THIẾT kế sơ bộ THIẾT bị PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG DÒNG CHO QUÁ TRÌNH TỔNG hợp BIODIESEL từ dầu JATROPHA

Ngày nay, trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công nghiệp năng lượng đã trở thành một ngành sản xuất mũi nhọn và đóng vai trò không thể thay thế trong nền kinh tế, trong đó sản xuất nhiên liệu là một lĩnh vực sản xuất quan trọng. Tuy vậy trong điều kiện các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, sản lượng khai thác giảm đòi hỏi phải có những nguồn năng lượng mới, giảm sự phụ thuộc và tiến tới thay thế cho năng lượng hóa thạch. Nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học do thân thiện với môi trường. Do đó việc nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu sinh học có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an ninh năng lượng thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Với yêu cầu đó, việc nghiên cứu xây dựng quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học đang được chú trọng. Một trong những vấn đề được quan tâm là việc nghiên cứu thiết bị phản ứng. Trải qua một thời gian dài nghiên cứu trên thế giới, thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn đã thể hiện những ưu điểm vượt trội so với những loại thiết bị phản ứng truyền thống. Tuy nhiên ở Việt Nam việc thiết kế, nghiên cứu thiết bị này mới ở bước đầu tìm hiều. Chính vì vậy thông qua đồ án “Thiết kế sơ bộ thiết bị phản ứng dao động dòng cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha”, những lý thuyết ban đầu về thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn sẽ được làm rõ cùng với một quy trình thiết kế khoa học. Vì đây là một vấn đề mới được nghiên cứu ở nước ta nên trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi những thiếu sót, do đó rất mong được sự góp ý phê bình từ phía quý thầy cô và các bạn sinh viên để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn.  

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN XUÂN TÙNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ SƠ BỘ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG DÒNG CHO QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP BIODIESEL TỪ DẦU JATROPHA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: GIÁO VIÊN CHẤM Th.s Hồ Văn Sơn HÀ NỘI – 6/2014 1 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện nội dung yêu cầu của đồ án tốt nghiệp, được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn và được sự tạo điều kiện từ phía nhà trường, bộ môn giúp tôi có một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học tập nghiêm túc để hoàn thành đồ án. Kết quả thu được không chỉ do nỗ lực của cá nhân mà còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và các bạn, không chỉ được đúc kết trong thời gian làm đồ án mà đó còn là sự tổng hợp từ toàn bộ những kiến thức, kỹ năng sau 5 năm học tập tại nhà trường. Tôi xin chân thành cảm ơn :  Ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Dầu khí, bộ môn Lọc-Hóa dầu, Trường đại học Mỏ-Địa chất, giảng viên Th.s Hồ Văn Sơn cùng toàn thể các giảng viên trong bộ môn đã hướng dẫn tạo mọi điều kiện về kiến thức chuyên ngành và tài liệu giúp tôi hoàn thành đồ án này. Cảm ơn sự tâm huyết trong giảng dạy của thầy cô đã giúp tôi hoàn thiện bản thân, nâng cao kỹ năng và kiến thức sau thời gian học tập tại trường.  Gia đình đã tạo điều kiện tốt nhất về vật chất và tinh thần để hoàn thành nhiệm vụ học tập.  