Tổng quan về Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí Miền Trung (BSRBF)

 Tên đăng ký: Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí MiềnTrung.  Tên viết tắt : BSRBF.  Vốn điều lệ : 45.000.000.000 VNĐ (92008); 450.000.000.000 (2011).  Địa chỉ: Khu Công nghiệp phía Đông, Khu Kinh tế Dung Quất, xã Bình Thuận, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi.  Người đại diện: Ông Đặng Vĩnh Nghi Chức vụ: Chủ tịch HĐQT  Điện thoại: 055.3614666  Website : www.pcb.com.vn  Sản phẩm: sản xuất Etanol làm nhiên liệu, chất độn gia súc DDFS, CO2.  Chủ đầu tư của dự án là Công ty Cổ phần Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung (BSRBF), được hình thành dưới sự góp vốn của Tổng Công ty Lọc Hóa dầu Bình Sơn (BSR) 61%, Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PV OIL) 25%, Tổng Công ty Dịch vụ Tổng hợp Dầu khí (Petrosetco) 14%.  Nhà máy sử dụng công nghệ của Allied Process Technologies Inc (APTI) (trước đây là công ty DeltaT).  Nhà máy được khởi công xây dựng từ tháng 102009, chính thức đi vào sản xuất từ tháng 022012.  Nhà thầu chịu trách nhiệm xây dựng chính là liên doanh nhà thầu PTSC Quảng Ngãi và công ty Alfa Laval Ấn Độ (ALIL).

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban lãnh đạo và anh chịtrong Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí Miền Trung đã tạo điều kiện vàgiúp đỡ em trong đợt thực tập tốt nghiệp vừa qua

Trong thời gian thực tập tại Công ty, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tìnhcủa các anh chị em trong các phòng ban, các phân xưởng giúp em có cơ hội tiếpcận, để có thể nắm chắc và hiểu rõ về dây chuyền công nghệ sản xuất của nhà máy,cấu tạo nguyên lý hoạt động và cách vận hành của các thiết bị trong nhà máy Giúp

em được hiểu rõ hơn và vận dụng những kiến thức đã học vào trong vận hành thực

tế, đây có thể là những kiến thức, những kinh nghiệm thực tế rất bổ ích và quantrọng

Em xin gửi những lời chúc tốt đẹp nhất tới quý Công ty, chúc Công ty ngàycàng phát triển và thịnh vượng

Quảng Ngãi, ngày 22 tháng 3 năng 2015

Sinh viên thực hiện

HOÀNG ĐÌNH THIÊN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NHÀ MÁY

Hình 1.1 Toàn cảnh Nhà máy Bio-Ethanol Dung Quất

1.1 Tổng quan về Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí Miền Trung (BSR-BF)

−Tên đăng ký: Công ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Dầu khí MiềnTrung

−Chủ đầu tư của dự án là Công ty Cổ phần Nhiên liệu sinh học Dầu khí MiềnTrung (BSR-BF), được hình thành dưới sự góp vốn của Tổng Công ty Lọc Hóa dầuBình Sơn (BSR) 61%, Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PV OIL) 25%, Tổng Công tyDịch vụ Tổng hợp Dầu khí (Petrosetco) 14%

−Nhà máy sử dụng công nghệ của Allied Process Technologies Inc (APTI)(trước đây là công ty Delta-T)

−Nhà máy được khởi công xây dựng từ tháng 10/2009, chính thức đi vào sảnxuất từ tháng 02/2012

−Nhà thầu chịu trách nhiệm xây dựng chính là liên doanh nhà thầu PTSCQuảng Ngãi và công ty Alfa Laval Ấn Độ (ALIL)

Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức công ty CP Nhiên liệu Sinh học Dầu khí Miền trung

1.2 Các khu vực trong nhà máy

Mặt bằng tổng thể của nhà máy được chia làm 3 khu vực chức năng bao gồmkhu vực nhà máy chính, khu vực phụ trợ và khu vực ngoại vi, được thể hiện chi tiết

trong Hình 1.2 theo sau:

Hình 1.2 Mặt bằng tổng thể của Nhà máy Bio-Ethanol Dung Quất

Các khu vực chức năng của nhà máy bao gồm:

- Khu vực nhà máy chính bao gồm:

