của transitor (cực D và S), hai điện cực được bảo vệ bởi lớp vỏ polyme. Điệncực còn lại gọi là điện cực tham chiếu và nhạy cảm với nồng độ ion H+ . Sau một thời gian sữ dụng (20 phút), chất cặn có trong dung dịch mía sẽ bao lấy điện cực, làm cho điện cực không còn nhạy, dẫn đến sai số ở đầu ra. Để giải quyết vấn đề này phải rửa cảm biến trong dung dịch axit loãng, thường là HCl nồng độ 2 mol sau 20 phút làm việc.

Hình 3.11 Sơ đồ điều kiển pH

Xi lanh khí nén truyền động đến cơ cấu hình bình hành để mang đầu đo cảm biến từ vị trí đo A sang vị trí B có chứa dung dịch HCl loãng để rữa cảm biến. Thời gian đo, thời gian rửa do người dùng cài đặt.

Hình 2.12 Cơ cấu rửa cảm biến Hình 2.13 Cơ cấu rửa cảm biến được lắp đặt

Cảm biến ở vị trí A: Cảm biến nhúng trong dung dịch nước mía hỗn hợp sau khi gia vôi; Cảm biến ở vị trí B: Cảm biến nhúng trong dung dịch HCL 2 mol.Kết quả điều khiển cấp vôi tự động ứng dụng phương pháp PID với PLC S7-200

Hình 2.14 pH trước và sau khi điều khiển ứng dụng phương pháp PIDYêu cầu đặt ra cho hệ thống là pH đạt trong khoảng pH = 7,1 – 7,3Trong chế độ hoạt động ổn định, bộ điều khiển PID điều chỉnh giá trị đầu ra để sai số tiến về zero. Giá trị lỗi được xác định là hiệu số của giá trị cài SP (setpoint) và giá trị thu về PV (process value). Bộ điều khiển PID thể hiện giá trị đầu ra M(t) là hàm của khâu tỷ lệ, vi phân, tích phân. Theo đồ thị hình 2.13 giá trị sau khi hiệu chỉnh có đáp ứng tốt hơn, thời gian xác lập ngắn, độ vọt lố thấp đáp ứng yêu cầu công nghệ của nhà máy.2. 5 Khảo nghiệm đánh giá quá trình hoạt động của thiết bị Hệ thống thiết bị gồm thùng trung hòa khuấy trộn dạng cơ học thể tích 2,12 m3 với hai cơ cấu cánh khuấy đã được lắp đặt xong vào dây chuyền ngày

25/11/2011 và được thử nghiệm điều chỉnh trước khi đưa vào sử dụng. Vào ngày 19/12/2011 nhà máy bắt đầu hoạt động, sau một tuần nhà máy đạt khoảng 80 – 90% công suất thiết kế và chúng tôi đưa bộ phận cấp vôi tự động vào làm việc. Sau một thời gian hiệu chỉnh vào ngày 17/01/2012 thiết bị đã hoạt động ổn định. Thiết bị hoạt động tốt giúp cho khu vực trung hòa nhà máy làm việc ổn định, đáp ứng yêu cầu về mặt công nghệ của nhà máy, lượng cấu cặn trong các đường ống giảm hẳn, công nhân không cần phải ngồi điều chỉnh van cấp vôi trong điều kiện ô nhiễm khí SO2, sữa vôi …và quan trọng hơn độ pH đầu ra ổn định nó góp phần rất lớn trong việc tăng tỉ lệ thu hồi đường và chất lượng đường thành phẩm. Qua một vụ sản xuất so sánh về những số liệu qua hai vụ ép 2010-2011 và 2011-2012 (bảng 2.1):-Chất luợng mía đầu vào của vụ ép 2011-2012 thấp hơn vụ ép 2010-2011 được thể hiện qua chỉ số tạp chất độ Bx, Pol, AP, RS.

