CHƯƠNG I TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN NHẬP MÔN KỸ THUẬT HÓA HỌC Đề tài Tìm hiểu về quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN NHẬP MƠN KỸ THUẬT HĨA HỌC Đề tài: Tìm hiểu trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô Giáo viên hướng dẫn Lớp : ` KTHH 5-K55 : TS Trần Trung Kiên Hà Nội, 12/2011 Lời mở đầu Trong công nghiệp phát triển vũ bão vấn đề lượng vấn đề cấp bách hàng đầu giới Nguồn lượng không tái tạo dầu mỏ, than đá ngày cạn kiệt Vậy nên xu chung tìm kiếm thay nguồn nguyên liệu nguồn nguyên liệu sạch, dễ tái tạo tác động đến mơi trường Đề tài chúng em tìm hiểu trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khơ đề tài hay có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng phần nhu cầu sử dụng lượng đất nước Tuy đề tài mẻ, trình làm việc gặp nhiều khó khăn khơng tránh khỏi sai sót Nhưng sử bảo giúp đỡ TS Trần Trung Kiên chúng em hoàn thành đồ án Sau chúng em xin trình bày đồ án sau: PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGHÀNH KĨ THUẬT HÓA HỌC 1.Sự đời ngành kĩ thuật hóa học giới Kỹ thuật hóa học ngành khoa học kĩ thuật nghiên cứu chuyển hóa hóa học vật chất, thiết kế, chế tạo,vận hành, cải tiến máy móc, thiết bị nhà máy nhằm áp dụng thành tựu hóa học vào sản xuất quy mơ lớn để tạo sản phẩm có giá trị với giá thành hợp lí ứng dụng rộng rãi sống So với ngành kĩ thuật xây dựng, khí, luyện kim ngành kĩ thuật hóa học đời muộn nhiều Ngành kĩ thuật hóa học đời vào khoảng nửa sau kỉ XIX, gắn liền với cách mạng khoa học lần thứ hai mà người ta nói nhiều tới vai trị nước Mỹ phát triển ngành Kĩ thuật hóa học chủ yếu nghiên cứu, phát triển trình biến đổi hóa học ứng dụng quy mơ công nghiệp để sản xuất khối lượng lớn sản phẩm sinh lợi nhuận từ sản phẩm Ngành kĩ thuật hóa học cho bắt đầu hình thành từ John Danton cơng bố khối lượng nguyên tử năm 1805 Tuy nhiên, xuất hóa học với tư cách ngành khoa học kĩ thuật phải lâu sau diễn ra, vào năm 1882, khóa "Cơng nghệ hóa học" mở Đại học London, Vương quốc Anh Nối tiếp cho dấu mốc loạt kiện: • 1883 - Osborne Reynolds xác định nhóm thứ ngun dịng chảy, dẫn đến thực tế quy mô hiểu biết nhiệt độ, lưu lượng chuyển giao khối lượng • 1885 - Henry Edward Armstrong mở khóa học "kỹ thuật hóa học" Central College (sau Imperial College), London • 1888 - Cục Cơng nghệ hố học Glasgow phía Tây Scotland Technical College mở lớp học ban ngày buổi tối kĩ thuật hóa học • 1888 - Lewis M Norton bắt đầu chương trình giảng dạy Viện Cơng nghệ Massachusetts (MIT): Khóa X, Hố học • 1889 - Rose Polytechnic Institute trao giải thưởng cử nhân khoa học ngành kỹ sư hóa học Hoa Kỳ • 1891 - MIT cấp cử nhân kỹ thuật hóa học cho William Page Bryant sáu ứng cử viên khác • 1892 - Một chương trình cử nhân kỹ sư hóa học thành lập trường Đại học Pennsylvania • 1898 - Chương trình Cử nhân khoa học kỹ thuật hóa học thành lập Đại học Michigan • 1901 - George E Davis sản xuất Sổ tay Hóa học • 1905 - Đại học Wisconsin trao tiến sĩ kỹ thuật hóa học cho Oliver Patterson Watts • 1908 - Viện Kỹ sư Hóa chất Mỹ (AIChE) thành lập • 1922 - Viện Anh Kỹ sư Hóa