Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 96O TỪ NGUYÊN LIỆU RỈ ĐƯỜNG NĂNG SUẤT TẤN NGUYÊN LIỆU/GIỜ Người hướng dẫn: ThS BÙI VIẾT CƯỜNG Sinh viên thực hiện: PHAN THỊ HẰNG Số thẻ sinh viên: 107140064 Lớp: 14H2A Đà Nẵng, 5/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/giờ Sinh viên thực hiện: Phan Thị Hằng Số thẻ SV: 107140064 Lớp: 14H2A Cồn 96o ứng dụng nhiều ngành công nghiệp khác công nghiệp in, dệt may, sản xuất mĩ phẩm, sản xuất cồn khô, dung làm nhiên liệu,… Tuy nhiên nước ta công nghiệp sản xuất cồn 96o chưa mở rộng đa dạng nguyên liệu sản xuất Trong bối cảnh nguồn nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn 96o từ nhiều nguyên liệu khác cần thiết Đồ án bao gồm thuyết minh vẽ Ao: Bản thuyết minh gồm có chương: - Chương 1: Lập luận kinh tế kĩ thuật: Trình bày đặc điểm thiên nhiên, vùng nhiên liệu, nguồn nhân lực,… phù hợp cho việc xây dựng nhà máy Chương 2: Tổng quan: Trình bày tổng quan nguyên liệu, phương pháp sản xuất tình hình tiêu thụ - sản xuất cồn 96o nước giới Chương 3: Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ: Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường Chương 4: Tính cân vật chất: Dựa vào thơng số ban đầu tính tốn cân vật chất qua cơng đoạn sản xuất Chương 5: Tính chọn thiết bị: Dựa vào tính cân vật chất tính chọn thiết bị phù hợp với cơng đoạn Chương 6: Tính nhiệt – – nước: Tính nhiệt – – nước sử dụng cho phân xưởng sản xuất Chương 7: Tổ chức tính xây dựng: Tính số nhân cơng tính xây dựng cho toàn nhà máy Chương 8: An toàn lao động vệ sinh nhà máy: Các điều kiện an toàn lao động vệ sinh nhà máy Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm: Trình bày phương pháp kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm vẽ Ao bao gồm: Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ: Vẽ đường dây chuyền công nghệ sản xuất cồn 96o Bản vẽ số 2: Mặt phân xưởng sản xuất chính: Trình bày cụ thể, đầy đủ thiết bị theo mặt Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: Trình bày cụ thể hình dáng kích thước thiết bị theo chiều đứng chiều cao nhà Bản vẽ số 4: Sơ đồ đường ống – nước phân xưởng sản xuất chính: Trình bày đường cách bố trí đường ống phân xưởng sản xuất Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy: Trình bày khu đất, cơng trình tồn nhà máy Thiết kế “Nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/ phù hợp với kĩ thuật, khả cung cấp nguyên liệu có khả ứng dụng cao ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thị Hằng Lớp: 14H2A Tên đề tài đồ án: Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140064 Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/giờ Đề tài thuộc diện: Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Năng suất: nguyên liệu/giờ - Thành phần nguyên liệu: rỉ đường 85% nồng độ chất khô - Nồng độ dịch lên men: 18% Nội dung phần thuyết minh tính tốn: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 6: TÍNH HƠI – NHIỆT – NƯỚC CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Các vẽ, đồ thị BẢN VẼ SỐ 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ (AO) BẢN VẼ SỐ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 4: SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ỐNG HƠI – NƯỚC PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (AO) Họ tên người hướng dẫn: Thạc sĩ: Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 23/ 01/ 2019 Ngày hoàn thành đồ án: 24/ 05/ 2019 Đà Nẵng, ngày 24 tháng năm 2019 Trưởng Bộ môn Công nghệ thực