Đề tài Thiết kế phân xưởng tinh luyện dầu với năng suất 50 tấn sản phẩm / ngày

MỞ ĐẦU Dầu tinh luyện là sản phẩm hết sức quen thuộc với con người,là nguồn thực phẩm cung cấp nhiều năng lượng và góp phần làm tăng hương vị của các loại thực phẩm khác. Chính vì vậy mà ngành công nghiệp sản xuất dầu đã tồn tại từ lâu và đến nay đang ngày càng phát triển một cách mạnh mẽ. Mặt hàng dầu tinh luyện ngày càng có nhiều chủng loại phong phú, đa dạng và ngày càng được cải tiến về mặt chất lượng. Ở nước ta, ngành công nghiệp sản xuất dầu (đặc biệt là ngành tinh luyện dầu) cũng đang phát triển không ngừng để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong và ngoài nước. Một số nhà máy tinh luyện dầu quy mô lớn như: TƯỜNG AN, TÂN BÌNH, … Tuy vậy sản phẩm dầu tinh luyện trong nước vẫn chưa được đáp ứng đầy đủ nhu cầu. Ngoài ra trong thời hội nhập ngày nay tất cả các mặt hàng trong nước đều trong tư thế sẵn sàng để có thể cạnh tranh với hàng ngoại. Vì vậy, ngành công nghiệp sản xuất dầu tinh luyện của chúng ta cần phải phát triển hơn nữa để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và vững vàng trong cạnh tranh với hàng ngoại nhập. Đứng trước xu thế chung của thị trường, để góp phần tăng thêm sức mạnh cạnh tranh của ngành công nghiệp sản xuất dầu tinh luyện Việt Nam và phần nào đưa sản phẩm đến với mọi người dân trên khắp mọi miền đất nước, việc xây dựng thêm các nhà máy đến với mọi người dân trên khắp mọi miền đất nước, việc xây dựng thêm các nhà máy tinh luyện dầu là điều khá cần thiết và phù hợp. Trên cơ sở đó, đồ án này được thực hiện với đề tài: “Thiết kế phân xưởng tinh luyện dầu với năng suất 50 tấn sản phẩm / ngày”. Em xin chân thành cám ơn cô TS. Lại Mai Hương đã giúp em hoàn thành đồ án này. Trong quá trình thực hiện đồ án không tránh khỏi nhiều sai sót, em mong nhận được sự đóng góp của thầy cô để đồ án hoàn chỉnh hơn. CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY Dựa vào các tài liệu về hoạt động của các khu công nghiệp, em chọn địa điểm xây dựng phân xưởng là khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, viết tắt là VSIP (Vietnam – Singapore industrials Park). Đây là khu công nghiệp hội tụ các điều kiện thuận lợi để xây dựng và phát triển nhà máy. VSIP đang được xem là biểu tượng sống động của mối quan hệ hợp tác và hữu nghị giữa hai nước, và đang trở thành địa chỉ hấp dẫn cho các nhà đầu tư. VSIP được khởi công xây dựng năm 1996, với quy mô 500 ha tại huyện Thuận An, tỉnh Bình Dương. Đây là khu công nghiệp duy nhất của Việt Nam được thành lập theo văn bản ký kết cấp chính phủ giữa hai nước Việt Nam và Singapore. Trong đó, tổng giám đốc khu công nghiệp là ông Trần Quang Lân và phó tổng giám đốc là ông Henry Chuah. Với mong muốn giúp đỡ Việt Nam phát triển kinh tế dựa trên thế mạnh nguồn nhân lực dồi dào, chính phủ Singapore đã có thiện chí hợp tác xây dựng một khu công nghiệp hiện đại. Dự án đã ra đời cùng với