chất (IChemE) thành lập Kể từ đây, kĩ thuật hóa học bắt đầu phát triển với tốc độ thần kì Cách mạng cơng nghiệp dẫn đến leo thang chưa có tiền lệ, số lượng chất lượng, số lượng lớn hóa chất axit sulfuric soda sử dụng ngày nhiều để tẩy rửa công nghiệp Những nhảy vọt cơng nghệ tiếp sau lại địi hỏi lên mạnh ngành kĩ thuật hóa học 2.Những thành tựu ngành kĩ thuật hóa học giới Thế kỉ XX, Thế giới chứng kiến thành tựu khổng lồ khoa học kĩ thuật nói chung kĩ thuật hóa học nói riêng Ngày kĩ thuật hóa học trở thành bốn lĩnh vực lớn xã hội, có mặt vấn đề sống Nhờ có ngành kĩ thuật hóa học, người tận dụng có hiệu nguồn tài nguyên thiên nhiên dầu mỏ, khí đốt, than đá, gỗ… chế biến thành sản phẩm mới, có giá trị sử dụng cao thay sử dụng làm nhiên liệu trước Ngày nay, người ta sản xuất hàng trăm thuốc chữa bệnh ngày, lên vũ trụ tàu đại, chế tạo pin khổng lồ cho trạm vũ trụ khơng gian, biến dầu khí thành vải sợi, đồ nhựa, thuốc… Tất nhờ lên không ngừng ngành kĩ thuật hóa học 3.Vài nét ngành kĩ thuật hóa học Việt Nam Ra đời phát triển chưa lâu, ngành kĩ thuật hóa học mà chủ yếu cơng nghiệp hóa chất Việt Nam phát triển khiêm tốn Giai đoạn từ năm 1960 – 1975: Cơng nghiệp hố chất chủ yếu phát triển miền Bắc với 15 nhà máy làm nhiệm vụ sản xuất tư liệu sản xuất phân lân, xút, axít sản xuất hàng hoá tiêu dùng săm lốp xe đạp, pin, xà phòng, ắc quy Từ năm 1975 – 1986 miền Bắc nhiều nhà máy cải tạo, mở rộng xây dựng đưa vào sản xuất nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao, nhà máy phân lân Văn Điển, nhà máy phân lân nung chảy Ninh Bình, nhà máy phân đạm Hà Bắc Từ năm 1986 đến nay, thời kỳ phát triển nhanh ngành với nhiều dự án nhà máy lớn xây dựng Có thể kể đến số dự án như: Dự án nhà máy tuyển Apatít Bắc Nhạc Sơn, Dự án sản xuất phân đạm từ than cám Ninh Bình, Dự án mở rộng Nhà máy phân đạm Hà Bắc, Dự án thăm dò, khai thác chế biến muối mỏ kali Lào, Dự án đầu tư thăm dò tiến tới đầu tư khai thác tuyển quặng bơxít Bảo Lộc – Lâm Đồng, Dự án lốp ôtô radial Công ty Cao su Đà Nẵng Công ty Công nghiệp Cao su miền Nam, Dự án khí cơng nghiệp, Dự án tổ hợp hố dầu Long Sơn… hay cơng trình trọng điểm quốc gia như: Nhà máy Lọc dầu Dung Quất, Tổ hợp Khí - Điện - Đạm Cà Mau, nhà máy khí Dinh Cố, nhà máy lọc dầu Nghi Sơn Tháng 12 năm 2005, thủ tướng phủ phê duyệt “Quy hoạch phát triển ngành cơng nghiệp hóa chất đến năm 2010 ( có tính đến năm 2020)” theo xây dựng ngành cơng nghiệp hố chất có cấu tương đối hồn chỉnh, bao gồm lĩnh vực chủ yếu phân bón, cao su kỹ thuật tiêu dùng, hố chất (kể hữu vơ cơ), hố dầu, hố chất tinh khiết, hóa dược, hố chất tiêu dùng đáp ứng nhu cầu nước, hội nhập kinh tế khu vực giới Xu hướng phát triển • Cơ khí tự động hóa q trình sản xuất Thực khí hóa, tự động hóa q trình sản xuất ngồi mục đích tăng suất lao động, tăng hiệu sử dụng nguồn nguyên liệu nguyên nhân sau: - Các phản ứng hóa học xảy thiết bị thường điều kiện t o cao, P cao, ổn định nghiêm ngặt, người khó khơng điều khiển trực tiếp thủ công - Các nguyên liệu sản phẩm chất ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến sức khỏe có cịn gây cháy, nổ làm thiệt hại đến cải tính mạng Như vậy, khí hóa, tự động hóa q trình sản xuất u cầu tất yếu khách quan khơng phải mục đích kinh tế mà cịn an tồn người • Hợp tác nhà máy Trong sản xuất hóa học, sản phẩm nhà máy nguyên liệu nhà máy khác nguyên liệu nhà máy phế phẩm nhà máy Vì vậy, liên hiệp làm giảm bớt chi phí vận chuyển, bảo đảm an tồn sản xuất, góp phần chống nhiễm mơi trường, từ làm giảm giá thành sản phẩm Nên nhà máy hóa chất thường xây dựng cạnh tạo khu cơng nghiệp hóa học rộng lớn gồm nhiều ngành sản xuất Ví dụ: liên hiệp hóa chất Việt Trì, liên hiệp hóa chất phân đạm Bắc Giang, liên hiệp nhà máy Biên Hịa, cụm cơng nghiệp khí điện đạm Phú Mỹ • Tận dụng phế thải chống ô nhiễm môi trường Bên cạnh việc xử lý chất độc hại có hại cho sức khỏe, người ta phải tìm cách biến chất phế thải thành sản phẩm có ích cho người Ví dụ : Trong sản xuất axit sunfuric giai đoạn đốt pirit sắt để tạo khí SO2 sinh khối lượng lớn Fe 2O3 , trình làm khí SO thu bụi xỉ, oxit kim loại Asen Selen - Sử dụng phế thải làm giảm giá thành sản phẩm chính, chống ô nhiễm môi trường -Trong sản xuất hóa học đại dùng nhiều chất xúc tác quý, sau thời gian làm việc chất hoạt tính, người ta tìm cách tái sinh lại để phục hồi hoạt tính chúng tiếp tục dùng -Chống ô nhiễm môi trường không sử dụng phế thải để chế biến thành sản phẩm có ích mà cịn phải chuyển hóa chất thải nhà máy thành chất khơng làm hại mơi trường Cơng nghiệp hóa học hàng ngày, hàng cung cấp cho người chất mới, sản phẩm tiêu dùng phục vụ nhu cầu sống ngày cao người Nhưng ngày, đưa vào môi trường khối lượng lớn chất độc, đầu độc sống Chống nhiễm môi trường trở thành nguyên tắc công nghiệp hóa học phải tiêu chí xét duyệt trước xây dựng nhà máy, xí nghiệp… 5.Các ngành đào tạo Trường đại học BKHN nơi đào tạo kĩ sư, cử nhân ngành có uy tín chất lượng hàng đầu Việt Nam Với đội ngũ giảng viên có lực nhiệt tình với chương trình đào tạo chuẩn, sinh viên trường sau tốt nghiệp hồn tồn có đủ khả để đáp ứng yêu cầu ngành nghề Ngành KTHH đại học Bách khoa Hà Nội cấu thành 11 chuyên ngành : - Hữu cơ-hoá dầu: - Polyme – composite - Điện hóa bảo vệ kim loại - Các chất vô - Vật liệu silicat: - Xeluloza giấy - Hóa lý - Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học - Hóa dược hóa chất bảo vệ thực vật - Máy thiết bị hóa chất - dầu khí - Kỹ thuật In Ngồi đại học BKHN cịn có trường đại học, cao đẳng có chuyên ngành đào tạo kĩ thuật hóa học ví dụ: Trường đại học Khoa học tự nhiên ( Đại học quốc gia HN), trường đại học Thái Nguyên, trường đại học kĩ thuật( đại học Huế), trường đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, trường đại học Cần Thơ, đại học Quy Nhơn… Cơ hội nghề nghiệp Kỹ sư cơng nghệ hóa học làm việc nhà máy, xí nghiệp, tổ hợp sản xuất hóa chất sản phẩm liên quan, quan nghiên cứu khoa học, kỹ thuật, công ty kinh doanh lĩnh vực hóa học có liên quan đến hóa học công việc sau: - Nhà nghiên cứu - Nhà kỹ thuật - Kỹ sư điều hành - Một nhà tư vấn quản lý hay chuyển giao công nghệ - Nhà giáo Kỹ nghề nghiệp Sinh viên tốt nghiệp chương trình kĩ thuật hóa học có được: - Khả áp dụng kiến thức