Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐH NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỀ TÀI GVHD TH S NGUYỄN THANH PHƯƠNG SINH VIÊN THỰC HIỆN LÊ KIM XUÂN 19139209 P.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐH NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỀ TÀI GVHD: TH.S NGUYỄN THANH PHƯƠNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ KIM XUÂN 19139209 PHẠM VĂN TẤN 19139144 NGUYỄN BÍCH TRÂM 19139172 LƯƠNG HUỲNH KHOA 19139063 NGƠ HUỲNH HUYỀN TRÂN 19139175 TP HỒ CHÍ MINH 2022 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH…………………………………………….……………………………… DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………… ……………6 LỜI CẢM ƠN CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I THỰC TRẠNG HIỆN NAY: .9 II ĐẶT VẤN ĐỀ: 10 Nhiên liệu sinh học 11 1.1 Khái niệm nhiên liệu sinh học (biofuel) 11 1.2 Nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học 11 Kết luận: 13 III TỔNG QUAN VỀ ETHANOL VÀ NGUYÊN LIỆU RƠM, RẠ TRONG SẢN XUẤT ETHANOL .14 3.1 Tổng quan Bioethanol: 14 3.1.1 Khái niệm: 14 3.2 Tổng quan nguyên liệu rơm, rạ sản xuất Ethanol 18 3.2.1 Tổng quan nguyên liệu: 18 3.2.2 Cấu trúc rơm rạ: .19 IV TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIO-ETHANOL: 20 4.1 Tình hình sản xuất sử dụng Bio- ethanol giới: .20 4.2 Các phương pháp sản xuất Bio-ethanol .20 4.3 Sơ lược phương pháp chưng cất sử dụng sản xuất Ethanol từ rơm, rạ .21 4.3.1 Khái niệm trình chưng cất 21 4.3.2 Các phương pháp chưng cất 21 4.3.3 Đặc điểm trình chưng cất 22 4.3.4 Các thiết bị sử dụng .23 4.4.1 Quy trình chi tiết công nghệ sản xuất Bioethanol từ rơm, rạ 25 Thuyết minh quy trình .26 5.1 Giai đoạn tiền xử lý 26 5.2 Giai đoạn thuỷ phân .31 5.3 Lên men 36 5.4 Chưng cất 37 Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Cơ sở tính tốn cơng nghệ chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử Ethanol – Nước .37 6.1 Cân pha 37 6.2 Cân vật liệu 38 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ NĂNG SUẤT 10000KG/H 42 I Cân vật chất – Cân lượng: .42 Cân vật chất 42 1.1 Các thông số ban đầu: .42 1.2 Xác định tỷ số hồn lưu thích hợp 44 Phương trình đường làm việc – số mâm lý thuyết 45 2.1 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn cất 45 2.2 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng 45 2.3 Số mâm lý thuyết 45 2.4 Xác định số mâm thực tế - Biểu đồ chưng cất 46 Tính tốn thiết bị .47 3.1 Đường kính tháp: 47 3.2 Trở lực tháp 53 3.3 Tính tốn thân tháp 60 3.4 Tính toán đáy nắp thiết bị 63 Đường kính ống dẫn, bích ghép ống dẫn .65 4.1 Ống nhập liệu 65 4.2 Ống đỉnh tháp 65 4.3 Ống hoàn lưu 66 4.4 Ống dẫn vào đáy tháp .67 4.5 Ống lỏng đáy tháp 68 5.Tính tốn thiết bị phụ trợ 68 5.1 Cân lượng 68 5.2 Thiết bị đun sôi đáy tháp .68 5.3 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh .77 5.4 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 83 5.5 Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 88 5.6 Bồn cao vị 94 Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học 5.7 Bơm 98 CHƯƠNG III QUY TRÌNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH THÁP CHƯNG CẤT 102 4.1 Quy trình chế tạo tháp chưng cất .102 4.1.1 Chế tạo chân tháp 