phẩm Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn Bùi Viết Cường LỜI CẢM ƠN Trải qua tháng thực đồ án tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến lời động viên từ thầy cô, bạn bè người thân – người trải qua suốt năm tháng đại học, cho kỉ niệm thật đẹp nơi mảnh đất Đà Nẵng thân yêu Năm năm dài ngắn để trải hết khoảng thời gian đẹp tuổi trẻ người ta thường nói Cảm ơn bố mẹ gia đình cho hội bước vào cổng trường đại học Bách khoa này, nơi mở cánh cổng thật đẹp khác cho tương lai Cảm ơn bạn, người hết ngày tháng sinh viên từ lúc bắt đầu học trị đầu khóa buổi ngày tháng cuối ngồi ghế giảng đường Cảm ơn thầy, cô truyền đạt cho em kiến thức cho công việc, ngành nghề sau mà kinh nghiệm, học sống để em trưởng thành hơn, sống nghiêm túc, đạo đức kỉ luật Cũng có lúc thầy, thật nghiêm khắc, thật “ghét” Nhưng sau tất cả, em biết tốt đẹp mà thầy cô giành cho chúng em, để chúng em phải biết cố gắng nữa, để chúng em hoàn thiện Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Khoa Hóa, đặc biệt thầy cô môn Công nghệ thực phẩm Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng ln tạo điều kiện để em hoàn thành năm đào tạo trường Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy, Thạc sĩ Bùi Viết Cường tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ em suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Tuy em cịn nhiều thiếu sót, thầy ln ân cần động viên, hướng dẫn để em hoàn thành đề tài cách hồn chỉnh Cuối em xin kính chúc q thầy cơ, gia đình bạn bè dồi sức khỏe, thật hạnh phúc thành công sống Dù cho tung cánh bốn phương Ơn thầy, nghĩa bạn, tình trường khơng qn! i LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT Tôi xin cam đoan đồ án tơi hồn tồn thực hiện, số liệu, kết đồ án hoàn toàn trung thực xác Tài liệu tham khảo đồ án trích dẫn đầy đủ theo quy định liêm học thuật Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Đà Nẵng ngày 24 tháng năm 2019 Sinh viên thực Phan Thị Hằng ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn i Lời cam đoan liêm học thuật ii Mục lục iii Danh sách bảng biếu, hình vẽ sơ đồ ix Danh sách cụm từ viết tắt xi MỞ ĐẦU ix Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Đặc điểm thiên nhiên 1.2.Vùng nguyên liệu 1.3.Nhiên liệu 1.4.Nguồn cung cấp điện 1.5.Nguồn cung cấp 1.6.Nguồn cấp nước, xử lý thoát nước 1.7.Hệ thống giao thông vận tải 1.8.Nguồn nhân lực 1.9.Thị trường tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN 2.1.Tổng quan nguyên liệu 2.1.1.Rỉ đường 2.1.2.Nước 2.1.3.Nấm men 2.1.4.Nguyên liệu phụ 2.2.Tổng quan phương pháp sản xuất cồn 2.2.1.Một số q trình sản xuất cồn 2.2.2.Các phương pháp sản xuất cồn 20 2.3.Sản phẩm 20 2.3.1.Tính chất rượu 20 2.3.2.Ứng dụng 21 2.4.Tình hình sản xuất sử dụng cồn giới Việt Nam 22 2.4.1.Tình hình sản xuất tiêu thụ giới 22 iii 2.4.2.Tình hình sản xuất tiêu thụ Việt Nam 22 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 24 3.1.Quy trình cơng nghệ sản xuất cồn 96o 24 3.2.Thuyết minh quy trình 25 3.2.1.Pha loãng sơ 25 3.2.2.Acid hóa 25 3.2.3.Xử lí nhiệt lắng .25 3.2.4.Làm nguội 26 3.2.5.Pha loãng đến nồng độ lên men 27 3.2.6.Nuôi cấy nấm men giống 28 3.2.7.Lên men dịch đường 28 3.2.8.Chưng cất tinh chế 30 3.2.9.Gia nhiệt 31 3.2.10.Tách nước 32 3.2.11.Ngưng tụ, làm nguội, bảo quản 33 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 35 4.1.Biểu đồ nhập liệu 35 4.2.Biểu đồ sản xuất nhà máy 35 4.3.Tính cân vật chất 35 4.3.1.Các thông số ban đầu .35 4.3.2.Lượng chất thêm vào 35 