toán, khoa học tự nhiên, sử dụng phần mền, công cụ làm việc khối ngành kĩ thuật - Kiến thức đầy đủ sở ngành chuyên ngành Khả thiết kế tiến hành thí nghiệm lĩnh vực kĩ thuật hóa học, khả phân tích giải thích số liệu - Khả tính tốn, thiết kế, mơ phỏng, tối ưu hóa thiết bị, trình, quy trình sản xuất cơng nghiệp thuộc lĩnh vực kĩ thuật hóa học - Khả hoạt động, làm việc nhóm hợp tác tập thể đa ngành - Khả nhận diện, diễn đạt, giải vấn đề kĩ thuật - Ý thức trách nhiệm đạo đức nghề nghiệp - Khả giao tiếp, thuyết trình, viết báo cáo hiệu Khả trình bày diễn đạt ý tưởng qua lời nói hình ảnh PHẦN II: CỒN NHIÊN LIỆU Chương I: Tổng quan cồn nhiên liệu I.Thực trạng sản xuất sử dụng cồn nhiên liệu Việt Nam giới Như ta biết Việt Nam nước có kinh tế nơng nghiệp chủ yếu với mạnh ngành trồng trọt chăn ni, có trồng sắn Sắn có nhiều cơng dụng chế biến cơng nghiệp, thức ăn gia súc lương thực thực phẩm Trong tình hình xăng dầu giới có nhiều biến động Trong năm gần giá xăng dầu giới tăng với tốc độ chóng mặt Các nước có nguồn tài nguyên dầu mỏ dồi hạn chế khai thác gây nhiều biến động xấu đến kinh tế toàn cầu Đặc biệt nước có cơng nghiệp phát triển phải chịu nhiều hậu nặng nề, tình hình lạm phát tăng mạnh ảnh hưởng đến chất lượng đời sống nhân dân Đây mối lo ngại phủ, doanh nghiệp nước tồn thể nhân dân Song song với khó khăn tình hình nguồn nhiên liệu dầu mỏ nước ta ngày cạn kiệt theo thời gian nước ta xuất dầu thô nhập xăng dầu từ nước mà lượng dầu nhà máy lọc dầu nước sản xuất cịn Trước tình hình việc nghiên cứu sản xuất nguồn nhiên liệu khác thay xăng dầu việc làm cấp bách quan trọng Bên cạnh việc xây dựng nhà máy lọc dầu Việt Nam cần nghiên cứu xây dựng nhà máy sản xuất nguyên liệu cồn tuyệt đối, nhiên liệu sinh học… Để tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu dư thừa nông nghiệp, đảm bảo an toàn lượng cho phát triển kinh tế Việt Nam - nằm vùng nước nghèo giới Đề tài tìm hiểu trình sản xuất Ethanol Fuel (cồn nhiên liệu) đề tài hay có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng phần nhu cầu sử dụng lượng đất nước Hiện giới mà tập trung chủ yếu Mỹ Braxin với công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học hỗ trợ sản xuất nguyên liệu thay cho nguyên liệu hóa thạch Đó ethanol fuel từ 99.5% đến 100% dùng để pha trực tiếp vào xăng Ở Braxin, từ năm đầu kỷ 20 họ đưa công nghệ sản xuất Ethanol Fuel, với phương pháp thường dùng Chưng cất Ở Việt Nam, cách khoảng 20 năm, sinh viên Bách khoa nhen nhóm ý tưởng hình thành lên số thiết bị xử lý tạo thành Ethanol Fuel, đến ngày nay, Việt Nam có nhiều nhà máy chế biến tạo Ethanol Fuel Ví dụ “Ngày 21-6, Tập đồn Dầu khí Quốc gia Việt Nam (PetroVietnam) khởi công xây dựng nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu sinh học (bio-ethanol) huyện Tam Nông, tỉnh Phú Thọ Đây nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học xây dựng tỉnh phía Bắc với quy mơ lớn, công nghệ tiên tiến, thiết bị đại (tổng mức đầu tư 80 triệu USD, công suất 100.000m³ ethanol/năm)” PGS Trần Khắc Chương, ÐH Bách khoa TP HCM, vừa công bố nghiên cứu thành cơng quy trình cơng nghệ sản