 Phân xưởng chuẩn bị dịch sắn và tách cát

 Phân xưởng hồ hóa và nấu dịch sắn

 Phân xưởng lên men

 Phân xưởng chưng cất

 Phân xưởng làm khan cồn

- Khu vực phụ trợ bao gồm:

 Phân xưởng cung cấp và phân phối nước

 Phân xưởng sản xuất nước làm lạnh

 Phân xưởng sản xuất nước làm mát

 Phân xưởng sản xuất hơi nước và ngưng tụ condensate

 Hệ thống khí nén

- Khu vực ngoại vi bao gồm:

 Phân xưởng thu nhận và tồn trữ sắn lát

 Phân xưởng nghiền sắn lát

 Khu vực tồn chứa ethanol

 Khu vực nhập và tồn chứa chất biến tính

 Khu vực trạm xuất ethanol bằng xe bồn

 Khu vực thu hồi và xuất CO2

 Khu vực lắng, sấy và tồn chứa DDFS

 Khu vực tồn chứa hóa chất

 Khu vực thu hồi methane và xử lý nước thải

 Khu vực thoát nước và tập trung chất thải

CHƯƠNG 2: CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1 Quá trình sản xuất ethanol tổng quát

Nguyên liệu sắn lát đưa vào trong thiết bị nghiền thô qua thiết bị nghiền tinhđược đưa vào bể chứa được bổ sung nước ngưng công nghệ

Hỗn hợp cháo sau khi được khuấy trộn được đưa qua hệ thống cyclon tách cát 3 lớp.Dịch cháo được đưa đến khu vực hồ hóa để giải phóng tinh bột và chuẩn bị tốt choquá trình lên men, quá trình này được bổ sung Enzyme alpha-amylase, ammonia,dịch hèm loãng Để tăng hiệu suất hồ hóa hỗn hợp được nâng nhiệt độ lên 110oCnhờ các dòng trao đổi nhiệt từ tháp chưng cất

Dòng dịch sau hồ hóa được tiến hành lên men Tại đây một lượng men saukhi pha trộn với nước, enzyme gluco amylase, acid sunphuric và nước công nghệđược cấp vào để tiến hành quá trình nhân nấm men Kết quả sau một chu kỳ lênmen nồng độ cồn trong bồn đạt 10,44%w/w, lúc này giấm chín( beer) sẽ được bơmqua 2 tháp chưng cất thô

Tháp thô là loại tháp đĩa lỗ, dòng giấm trước khi vào 2 tháp chưng thô đã được

bổ sung một lượng acid sunphuric

Sản phẩm đỉnh của tháp thô 1 là hơi cồn có nhiệt độ cao sẽ được tận dụng để đunsôi dòng tuần hoàn đáy của tháp chưng thô 2, sau đó sẽ ngưng tụ và được chứa vàothùng VS-4202 Sản phẩm đáy của tháp thô 1 một phần sẽ được bơm PC-4101A/Bbơm đun sôi tại E-4101 rồi tuần hoàn lại tháp, một phần được bơm PC-4105A/Bbơm đến E-4105 để cấp nhiệt cho dòng giấm đi vào rồi đi đến khu vực li tâm tách

bã để sản xuất DDFS

Sản phẩm đỉnh của tháp thô 2 là hơi cồn, dòng hơi này sẽ kết hợp với hơi cồnchưa ngưng từ thùng VS-4202 rồi đến thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp với nước lạnhE-4108 để ngưng tụ thành cồn lỏng để chứa tại thùng VS-4103 Sản phẩm đáy củatháp thô 2 là dịch hèm, một phần được bơm PC-4102A/B bơm đun sôi tại E-4102rồi tuần hoàn lại tháp, phần còn lại được bơm PC-4106A/B bơm đến khu vực ly tâmtách bã

Sản phẩm của hai tháp chưng thô là cồn có nồng độ khoảng 50%v/vđược chứa tạiVS-4202 Cồn nồng độ 50%v/v tại VS-4202 tiếp tục đưa vào tháp chưng tinh C-4201