Toàn thể các bạn sinh viên trong lớp Lọc- Hóa dầu B-K54 đã giúp đỡ, trao đổi tài liệu và thông tin trong quá trình thực hiện đồ án. Trong quá trình thực hiện và trình bày đồ án không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế, do vậy tôi rất mong được sự góp ý, nhận xét, phê bình của quý thầy cô và các bạn sinh viên. Hà Nội, tháng 6/2014 Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Tùng 2 Mục lục LỜI CẢM ƠN 1 Mục lục 2 DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT 5 DANH MỤC BẢNG 7 DANH MỤC HÌNH VẼ 8 MỞ ĐẦU 9 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU BIODIESEL 10 1.1. Khái niệm 10 1.2. Giới thiệu về lịch sử của biodiesel 10 1.3. Ưu thế của nhiên liệu biodiesel 13 1.3.1. Về nguồn nguyên liệu 13 1.3.2. Về công nghệ 13 1.3.3. Về môi trường và sức khỏe 14 1.3.4. Về kinh tế và xã hội 15 1.4. Nguồn nguyên liệu sản xuất biodiesel 15 1.4.1. Phân loại 15 1.4.2. Các phương pháp chiết xuất dầu nguyên liệu thô 16 1.5. Các công nghệ sản xuất Biodiesel 17 1.5.1. Nhiệt phân hoặc cracking xúc tác 17 1.5.2. Este hóa 18 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU DẦU JATROPHA VÀ BIODIESEL TỪ JATROPHA 19 1.1. Giới thiệu về cây Jatropha 19 1.2. Tính chất của dầu Jatropha 22 1.3. Quá trình chế biến hóa học từ dầu Jatropha thành biodiesel 23 3 1.4. Quy trình sản xuất biodiesel từ dầu jatropha bằng quá trình este hóa 24 CHƯƠNG 3 TÌM HIỂU THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG DÒNG LIÊN TỤC DẠNG VÁCH NGĂN VÀ CƠ SỞ THIẾT KẾ CỦA THIẾT BỊ 28 3.1. Các khái niệm chính 28 3.2. Cấu tạo thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn 28 3.3. Lịch sử ra đời và phát triển của thiết bị phản ứng dao động liên tục 29 3.4. Dòng chảy dao động 31 3.4.1. Các chuẩn số hình học của dòng chảy dao động. 32 3.4.2. Các thông số hình học 35 3.5. Ưu điểm của thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn 38 3.5.1. Tăng hiệu quả truyền khối 38 3.5.2. Tăng hiệu quả truyền nhiệt 38 3.5.3. Các ưu điểm khác 39 3.6. Cơ sở thiết kế thiết bị phản ứng dao động liên tục dạng vách ngăn 40 3.6.1. Điều kiện hoạt động 40 3.6.2. Các thông số cơ sở để thiết kế 41 3.6.3. Cấu hình ống 42 3.6.4. Yêu cầu năng lượng 42 3.6.5. Quy trình thiết kế 44 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ SƠ BỘ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG DÒNG LIÊN TỤC DẠNG VÁCH NGĂN CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU HẠT JATROPHA 48 4.1. Điều kiện thiết kế 48 4.1.1. Các giả thiết 48 4.1.2. Các thông số ban đầu 50 4.2. Tính toán sơ bộ 52 4 4.3. Kiểm tra, đánh giá 55 4.4. Cấu hình thiết bị 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Danh mục tài liệu tham khảo 62 5 DANH MỤC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị Re n Chuẩn số Reynolds của dòng chảy chính Re o Chuẩn số Reynolds của dòng chảy dao động St Chuẩn số Strouhal ω Vận tốc góc của dao động Rad/s ψ Tỷ số vận tốc z Chiều dài ống yêu cầu m d Đường kính ống m d o Đường kính lỗ vách ngăn m S Độ mở của vách ngăn T  Mật độ năng lượng tổng (trong thiết bị COBR) W/m 3 n  Mật độ năng lượng của dòng chảy chính W/m 3 v  Mật độ năng lượng của dòng chảy dao động W/m 3 p  Mật độ năng lượng của thiết bị PFR dùng để so sánh W/m 3 V Thể tích thiết bị m 3 Q Công suất thiết bị m 3 /s x o Biên độ dao động m  Hệ số tăng áp suất  Thời gian lưu s  Độ nhớt động lực học kg/(ms) 6 ∆P Tổn thất áp suất N/m 2 E Chiều dài toàn thiết bị m n Số đoạn uốn của ống thiết bị Z Chiều dài ống thẳng m COBR Thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn PFR Thiết bị phản ứng dòng liên tục 7 DANH MỤC BẢNG STT SỐ HIỆU BẢNG TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 2-1 Tính chất của dầu Jatropha 22 2 Bảng 2-2 Thành phần axit béo của dầu Jatropha 23 2 Bảng 4-1 Tính chất vật lý của dầu Jatropha nguyên liệu 49 3 Bảng 4-2 Tính chất vật lý của methanol 99,8 % 49 4 Bảng 4-3 Các thông số độ nhớt, khối lượng riêng của các thành phần nguyên liệu tham gia phản ứng este hóa ở 60 o C 50 5 Bảng 4-4 Yêu cầu về thời gian lưu và nhiệt độ phản ứng đối với các phương pháp este hóa 51 6 Bảng 4-5 Kết quả tính toán theo các giá trị kích thước đường kính khác nhau 53 7 Bảng 4-6 Đường kính danh nghĩa trong ống thép DN6- DN90 54 8 Bảng 4-7 Các giá trị tính toán hiệu chỉnh với giá trị đường kính d = 36,568 mm 55 9 Bảng 4-8 So sánh các