102 4.1.2 Chế tạo đáy nắp thiết bị: 103 4.2 Quy trình lắp ráp tháp chưng cất: 103 4.3 Quy trình vận hành thiết bị 104 4.3.1 Công tác chuẩn bị 104 4.3.2 Công tác vận hành 104 4.3.3 Ngừng hệ thống gặp cố .105 4.3.4 Xử lý cố vận hành 105 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN KINH TẾ 106 5.1 Tính tốn giá thành thiết bị cho hệ thống chưng cất 106 5.1.1 Lượng Thép sử dụng cho hệ thống tháp 106 5.1.2 Uớc tính giá thành cho hệ thống chưng cất 110 5.2 Tính tốn tiền điện nguyên liệu đầu vào .110 5.2.1 Tính tốn tiền điện .110 5.2.2 Tính tốn tiền ngun liệu đầu vào 111 5.3 Tính tốn lợi nhuận cho nhà máy 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO .114 Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học DANH MỤC HÌNH Hình Mơi trường khơng khí đất, nước bị nhiễm trầm trọng .9 Hình Những lợi ích nguyên liệu sinh học 10 Hình Cơng thức cấu tạo Ethanol .14 Hình Một số ứng dụng Ethanol 17 Hình Rơm, rạ từ lúa sau thu hoạch .19 Hình Cấu trúc rơm, rạ 19 Hình Rơm, rạ sau nghiền .26 Hình Mơ tả chế trình nổ 28 Hình Fufural 29 Hình 10 Hydroxymethyl fufural 29 Hình 11 Cấu trúc sợi trước sau nổ 29 Hình 12 Mơ tả khả làm tăng kích thước lỗ xốp xơ sợi 29 Hình 13 Tác dụng enzym cellulase 33 Hình 14 Quá trình thuỷ phân Xellulose enzym Cellulase 35 Hình 15 Xác định số hồi lưu thích hợp kinh tế .40 Hình 16 Quy trình cơng nghệ chưng cất Ethanol tổng qt 41 Hình 17 Đồ thị biểu diễn cân lỏng - hỗn hợp Ethanol - Nước .43 Hình 18 Đồ thị xác định số mâm lý thuyết 45 Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học DANH MỤC BẢNG Bảng Thống kê sản lượng lúa nước từ năm 2010 đến 2020 18 Bảng Thành phần hóa học có rơm, rạ .19 Bảng So sánh ưu nhược điểm số loại tháp 23 Bảng Thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp Ethanol - Nước 760 mmHg 43 Bảng Các kích thước chân đỡ .63 Bảng Các kích thước tai treo 63 Bảng Các thơng số bích ghép tương ứng đường kính .64 Bảng Các thơng số bích ghép tương ứng đường kính ống nhập liệu 65 Bảng Các thơng số bích ghép tương ứng với đường kính ống dẫn đỉnh tháp 66 Bảng 10 Các thông số bích ghép tương ứng với đường kính ống hồn lưu 67 Bảng 11 Các thơng số bích ghép tương ứng đường kính ống dẫn vào đáy tháp 67 Bảng 12 Các thơng số bích ghép tương ứng đường kính ống dẫn đáy tháp .68 Bảng 13 Quy trình bước chế tạo thân tháp chưng cất 102 Bảng 14 Quy trình bước chế tạo đáy nắp tháp chưng cất 103 Bảng 15 Xử lý cố vận hành 105 Bảng 16 Bảng ước tính giá thành vật liệu cho thiết kế hệ thống .110 Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học LỜI CẢM ƠN Bằng lòng biết ơn đầy sâu sắc, tập thể nhóm xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy ThS Nguyễn Thanh Phương hướng dẫn tận tình, với kiến thức thiết thực mẻ, nâng cao hiểu biết tạo điều kiện để chúng em có hội làm việc nhóm nâng cao kỹ mềm từ rút nhiều học, kinh nghiệm giúp ích cho cơng việc tương lai sau Đây kiến thức bổ ích hỗ trợ tốt chặn đường phía trước nhiều Chúng em xin kính chúc thầy sức khỏe vững bền, đạt nhiều thành công công việc sống Một lần hai tiếng “cảm ơn” đầy sâu sắc tập thể nhóm xin gửi đến Thầy Bài báo cáo hoàn thành nổ lực cá nhân nhóm nhiệt huyết từ thầy Dẫu vậy! Với kiến thức thân cịn hạn chế khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận cảm thơng đóng góp đủ đầy để thân thành viên nhóm ngày hồn thiện thân đường học tập phía trước Tập thể nhóm xin chân thành cảm ơn! Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN Giáo viên hướng dẫn ký tên Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I THỰC TRẠNG HIỆN NAY: Hầu hết tất hoạt động đời sống, sản xuất sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật ngày tiên tiến nên việc sử dụng nguồn nhiên liệu ngày gia tăng Dầu mỏ khí đốt chiếm 60% đến 80% nguồn lượng giới Với tình hình giá xăng dầu giới ngày leo thang ảnh hưởng đến kinh tế sản xuất nước ta Bên cạnh hồi phục hoạt động sản xuất, kinh doanh sau khoảng thời gian dài bị ảnh hưởng dịch Covid-19 nên nhu cầu lượng lớn Nguồn tài nguyên thiên nhiên bị thu hẹp số lượng chất lượng + Dầu nguồn tài nguyên thiên nhiên nguồn tài nguyên tái tạo, tốc độ tiêu thụ tại, lượng dự trữ dầu toàn giới tiếp tục giảm nguồn dầu đủ 30-40 năm Chất lượng khơng khí bị nhiễm đến mức phải báo động, nhiễm khơng khí khí thải phát từ q trình cháy nhiên liệu hóa thạch chủ yếu - Ô nhiễm môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến đa dạng sinh học, cân hệ sinh thái, biến đổi khí hậu, suy giảm, cạn kiệt nguồn tài ngun, … Bên cạnh đó, cịn gây thiệt hại cho mỹ quan đô thị, ảnh hưởng đến kinh tế phát triển đất nước Hình Mơi trường khơng khí đất, nước bị nhiễm trầm trọng Trang Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học II ĐẶT VẤN ĐỀ: Việc đốt nhiên liệu hóa thạch, khí thải từ nhà máy ngành cơng nghiệp, khai thác mỏ, khói hóa chất độc hại số nguyên nhân hàng đầu gây ô nhiễm khơng khí Trước tình trạng nhiễm mơi trường vấn đề nan giải toàn cầu Đồng thời nhiên liệu khí đốt từ hóa thạch ngày trở nên cạn kiệt khan hiếm, giá xăng dầu mốc leo thang, giá thị trường nhiên liêu bất ổn định Chính lẽ việc tìm tịi nghiên cứu nguồn nguyên liệu để thay vấn đề qua trọng cấp thiết Trong năm gần đây, loại nhiên liệu nghiên cứu áp dụng vào số lĩnh vực định có xu hướng phổ biến ngày, có điểm bật tích cực khác xa với nguồn lượng trước nguồn lượng sinh học Hình Những lợi ích ngun liệu sinh học Hiện nhiên liệu sinh học giới nghiên cứu ứng dụng mạnh mẽ vào đời sống giúp giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch Nguyên liệu sản xuất nguyên liệu sinh học đa đặt biết sử dụng phế phẩm nơng nghiệp trấu, rơm rạ, bã mía, Rơm rạ giàu Lignocellulose bên cạnh nước ta nước sản xuất lúa gạo hàng đầu giới nên nguồn cung cấp rơm rạ lớn Tận dụng nguồn rơm rạ phế phẩm để sản xuất Ethanol sinh học tiềm năng, vừa bảo vệ môi trường, không ảnh hưởng đến an ninh lương thực, đảm bảo tính cân đối an ninh lượng, đồng thời thúc Trang 10 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học ∑ ℎ𝑓𝑙−2 = ℎℎ𝑑 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2) Suy ra: Hb = (z2 – z1) + hhd = Hcv + hhd = 1.5814 + 4.2734 = 5.8548 (m.chất lỏng) Chọn hiệu suất bơm: ηb = 0.8 - Công suất thực tế bơm: 𝜂𝑏 = 𝑄𝑏 ∗ 𝐻𝑏 ∗ 𝜌𝑓 ∗ 𝑔 5.8548 ∗ 1.2 ∗ 9.81 ∗ 964.2 = 3600 ∗ 𝜂𝑏 3600 ∗ 0.8 = 23.0747 (𝑊 ) = 0.0314 (ℎ𝑝) Tóm lại: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM có cơng suất 0.0314 (hp) Trang 101 