để chưng cất thu cồn nồng độ 95%v/v

Dòng cồn nồng độ 50%v/v được trao đổi nhiệt để nâng nhiệt lên rồi đưa vào thápchưng tinh Sản phẩm đỉnh của tháp chưng tinh là hơi cồn 95%v/v có nhiệt độ cao sẽđược trích một phần tận dụng nhiệt để đun sôi dòng tuần hoàn đáy của tháp thô sau

đó ngưng tụ chứa tại VS-4203, phần hơi chưa ngưng sẽ qua thiết bị ngưng tụ rồi đếnthiết bị tách pha để thu lượng cồn lỏng chuyển về thùng chứa, phần hơi bay ra từthiết bị tách pha sẽ kết hợp với dòng hơi chưa ngưng từ thùng chứa để tiếp tục đingưng

Phần hơi cồn 95%v/v còn lại sẽ kết hợp với rượu bậc cao( fusel draw) lấy ra ởphần dưới của đỉnh tháp để tiếp tục dẫn đến khu tách nước Sản phẩm đáy của thápchưng tinh chủ yếu là nước có lẫn một ít cồn và các chất hữu cơ sẽ được đun sôi rồihoàn về tháp

Hơi cồn được đưa qua hệ thống hấp phụ tách nước, zeolite 3A dùng nhằm mụcđích tách toàn bộ nước còn lại trong cồn 95%v/v để đưa nồng độ cồn đến 99,98 v/v,

và tách hàm lượng acid ra khỏi cồn để đạt tiêu chuẩn của cồn nhiên liệu

Ethanol trước khi xuất xe bồn được đưa vào chứa ở 2 bể kiểm tra chất lượng

2.2 Quá trình cụ thể

Kho sắn và nhà nghiền

Chức năng của khu vực kho sắn và nhà nghiền: Tiếp nhận nguyên liệu sắn látđầu vào, tiến hành xử lý sơ bộ, tồn trữ phục vụ sản xuất

Đơn vị thiết kế và cung cấp thiết bị là STOLZ ASIA

Kho chứa và nhà nghiền được STOLZ ASIA thiết kế theo model hiện đại nhấthiện tại của khu vực, với công suất kho chứa đạt 45000 tấn bột sắn tương ứng vớithời gian hoạt động của nhà máy là 2 tháng

Nguyên liệu cho giai đoạn nghiền tinh là sản phẩm của quá trình nghiền thô,kích thươc hạt tinh bột sau giai đoạn nghiền tinh là: 65% có kích thước nhỏ hơn15micron

Sơ đồ công nghệ

Thuyết minh dây chuyền:

Sắn lát khô từ xe tải được nạp vào phểu chứa TK851A/B, từ đây sắn được víttải YS8501/YS8502 chuyển đến băng tải YB8501/YB8502 rồi đưa vào máynghiền thô HM8501/HM8502 Bột sắn sau giai đoạn nghiền thô được chứa tạiphểu chứa TK854/TK855, sau đó bột sắn được tiếp tục qua hệ thống vít tảiYS8503/YS8504/YS8505 và gầu nâng BE8501 đến van phân dòng DV8501, dòngbột sắn chia thành hai dòng Dòng thứ nhất chủ yếu là các hạt có kích thước lớntiếp tục qua van phân dòng DV8502 để tách các hạt bột kích thước nhỏ để dẫn đếnthùng chứa BN8501, còn dòng bột sắn kích thước lớn kết hợp với dòng bột khônglọt sàn từ máy sàn SF8501 sẽ chuyển tới hệ thống băng tải B8503 và gầu nâng rồiđưa vào hệ thống nạp liệu di động để nạp vào kho chứa Dòng thứ hai từ vanDV8501 chủ yếu là hạt có kích thước nhỏ được đưa vào máy sàn SF8501 để táchcác hạt kích thước nhỏ đưa đến thùng chứa BN8501.