4.3.3.Hiệu suất trình 35 4.3.4.Tính tốn cân vật chất .36 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 47 5.1.Tank chứa rỉ đường 47 5.2.Cân định lượng 48 5.3.Thùng pha loãng sơ xử lí mật rỉ 48 5.4.Thiết bị làm nguội ống lồng ống 50 5.5.Cân định lượng 51 5.6.Thùng pha loãng đến nồng độ yêu cầu 51 5.6.1.Thùng pha loãng đến nồng độ nhân giống 51 5.6.2.Thùng pha loãng đến nồng độ lên men 53 5.7.Thiết bị lên men 54 5.7.1.Thể tích thùng lên men 54 5.7.2.Thùng nhân giống cấp 54 5.7.3.Thùng nhân giống cấp 55 iv Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 5,2% khối lượng sức căng bề mặt luôn lớn 20 dyn/cm, nên [] = xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng, kg/m3: a − a tbl = tbl + ρ xtb ρ R ρN R, N : Khối lượng riêng trung bình rượu nước pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình tháp, kg/m3 Nhiệt độ đỉnh tháp 94,79oC, nhiệt độ đáy tháp 105oC, nhiệt độ trung bình 99,90oC Khối lượng riêng rượu, nước 99,90oC: R = 734,90 kg/m3, N = 954,91 kg/m3 [5] atbl : Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng Nồng độ % khối lượng rượu đáy tháp bé, lấy nồng độ trung bình rượu pha lỏng sau: atbl = 5, = 2, % khối lượng = 0,026 phần khối lượng 0,026 − 0,026 = +  734,90 954,91 xtb => => xtb = 947,53 (kg/m3) Khối lượng riêng trung bình pha hơi: ρ y tb = y  M R + (1 − y )  M N  273 22,4  T MR = 46, MN = 18 T : Nhiệt độ tuyệt đối trung bình, T = 273 + 99,90 = 372,9 oK y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = y1 + y 2 y1 : Nồng độ phần mol đỉnh tháp, y1 = 52,48% mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 2,094% mol => y = 27,29% mol = 0,2729 phần mol  ytb = [ y  M R + (1 − y )  M N ]  273 22,4  T - [0,2729  46 + (1 − 0,2729) 18]  273 = 22,  372,9 = 0,838 (kg/m3) => (  y wy )tb = 0,065 1 0,5  947,53  0,838 = 1,295 (kg/m3.s) ❖ Tháp tinh Xác định số đĩa lí thuyết Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với : xF nồng độ % mol rượu hỗn hợp đầu, xF =19,27% mol xP nồng độ % mol rượu sản phẩm đỉnh, xP =83,52% mol Phụ lục yF* nồng độ phần mol rượu pha hơi, cân với nồng độ rượu pha lỏng, yF* =52,66% mol => Rxmin = x P − yF * * = yF - x F 83,52 − 52,66 = 0,92 52,66 − 19, 27 Hệ số dư b nằm khoảng 1,1- 2,5 Chọn b = 2,5 Do đó: Rx =b× Rxmin = 2,5 × 0,92 = 2,3 xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 6,194×10-5 % mol Hình 5.8 Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp tinh X - Y Diagram 1,0 0,8 Y 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0,2 0,4 X 0,6 0,8 1,0 Tính đường kính tháp [] : Hệ số tính đến sức căng bề mặt [6] Khi  < 20 dyn/cm (N/s) [] = 0,8 Khi  > 20 dyn/cm (N/s) [] = Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 37,9% khối lượng sức căng bề mặt luôn lớn 20 dyn/cm, nên [] = xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng, kg/m3: a − a tbl = tbl + ρ xtb ρ R ρN R, N : Khối lượng riêng trung bình rượu nước pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình tháp, kg/m3 Nhiệt độ đỉnh tháp 83,41oC, nhiệt độ đáy tháp 105oC, nhiệt độ trung bình 94,205oC Khối lượng riêng rượu, nước 94,205oC: R = 748,74 kg/m3, N = 962,46 kg/m3 [5] Phụ lục atbl : Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng Nồng độ % khối lượng rượu đáy tháp bé, lấy nồng độ trung bình rượu pha lỏng sau: atbl = 37, = 18, 95 % khối lượng = 0,1895 phần khối lượng = 0,1895 − 0,1895 + 748,74 962, 46 =>  xtb => xtb = 913,07 (kg/m3) Khối lượng riêng trung bình pha hơi: ρ y tb = y  M R + (1 − y )  M N  273 22,4  