giá trị thiết kế của thiết bị COBR và PFR 56 10 Bảng 4-9 Kết quả thiết kế sơ bộ thiết bị COBR cho quá trình sản xuất biodiesel từ dầu Jatropha 60 8 DANH MỤC HÌNH VẼ STT SỐ HÌNH VẼ TÊN HÌNH VẼ TRANG 1 Hình 1-1 Công nghệ Mcgyan 14 2 Hình 2-1 Cây và quả Jatropha 20 3 Hình 2-2 Quả và hạt Jatropha 21 4 Hình 2-3 Quy trình sản suất biodiesel từ dầu Jatropha 25 5 Hình 3-1 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn đơn giản 28 6 Hình 3-2 Cấu tạo thiết bị COBR trong thực tế 29 7 Hình 3-3 Cơ chế khuấy trộn của dòng chảy dao động 31 8 Hình 3-4 Dòng chảy chính trong ống 32 9 Hình 3-5 Dòng chảy dao động trong vách ngăn 33 10 Hình 3-6 Đồ thị biên độ, vận tốc, gia tốc dao động với ω = 0,62 rad/s, f = 0,1 Hz, x o = 0,5 mm 34 11 Hình 3-7 Hiệu quả truyền nhiệt của thiết bị COBR 39 12 Hình 3-8 Ảnh hưởng của tỷ số vận tốc tời thời gian lưu 40 13 Hình 3-9 Thuật toán thiết kế thiết bị phản ứng dao động dạng vách ngăn 45 14 Hình 4-1 Mã lệnh Matlab dùng để thực hiện thuật toán thiết kế 52 15 Hình 4-2 Đồ thị mật độ năng lượng theo tỷ số z/d của thiết bị COBR với Re n = 100, Re o = 500 58 16 Hình 4-3 Đồ thị mật độ năng lượng theo tỷ số z/d của thiết bị PFR với Re = 2500 58 9 MỞ ĐẦU Ngày nay, trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, công nghiệp năng lượng đã trở thành một ngành sản xuất mũi nhọn và đóng vai trò không thể thay thế trong nền kinh tế, trong đó sản xuất nhiên liệu là một lĩnh vực sản xuất quan trọng. Tuy vậy trong điều kiện các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, sản lượng khai thác giảm đòi hỏi phải có những nguồn năng lượng mới, giảm sự phụ thuộc và tiến tới thay thế cho năng lượng hóa thạch. Nhiên liệu sinh học nói chung và biodiesel nói riêng đang ngày càng thu hút được sự quan tâm của các nhà khoa học do thân thiện với môi trường. Do đó việc nghiên cứu phát triển nguồn nhiên liệu sinh học có ý nghĩa hết sức to lớn đối với vấn đề an ninh năng lượng thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Với yêu cầu đó, việc nghiên cứu xây dựng quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học đang được chú trọng. Một trong những vấn đề được quan tâm là việc nghiên cứu thiết bị phản ứng. Trải qua một thời gian dài nghiên cứu trên thế giới, thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn đã thể hiện những ưu điểm vượt trội so với những loại thiết bị phản ứng truyền thống. Tuy nhiên ở Việt Nam việc thiết kế, nghiên cứu thiết bị này mới ở bước đầu tìm hiều. Chính vì vậy thông qua đồ án “Thiết kế sơ bộ thiết bị phản ứng dao động dòng cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha”, những lý thuyết ban đầu về thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn sẽ được làm rõ cùng với một quy trình thiết kế khoa học. Vì đây là một vấn đề mới được nghiên cứu ở nước ta nên trong quá trình nghiên cứu không thể tránh khỏi những thiếu sót, do đó rất mong được sự góp ý phê bình từ phía quý thầy cô và các bạn sinh viên để nội dung đồ án được hoàn thiện hơn. [...]... bao người nông dân quê từ xưa luôn gắn bó với làng quê của mình.Ông yêu quí và tự hào về làng Chợ Dầu và hay khoe về nó một cách nhiệt tình, hào hứng.Ở nơi tản cư ông luôn nhớ về làng,theo dõi tin tức kháng chiến và hỏi thăm về Chợ Dầu Tình yêu làng của ông càng được bộc lộ một cách sâu sắc và cảm động trong hoàn cảnh thử thách Kim Lân đã đặt nhân vật vào tình huống gay gắt để bộc lộ chiều sâu tình... tính tốt đẹp nhất của Vân Tiên .Từ giã thầy chàng hăm hở xuống núi về kinh đô ứng thí Trên lộ trình gian nan ấy chàng bất ngờ gặp cảnh dân dắt díu nhau chạy loạn,kêu khóc thảm thương ,chàng hứa : Tôi xin ra sức anh hào Cứu người cho khỏi lao đao buổi này Căm giận lũ bất lương ,Vân Tiên sôi sục lên án hành động dã man của chúng Chàng ứng về phía nhân dân ,phía người bị nạn, bẻ cây làm gậy xông thẳng... trị của mình, để chứng tỏ bản thân tàn nhưng không phế Vào năm 2005 cả