Mục đích của quá trình tách các hạt bột mịn trước khi cho vào kho chứa là vìcác hạt bột mịn rất khó bảo quản rất dễ bị ẩm mốc cũng như bị mất mát trong quátrình lưu trữ

Bột sắn từ kho chứa được hệ thống chain reclaimer cán vào hệ thống vít tải đặtdọc hai bên kho chứa rồi dẫn đến hệ thống tải xích YC8502/YC8503( một cáiworking và một stand by) tiếp đến là băng tải YB8505 rồi gầu nâng BE8503 Bộtsắn trong thùng BN8501 cũng được vít chiết SE8501 cấp vào gầu nâng BE8503rồi đưa qua van DV8504 để phân thành hai dòng, một dòng bột có kích thước béđược dẫn đến thùng chứa BN8501, dòng còn lại dẫn đến tải xích YC8504 rồi vàothùng chứa BN8502 Bột sắn từ thùng BN8502 sẽ được phân bố đến 3 máy nghiềntinh HM8503A/B/C( 2 máy working và 1 stand by) bột sắn sau khi nghiền tinhđược chứa tại các thùng chứa TK859A/B/C tương ứng tại các máy nghiền tinh rồiđược hệ thống vít tải YS8506A/B/C chuyển đến vít tải YS8507 để phân bố vào 2máy sàn SF8502A/B Sản phẩm không lọt sàn sẽ được vận chuyển bởi hệ thốngvít tải YS8508 và YS8509 để nạp vào gầu nâng BE8503 đưa đi nghiền lại, cònphần lọt sàn sẽ được tải xích chuyển đến gầu nâng BE8504 để nạp vào thùng chứaBN8503 Bột sắn từ thùng chứa BN8503 sẽ được vít chiết nạp vào gầu nâng đểdẫn đến hệ thống cân

2.3 Quá trình sản xuất Ethanol

Khu vực nhà máy chính sản xuất Etanol sử dụng công nghệ của APTI (Mỹ)với đặc điểm chính là công nghệ lên men gián đoạn và chưng cất đa áp suất

2.3.1 Chuẩn bị dịch sắn và tách cát

Mục đích của phân xưởng chuẩn bị dịch sắn và tách cát là chuẩn bị dịch sắn vàtách cát và các tạp chất ra khỏi dịch sắn để tránh mài mòn và đóng cặn trong thiết bịsản xuất nhờ phương pháp trọng lực, dùng hệ thống hydrocyclone 03 cấp

Các thiết bị chính của phân xưởng chuẩn bị dịch sắn và tách cát:

Bột sắn sau khi cân sẽ được hệ thống vít tải chuyển với lưu lượng 31500kg/h đếnthùng hòa bột TK-1101 Nước công nghệ( 19895kg/h ở 26,70C) và dịch hèm loãng(33967kg/h ở 80,60C) sau decanter tách bã cũng được cấp vào thùng TK-1101, tạiđây nhờ hệ thống khuấy trộn AG-1101 bột sắn sẽ được trộn đều tạo thành hỗn hợpđồng nhất gọi là dịch bột.

Dịch bột từ thùng TK-1101 sẽ được bơm PC-1101A/B với lưu lượng 111036kg/h

áp lực dòng 4bar đến hệ thống cyclon thứ 1( gồm 6 cyclon), dòng ra phía trên của

hệ thống là dòng dịch bột đã được tách cát sẽ được đưa về thùng chứa trung gianTK-1104 Dòng ra phía dưới là dịch bột chứa nhiều cát kết hợp với dòng phía trêncủa hệ thống cyclon thứ 3 đến thùng tiếp nhận( một phần của hệ thống cyclon) đểlắng, phần lỏng được lắng phía trên chứa ít cát sẽ kết hợp với dòng đi ra phía trêncủa hệ thống cyclon thứ 2 đưa về lại thùng TK-1101 để tiếp tục tách cát, phần lỏngđược lắng nằm dưới chứa nhiều cát được bơm PC-1106A/B bơm qua hệ thốngcyclon thứ 2( gồm 2 cyclon), dòng ra phía dưới chứa nhiều cát của hệ thống cyclonthứ 2 được bơm PC-1107A/B bơm đến hệ thống cyclon thứ 3( chỉ 1 cyclon) Dòngđáy của hệ thống cyclon thứ 3 chủ yếu là cát được đưa đến thùng chứa VS-1101,tại đây cát được rửa bởi nước công nghệ để tận thu lượng bột sắn còn lẫn và dòngnước sau khi rửa sẽ được dẫn về thùng TK-1101 để hòa bột Cát sau khi rửa sẽđược tháo ra xe tải để thải đổ