T MR = 46, MN = 18 T : Nhiệt độ tuyệt đối trung bình, T = 273 + 94,205 = 367,205 oK y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = y1 + y 2 y1 : Nồng độ phần mol đỉnh tháp, y1 = 83,52 % mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 19,27 % mol => y = 51,40 % mol = 0,514 phần mol =>  ytb = [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 22,4  T = [0,514  46 + (1 − 0,514) 18]  273 = 1,075 (kg/m3) 22,  367, 205 => (  y wy )tb = 0,065 1 0,5  913,07 1,075 = 1,440 (kg/m3.s) ❖ Thiết bị phụ trợ cho tháp thơ ➢ Bình hâm giấm Nhiệt dung riêng giấm: C = 0,95 kcal/kg Hỗn hợp rượu - nước khỏi giấm có nhiệt độ 94,79oC Bề mặt truyền nhiệt thiết bị tính theo công thức: F= Q K t , m2 Trong đó: Q – Nhiệt trao đổi giấm rượu nước: Q = D×C×(t2 – t1) D – Năng suất giấm vào thiết bị, D = mgiam = 23000 (kg/h) [Theo 4.3.4.4] => Q = 23000 × 0,95 × (70 –30) = 874000 (kcal/h) t – Hiệu số nhiệt độ giấm rượu-nước: t = t0 – tTB = 94,79 – 50 = 44,79 0C.Với t TB = Phụ lục 70 + 30 = 50 C K – Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: K =  1` +  +  2  - Chiều dày ống, chọn loại ống có  = 40mm,  = 2,5mm 1 – Hệ số cấp nhiệt từ giấm đến bề mặt ống, 1 = 600 kcal/m2.h.oC 2 – Hệ số cấp nhiệt từ pha đến bề mặt ống truyền nhiệt: 2 = 2350 kcal/m2.h.oC  - Hệ số dẫn nhiệt ống truyền nhiệt, chọn vật liệu đồng có:  = 55,8 w/m.h.oC = 50 kcal/m.h.o C K= Vậy: F= = 466,81 0, 0025 + + 600 50 2350 874000 = 41,80 ( m2 ) 466,81 44,79 ➢ Bình ngưng tụ cồn thơ Lượng khỏi đỉnh tháp 3315 (kg) [Theo 4.3.4.5] Lượng tính cho 100 kg giấm là: 3315  100 = 14,41 (kg/h) 23000 Giả sử lượng ngưng tụ thiết bị hâm giấm 4/5 khối lượng hơi, lượng lại tiếp tục dẫn qua thiết bị ngưng tụ ngưng hoàn toàn với khối lượng: 14,41 – [(14,41  1 )+(14,41  )] = 2,16 (kg)  5 Lượng giấm vào tháp thô là: V giấm = 72350 (lít/ h) [Theo 4.3.4.4] Năng suất tính theo lít/ngày: N = 24 1000  G  Trong đó: + Năng suất giấm vào: G = 73250  2,16 = 1582,2 (lít/h) 100 + Khối lượng riêng nước ngưng nồng độ rượu pha lỏng 37,9% khối lượng có  = 993,04 (kg/m3) Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr (1 dal = 10 lit; cyr = 24h) là: → N= 24 1000 1582, = 38238,9 (lít/ngày) = 3823,89 (dal/cyr) 993,04 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,03×N = 0,03× 3823,89 = 114,7 (m2) ❖ Thiết bị phụ trợ cho tháp tinh ➢ Thiết bị ngưng tụ hồi lưu Phụ lục 10 Lượng rượu khỏi tháp tinh: 0, 652  M (kg/h) 4, 60  M Nhiệt độ rượu – nước 83,52oC, nồng độ rượu 73,98%, khối lượng riêng rượu 774,71 (kg/m3) [5] Lượng rượu ngưng tụ: M= Dgiam  H mgiam = 3260  0,652  M = 462,07 (kg/h) 4,60  M Trong : H lượng khỏi tháp tinh, H = 3260 (kg/h) [Theo 4.3.4.6] Năng suất tính theo lít/ngày: N= 24 1000  462,07 = 14314,62 (lít/ngày) = 1431,462 (dal/cyr) 774,71 Bề mặt truyền nhiệt: F= 0,02 × N = 0,02 × 1431,462 = 28,63 (m2) Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính ống dt = 40 mm, đường kính ngồi ống dn = 44 mm, đường kính trung bình ống dtb = 42 mm Giả sử chiều dài ống: l = m Số ống thiết bị: n= F 28,63 = = 72,36 (ống) ≈ 73 ống   dtb  l 3,14  0,042  Quy chuẩn thành 91 ống ➢ Thiết bị ngưng tụ cồn đầu Lượng cồn đầu vào ống 1giờ: Mcồn= 0,026×M = 130 (kg/h) [Theo 4.3.4.6] Khối lượng riêng cồn 95,57º 70oC ρ = 0,7906 [5] Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Q = Mcồn ×c×( t1 – t2 ) = 130 × 0,7394 × (70– 30) = 3844,88 (kcal/h) Trong đó: + c = 0,7394 kcal/kg độ nhiệt dung riêng khối nấu + t1, t2 nhiệt độ đầu cuối khối nấu Lượng nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh: Q’ = 10%×Q = 10% × 3844,88=384,49 (kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q”= Q + Q’= 3844,88 + 384,49 = 4229,37 (kcal/h) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = 4229,37 Q" = 0, 42 (m2) = K  t 250  (70 − 30) Trong đó: K =150÷250 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt Chọn K= 250 kcal/m2.h.