nước biết đến một Nguyễn Công Hùng (xã Nghi Diên ,huyện Nghi Lộc ,Nghệ An ) .Từ khi sinh ra đã mắc chứng bại liệt Anh còn bị căn bệnh viêm phổi hành hạ làm cho sức khoẻ suy kiệt Vậy mà anh đã không gục ngã Chàng trai 23 tuổi bại liệt,chân tay teo tóp, trọng lượng chỉ 12kg và gần như mất hoàn toàn khả năng vận động đã trở thành một... liệt:“bất thần hắt miếng trứng cá ra khỏi bát làm cơm bắn tung toé cả ra mâm” .Bị ông Sáu đánh vào mông, Thu bỏ về nhà ngoại và còn “ cố ý làm cho dây lòi tói khua rổn rảng ”…Sự ương ngạnh, bướng bỉnh của Thu không hoàn toàn đáng trách bởi em còn quá nhỏ để hiểu được sự éo le,khắc nghiệt trong hoàn cảnh xa cách của chiến tranh và những người lớn trong gia đình cũng chưa kịp chuẩn bị cho em đón nhận những... bởi mùa thu đã đến Ý thơ còn gợi liên tưởng đến con người khi đã lớn tuổi và từng trải thì những giông gió, thăng trầm của cuộc đời ít làm con người ta bất ngờ, bị động Những suy tư đó của tác giả có lẽ đã góp phần làm cho “Sang thu” trở nên giàu ý nghĩa Hình ảnh thơ đẹp , ngôn từ tinh tế , giọng thơ êm đềm và những rung động man mác ,bâng khuâng của tác giả trong buổi giao mùa đã tạo nên một dấu... thiên nhiên,đất nước.Điệp từ “dù là” đặt ở đầu hai câu thơ liên tiếp có ý nghĩa khẳng định cho khát vọng dâng hiến miệt mài, không mệt mỏi của tác giả Thể thơ năm chữ có nhạc điệu trong sáng, tha thiết ,gần gũi với dân ca nhiều hình ảnh đẹp , giản dị ,gợi cảm ,những so sánh và ẩn dụ sáng tạo đã góp phần tạo nên thành công không nhỏ cho bài thơ Bài thơ kết thúc khi đã làm lay động trái tim mỗi người... mình là:hái một bó hoa rực rỡ sắc màu tặng người con gái lần đầu quen biết.Bó hoa cho cô gái ,nước chè cho ông hoạ sỹ già, làn trứng ăn đường cho hai bác cháu…Tất cả không chỉ chứng tỏ đó là người con trai tâm lý mà còn là kỷ niệm của một tấm lòng sốt sắng , tận tình đáng quí Công việc vất vả ,có những đóng góp quan trọng cho đất nước nhưng người thanh niên hiếu khách và sôi nổi ấy lại rất khiêm tốn.Anh... chấp nhận mình mãi là người tàn phế ,vô dụng ,không học tập, không đóng góp gì cho xã hội Không mấy người Việt Nam không biết đến anh Nguyễn Ngọc Ký bị liệt cả hai tay đã kiên trì luyện tập biến đôi chân thành đôi bàn tay kỳ diệu viết những dòng chữ đẹp ,học tập trở thành nhà giáo ,nhà thơ Anh Trần Văn Thước bị tai nạn lao động liệt toàn thân.Không gục ngã trước số phận anh can đảm tự học và đã trở... chải tóc cho con …Đau đớn thay chiến tranh khiến anh chẳng bao giờ có thể trở về bên con gái anh được nữa.Anh bị hy sinh trong một trận càn.Trước lúc hy sinh,“dường như chỉ có tình cha con là không thể chết”,anh cầm cây lược trao cho bạn với niềm mong mỏi không còn có thể cất được thành lời .Từ lúc ấy,cây lược bằng ngà đã trở thành kỷ vật,thành biểu tượng thiêng liêng của tình phụ tử.Những dòng cuối... thuỷ chung sẽ có một ngày làm cho những trái tim lầm đường thức tỉnh ! Lòng biết ơn thực sự là một nét truyền thống đạo lý tốt đẹp của dân tộc song nó không tự nhiên mà có Nó là kết quả của quá trình rèn luyện , tu dưỡng lâu dài của con người.Có lẽ bởi vậy mà tự thủơ ấu thơ, lời ru thấm đượm ân tình của bà của mẹ đã gieo mầm ân nghĩa : “Công cha nghĩa mẹ ơn thầy Nghĩ sao cho bõ những ngày ước ao…” ĐỀ . 3.6.5. Quy trình thiết kế 44 CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ SƠ BỘ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DAO ĐỘNG DÒNG LIÊN TỤC DẠNG VÁCH NGĂN CHO QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL TỪ DẦU HẠT JATROPHA 48 4.1. Điều kiện thiết kế 48. bị này mới ở bước đầu tìm hiều. Chính vì vậy thông qua đồ án Thiết kế sơ bộ thiết bị phản ứng dao động dòng cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha , những lý thuyết ban đầu về thiết. Bảng 4-8 So sánh các giá trị thiết kế của thiết bị COBR và PFR 56 10 Bảng 4-9 Kết quả thiết kế sơ bộ thiết bị COBR cho quá trình sản xuất biodiesel từ dầu Jatropha 60 8 DANH MỤC