xuất loại hóa chất phục vụ Ðiều chế xăng sinh học từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền Việt Nam “Chúng đặt tên cho hóa chất BK-X1” Ơng Chương nói: Ðể sản xuất Được chất BK-X1 cao lanh Lâm Ðồng với trữ lượng dồi BKX1 có cấu trúc phân tử đặc biệt, bên có lỗ rỗng có khả nãng “ nhốt” phân tử nước Vì bỏ chất hóa học vào cồn chứa nước (95,5% ) chúng “ăn” có cồn giúp cồn trở nên tinh khiết đạt 100% Thật khám phá bất ngờ, giúp hồn thiện, nâng cao công nghệ khám phá nguồn nguyên liệu 10 II Cồn 1.Lịch sử hình thành cồn Ethanol người sử dụng từ thời tiền sử thành phần gây cảm giác say đồ uống chứa cồn Các cặn bã khơ bình gốm 9000 năm tuổi tìm thấy miền bắc Trung Quốc gián tiếp cho thấy việc sử dụng đồ uống chứa cồn số người sống thời kỳ đồ đá Việc chiết dạng tương đối nguyên chất thực lần nhà giả kim thuật Hồi giáo họ người phát triển nghệ thuật chưng cất rượu thời kỳ chế độ khalip (vua chúa Hồi giáo) thời kỳ Abbasid Các ghi chép Jabir Ibn Hayyan (Geber) (721-815) đề cập tới dễ cháy rượu đun sôi Al-Kindī (801-873) miêu tả rõ ràng trình chưng cất rượu Việc chưng cất êtanol khỏi nước tạo sản phẩm chứa tới 96% Ethanol Ethanol nguyên chất lần thu vào năm 1796 Johann Tobias Lowitz, cách lọc êtanol chưng cất qua than củi Antoine Lavoisier mô tả êtanol hợp chất cacbon, hiđrô ôxy, năm 1808, Nicolas-Théodore de Saussure xác định cơng thức hóa học Năm 1858, Archibald Scott Couper cơng bố công thức cấu trúc êtanol: điều làm cho Ethanol trở thành hợp chất hóa học xác định cấu trúc hóa học Ethanol lần tổng hợp nhân tạo vào năm 1826, thông qua cố gắng độc lập Henry Hennel Anh S.G Sérullas Pháp Michael Faraday điều chế êtanol phản ứng hyđrat hóa Êtylen với xúc tác axít năm 1828, theo cơng nghệ tương tự công nghệ tổng hợp Ethanol công nghiệp ngày 2.Tính chất, ứng dụng 2.1 Tính chất + Ethanol chất lỏng không màu, mùi thơm đặc trưng dễ chịu , dễ hút ẩm, có độ phân cực mạnh + Ethanol tan vô hạn nước hịa tan nhiều chất vơ hữu nên sử dụng làm dung môi tốt + Ethanol dễ cháy , cháy có khói lửa có màu xanh da trời 11 + Ethanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước 89,4% mol, nhiệt độ sôi hỗn hợp atm 78,40C + Nhiệt độ sôi Ethanol nguyên chất 78,39 0C, tỷ trọng d = 0,794, nhiệt dung riêng đẳng áp Cp(160C – 210C) = 2,42 J.g-1.K-1, nhiệt cháy 1370,82 kJ/mol 2.2 Ứng dụng Cồn hỗn hợp Ethanol nước có ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống xã hội: + Cồn pha với nước thành đồ uống, chế biến thức ăn + Trong y tế cồn nguyên liệu trung gian để sản xuất nhiều loại thuốc, cồn làm chất sát trùng + Trong ngành công nghiệp sơn , cồn dùng làm dung mơi + Trong hóa học cồn chất trung gian sản xuất hóa chất khác như: Axit Acetic, Andehyt Acetic, Etyl Axetat … + Dùng làm nhiên liệu pha xăng E10, E20, E85, E100… III Cồn nhiên liệu 1.Lịch sử phát triển Từ năm 20 kỉ XX cồn nghiên cứu, sử dụng làm nhiên liệu cho động ôtô xe máy thay cho xăng dầu Điển hình cho hướng tiên phong Mỹ Brazil Tuy nhiên với việc phát mỏ dầu có trữ lượng lớn với phát triển mạnh mẽ ngành công nghiệp lọc hóa dầu sản xuất sản phẩm xăng dầu chất lượng