sự liên kết góp vốn đầu tư của các đối tác trong và ngoài nước, như các tập đoàn uy tín: Sem Corp industries, JTC international, United Overseas land (Singapore), Mitsubishi Corporation (Nhật), KMP (indonexia), Becamex (Việt Nam). Đến cuối năm 2002,VSIP đã cho thuê trên 300 ha, với 106 dự án được ký kết do các nhà đầu tư từ 15 quốc gia và vùng lãnh thổ như: Nitto Denko, Rohto (Nhật Bản), iCA Pharma (Việt Nam), Korea United Pharma (Hàn Quốc), Roche (Mỹ), New Toyo (Singapore) … Sức hấp dẫn của VSIP thể hiện qua chính sách “ Khách hàng là đối tác”. Nghĩa là: bên cạnh cơ sở hạ tầng hoàn hảo, các nhà đầu tư luôn nhận được sự hỗ trợ tối đa của ban quản lý khu công nghiệp Việt Nam – Singapore, của hải quan VSIP và của các ban ngành tỉnh Bình Dương, để các nhà đầu tư có nhiều thời gian cho sản xuất, kinh doanh. Quan điểm của đầu tư VSIP là thiết kế, xây dựng một khu công nghiệp có cơ sở hạ tầng và các dịch vụ hỗ trợ hoàn chỉnh, đạt tiêu chuẩn quốc tế, nhằm thu hút các ngành công nghiệp sạch và công nghệ cao, phục vụ xuất khẩu và nhu cầu tiêu thụ trong nước. VSIP có ưu thế nổi bật về hạ tầng: nhiều yếu tố thuận lợi về vị trí địa lý, hạ tầng cơ sở, cũng như các dịch vụ, thủ tục, đầu tư. - Về vị trí địa lý: khu công nghiệp nằm ở trung tâm vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, cách Thành phố Hồ Chí Minh 17 km về phía Bắc, cách Tân Cảng 17 km, cách cụm cảng Sài Gòn VICT 22 km, cách sân bay Tân Sơn Nhất 20 km, tiếp giáp với quốc lộ 13 và trục tỉnh lộ ĐT743, được xem là hai nhánh giao thông huyết mạch chính nối liền các tỉnh lân cận, cũng như toả đi các trục giao thông chính trong cả nước. - Khu công nghiệp đặt cao vấn đề bảo vệ môi trường nên chủ trương thu hút các dự án đầu tư thuộc ngành công nghiệp nhẹ và ít gây ô nhiễm như ngành công nghiệp điện - điện tử, chế biến thực phẩm, cơ khí,… - Hạ tầng tương đối hoàn chỉnh: với nhà máy điện công suất 120 MVA cung cấp điện thường xuyên, nhà máy cung cấp nước sạch theo tiêu chuẩn của Tổ chức y tế thế giới cung cấp 40. 000 m3 / ngày đêm, nhà máy xử lý nước thải công suất 30. 000 m3 / ngày, hệ thống bưu chính viễn thông với 1. 200 đường dây lắp đặt sẵn và hệ thống cáp quang có thể kết nối với các ứng dụng viễn thông, hệ thống kênh thuê riêng. - Ngoài ra khu công nghiệp còn cung cấp các dịch vụ hỗ trợ như : ngân hàng, dịch vụ giao nhận, trung tâm y tế, bưu điện, các dịch vụ sửa chữa bảo trì máy văn phòng, đặc biệt là căn tin phục vụ cho 700 công nhân. - Khu công nghiệp được sự hỗ trợ cao nhất về chính sách. Chính phủ Việt Nam muốn VSIP trở thành biểu tượng thành công rực rỡ của mối quan hệ hợp tác giữa hai nước, do đó chính phủ Việt Nam đã dành nhiều quan tâm, trực tiếp chỉ đạo quá trình xây dựng và phát triển của khu công nghiệp. Chính phủ cho phép thiết lập một ban quản lý riêng tại khu công nghiệp gồm các quan chức cao cấp từ cán bộ ngành liên quan để tư vấn cho các nhà đầu tư, có quyền thẩm định