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học CHƯƠNG III QUY TRÌNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH THÁP CHƯNG CẤT 4.1 Quy trình chế tạo tháp chưng cất 4.1.1 Chế tạo chân tháp Phương pháp chế tạo: hàn từ thép Vật liệu chế tạo: thép khơng gỉ SUS304 Kích thước thép đặt mua: 7000x3000x10 (mm) Chế tạo thân trụ cách hàn cần ý điểm sau: Tổng chiều dài mối hàn bé nhất, cần chọn thép có kích thước hợp lý: Chiều dài phù hợp với chu vi thiết bị (6,91 m), chiều rộng lớn đặt mua (3mm) Thân theo chiều ngang thép Mối hàn dọc mối hàn ngang cần phải hàn giáp mối, hàn tự động, kiểm tra siêu âm (mức độ siêu âm 100%) STT Nguyên công chế tạo Phương tiện gia công Thép 7000x3000x10 Đặt mua Cắt thành kích thước 6910x3000x10 Máy cắt chuyên dụng Làm thép Máy phun áp suất cao Hàn kín thép thoe bề dày thép với Hàn tự động Cuộn thép thành trụ tròn Máy cuộn chuyên dụng Hàn dọc thân thiết bị Hàn tự động Khoan cắt cửa người, lỗ hoàn lưu đỉnh tháp bay Máy khoan cắt chuyên vào đáy tháp, lỗ nhập liệu dụng Hàn bích hai đầu thân thiết bị Hàn tự động Hàn bích cho cửa người lỗ Hàn tự động 10 Hàn vành đỡ đĩa vào thân thiết bị Hàn tay 11 Làm thân thiết bị Máy phun áp suất cao 12 Kiểm tra mối hàn Siêu âm Bảng 13 Quy trình bước chế tạo thân tháp chưng cất Trang 102 Đồ án Công Nghệ Hóa Học 4.1.2 Chế tạo đáy nắp thiết bị: Phương pháp chế tạo: hàn từ thép Vật liệu chế tạo: thép khơng gỉ SUS304 Kích thước thép đặt mua: 3000x3000x10 (mm) STT Nguyên công chế tạo Phương tiện gia công Thép 3000x3000x10 Đặt mua Cắt thành kích thước 2670x2670x10 Máy cắt chuyên dụng Làm thép Máy phun áp suất cao Dập, vê đáy nắp thiết bị Máy vê chỏm cầu Cắt viền Máy cắt Làm Máy phun áp suất cao Khoan cắt lỗ đỉnh tháp lỗ lỏng đáy Máy khoan cắt chuyên tháp dụng Hàn bích cho đáy nắp thiết bị Hàn tự động Hàn bích cho lỗ Hàn tự động 10 Làm thiết bị Máy phun áp suất cao 11 Kiểm tra mối hàn Siêu âm Bảng 14 Quy trình bước chế tạo đáy nắp tháp chưng cất 4.2 Quy trình lắp ráp tháp chưng cất: Thiết bị gồm ba phần lớn: nắp thiết bị, thân thiết bị, đáy thiết bị kèm theo trụ đỡ hàn liền lắp đặt theo trình tự sau: Đăt thiết bị nằm mặt thi công, ghép thân vào đáy tháp mặt bích, ghép nắp vào thân tháp mặt bích Đổ bê tơng móng cho tháp, đo đạc xác, cắm bu lơng vào bê tơng móng đổ bê tơng Trang 103 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Sử dụng cần cẩu, dưới, đưa tháp vào vị trí bê tơng móng, lắp ghép xác với bu lơng móng Sau đặt vị trí, kiểm tra lại vị trí, góc đặt Khi hồn chỉnh, bắt đầu siết bu lơng móng, giữ tháp 4.3 Quy trình vận hành thiết bị 4.3.1 Cơng tác chuẩn bị Quản lý xem xét an toàn trước khởi động hệ thống chưng cất Đảm bảo tất hệ thiết bị khu vực an toàn khu vực dịch vụ sẵn sàng bao gồm phòng tắm, khu vực rửa mắt, chữa cháy, thiết bị dụng cụ hô hấp đồ dùng bảo hộ cá nhân đảm bảo tất khóa, nhãn, khu vực hạn chế, nơi có nhiệt độ cao ứng dụng thiết bị ghi lại hoàn tất Các thẻ, nhãn khóa gỡ bỏ Kiểm tra lại thùng chứa hóa chất, đường ống, trang thiết bị dụng cụ có nguyên vẹn hệ thống cưng cất Đảm bảo bơm bôi trơn lắp bảo vệ phù hợp Đảm bảo bơm chuyển sang chế độ tự hành ngừng Đảm bảo đủ số lượng hóa chất chất phụ gia khác để cung cấp cho hệ thống Đảm bảo hệ thống bổ trợ sẵn