2.3.2 Phân xưởng dịch hóa và nấu

Mục đích của phân xưởng dịch hóa và nấu nhằm bẻ gãy các mạch tinh bột lớnthành các mạch tinh bột nhỏ hơn (dextrin) nhằm giải phóng tinh bột, giúp cho quátrình đường hóa và lên men chuyển hóa thành cồn đạt hiệu quả cao trước khi đếnphân xưởng lên men

Các thiết bị chính của phân xưởng dịch hóa và nấu bao gồm:

- pH trước TK-2201: 5,8;

- pH trước cooktube: 4,8

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ của phân xưởng dịch hóa và nấu

Dịch sắn từ phân xưởng chuẩn bị dịch sắn và tách cát được phối trộn với dòngcondensate có nhiệt độ 107oC, ammonia và enzyme alpha-amylase tại bể phối trộndịch TK-2101 để tạo dịch cháo Bể phối trộn dịch TK-2101 được duy trì ở nhiệt độ

82oC Ammonia được bổ sung vào dịch tinh bột để điều chỉnh độ pH và cung cấpnguồn nitrogen cho quá trình nuôi dưỡng nấm men

Dịch cháo được bơm vào bể dịch hóa TK-2201, nơi tinh bột được thủy phânthành dextrin nhờ hoạt động của enzyme alpha-amylase Sau đó, dịch cháo được gianhiệt bằng hơi nước trong thiết bị trao đổi nhiệt để chuyển hóa tinh bột và khử trùngmột phần dịch cháo Dịch cháo được giữ trong thời gian 15 phút trong 3 thiết bị nấudạng ống VS-2201/2202/2203 Sau quá trình nấu, dịch cháo có nhiệt độ 110oC đượctận dụng để gia nhiệt cho dòng beer đến phân xưởng chưng cất nhờ thiết bị trao đổinhiệt E-2301/2302, sau đó được làm mát xuống nhiệt độ 33.3oC nhờ thiết bị trao đổinhiệt E-2303 trước khi được cấp vào bể lên men TK-3104/3105/3106/3107

 Hóa chất sử dụng cho quá trình

- Enzyme gluco amylase

Lưu lượng của dòng enzyme glucose amylase cho vào là 1kg/h Mục đíchcủa việc bổ sung enzyme glucose amylase ở giai đoạn này là thủy phân tinh bộtthành đường glucose, để tiếp đến là quá trình len men đường glucose thành cồn.

- Acid sunphuric

Lưu lượng của acid sunphuric cho vào là 91kg/h tác dụng của việc thêm acidsunphuric ở giai đoạn này là điều chỉnh pH của môi trường dịch để tạo điều kiệnthuận lợi cho men giống sinh trưởng

- Men giống

Lượng giống men cho vào là 5kg/h Mục đích của việc cho men giống vàogiai đoạn này là để giống men tăng trưởng số lượng đến một lượng cần thiết đểcấp cho các thùng lên men sau

- Nước công nghệ

Nước công nghệ được cấp vào với lưu lượng 1513kg/h Mục đích của việcnày là nhằm pha loãng dịch để làm giảm độ Brix của dịch, vì lúc đầu nấm mencòn yếu nên độ Brix thấp sẽ tránh gây hiện tượng sốc cho nấm men

2.3.3 Phân xưởng lên men

Mục đích của phân xưởng lên men nhằm để lên men tinh bột thành ethanolbằng công nghệ đường hóa và lên men đồng thời

Các thiết bị chính của phân xưởng lên men bao gồm:

- Bể nhân giống nấm men TK-3102;

- Bể lên men TL-3104/3105/3106/3107;

- Bể chứa giấm chín TK-3108

Điều kiện vận hành của phân xưởng lên men:

- Quá trình lên men gián đoạn;

- Đường hóa và lên men đồng thời;

- Hiệu suất lên men: 94%;

- Nhiệt độ lên men: 33.3oC;

- pH: 4.8;

- Áp suất lên men: 1.0314 bar;

- Thời gian lên men: 52 giờ/mẻ (bể)

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ của phân xưởng lên men

Quá trình lên men được thực hiện trong hệ thống gồm 6 bể, thực hiện quátrình lên men gián đoạn ở nhiệt độ 32-33oC Bể chứa TK-3102 được sử dụng đểnhân giống nấm men, nơi nấm men phát triển nhanh với việc bổ sung một lượngnhỏ không khí Bể nhân giống nấm men được lắp đặt một bơm tuần hoàn PC-3102,thiết bị làm mát E-3102, và hệ thống cánh khuấy AG-3102 trên đỉnh bể.