độ Phụ lục 11 Chiều dài đường ống: L = 0, 42 F = 2,7 (m) =   d 3,14  0,05 ❖ Thiết bị gia nhiệt Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt cồn từ nhiệt độ 82oC đến 107,06oC tính theo cơng thức: Qc = G × C × (tc – tđ), kcal/h Trong đó: G: Lượng cồn cần đun nóng G = 0, 632  M =3160 ( kg/h) [Theo 4.3.4.7] tc - tđ: Độ chênh lệch nhiệt độ trước sau đun nóng, oC C: Nhiệt dung riêng dung dịch, C = 8,163 (kcal/ kg.oC) Qc = 3160×8,163×(107,06–82) = 660354,05 (kcal/h) Nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh: Qtt = k × Qc, Với k = 5% so với lượng dùng Qtt = 0,05 × 660354,05 = 33017,70 (kcal/h) Nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 660354,05 + 33017,70 = 693371,75 (kcal/h) Lượng cần dùng để đun nóng được: E = Q/ri (kg/h) Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h) ri: ẩn nhiệt cung cấp cho thiết bị, ri = 533,1 (kcal/kg) E= Q 693371, 75 = =1300,64 (kg/h) ri 533,1 Bề mặt truyền nhiệt tính theo cơng thức: F = - Q (m2) K t K hệ số truyền nhiệt tính theo cơng thức: δ + + α1 λ α K= : Chiều dày ống, chọn loại ống có  = 54 mm,  = mm 1: Hệ số cấp nhiệt từ giấm đến bề mặt ống, 1 = 600 Kcal/m2.h.độ 2: Hệ số cấp nhiệt từ pha đến bề mặt ống truyền nhiệt, 2 = 2350 Kcal/m2.h.độ : Hệ số dẫn nhiệt ống truyền nhiệt, chọn vật liệu đồng  = 55,8 w/m.h.độ = 50 Kcal/ m.h.độ Phụ lục 12 K= o = 469, 00 ( kcal/ m C.h) 0,002 + + 600 50 2350 Hệ số nhiệt độ trung bình là: tTB = tc – td = 107,06 – 82 = 25,06oC Vậy bề mặt truyền nhiệt là: F = 693371,75 = 58,99 (m2) 469,00  25,06 ❖ Thiết bị làm nguội cồn thành phẩm Lượng dịch vào ống giờ: m1 = 2645 (kg/h) [Bảng 4.6] Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Q = m1×c×( t1 – t2 ) = 2645×0,7394×(70 – 30) = 78228,52 (kcal/h) Trong đó: + c = 0,7394 kcal/kg độ: nhiệt dung riêng cồn [5] + t1, t2: nhiệt độ đầu cuối dịch rỉ Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q’ = 10%×Q = 10% ×78228,52 = 7822,85 (kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q” = Q – Q’ = 78228,52 – 7822,85 = 70405,67 (kcal/h) Q” = m’ × CN × (t1 – t2) Khối lượng nước làm nguội: m’ = Q'' C N  (t1 − t ) Trong đó: CN = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước m’ = Với: Q'' C N  (t1 − t ) = 70405,67 = 1760,14 (kg/h) 1 (70-30)  nước = 995,68 (kg/m3) 30oC [3] Vậy: Vnước = m' 1760,14 = ρ 995,68 = 1,77 (m3) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = Q '' 70405, 67 = = 7,04 (m2) K  t 250  (70 − 30) Trong đó: K=150÷250 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt nên chọn K=250 kcal/m2.h.độ => Chiều dài đường ống: L = F 7,04 = = 22,4 (m)   d 3,14  0,1 Trong đó: d = 0,1 m đường kính ống Phụ lục 13 PHỤ LỤC Bảng 6.1 Nhiệt hấp thụ Zeolite 3A Chất bị hấp phụ Nhiệt hấp phụ 0,02 g zeolite (kJ/kg) Nước 371,32 Etanol 8,02 Bảng 6.2 Nhiệt giải hấp phụ etanol nước zeolite 3A Nhiệt hấp phụ (0,02 g zeolite) (KJ/kg) Chất bị hấp phụ Nước Etanol 378,635 2,91 Bảng 6.3 Bảng tổng kết Công đoạn STT Nấu sơ Tháp thô Tháp tinh Gia nhiệt Hấpphụ-giải hấp Tổng cộng Lượng (kg/ngày) 814,15 3840 165 1300,40 15,57 6135,12 Tính nước cho thùng lên men -tính ∝2 Nu: Chuẩn số Nuyxen đặc