và cấp giấy phép đầu tư cho các dự án có tổng vốn đầu tư dưới 40 triệu USD. Ban quản lý này còn có chúc năng hoàn thành các thủ tục khác như cấp giấy phép xuất nhập khẩu, tuyển dụng lao động, tạo cơ chế “một cửa” thông thoáng và đơn giản hóa các thủ tục đầu tư của khách hàng. Bên cạnh đó, chính phủ Việt Nam còn cho phép thành lập hải quan riêng của khu công nghiệp. - Được sự hỗ trợ của hai chính phủ, khu công nghiệp đã xây dựng được trung tâm đào tạo kỹ thuật Việt Nam – Singapore vào năm 1998. Hàng năm, trung tâm đào tạo được 450 học viên, chủ yếu là các kỹ thuật viên trung cấp theo các chuyên ngành điện tử, bảo trì điện, bảo trì cơ khí, chế tạo máy và cơ khí chính xác. Các học viên sau khi đào tạo được nhận vào làm ngay tại các doanh nghiệp trong khu công nghiệp. - VSIP còn hợp tác với các công ty xây dựng, tiến hành xây dựng các khu nhà ở giá thấp cho công nhân thuê, tạo nơi aęn ở, an toàn, ổn định, tạo thuận lợi cho các công ty trong việc sử dụng lao động, việc quản lý, đưa đón công nhân. - Một số chi phí đầu tư ở khu công nghiệp: + Giá thuê đất: 38 USD / m2 (trong 45 năm). + Phí bảo dưỡng cơ sở hạ tầng: 0,07 USD / m2 / tháng. + Điện: giờ cao điểm: 0,08 USD / kwh; bình thường: 0,075 USD / kwh. + Nước: 0,1 USD / m3. + Xử lý nước thải: 0,19 USD / m3. So với các khu công nghiệp khác, VSIP có nhiều ưu thế nổi bật, nhiều yếu tố thuận lợi, được sự hỗ trợ tích cực, thiết thực và khuyến khích đầu tư của chính phủ. Do vậy việc xây dựng phân xưởng tinh luyện dầu tại khu công nghiệp này là một dự án khả thi và hợp lý. Chương I : TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU DẦU THÔ Dầu mỡ thô là những bán thành phẩm thu được từ nguyên liệu có dầu bằng những phương pháp khác nhau : - Ép : ép nguội, ép nóng, ép có áp lực vừa và cao. - Trích ly bằng dung môi hữu cơ. mới chỉ qua làm sạch sơ bộ, ngoài thành phần chính là glycerit (dầu trung tính) bao giờ cũng có lẫn các thành phần không tan kéo theo và các thành phần hòa tan khác – gọi là tạp chất. I. 1/Thành phần hoá học của dầu thô [1] I. 1. 1/Triglycerit: Là thành phần chiếm chủ yếu trong dầu, chiếm hơn 90% khối lượng dầu thô (trong dầu nành hàm lượng triglycerit có thể đến 95 – 97 %) là este của rượu ba chức glyceril và axit béo. Thành phần glycerit của dầu mỡ rất phức tạp và số loại glycerit có từ hàng chục đến hàng trăm. Triglyxerit dạng hoá học tinh khiết không có màu, không mùi, không vị. Màu sắc, mùi vị khác nhau của dầu thực vật phụ thuộc vào tính ổn định của các chất kèm theo với các lipit tự nhiên thoát ra từ hạt dầu cùng vớí triglycerit. Dầu thực vật do khối lượng phân tử của các triglycerit rất cao nên khó bay hơi ngay cả trong điều kiện chân không. Ở nhiệt độ trên 240-250 0C, trilgycerit mới bị phân huỷ thành các sản phẩm bay hơi. I. 1. 2/Glicerin: chiếm 10% khối lượng trong hợp chất glixerit. I. 1. 