Phương trình tổng quát của quá trình lên men bao gồm:

(C6H10O5)n + nH2O  nC6H12O6C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2Bản chất của quá trình lên men là quá trình sinh nhiệt, một lượng lớn nhiệtđược tạo ra gây ức chế quá trình lên men, do vậy dịch lên men cần được làm mátbằng thiết bị trao đổi nhiệt bên ngoài bể

Sau quá trình lên men, hỗn hợp sản phẩm được gọi là giấm chín được bơm vào

bể chứa giấm chín TK-3108, sau đó được cấp liên tục cho phân xưởng chưng cất

Để tận dụng năng lượng, giấm chín được tiền gia nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệtE-2301/E2302 bằng dòng dịch cháo sau khi nấu

Carbon dioxide được sản xuất trong suốt quá trình lên men, được tập hợp vàđưa đến tháp rửa CO2 C-3201

2.3.4 Phân xưởng chưng cất

Mục đích của phân xưởng chưng cất là phân tách ethanol ra khỏi giấm chín(dịch sau lên men) và nâng nồng độ ethanol trong sản phẩm lên 95%tt

Phân xưởng chưng cất được thiết kế theo tiêu chí sử dụng năng lượng tiếtkiệm nhất Các thiết bị chính của phân xưởng chưng cất bao gồm:

- 02 tháp cất thô, mỗi tháp có 20 đĩa: 01 tháp C-4101 hoạt động ở áp suất thường(tháp thô 1), 01 tháp C-4102 hoạt động ở áp suất chân không (tháp thô 2);

- 01 tháp cất tinh C-4201 có 59 đĩa hoạt động ở áp suất dư (tháp tinh)

Điều kiện vận hành của phân xưởng chưng cất:

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ của phân xưởng chưng cất

Giấm chín trước khi vào tháp thô được gia nhiệt sơ bộ ở chuổi thiết bị thu hồinhiệt Nhiệt độ giấm chín đi vào tháp thô 1 đạt khoảng 88oC và nhiệt độ giấm chín

đi vào tháp thô 2 đạt khoảng 75oC

Trong tháp cất thô, cồn được tách ra khỏi giấm chín qua các khay của tháp,được thiết kế chống cáu cặn có trong dịch bia bám trên bề mặt Sản phẩm đáy củacác tháp thô là dịch hèm được thu gom về Stillage Tank để chuẩn bị cho quá trìnhlắng gạn và sản suất DDFS

Hỗn hợp ethanol - nước thoát từ đỉnh các tháp thô được ngưng tụ và đưa vàophần giữa tháp tinh Sản phẩm đáy của tháp tinh chủ yếu là nước được đưa về thùnghòa bột Hơi ethanol thoát ra ở đỉnh tháp cất tinh có nồng độ khoảng 95% tt (ethanolbán luyện) được ngưng tụ và cấp vào hệ thống tách nước bằng rây phân tử

Năng lượng cung cấp cho các tháp được cung cấp bởi các bộ gia nhiệt lắp ởđáy tháp Tác nhân gia nhiệt của tháp cất thô 2 là hơi bốc từ đỉnh tháp cất thô 1 Tácnhân gia nhiệt của tháp cất thô 1 là hơi bốc từ đỉnh tháp tinh Tác nhân gia nhiệt chotháp cất tinh là hơi bão hòa từ phân xưởng lò hơi-phát điện.