cao giá thành hạ làm cho cồn nhiên liệu bị đẩy lùi Năm 1973 với khủng hoảng lượng vấn đề dùng cồn nhiên liệu lại đề cập phải đến đầu kỷ XXI hướng phát triển cồn nhiên liệu ưu tiên phát triển đóng vai trị thứ yếu so với nhiên liệu hóa thạch, tương lai nguồn lượng khí dầu mỏ cạn kiệt Trên giới có nước Mỹ, Tây Âu, Brazil, Trung Quốc, Nhật Bản nước sản xuất cồn nhiên liệu nhiều 2.Yêu cầu chất lượng Thực cồn hợp chất cacbuahydro dầu mỏ nên có tính cháy nổ cao Vì vậy, nguyên tắc với cồn khan 99,5% trở lên cho vào động chạy được, nhiên cồn có nhiều đặc tính ăn mịn kim loại, lăm hư chi 12 tiết cao su hay nhựa động nên không cải tiến động khơng thể thay hồn tồn xăng cồn khan để chạy động Đối với ôtô, xe gắn máy thông thường sử dụng xăng pha cồn với nồng độ tối đa 10% (xăng E10) Với xăng E10 không cần cải tiến hay thay đổi động mà chạy hồn tồn bình thường so với việc dùng 100% xăng Cồn pha xăng ngày tiêu chuẩn hóa chất lượng, tùy theo quốc gia quy định STT Tên tiêu chuẩn Giới hạn Ethanol, % thể tích, 92.1 Methanol, % thể tích, max 0.5 Hàm lượng nhựa rửa qua dung môi, mg/100ml, max 5.0 Hàm lượng nước, % thể tích max 1.0 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), % thể tích, min-max 1.96 – 5.0 Hàm lượng Clorua vô cơ, mg/l, max 32 Hàm lượng đồng , mg/kg, max 0.1 Độ axit (axit axetic), mg/l, max 0.007 Độ Ph, - max 6.5 – 9.0 10 Lưu huỳnh, mg/kg, max 30 Bảng 1: Chỉ tiêu chất lượng cồn pha vào xăng 3.Ưu nhược điểm xăng pha cồn với xăng truyền thống Ethanol có số octane cao RON = 120 – 135, MON = 100 – 106, thường pha vào xăng với tỉ lệ 10%tt – 15%tt Khi pha vào xăng thân ethanol có số octane cao nên làm tăng số octane chung xăng Mặt khác, thân trình cháy động cháy cưỡng điều kiện thiếu oxy nên số chất khơng cháy hồn toàn sinh CO gây độc hại Khi đưa Ethanol vào có ưu điểm sau: 13 - Đốt cháy hoàn toàn chất hỗn hợp cháy nhờ có thêm oxy Ethanol giảm tiêu hao lượng cháy khơng hết - Oxy hóa khí độc hại q trình cháy lên số oxy hóa cao độc hại với mơi trường Bên cạnh sử dụng ethanol pha xăng có nhược điểm: - Ethanol khan háo nước q trình bảo quản khó khăn - Ethanol khó bay phần nhẹ xăng nên nhiệt độ xuống thấp khó khởi động động - Nước có cồn pha xăng làm tách lớp - Giá cồn tương đối cao - Ngoài nhược điểm trên, ethanol chủ yếu sản xuất từ nông nghiệp nên cần phải cân đối hợp lý việc sử dụng lương thực để làm nguyên liệu sản xuất cồn thực phẩm sinh hoạt 14 Chương II: Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu I.Nguyên liệu Ethanol sản xuất phương pháp hóa học hay biện pháp sinh học Nguyên liệu biện pháp hóa học dầu mỏ than Trong cơng nghệ tổng hợp hố dầu, ethanol sản xuất dây chuyền cơng nghệ hydrat hố khí etylen cơng nghệ cacbonyl hố với methanol Hiện giới Ethanol sản xuất theo phương pháp sinh học Trong phương pháp người ta sử dụng nguồn nguyên liệu sau: - Các loại nguyên liệu chứa đường: mía, củ cải đường, nốt … - Các loại nguyên liệu chứa tinh bột: sắn, ngơ, gạo, lúa mạch, lúa mì… - Các loại nguyên liệu chứa cellulose Trong đồ án giới thiệu phương pháp sản xuất Ethanol từ sắn lát Thành phần hóa học Hàm lượng % Protein 