3/Axit béo: Chiếm 90% khối lượng trong hợp chất glicerit. Tính chất của dầu do thành phần của axit béo và vị trí của chúng trong phân tư ûtriglycerit quyết định vì glixerin đều như nhau trong các loại dầu. Tính chất vật lí và hoá học của axit béo do số nối đôi và số nguyên tử cacbon tạo ra. Các axit béo no thường bền với các tác động khác nhau. Các axit béo không no dễ bị oxi hoá bởi oxi không khí làm cho dầu bị hắc, đắng. Các axit béo trong dầu thường có mạch cacbon với số nguyên tử chẵn. Các axit béo không no trong dầu dừa có tỉ lệ rất thấp so với các loại dầu khác. I. 1. 4/Những thành phần khác: I. 1. 4. 1/Photpholipit: Là dẫõn xuất của triglycerit. Photpholipit chiếm 0. 5-3% trong dầu tuỳ thuộc loại dầu. (số liệu được biểu diễn ở bảng 1.1) Hàm lượng photphatit càng nhiều thì chất lượng dầu càng giảm nên cần loại bỏ khỏi dầu bằng phương pháp thuỷ hoá. I. 1. 4. 2/Sáp: Là este của các axit béo có mạch cacbon dài và rượu đơn hoặc đa chức. Sáp nằm trên các mô bì của hạt và quả, nó có trong thành phần thành tế bào của chúng với vai trò bảo vệ mô thực vật. Sáp rất trơ hoá học, không bị tách ngay cả khi tinh luyện dầu bằng kiềm. Hạt tinh thể sáp rất nhỏ, không lắng thành cặn mà tạo thành mạng các hạt lơ lửng làm giảm hình thức dầu. Sáp không tan trong nước mà tạo thành nhũ tương trong nước, tan trong rượu… Sáp có nhiều trong một số loại dầu thô như dầu bắp,dầu lanh,dầu canola,dầu hạt hướng dương… chứa hàm lượng sáp lớn (0. 2–3. 0% so với lượng dầu thô) [3] …. , khó tiêu hoá do đó cần phải tách sáp ra khỏi dầu. I. 1. 4. 3/Sterols : Chiếm 1-2% khối lượng trong dầu, không có tác hại lớn trong quá trình bảo quản dầu nhưng cũng không làm tăng thêm giá trị nên loạïi bỏ. I. 1. 4. 4/Các chất màu: Bản thân glycerit không có màu nhưng dầu sản xuất ra lại có màu, đó là do sự có mặt của các sắc tố hoà tan trong chất béo và các lipit mang màu: Chlorophyll (diệp lục tố): làm dầu có màu vàng xanh, làm tăng các quá trình oxi hoá xảy ra trong quá trình bảo quản và chế biến. Caroten : làm dầu chuyển từ vàng sang đỏ sẫm, mang bản chất là các provitamin. Thành phần này ở các loại dầu thô rất ít ngoại trừ dầu cọ, chứa 0. 05 đến 0. 2% carotene [3] so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô. Gossypol: là hidrocacbua mạch vòng, có màu vàng da cam và rất độc, thường có trong dầu bông (0. 1 đến 0. 2% so với tổng lượng chất khô có trong dầu thô)[3]. Ngoài ra còn các dẫn xuất khác như: gossypuapurin, anhydricgossypola, gossyphotphatit… đều không có lợi cho dầu. Nên dầu bông bắt buộc phải tinh luyện bằng phương pháp hoá học để loại các hợp chất này. I. 1. 4. 5/Vitamin: chủ yếu là vitamin thuộc nhóm tan trong dầu mỡ như:A,E,D,K,F… I. 1. 4. 6/Các chất mùi: Ngoài một số loại mùi có sẵn trong dầu, đại bộ phận các chất có mùi là sản phẩm phân huỷ của dầu trong quá trình chế biến. Anhydrit, ceton thường là những chất gây mùi vị khó chịu cho sản phẩm, một số chất có độc tính với người va øđôïng vật khi nồng độ của chúng đáng kể trong thức ăn. Ngoài ra trong thành phần dầu còn có lẫn các axit béo tự do, các chất protein sẽ làm giảm chất lượng dầu. Bảng1. 