trưng cho q trình cấp nhiệt bề mặt phân giới phụ thuộc vào chuẩn số Raynon: Re = V: Mật độ tưới, V = 4 V [6] μ G (kg/m.s) DT DT: Diện tích bề mặt truyền nhiệt thân thiết bị, DT = F = 203,2 m2 G : Khối lượng chất lỏng chảy bề mặt thành, G = 1,5 kg/s Nhiệt độ trung bình nước dội: 25oC(tđ = 20oC, tc = 30oC ) Ở 25oC, độ nhớt nước  = 0,8937  10-3 (N.s/m2) [6] Re = 4 V 4 G 1,5 = = = 33,04 μ μ  DT 0,8937 10−3  203,2 Re = 33,04 < 2000 nên Nu = 0,67 Phụ lục  (Ga2  Pr3  Re)1/9 [6] 14 H T  ρ  g 15, 483 10002  9,8 Ga = = = 4,55 1016 [6] −3 μ (0,8937 10 ) Pr = CP  μ [5] λ  - Độ nhớt nước 25oC,  = 0,8937 × 10-3 N.s/m2  - Hệ số dẫn nhiệt nước 250C,  = 60,813 × 10-2 W/m.độ CP- Nhiệt dung riêng nước 250C, CP = 0,99892 kcal/kg.độ 0,99892  0,8937 10−3 Pr = = 1, 47 10−3 −2 60,813 10 Nu = 0,67  ( 4,55 10  ) 16 Vậy: α = Phụ lục  (1, 47 10 )  58,032  = 601,99  −3 Nu  λ N 601,99  60,813 10−2 = = 23, 65 (N/m2.oC) HT 15, 48 15 PHỤ LỤC Bảng 7.1 Nhân lực lao động gián tiếp Giám đốc - 01 Phòng kinh doanh - Phịng KCS - 03 Phó giám đốc - 02 03 Phịng hành - Nhà ăn, tin - 04 Phịng kế tốn - 05 03 Phịng y tế - 02 Nhà vệ sinh - 02 Phòng kỹ thuật - 04 Phòng bảo vệ - 04 Phòng tài vụ - 03 Tổng cộng : 36 người Bảng 7.2 Nhân lực lao động sản xuất trực tiếp STT Chức Số người Số ca Tổng 01 Trưởng ca 3 02 Pha loãng xử lý sơ nguyên liệu 03 Làm nguội 04 Pha loãng 05 Khu lên men 06 Khu chưng cất – tinh chế– hấp phụ 3 07 Phân xưởng điện 08 Khu thu hồi CO2 3 09 Khu nhân giống 10 Lò 11 Xử lý nước 12 Kho nguyên liệu 3 13 Kho thành phẩm 3 14 Kho nhiên liệu 3 15 Tổ bơm 16 Tổ lái xe 3 17 Lái xe lãnh đạo nhà máy 18 Trạm máy nén 3 31 54 91 Tổng Bảng 7.3 Bảng tổng kết cơng trình ST T Phụ lục Tên cơng trình Khu xử lí - pha lỗng - nhân giống Kích thước (m) 24 × 15 × 7,2 12 × × 12,6 Chú thích DxLxH Diện tích (m2) 360 16 Khu lên men Khu chưng cất - tinh chế, 12 × 25 × 18 DxLxH 24 × × 25 DxLxH 12 × × DxLxH 72 300 144 hấp phụ Phân xưởng điện Kho nguyên liệu 25× 17 × 7,2 DxLxH 425 Kho thành phẩm 25 × 13 × 7,2 DxLxH 325 Phân xưởng lò 7×6×4 DxLxH 42 Nhà hành 26 × × DxLxH 156 Trạm xử lý nước 6×6×6 DxLxH 36 10 Phịng vệ sinh – phịng tắm 12 × × DxLxH 72 11 Nhà ăn – tin 17 × × DxLxH 102 12 Trạm biến áp 4×4×6 DxLxH 16 13 Nhà chứa máy phát điện dự phịng 6×6×4 14 Gara ơtơ 22 × × DxLxH 132 15 Nhà để xe 4×6×3 DxLxH 24 16 Phịng thường trực bảo vệ 3×3×3 DxLxH 18 17 Bể xử lý bã nước thải 15 × × DxLxH 90 18 Kho nhiên liệu 12 × × DxLxH 72 19 Trạm máy nén thu hồi CO2 bơm Trạm 12 × × DxLxH 72 6×6×6 DxLxH 36 20 Tổng cộng Phụ lục DxLxH 36 2494 17 PHỤ LỤC Kiểm tra nguyên liệu ❖ Xác định hàm lượng đường - Cơ sở phương pháp Cơ sở phương pháp Bectran: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 Cu(OH)2 + HO-CH-COONa → Cu-O-CH-COOK + 2H2O HO-CH-COOH -O-CH-COONa 2Cu-O-CH-COOK + CH2OH(CHOH)4CHO + 2H2O → -O-CH-COONa CH2OH(CHOH)4COOH + Cu2O↓ + HO-CH-COONa HO-CH-COOK Kết tủa oxit đồng màu đỏ hòa tan theo phản ứng sau: 2SO Fe2(SO4)3 + Cu2O ⎯H⎯ ⎯→ 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O Tiếp theo định lượng FeSO4 tạo thành dung dịch KMnO4: 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O Căn vào KMnO4 tiêu hao nhân với 6,36 nhận số mg Cu Sau tra bảng Bectran biết lượng đường chứa mẫu thí nghiệm - Cách tiến hành Dùng ống đong lấy 20 ml Felling A 20 ml Felling B cho vào bình tam giác 250 ml, lắc dùng pipet hút 20 ml dung dịch đường xử lí pha lỗng vào Lắc đặt bình tam giác lên bếp điện bếp ga, đun cho sau 3-4 phút sơi cho sơi tiếp phút Lấy bình khỏi bếp