2.3.5 Làm khan cồn và tách acid

Công đoạn cuối cùng để sản xuất ethanol nhiên liệu là tách nước ra khỏiethanol bán luyện bằng quy trình lọc rây phân tử Hệ thống rây phân tử làm việctheo nguyên tắc hấp phụ trong các pha hơi Động lực cho quá trình hấp phụ và giảihấp phụ là sự chênh lệch áp suất

Hệ thống gồm 02 tháp rây phân tử chứa các vật liệu Zeolites loại 3A (có khảnăng hấp phụ các phân tử nước cao), làm việc theo chu kỳ (tách nước và tái sinh),được vận hành luân phiên, một tháp đang trong giai đoạn tách nước, tháp kia tronggiai đoạn để tái sinh Thời gian tách nước và tái sinh tương ứng với nhau để đảmbảo việc tách nước được thực hiện liên tục

Trước khi cấp vào tháp rây phân tử, ethanol bán luyện được gia nhiệt đến nhiệt

độ quá nhiệt để hóa hơi hoàn toàn, tác nhân gia nhiệt là hơi bão hòa Sau đó, hơiethanol được đưa từ đỉnh tháp xuống đáy tháp Khi đi qua lớp vật liệu Zeolites 3A,nước sẽ bị giữ lại, còn hơi ethanol sẽ thoát ra ở đáy tháp

Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ của phân xưởng làm khan cồn

Ethanol sau khi được tách nước đi ra từ đáy rây phân tử được tách ra làm hai dòng:

- Dòng thứ nhất được ngưng tụ rồi đi vào cột tách acid để tách CO2 và acidcarbonic còn lẫn nên làm cho sản phẩm ở giai đoạn này có tính acid Cột táchacid hoạt động ở áp suất chân không

- Dòng ethanol đã được tách nước thứ hai được đưa vào tháp rây phân tử tronggiai đoạn tái sinh để giải hấp phụ cho tháp này Tháp tái sinh làm việc ở ápsuất thấp hơn so với tháp tách nước Ethanol có lẫn nước được tách ra từ quytrình tái sinh được ngưng tụ và sẽ được đưa trở lại tháp cất tinh

Sản phẩm sau quá trình làm khan nếu không đạt chất lượng cũng được đưa trở

về tháp tinh để chưng cất lại

Cơ chế của quá trình tách nước

Bao gồm quá trình hấp phụ và nhả hấp phụ

 Quá trình hấp phụ

Hấp phụ là quá trình hút các chất trên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt.Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút là chất bị hấp phụ.

Hấp phụ xảy ra do lực hút tồn tại ở trên và gần sát bề mặt trong các mao quản.mạnh nhất là các lực hóa trị, gây nên hấp phụ hóa học tạo ra các hợp chất khá bềntrên bề mặt, khó nhả hoặc chuyển phân tử thành các nguyên tử gọi là hấp phụ hóahọc

Lực hấp phụ do lực hút phân tử Vaan der Vaals tác dụng trong khoảng khônggian gần sát bề mặt gọi là hấp phụ vật lý Một hiện tượng thường xảy ra trong hấpphụ từ pha khí là ngưng tụ thành chất lỏng trong mao quản trung bình xảy ra dướitác dụng của lực mao quản

Mỗi phân tử đã được hấp phụ đều giảm độ tự do nên hấp phụ luôn kèm theo sựtỏa nhiệt nếu hấp phụ một chất khí có nhiệt hấp phụ cỡ bằng nhiệt ngưng tụ gọi làhấp phụ vật lý Còn hấp phụ hóa học nhiệt hấp phụ lớn hơn rất nhiều, có thể tươngđương với nhiệt phản ứng

Quá trình chuyển chất trong hấp phụ được xem như gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn khuếch tán từ môi trường lỏng đến bề mặt hạt chất hấp phụ.Giaiđoạn này phụ thuộc vào tính chất vật lý và thủy động lực của chất lỏng

Giai đoạn khuếch tán theo các mao quản đến bề mặt

Giai đoạn tương tác hấp phụ

Hai giai đoạn sau phụ thuộc vào các tính chất và cấu trúc của chất hấp phụ

Đối với trường hợp dùng zeolit 3A để làm khan cồn nhiên liệu cơ chế quá trìnhnhư sau:

Cơ chế của phương pháp này là phân tách dựa trên áp suất hấp phụ chênh lệch,hỗn hợp Ethanol-nước được đưa vào thiết bị rây phân tử ở dạng hơi và quá trìnhphân tách sẽ xảy ra trên bề mặt của Zeolites (loại 3A) Loại này có kích thước lỗkhoảng 3Ao sẽ "nhốt" phân tử hơi nước có kích thước <3Ao (2.75Ao) và phân tửEthanol >3Ao (3.9Ao) sẽ được đi qua