0.205 Chất béo 0.41 Xenlulo 1.11 Tro 1.69 Tinh bột 74.74 Nước 13.12 Bảng 2: Thành phần chất sắn lát khơ Q trình sản xuất Ethanol Fuel trải qua giai đoạn: + Giai đoạn 1: chế biến tạo thành ethanol 96% từ sắn lát khô + Giai đoạn 2: chế biến tạo thành ethanol tinh khiết (99.5%) 15 II Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Sắn lát khô Nghiền nguyên liệu Nấu nguyên liệu Đường hóa dịch cháo Cồn tinh lun Tinh luyện Chưng cất tinh chế Lên men Lên men Men giống 1.Nghiền nguyên liệu -Mục đích: Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi mô, để đưa vào nấu áp suất nhiệt độ phù hợp biến tinh bột thành dạng hịa tan Hình 1: Máy nghiền búa -Sắn lát đưa vào máy nghiền búa -Trong trình nghiền: phần nhỏ lọt qua rây quạt hút đẩy ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục nghiền nhỏ -Đối với sắn khô ta phải nghiền mịn tốt 16 2.Nấu nguyên liệu 2.1.Mục đích Tinh bột nằm màng tế bào, nghiền phần màng tế bào bị phá vỡ hạn chế tiếp xúc Amylaza, mục đích nấu nhằm: -Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện chúng hình thành trạng thái hịa tan dung dịch -Hơn nấu nguyên liệu trình ban đầu quan trọng sản xuất cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết nấu 2.2.Quy trình nấu Tùy vào điều kiện trang thiết bị sở sản xuất chọn phương pháp nấu: gián đoạn, bán liên tục liên tục 2.2.1.Nấu gián đoạn: Nấu gián đoạn tồn q trình nấu thực nồi *Ưu điểm: tốn nhiên liệu để chế tạo thiết bị, thao tác đơn giản *Nhược điểm: tốn nhiều khơng sử dụng nấu, nấu lâu áp suất nhiệt độ cao gây tổn thất nhiều đường Nguyên liệu đưa vào nồi dạng hạt lát tốt dạng bột để tăng suất hạn chế tổn thất Hình 2: Cấu tạo nồi nấu gián đoạn 17 *Quy trình nấu : -Cho tồn nước vào nồi tỉ lệ 3.5-4/1kg sau cho cánh khuấy làm việc đổ nguyên liệu vào Đậy nắp xông đạt áp suất yêu cầu -Lúc đầu cần mở van xả để đuổi hết khơng khí ngồi van xả có nước bão hịa -Đóng bớt van xả áp suất đạt tới áp suất ta bắt đầu tính thời gian nấu Đối với bột thường nấu 3-3.5 kg/cm với thời gian khoảng 60 – 70 phút Trong q trình bổ sung thêm acid để nấu mau chín làm lạnh dịch cháo tinh bột khơng bị lão hóa Nhưng acid gây ăn mòn thiết bị ảnh hưởng tới hoạt động amylaza +Thỉnh thoảng cần kiểm tra đến cháo có mùi thơm nhẹ, màu vàng rơm đạt yêu cầu Nấu xong mở van từ tử phóng cháo sang thùng đường hóa *Tồn q trình nấu kéo dài từ 2.5-3 2.2.2.Nấu bán liên tục Tải FULL (38 trang): https://bit.ly/3QNfp5t Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Nấu bán liên tục trình nấu tiến hành ba nồi khác chia thành nấu sơ bộ, nấu chín nấu thêm *Ưu điểm: giảm thời gian nấu áp suất nhiệt độ cao nhờ sử dụng thứ sơ mà giảm tổn thất tăng hiệu suất *Nhược điểm: Tốn nhiều kim loại để chế tạo thiết bị *Quá trình nấu bán liên tục: -Đầu tiên cho nước 40-500C tỉ lệ bột 3.5-4/1kg -Cho cánh khuấy làm việc đổ bột vào dung thứ trì 60 phút -Tháo cháo xuống nồi nấu chín, tiến hành tương tự nấu gián đoạn, khác áp suất thời gian -Nấu chín xong cháo phóng sang nồi nấu chín thêm với P= 0.6 atm, T= 105 0C t= 55 phút 18 Hình 3: Cấu tạo nồi nấu bán liên tục 2.2.3.Nấu liên tục: Nấu liên