sàng để khởi động hệ thống chưng cất như: hệ thống rửa khí, khu vực làm mát nước lạnh sâu, nước nước ngưng, hệ thống tiêm acid sunfuric, hệ thống chân không cho chưng cất 4.3.2 Công tác vận hành Khởi động hệ thống chưng cất, chạy với 50% công suất Khởi động bơm, bơm dịch beer vào tháp Mở van bơm thiết bị gia nhiệt khởi động bơm Mở dòng đỉnh tháp sang thiết bị ngưng tụ Đo nồng độ đáy tháp, đạt nồng độ yêu cầu Trang 104 Đồ án Công Nghệ Hóa Học Kiểm tra định kỳ nồng độ nồng độ đỉnh tháp, điều chỉnh dòng hồi lưu đỉnh tháp để đạt nồng độ yêu cầu Kiểm tra độ ổn định thông số kỹ thuật dịng, đạt u cầu bắt đầu nâng cơng suất lên dần, tới đạt 100% công suất 4.3.3 Ngừng hệ thống gặp cố Ngừng cấp beer từ thùng chứa dịch beer sang tháp Ngừng bơm Ngắt dòng từ đỉnh tháp sang thiết bị ngưng tụ Ngừng cấp cho E-4201 4.3.4 Xử lý cố vận hành STT Sự cố Xử lý Mất điện, Dừng khẩn cấp toàn khu vực, van điều khiển tự động chuyển sang chế độ an tồn Mất khí nén, van điều khiển Dừng khẩn cấp toàn khu vực, van điều khiển tự động chuyển sang chế độ an toàn Mất nước làm mát Dừng bình thường Bơm tự ngừng Nhanh chóng chạy bơm dự phịng Van tự động điều chỉnh không Đổi sang thao tác tay, liên hệ với đội nhạy sửa chữa để sửa chữa thay Tổn thất cồn đáy tháp chưng Do hiệu troa đổi nhiệt thiết bị cất cao so với thiết kế TDN tháp bám bẩn Vệ sinh thiết bị trao đổi nhiệt Mất nước làm mát sâu Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống Do chưng cất công suất thấp gây đọng bị tắc dịch Làm cách phun nước áp suất cao đỉnh xuống Và chưng cất công suất Giảm công suất dừng chưng cất Bảng 15 Xử lý cố vận hành Trang 105 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN KINH TẾ 5.1 Tính tốn giá thành thiết bị cho hệ thống chưng cất 5.1.1 Lượng Thép sử dụng cho hệ thống tháp Tháp chưng cất Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,803 (m), h=7.469 (m) Suy ra: Vxung quanh =15.13 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,8 (m), h=7.469 (m) Suy ra: Vtrong= 15,017 (m3) Vậy: Vvật liệu =Vxung quanh -Vtrong = 0.1283 (m3) - Khối lượng riêng thép SUS304: ρthép =7930 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m= ρthép xVvật liệu = 1017,419 (kg) Bồn cao vị Vxung quanh =π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,05 (m), h=4,5 (m) Suy ra: Vxung quanh =0,036 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,032 (m), h= 4,5 (m) Suy ra: Vtrong= 0,0145 (m3) Vậy: Vvật liệu =Vxung quanh -Vtrong = 0,0215 (m3) - Khối lượng riêng thép SUS304: ρthép =7930 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m= ρthép xVvật liệu = 170,495 (kg) Trang 106 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Thiết bị đun sôi đáy tháp Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,8 (m), h=2 (m) Suy ra: Vxung quanh = 4,022 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,16 (m), h=2 (m) Suy ra: Vtrong= 0.161 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 3,861 (m3) - Khối lượng riêng thép X18H10T: ρthép = 7900 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m = ρthép x Vvật liệu = 30501,9 (kg) Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,8 (m), h=3 (m) Suy ra: Vxung quanh = 6,042 