 Quá trình nhả hấp phụ

Để tái sinh zeolit sau quá trình hấp phụ ta dùng một lượng hơi cồn sau tách nướccủa tháp hấp phụ đi vào, tương tự quá trình hấp phụ nhờ chênh lệch áp suất nên hơicồn lôi cuốn các phân tử nước trong cấu trúc của zeolit đi ra để hoàn nguyên lạizeolit

Sơ đồ công nghệ

 Thuyết minh quá trình

Hơi cồn từ đỉnh tháp chưng tinh C-4201 sau khi qua thiết bị superheater đểchuyển thành hơi quá nhiệt rồi đưa vào tháp hấp phụ VS-4301 Sản phẩm đi ra thápVS-4301l là hơi cồn 99,98% v/vsẽ được trích một lượng đưa vào tháp VS-4302 đểtái sinh lượng zeolit đã bảo hòa nước ở giai đoạn hấp phụ, hơi cồn này có tác dụngkéo các phân tử nước trong cấu trúc zeolit nên sản phẩm đi ra tháp giải hấp VS-

4302 là hơi cồn nồng độ thấp sẽ được ngưng tụ tại thiết bị E-4303 rồi được thiết bịvacuum eductor hút về thùng chứa VS-4303 để tạo chân không cho tháp giải hấpVS-4302, cồn lỏng trong VS-4303 lại được bơm PC-4303A/B bơm một phần quathiết bị làm mát E-4302 rồi qua vacuum eductor để tạo động lực cho quá trình hútdòng cồn từ đỉnh tháp VS-4302, phần còn lại qua thiết bị E-4304 rồi quay về lạitháp chưng tinh C-4201 để chưng tách nước Dòng sản phẩm còn lại của tháp VS-

4301 tiếp tục được chia thành hai dòng, một dòng đi qua E-4304 để ngưng tụ, lượnghơi cồn chưa ngưng tụ tiếp tục qua E-4305, lượng cồn ngưng tụ sau E4305 và E-

4304 kết hợp với lượng cồn ngưng tụ sau E-4401 rồi đi vào tháp tách acid C-4401.Dòng hơi cồn thứ hai sau khi tiếp tục phân dòng từ tháp VS-4301 được đưa vàophần dưới của tháp tách acid C-4401, hơi cồn này khi di chuyển đi lên trong tháp sẽmang theo lượng acid cacbonic và CO2 có trong cồn lỏng từ trên chảy xuống Sảnphẩm đỉnh của tháp C-4401 là hơi cồn mang theo acid cacbonic và CO2 sẽ kết hợpvới lượng hơi cồn chưa ngưng từ E-4305 rồi đi qua E-4401 để ngưng tụ hơi cồn sau

đó dòng này tiếp tục đến thiết bị tách pha thu lượng cồn ngưng để hồi lưu lại thápC-4401, còn hơi không ngưng sẽ được thiết bị vacuum eductor hút về thùng chứaVS-4303 để tạo chân không cho tháp C-4401 Sản phẩm đáy của tháp C-4401 là cồn99,98% v/v đã được tách acid sẽ được bơm PC 4401A/B bơm qua E-4402 làm mátrồi đưa đến bể kiểm tra chất lượng trước khi đưa vào bồn chứa sản phẩm

Điều kiện vận hành

Quá trình tách nước cũng được tiến hành liên tục nhờ hệ thống hai tháp( một tháptiến hành hấp phụ đồng thời tháp còn lại giải hấp và hoán đổi nhau sau 5 phút).Một số thông số dòng cơ bản trong quá trình vận hành quá trình tách nước nhưsau:

- Dòng hơi cồn đi vào tháp VS-4301: 13427kg/h, 3.3bar, 1350C

- Dòng hơi cồn trích đi giải hấp tháp VS-4302: 155kg/h, 3.1bar, 1350C

- Dòng hơi cồn đưa qua thiết bị ngưng tụ E-4304: 9802kg/h, 3.1bar, 1350C

- Dòng hơi cồn đưa đến tháp tách acid: 1098kg/h, 3.1bar, 1350C