lắng, sau đem lọc qua phễu xốp rửa nhiều lần nước cất nóng 70-80oC Rửa xong dùng 25 ml dung dịch Fe2(SO4)3 để hòa tan oxit đồng, rửa 2-3 lần nước nóng Dung dịch nhận sau hòa tan rửa đem chuẩn dung dịch KMnO4 0,1 N đến xuất màu hồng không sau đến giây Căn vào KMnO4 tiêu hao nhân với 6,36 nhận số mg Cu Sau tra bảng Bectran biết lượng đường chứa mẫu thí nghiệm Kiểm tra giấm chín sau lên men ❖ Độ rượu tronng dấm - Cơ sở phương pháp: Sau lên men trước hết cần kiểm tra nồng độ rượu giấm chín, đồng thời đơi ta cịn phải kiểm tra rượu sót đáy tháp thơ tháp tinh Muốn xác định ta phải chưng cất để tách rượu khỏi chất hoà tan Phụ lục 18 Lấy 100 ml dung dịch lọc giấm chín có nhiệt độ khoảng 20oC cho vào bình định mức 100ml, rót dịch giấm vào bình tráng 100 ml nước cất đổ vào bình cất Tiến hành chưng cất dịch cất 97÷98 ml ngừng đặt bình cất vào nồi điều nhiệt giữ 20oC Sau 10÷15 phút thêm nước cất đến 100 ml, đậy kín chuẩn bị đo nồng độ rượu Để kiểm tra rượu sót, sau thu dịch cất ta đem xác định rượu theo phương pháp hoá học dựa sở phản ứng: 3C2H5OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 = 3CH3COOH + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 11H2O Lượng bicromat kali dư xác định theo phương trình phản ứng: K2Cr2O7 + 6KI +7H2SO4 = 3I2 + 4K2SO4 + 2Cr2(SO4)3+ 7H2O Lượng I2 giải phóng định phân Na2S2O3 Na2S2O3+ I2 = NaI + Na2S2O6 - Cách tiến hành: Lấy 20 ml dung dịch bicromat kali cho vào bình cầu 500 ml, thêm ml H2SO4 Tiếp tục cho vào 10 ml dung dịch rượu pha lỗng đến 0,3 ÷ 0,6% hay 20ml dịch cất từ bã rượu hay nước thải, lắc để phản ứng 15 phút Cân khoảng 1÷2 g KI hồ với nước cho vào bình phản ứng, lắc để vào chổ tối Sau khoảng 10 phút thêm vào 100 ml cất định phân I2 vừa tạo thành dung dịch Na2S2O3 0,1 N với thị dung dịch tinh bột 0,5% xuất màu xanh da trời (màu Cr2(SO4)3) [2] Song song với mẫu thí nghiệm làm với mẫu trắng thay rượu nước cất Căn vào hiệu số lượng Na2S2O3 mẫu thí nghiệm mẫu trắng suy lượng rượu chứa mẫu thí nghiệm % rượu sót: (A − A )  1,15 20  100 (mg/100 ml) A: số ml Na2S2O3 tiêu hao thí nghiệm A0: số ml Na2S2O3 tiêu hao mẫu trắng 1,15: lượng rượu tương ứng với ml Na2S2O3 0,1 N ❖ Xác định hàm lượng đường sót dấm chín - Cách tiến hành: Lấy 50 ml giấm chín cho vào bình tam giác 250 ml, thêm ml HCl đậm đặc nối bình với ống sinh hàn dài 50 cm Mặt khác lấy 50 ml dịch lọc giấm chín cho vào bình khác, thêm nước acid mẫu giấm chưa lọc Sau nối ống sinh hàn khí, đặt bình vào nồi cách thủy đun Tiếp làm nguội đến nhiệt độ phòng trung hòa NaOH 10% tới màu giấy quỳ chuyển sang xanh lơ Chuyển toàn dịch vào bình định mức 250 ml thêm nước tới ngấn bình, đem lọc qua giấy vào bình khơ khác Hút 10 ml dịch lọc cho vào bình định mức 100 ml thêm nước cất đến ngấn bình Lấy ống nghiệm có nút mài sấy khơ đặt vào giá sau hút 10 ml dung dịch antron cho vào ống nghiệm Nhỏ từ từ vào ống nghiệm thứ 5ml nước cất (mẫu kiểm chứng), ống nghiệm khác cho ml dịch đường lỗng Đậy kín nút mài cột Phụ lục 19 dây cao su nhỏ Lắc cho vào nước sôi cho 0,5 phút sơi trở lại giữ thêm 5,5÷6 phút nữa, lấy ống nghiệm nhúng vào nước lạnh Đo mật độ quang dung dịch máy so màu quang điện với với chiều dày lớp chất lỏng mm với kính lọc khác Kết dùng kính lọc màu da cam(  = 610 nm) có D1, sau với kính lọc sáng màu tím (  = 413 nm) có D2 Hàm lượng đường sót giấm chín tính: 18,9  (D1 − D )  n (%) 1000 ❖ Kiểm tra nồng độ cồn - Cách tiến hành: Ống đong cồn kế phải sạch, khơ Rót cồn mẫu vào ngấn đầy ống đong đặt thẳng đứng (chiều cao ống phải lớn chiều dài cồn kế), từ từ thả cồn kế vào buông tay cho cồn kế dao động đến dừng lại vị trí cân đọc độ cồn dùng nhiệt kế xác định nhiệt độ cồn Đọc đến lần để lấy kết trung bình Khi đọc phải đặt mắt ngang tầm mức cồn Sau tra bảng [5] ❖ Kiểm tra hàm lượng acid este cồn - Cách tiến hành: Dùng ống hút cho 100 ml cồn (pha lỗng tới 50%) vào bình tam giác 250 ml Nối với hệ thống làm lạnh ngược, đun sôi 15 phút để tách CO2 Tiếp theo làm lạnh đến nhiệt độ phịng, cho ÷ giọt phenolftalein, dùng dung dịch NaOH 0,5 N chuẩn đến xuất màu hồng nhạt [2] Hàm lượng acid tính theo công thức: V   10  100 (mg/l) C Trong đó: V: Số dung dịch NaOH 0,1 N tiêu hao định phân 6: Số mg acid acetic ứng với ml NaOH 0,1 N 10: Hệ số chuyển thành lít 100: Hệ số chuyển thành cồn 100% C: Nồng độ cồn dung dịch đem phân tích Hàm lượng ester cồn xác định: E = V  8,8  10  100/C, mg/l Trong đó: V: số ml NaOH 0,1N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư 8,8: lượng ester etylic ứng với 1ml NaOH 0,1 N ❖ Xác định hàm lượng ancol cao phân tử - Cơ sở phương pháp: Dựa vào phản ứng ancol cao phân tử với aldehyt salixilic Trong môi trường acid sunfuric, ancol etylic phản ứng với aldehyt salixilic có màu vàng, rượu chứa ancol cao phân tử màu hỗn hợp màu đỏ (da cam) - Tiến hành: Phụ lục 20 Dùng ống đong 50 ml hay 25 ml có nút nhám rửa sạch, sấy khơ Sau cho vào ống thứ 10 ml cồn, ống khác chứa 10 ml dung dịch mẫu có hàm lượng aldehyt acetic tương đương mẫu thí nghiệm, dùng ống hút cho vào ống đong 0,4 ml dung dịch aldehyt salixilic 1% 20 ml acid sunfuric đậm đặc Nút ống đong lắc đều, để yên 30 phút Sau đem so màu mắt thường, màu ống thí nghiệm phù hợp với màu ống mẫu hàm lượng ancol cao phân tử cồn thí nghiệm hàm lượng ancol cao phân tử mẫu [2] Hàm lượng ancol cao phân tử tính theo cồn: a  100 (mg/l hay %) C Trong đó: a: hàm lượng dầu fusel mẫu C: nồng độ cồn mẫu thí nghiệm ❖ Xác định lượng ancol metylic - Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm to (18 x 180) khơ sạch, cho vào 0,1 ml dịch cồn cộng thêm ml KMnO4 N 0,4 ml dung dịch acid sunfuric đậm đặc Lắc nhẹ để yên, sau phút thêm vào 1ml acid oxalic bão hòa để khử lượng KMnO4 dư 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5(COOH)2→ 10CO2 + K2SO4 + MnSO4 + 8H2O Khi dung dịch có màu vàng, thêm vào ml dung dịch acid sunfuric đậm đặc, màu dùng ống hút cho vào ml dung dịch fucxin lắc nhẹ để 25÷30 phút Song song tiến hành thí nghiệm với mẫu chứa ancol metylic biết trước Sau 25÷30 phút màu ống chứa cồn thí nghiệm nhạt màu dung dịch mẫu xem đạt tiêu chuẩn hàm lượng ancol metylic, màu thí nghiệm đậm khơng đạt [2] ❖ Xác định hàm lượng furfurol - Cách tiến hành: Lấy ống nghiệm 25 ml có nút nhám, dùng ống hút nhỏ 10 giọt aniline giọt HCl vào ống nghiệm Tiếp theo cho 10 ml cồn lắc để yên Nếu sau 10 phút hỗn hợp khơng màu cồn đạt tiêu chuẩn, xuất màu hồng xem cồn khơng đạt tiêu chuẩn có chứa nhiều furfurol [2] Phụ lục 21 ... Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/ giờ Năm 1960, có thêm nhà máy sản xuất cồn từ rỉ đường Việt Trì Phú Thọ Sông Lam Nghệ An Năng suất nhà máy triệu... phẩm Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/ giờ Đề tài thuộc diện: Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: - Năng suất: nguyên liệu/ giờ. .. tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường suất nguyên liệu/ giờ Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 Rỉ đường 2.1.1.1 Giới thiệu Rỉ đường hay gọi mật rỉ đường,