Bảng 2.1: So sánh tỉ lệ thu hồi đường/mía và lượng tiêu hao hóa chất các vụ ép gần đây. (Nguồn: Phòng Kỹ thuật – Chất lượng, Nhà máy Đường Phổ Phong – Công ty Cổ phần Đường Quảng Ngải)

VỤ ÉP2010-2011 2011-2012

Khối lượng mía đưa vào (tấn)

255221,61 225913,422

Tỷ lệ tạp chấp so với mía (%)

0,45 0,64

Độ Bx 16,8 16,45Độ Pol 13,33 12,78Độ AP 79,35 77,69Độ RS 1,05 0,88Số tấn mía/1tấn đường (CCS qui 10) 10,778 10,577Hiệu suất % (đường/mía)

8,9 9,09

Lượng tiêu hao vôi kg vôi/tấn đường 22,885 22,175Lượng tiêu hao lưu huỳnh kg lưu huỳnh/tấn đường 10,612 10,126

-Tuy chất lượng đầu vào thấp nhưng tỷ lệ thu hồi đường của vụ ép 2011-2012 cao hơn vụ ép 2010-2011 được thể hiện qua các chỉ số số tấn mía/đường và hiệu suất % đường/mía.-Chất lượng mía xấu về mặt lý thuyết thì khi chế biến sẽ tiêu tốn nhiều hóa chất nhưng thực tế lượng tiêu tốn vôi và lưu huỳnh (hai hóa chất được sử dụng ở khu trung hòa) lại ít hơn.

Hình 2.15 So sánh những thông số qua hai vụ ép 2011-2012 và 2010-2011-Tỉ lệ thu hồi tăng lên từ 8,9 trong vụ ép 2010-2011 đến 9,09 trong vụ ép 2011-

2012, nhà máy ép được 225.913,422 tấn mía thì lượng đường thu được tăng lên

429 tấn đường. Với giá đường năm 2012 là 16.000 đồng/kg thì số tiền thu về là

6,8 tỉ đồng.

-Lượng tiêu hao vôi từ 22,885 kg vôi/tấn đường trong vụ ép 2010-2011 giảm

xuống 22,175 kg vôi/tấn đường trong vụ ép 2011-2012, với số tấn đường thu

được 20.535,5 tấn thì lượng vôi tiết kiệm được là 14.580 kg vôi. Với giá vôi

12.000 đồng/kg thì số tiền tiết kiệm được là 175 triệu đồng.

-Lượng tiêu hao lưu huỳnh từ 10,612 kg lưu huỳnh/tấn đường trong vụ ép 2010-

2011 giảm xuống 10,126 kg lưu huỳnh/tấn đường trong vụ ép 2011-2012, với số

tấn đường thu được 20.535,5 tấn thì lượng lưu huỳnh tiết kiệm được là 9.980 kg

lưu huỳnh. Với giá lưu huỳnh 20.000 đồng/kg thì số tiền tiết kiệm được là 199

triệu đồng.

Trong vụ ép 2011-2012, với tỉ lệ thu hồi đường tăng lên, lượng tiêu hao hóa chất

gồm lưu huỳnh và vôi giảm xuống đã làm lợi cho nhà máy tổng cộng 7,174 tỷ

đồng.

3. KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ3.1 KẾT LUẬN

Qua hơn một năm nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả trung hòa nước mía hỗn hợp tại nhà máy đường Phổ Phong – Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi, đề tài đã đạt được các kết quả sau:

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm một số thông số của thiết bị trung hòa gồm nhiệt độ (t) và tốc độ khuấy (n) ảnh hưởng đến quá trình trung hòa nước mía hỗn hợp, đặc trưng bằng thời gian trung hòa (tg) được thể hiện qua mô hình:

tg = 435,972 – 1,84444*n – 5,17222*t + 0,00458333*n2 + 0,0405556*t2 Kết quả tối ưu nhận được quá trình trung hoà xảy ra nhanh nhất hay thời gian trung hoà ngắn nhất là 86 giây ứng với với tốc độ khuấy là 180 vòng/phút và nhiệt độ 640C.

Tương ứng với công suất 2200 tấn mía/ngày Tại nhà máy đường Phổ phong - Công ty cổ phần Đường Quảng Ngãi, thiết bị khuấy trộn dạng cơ học đã được lắp đặt với dung tích 2,12 m3, cơ cấu khuấy tuabin hở hai cánh khuấy số vòng quay 97 vòng phút, nhiệt độ 640C.

Cụm thiết bị điều khiển cấp vôi tự động theo pH đầu ra được thiết kế ứng dụng phương pháp điều khiển PID với 3 yếu tố đầu vào gồm: lưu lượng nước mía hỗn hợp, pH nước mía vào và ra và một yếu tố đầu ra là lưu lượng sữa vôi vào thùng trung hòa. Ngoài ra bộ phận tự động rửa cảm biến tự động đã được lắp đặt để tăng độ chính xác của cảm biến pH.