tục trình nấu trải qua giai đoạn tyrong thiết bị khác nồi nấu sơ bộ, nồi nấu chín nồi nấu thêm *Ưu điểm: Tải FULL (38 trang): https://bit.ly/3QNfp5t Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net -Tận dụng nhiều thứ đun dịch cháo tới nhiệt độ cao mà không ảnh hưởng tới hoạt động thiết bị -Cho phép nấu nhiệt độ thấp thời gian ngắn giảm tổn thất đường cháy tạo melanoidin Nhờ mà suất nấu cao gián đoạn -Dễ giới hóa tự động hóa, tốn kim loại chế tạo thiết bị suất riêng cm3 tăng lên lần *Nhược điểm: đòi hỏi nguyên liệu phải nghiền thật nhỏ, đảm bảo ổn định nhiệt, hơi, nước *Quá trình nấu liên tục: -Theo tỉ lệ tính trước , bột nước liên tục vào thùng hòa bột T= 35-40 0C , thùng hòa bột thùng nằm ngang có cánh khuấy, chia làm hai ngăn không 19 -Từ van a dịch bột vào nồi nấu sơ Nồi nấu sơ có hình trụ nằm ngang cánh khuấy với tốc độ 26 vòng/phút Ở dịch cháo đun nóng T=80850C -Dịch cháo tạm chứa thùng bơm pitông đưa liên tục qua nồi nấu chín Nồi nấu chín chia làm nhiều ngăn Tại địch cháo chảy từ xuống cấp từ lên tạo nên vùng với T khác nhau.Ở đáy 140 0C, 1350C 1300C -Do ngược chiều nên dịch cháo khuấy mạnh đun nóng tới mức cần thiết Ra khỏi nồi nấu chín dịch cháo đưa liên tục qua nồi nấu chín thêm.Nồi bên chia làm ngăn theo chiều thẳng đứng Dịch cháo vào đầy dần tới vách ngăn lại từ xuống ngăn thứ vào nồi tách kết thúc giai đoạn vào q trình đường hóa *Thời gian q trình t= 50- 60 phút 3.Đường hóa dịch cháo Là q trình dung ezim amylaza để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men.Quá trình định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn Đường hóa dịch cháo tiến hành theo phương pháp gián đoạn liên tục sơ đồ thiết bị khác Nhưng dù theo phương pháp bao gồm cơng đoạn sau: -Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa -Cho chế phẩm amylase vào dịch cháo giữ nhiệt độ thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường -Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt độ lên men 3.1.Đường hóa liên tục *Ưu điểm: -Dịch cháo được đường hóa làm nguội nhanh nên hạn chế lão hóa tinh bột -Do bay áp suất chân không nên nước kéo theo chất ancol metylic, furfurol tạo các, mùi lạ nguyên liệu đưa vào nên nâng cao chất lượng sản phẩm -Do thời gian đường hóa ngắn nên giảm kích thước thiết bị, nhà xưởng đồng thời hạn chế hoạt tính amylase -Dễ khí hóa tự động hóa sản xuất, cho phép tăng suất lao động -Áp dụng đường hóa làm lạnh chân khơng cịn cho phép tăng hiệu suất cồn, tiết kiệm điện 20 3447031 ... tiếp, thuyết trình, viết báo cáo hiệu Khả trình bày diễn đạt ý tưởng qua lời nói hình ảnh PHẦN II: CỒN NHIÊN LIỆU Chương I: Tổng quan cồn nhiên liệu I.Thực trạng sản xuất sử dụng cồn nhiên liệu... tài tìm hiểu trình sản xuất Ethanol Fuel (cồn nhiên liệu) đề tài hay có ý nghĩa thực tiễn đáp ứng phần nhu cầu sử dụng lượng đất nước Hiện giới mà tập trung chủ yếu Mỹ Braxin với công nghệ sản xuất. .. ngày cạn kiệt Vậy nên xu chung tìm kiếm thay nguồn nguyên liệu nguồn nguyên liệu sạch, dễ tái tạo tác động đến mơi trường Đề tài chúng em tìm hiểu trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khơ đề