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,16 (m), h=3 (m) Suy ra: Vtrong = 0.2413 (m3) Vậy: Vvật liệu =Vxung quanh -Vtrong = 5,8007 (m3) Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,285 (m),h=3 (m) Suy ra: + Thể tích trong: Vxung quanh = 0,766 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h Trang 107 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Trong đó: rtrong = 0,255 (m), h =3 (m) Suy ra: Vtrong = 0.613 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 0,153 (m3) - Khối lượng riêng thép X18H10T: ρthép = 7900 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m= ρthép x Vvật liệu = 47034,23 (kg) Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng = 0,8 (m), h =10 (m) Suy ra: Vxung quanh = 20,107 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong = 0,16 (m), h =10 (m) Suy ra: Vtrong = 0.8043 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 19,3027 (m3) Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng = 0,285 (m), h =10 (m) Suy ra: Vxung quanh = 2.5518 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong = 0,255 (m), h =10 (m) Suy ra: Vtrong = 2,043 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 0,5088 (m3) - Khối lượng riêng thép X18H10T: ρthép = 7900 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m= ρthép xVvật liệu = 4019,52 (kg) Trang 108 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Thiết bị gia nhiệt Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,8 (m), h=15 (m) Suy ra: Vxung quanh = 30.1593 (m3) Vtrong = π(rtrong)2.h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,16 (m), h=15 (m) Suy ra: Vtrong= 1,2064 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 28,9529 (m3) Ống Vxung quanh = π(rtrong)2.h + Thể tích xung quanh: Trong đó: rng= 0,285 (m), h=15 (m) Suy ra: Vxung quanh = 3.828 (m3) Vtrong = π(rtrong)2 h + Thể tích trong: Trong đó: rtrong= 0,255 (m), h=15 (m) Suy ra: Vtrong= 3.065 (m3) Vậy: Vvật liệu = Vxung quanh -Vtrong = 0,763 (m3) - Khối lượng riêng thép X18H10T: ρthép = 7900 (kg/m3) - Khối lượng thép dùng: m= ρthép xVvật liệu = 234755,61 (kg) Tổng khối lượng thép SUS304 sử dụng: 1187,914 (kg) Tổng khối lượng thép X18H10Tđã sử dụng: 316311,26 (kg) Trang 109 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Số lượng thiết bị phụ trợ khác Trong : + Số bulong cần mua: 58 (cái ) + Số van cần mua: 232 (cái) + Máy bơm ly tâm: (cái) + Vật liệu cách nhiệt: (tấm) 5.1.2 Uớc tính giá thành cho hệ thống chưng cất [10] Vật liệu Số lượng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) Thép SUS304 1187,914 55.000 65.335.270 Thép X18H10T 316311,26 50.000 15.815.563.000 Van 232 20.000 4.640.000 Bulong 58 3.000 174.000 Máy bơm ly tâm 900.000 1.800.000 Tấm cách nhiệt 2,27 100.000 227.000 15.887.739.270 Tổng cộng Bảng 16 Bảng ước tính giá thành vật liệu cho thiết kế hệ thống Uớc tính chi phí lắp đặt (10%): 1.588.773.927 (VNĐ) 5.2 Tính tốn tiền điện ngun liệu đầu vào 5.2.1 Tính tốn tiền điện a Năng lượng tiêu thụ tháp Qnt nhiệt lượng ngưng tụ sản phẩm định ngưng tụ thành lỏng Qnt = 132.560.000 ( kJ/h) = 36822,17346 (kW) Trang 110 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun dãy tháp Qd= 967274,481 (kJ / h) = 268,687 (kW) Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh Qm = 134,3435 (kW) Nhiệt lượng cần cung cấp cho tháp Qt = 37225,20396 (kW) b Tiền điện phải trả: + Giá tiền điện 2.500 VNĐ / KWh Nhà máy hoạt động 8h / ngày, tháng hoạt động 26 ngày Tiền điện nhà máy phải trả tháng = 7.742.842,424 (VNĐ) 5.2.2 Tính tốn tiền ngun liệu đầu vào + Giá rơm rạ: 1.000 (VNĐ/kg) Nguyên liệu đầu vào cần có 1h 10000 (Kg/h) Tổng tiền mua nguyên liệu tháng 10000*7*26*1000 = 1.820.000.000 (VNĐ) 5.3 Tính tốn lợi nhuận cho nhà máy Tính tổng doanh thu: - Ta có cồn sau sản xuất bán với giá đầu 30.000 (VNĐ/l lít) - Năng suất đầu 2067,745 (kg/h) Suy tổng số cồn sản xuất 1h là: 2067,745 (kg)/(1h) = 16541,96 (kg)/(8h ) + Tổng lượng cẩn sản xuất tháng 430090,96 (kg) + Tổng doanh thu nhà máy: 12.992.728.800 (VNĐ) Tiền công nhân nhà máy phải trả tháng (100 công nhân): - Lương công nhân: 5.000.000 (VNĐ/tháng công nhân) - Tổng lương công nhân: 500.000.000 (VNĐ) Trang 111 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học Lợi nhuận tháng = Tổng doanh thu nhà máy - tổng chi = 2.929.886.376 (VNĐ) Chi phí khấu hao thiết bị / năm là: 32.228.750.140 (VNĐ) Lợi nhuận năm đầu trừ khoảng đầu tư ban đầu (11 tháng) là: 16.341.010.870 (VNĐ) Lợi nhuận năm (11 tháng) là: 29.005.875.130 (VNĐ) Trang 112 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học BẢNG VẼ EDRAW MAX HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ NĂNG SUẤT 10000 KG/H Trang 113 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học BẢNG VẼ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ NĂNG SUẤT 10000 KG/H Tỷ lệ 1: 10 Trang 114 Tỷ lệ 1: 10 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Gs Ts Nguyễn Bin (2006), "Sổ Tay Quá Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất" tập1 [2] Gs Ts Nguyễn Bin (2006),"Sổ Tay Q Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất" tập2 [3] Bioetanol, https://www.renovablesverdes.comvi/bioetanol [4] Nguồn Phế Thải Nông Nghiệp Rơm Rạ Và Kinh Nghiệm Thế Giới Về Xử Lý Và Tận Dụng [5] Trần Diệu Lý Nghiên Cứu Sản Xuất Ethanol Nhiên Liệu Từ Rơm Rạ, Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh, năm 2008 [6] Vũ Bá Minh (2013), "Quá Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Học Và Thực Phẩm" Tập 10 ví dụ tập [7] hoachatvancao.vn, https://www.tapchicongthuong.vn [8] Lý Dư, Phan Trần Anh Huy Đồ Án Kỹ Thuật Thực Phẩm [9] sct.bacgiang.gov.vn, https://www.moit.vn [10] ipvietnnam.gov.vn, Công Nghệ Nhiên Liệu Sinh Học [11] Nguyen Ngoc Nhu Quynh Biomass plant in HCMUT Trang 115 ... ? ?Thiết kế hệ thống chưng cất Ethanol từ rơm rạ suất 10000kg/h” Mục tiêu Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học tính tốn thơng số liên quan đến nguyên liệu, thiết bị, đường ống quan trọng thiết tháp chưng cất. .. 41 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học CHƯƠNG II: TÍNH TỐN HỆ THỐNG CHƯNG CẤT ETHANOL TỪ RƠM RẠ NĂNG SUẤT 10000KG/H I Cân vật chất – Cân lượng: Cân vật chất 1.1 Các thông số ban đầu: - Chọn thiết bị là: Tháp... tháp Trang 23 Đồ án Cơng Nghệ Hóa Học 4.4 Quy trình tổng quan sản xuất Bio - ethanol từ rơm, rạ thu hoạch từ nông trường [7] Thu hoạch rơm rạ từ nông Xử lý sơ rơm rạ trường trồng lúa (cắt ngắn,