Qua một vụ sản xuất 2011-2012 cho thấy nếu không có những yếu tố khách quan ảnh hưởng lớn đến những yếu tố đầu vào như lưu lượng nước mía hỗn hợp, độ pH đầu vào … thì thiết bị hoạt động đảm bảo yêu cầu về mặt công nghệ của nhà máy. Các giải pháp kỹ thuật được thiết kế đã góp phần nâng cao tỉ lệ thu hồi, giảm lượng tiêu hao hóa chất, giảm lượng cấu cặn bám vào thiết bị, giảm lao động làm việc trong môi trường độc hại và nâng cao lợi nhuận cho nhà máy.3.2 ĐỀ NGHỊ Theo dõi quá trình hoạt động của thiết bị chúng tôi nhận thấy khi khu ép bị trục trặc, lưu lượng nước mía hỗn hợp cấp qua thiết bị trung hòa gián đoạn làm độ pH đầu ra biến thiên vượt ngưỡng cho phép khoảng 15 phút sau đó mới ổn định lại. Vì vậy cần tiếp tục nghiên cứu ổn định khu ép, giảm độ biến thiên lưu lượng nước mía hỗn hợp qua hệ thống là nhu cầu cần thiết. Đây chính là một giải pháp căn bản nhất trong quá trình chế biến đường nhưng nước ta chưa giải quyết. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc ổn định khu công nghệ của nhà máy, giảm thiểu rất lớn mức độ tiêu hao hóa chất trong quá trình chế biến cũng như độ chuyển hoá đường, nâng cao tỉ lệ thu hồi đường và chất lượng đường thành phẩm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, 2006. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa

chất, Tập 1. NXB Khoa học – Kỹ thuật, 632 trang.2. Nguyễn Cảnh, 1993. Qui hoạch thực nghiệm. Trường Đại học Bách khoa

thành phố Hồ Chí Minh. 156 trang.3. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, 2009. Thiết kế chi tiết máy. NXB

Giáo Dục, trang 114 – 149.4. Emile HUGOT, 2001. Nhà máy đường mía. NXB Nông nghiệp, trang 459 –

478.5. Nguyễn Văn Hùng, 2008. Phương pháp số và Matlab ứng dụng. Nhà xuất bản

nông nghiệp, 150 trang.6. Nguyễn Văn Lụa, 2005. Khuấy - Lắng lọc, Quyển 1. NXB Đại Học Quốc Gia

TP.Hồ Chí Minh, trang 106 – 148.7. Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, 2000. Máy gia công cơ học nông sản –

thực phẩm. NXB Giáo Dục, trang 211 – 226.8. Nguyễn Ngộ (chủ biên), Lê Bạch Tuyết, Phạm văn Hiệp, Phạm Vĩnh Viễn,

Mạnh Hùng, 06-1984. Kỹ nghệ sản xuất đường mía. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, trang 120 – 162.

9. Phân Viện Nghiên Cứu Điện Tử - Tin Học - Tự Động Hóa TP. Hồ Chí Minh, 2003. Tự Động Hóa Lập Trình Với LOGO, 90 trang.

10. Lê Văn Tán, Nguyễn Văn Toản, 2002. Nghiên cứu ảnh hưởng hai thông số kỹ thuật nhiệt độ và pH đến khối lượng bùn lắng trong công đoạn làm sạch nước mía theo lưu trình sunfit hóa axit tính, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, số 13, 2002. trang 31 – 36.

11. Phân hội tây nam, Hội xúc tiến giao lưu ứng dụng kỹ thuật Trung Quốc, Chủ nhiệm Vương Hồng Tuấn ( Lê Văn Lai chủ trì biên dịch), 1996. Làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa. Nhà xuất bản Nông nghiệp, trang 9 – 150.

12. Nguyễn Minh Tuyển, 2006. Quá trình và thiết bị khuấy trộn trong công nghệ. NXB Xây dựng, trang 27 – 168.

13. S7-200 system manual operating Siemen Company.

14. YT1000 manual Young Tech Company.15. LiquisysMCPM223-253 Andress Hausser Company.

16. DOP_W_Eng_20110516 Delta Company.

Documents

UBND TỈNH QUẢNG NGÃI BỘ CÔNG THƯƠNG cao tom tat... · Web view2.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định các thông số tối ưu ảnh hưởng đến