1 : Thành phần tạp chất của các loại dầu thô [3]-[4] Dầu Photphatit (%) Sterols (ppm) Cholesterol(ppm) Tocopherol (ppm) Tocotrienol(ppm) Axit béo tự do (%) Sắt (ppm) Hydrocacbon% Nành 2. 2 1. 0 29651125 287 1293300 8686 0. 3 – 0. 7 1 – 3 0. 014 Canola 2. 0 1. 0 80503250 5327 69285 _ 0. 4 – 1. 0 1. 5 Bắp 1. 250. 25 15050 7100 5738 1177183 355355 Bông 0. 8 0. 1 45601870 6840 86535 3030 0. 9 – 3. 7 Hướng dương 0. 7 0. 2 34951055 2618 73982 270270 0. 8 – 2. 4 Lanh 0. 5 0. 1 2373278 77 460230 1515 Phông 0. 350. 05 1878978 5454 482345 256218 Olive <0. 1 100 <0. 5 11040 8989 Cọ 0. 075 0. 025 2250250 163 24060 560140 2. 0 – 5. 0 5 - 10 0. 02- 0. 05 Hạt cọ <0. 07 1100310 2515 33 3030 Dừa <0. 07 805 335 159 63 4922 I. 2/Phân loại các loại tạp chất có trong dầu thô Các tạp chất trong dầu tồn tại dưới dạng dung dịch thực, dung dịch keo hay huyền phù, chia làm hai loại : Tạp chất loại một : các chất chuyển theo vào dầu trong quá trình ép, trích ly từ nguyên liệu có dầu Tạp chất loại hai : tất cả các chất xuất hiện do kết quả của các phản ứng xảy ra trong dầu khi bảo quản, lưu trữ. Các tạp chất này là các sản phẩm của sự biến đổi hóa học của glycerit và các chất khác có trong dầu. Bao gồm : Tạp chất vô cơ : đất, đáù, sạn, sỏi, nước tự do tan lẫn và các muối kim loại Tạp chất hữu cơ : phosphatit, phospholipit, sáp, hydrocarbua, gluxit, glucozit, protein, enzym, vitamin tan trong dầu, acid béo tự do, các chất nhựa và tanin, các chất gây màu, gây mùi. Ngoài ra còn có các loại thuốc trừ sâu,độc tố thực vật và các độc tố vi sinh vật. Số lượng và chất lượng các tạp chất trong dầu thô (tạp chất loại một) phụ thuộc vào : Phương pháp khai thác (-ép hoặc trích ly-). Thông số kỹ thuật (-nhiệt độ, áp lực-). Chất lượng nguyên liệu : thời gian thu hoạch (-trạng thái sinh lý của hạt : non, già, rụng tự do-), cách thức và biện pháp xử lý, thời gian bảo quản. Mặc dù trong dầu hàm lượng tạp chất này chứa không nhiều nhưng đều gây trở ngại đến kỹ thuật luyện dầu, hoặc làm cho dầu có màu sắc, mùi vị xấu, khó bảo quản, thời gian bảo quản không được lâu. Một số chúng lại có tính độc làm cho dầu trở nên độc. Chẳng hạn như : Các hợp chất gluxit lẫn trong dầu làm cho dầu có màu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ cao (khi chưng sấy, trung hòa, tẩy mùi …) làm cho dầu sẫm màu; dễ tạo thành hệ keo, tạo thành cặn bết dính trên vải lọc của máy lọc dầu, bao bọc chất hấp phụ làm giảm khả năng hấp phụ màu của chất hấp phụ khi tẩy màu … Các lọai glucozit, aceton, aldehyt … làm cho dầu có mùi vị khó chịu. Acid béo tự do làm cho dầu chua, ảnh hưởng đến giá trị sinh lý khi ăn, khó bảo quản. Phosphatid làm cho dầu chóng vẩn đục, làm tiêu tốn thêm một lượng kiềm trong quá trình trung hòa (để thủy phân). Các chất màu làm cho dầu bị sậm màu,giảm giá trị cảm quan. Các kim loại có thể là tác nhân xúc tác cho quá trình ôi hóa dầu mỡ. . . Các độc tố (thuốc trừ sâu, độc tố vi sinh vật. . . . ) làm giảm giá trị dinh dưỡng của dầu, có thể gây độc đối với sức khỏe người sử dụng. Bảng 2. 1 : Tiêu chuẩn chất lượng một số nguyên liệu dầu thô [5] Tên chỉ tiêu Đơn vị Dầu phộng Dầu nành Dầu dừa Dầu mè Cảm quan có mùi thơm đặc trưng FFA (theo acid oleic), % 3 3 2 3 Ẩm,max % 0,5 0,5 0,5 0,5 Tạp chất max % 0,5 0,5 0,5 0,5 IV mgI2/100g 80-106 110-143 7-11 103-120 SV mgKOH/g 186-196 189-197 248-267 186-196 Chỉ số khúc xạ 300C 1,1465-1,471 1,448-1,45 1,466 -1,472 Tỉ khối 300C g/ml 0,914-0,92 0,914-0,921 0,914-0,92 0,91-0,92 Hàm lượng chất không xà phòng hoá, max % 1,5 1,5 0,8 0,8 II. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM DẦU TINH LUYỆN [1] : Dầu mỡ thực phẩm dù sử dụng dưới hình thức nào cuối cùng phải được đồng hóa trong cơ thể. Do đó các dầu mỡ thực phẩm phải đảm bảo các yêu cầu sau : Không độc đối với người. Có hệ số đồng hóa cao và giá trị dinh dưỡng cao. Có mùi vị thơm ngon khi dùng riêng hoặc chế biến các loại thực phẩm. Có tính ổn định cao, ít bị biến đổi trong suốt quá trình chế biến bảo quản. Các tạp chất không có giá trị dinh dưỡng càng ít càng tốt. Dựa vào những nguồn dầu mỡ đã có trên thị trường và qua kinh nghiệm thực tế sử dụng, người ta có thể rút ra một số yêu cầu cụ thể như sau : Về màu sắc : không màu hoặc màu vàng nhạt. Về mùi vị : không mùi hoặc có mùi thơm nhẹ đặc trưng, phù hợp với thức ăn, khi ăn không gây cảm giác khó chịu. Về thành phần : không chứa các axit béo tự do, các chất nhựa các chất sáp, các độc tố hay các chất gây rối loạn sinh lý. Nói chung dầu mỡ càng nhiều triglicerit nguyên chất càng tốt. Bảng 3. 1 : Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm chủ yếu [5] STT Têên sản phẩm Các chỉ tiêu chất lượng (mean of quality) FFA (%) M&I (%) IV (Wijs) MP (0C) 1 Cooking Oil 0,1 0,1 57 ÷ 143 2 Dầu vạn thọ 0,1 0,1 57 ÷ 143 3 Shortening 0,1 0,1 70 max 30 ÷ 52 4 Magarine 0,4 (%W) 15 ÷ 25 70 max 35 ÷ 52 5 Dầu mè tinh luyện 0,1 0,1 103 ÷ 120 6 Dầu phộng tinh luyện 0,1 0,1 85 ÷ 106 7 Dầu nành tinh luyện 0,1 0,1 115 ÷ 143 8 Dầu Vio 0,1 0,1 103 ÷ 120 9 Dầu Season 0,1 0,1 90 ÷143 10 Palm Oil 0,1 0,1 50 ÷ 55 30 ÷ 40 11 Palm Olein 0,1 0,1 57 min 12 Dầu dừa tinh luyện 0,1 0,1 7 ÷ 11 III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU TINH LUYỆN Mục đích của quá trình tinh luyện dầu : Biến đổi các tính chất của dầu sao cho dầu sau khi tinh luyện : Không có hại cho sức khoẻ người tiêu dùng. Mùi, vị, màu hấp dẫn. Khả năng bảo quản lâu. Các phương pháp tinh luyện : Có 2 phương pháp tinh luyện chính : Phương pháp hoá học. Phương pháp vật lý. Phương pháp vật lý [3]: Phương pháp vật lý điển hình thường gồm các quá trình : Thủy hoá – Tẩy màu – Tinh luyện hơi (tẩy màu bằng hơi nước bão hoà) Đặc biệt thích hợp với các loại dầu có hàm lượng photphatit (PL) lớn như : các loại dầu từ hạt (canola, hạt hướng dương, b