Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học – kỹ thuật và nhu cầu sử dụng cồn ngày càng tăng thì ngành công nghiệp sản xuất cồn ngày càng phát triển mạnh mẽ với độ hiệu quả và chất lượng cồn cao Các nguyên liệu trong chế biến cồn ngày càng đa dạng như gạo ngô khoai sắn rỉ đường Trong đó thì rỉ đường là nguyên liệu có hiệu quả kinh tế cao nhất do nguyên liệu là phụ phẩm của ngành công nghiệp rỉ đường nên giá thành rẻ quá trình xử lý nguyên liệu lại đơn giản tốn ít tài nguyên Nội dung đồ án cách xây dựng một nhà máy sản xuất cồn cách bố trí máy móc thiết bị trong phân xưởng cách bố trí tổng mặt bằng nhà máy sao cho hợp lý Cũng như cách tính toán lựa chọn phương pháp lắp đặt thiết kế nhà máy một cách kinh tế nhất Biết được phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng nguyên liệu bán thành phẩm và thành phẩm
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 96° TỪ RỈ ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 2000 LÍT SẢN PHẨM/NGÀY SVTH: DƯƠNG QUANG THẮNG Đà Nẵng – Năm 2017 TÓM TẮT Đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường suất 2000 lít sản phẩm/ngày” Sinh viên thực hiện: Dương Quang Thắng Lớp: 11H2A Người hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường Nội dung tóm tắt Lý chọn đề tài Hiện nay, với phát triển mạnh mẽ khoa học – kỹ thuật nhu cầu sử dụng cồn ngày tăng ngành công nghiệp sản xuất cồn ngày phát triển mạnh mẽ với độ hiệu chất lượng cồn ngày cao Các nguyên liệu chế biến cồn ngày đa dạng như: gạo, ngô, khoai, sắn, rỉ đường Trong rỉ đường ngun liệu có hiệu kinh tế cao nguyên liệu phụ phẩm ngành công nghiệp rỉ đường nên giá thành rẻ, trình xử lý nguyên liệu lại đơn giản, tốn tài ngun Trên sở đó, giao nhiệm vụ: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96°từ rỉ đường suất 2000 lít sản phẩm /ngày” Mục đích Hiểu rỏ cách xây dựng nhà máy sản xuất cồn, cách bố trí máy móc, thiết bị phân xưởng, cách bố trí tổng mặt nhà máy cho hợp lý Cũng cách tính tốn , lựa chọn phương pháp lắp đặt, thiết kế nhà máy cách kinh tế Biết phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu, bán thành phẩm thành phẩm Nội dung Đồ án tốt nghiệp gồm có thuyết minh vẽ thể đầy đủ dây chuyền sản xuất cồn 96o từ rỉ đường thiết bị sử dụng trình sản xuất Bên cạnh cịn có nội dung tính nhiệt – – nước tính tổ chức, xây dựng giúp thể tổng quan nhà máy sản xuất cồn 96o Kết luận Qua đồ án giúp vận dụng kết hợp lý thuyết thực tế để hình thành cách nhìn tổng quan thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung nhà máy sản xuất cồn 96° nói riêng Tuy nhiên đồ án cịn mang tính lý thuyết, giả định, chưa sát với thực tế Do hạn chế mặt kiến thức kinh nghiệm thực tế nên cịn nhiều thiếu sót Rất mong nhận góp ý q thầy bạn để đồ án tơi hồn thiện ÐẠI HỌC ÐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ÐẠI HỌC BÁCH KHOA Ðộc lập - Tự - Hạnh phúc - - KHOA: HOÁ NHIỆM VỤ ÐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : DƯƠNG QUANG THẮNG Lớp : 11H2A Tên đề tài đồ án khoa: Hóa Số thẻ sinh viên : 107110250 Ngành: Cơng nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ rỉ đường suất 2000 lít sản phẩm/ngày Đề tài thuộc diện: có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Năng suất 2000 lít sản phẩm/ngày Nội dung phần thuyết minh tính tốn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 8: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Các vẽ (ghi rõ loại vẽ kích thước vẽ) BẢN 1:SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ (A0) BẢN 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN 4: ĐƯỜNG ỐNG HƠI - NƯỚC (A0) BẢN 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0) Họ tên người hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hồn thành nhiệm vụ: TRƯỞNG BỘ MƠN PGS.TS ĐẶNG MINH NHẬT Đà Nẵng, ngày tháng năm 2017 Người hường hẫn BÙI VIẾT CƯỜNG LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S Bùi Viết Cường, giảng viên mơn cơng nghệ hóa thực phẩm – trường ĐHBK ĐÀ NẴNG người tận tình hướng dẫn, bảo tơi suốt q trình làm đồ án Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo trường ĐHBK ĐÀ NẴNG nói chung, thầy cô giáo môn công nghệ hóa thực phẩm nói riêng hướng dẫn cho tơi kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp tơi có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình học tập Cuối cùng, tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan q trình làm đồ án tốt nghiệp tơi Các số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thực chưa công bố cơng trình khác Nếu khơng nêu , tơi hồn tồn chịu trách nhiêm đề tài Sinh viên thực DƯƠNG QUANG THẮNG ii MỤC LỤC TÓM TẮT LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ viii DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Vị trí xây dựng 1.2 Đặc điểm tự nhiên 1.3 Nguồn nguyên liệu 1.4 Hợp tác hóa .2 1.5 Nguồn cung cấp điện 1.6 Nguồn cung cấp 1.7 Nguồn cung cấp nước 1.8 Giao thông 1.9 Nguồn nhân lực 1.10 Khả tiêu thụ sản phẩm 1.11 Năng suất nhà máy .4 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 Chất hỗ trợ kỹ thuật .10 2.2 Lên men công nghệ sản xuất cồn 10 2.1.1 Khái niệm: 10 iii 2.2.2.Các phương pháp lên men 10 2.3 Chưng cất tinh chế cồn 96o 13 2.3.1 Lý thuyết chưng cất .13 2.3.2 Cơ sở lý thuyết tinh chế .14 2.3.3 Các phương pháp chưng cất – tinh chế .15 2.4 Tách nước 21 2.5 Sản phẩm .21 2.5.1 Ethanol 21 2.5.2 Cồn 96° 22 2.6 Tình hình sản xuất nước 23 2.6.1 Ở nước .23 2.6.2 Trong nước 24 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 26 3.1.Sơ đồ quy trình cơng nghệ 26 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ .27 3.2.1 Xử lý nguyên liệu 27 3.2.2 Lên men .30 3.2.3 Chưng cất, tinh chế 33 3.2.4 Bốc nhiệt 35 3.2.5 Tách nước 35 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU 37 4.1 Kế hoạch sản xuất 37 4.2 Tính cân sản phẩm 37 4.2.1 Các thông số ban đầu 37 4.2.2 Tính toán cân vật chất 38 4.3.3 Tính tốn cân vật chất cho ngày 49 Chương 5: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 50 5.1 Phân xưởng xử lý pha loãng rỉ đường 50 5.1.1 Thùng tiếp nhận rỉ đường .50 5.1.2 Thùng chứa H2SO4 51 5.1.3 Thiết bị hịa lỗng sơ 52 5.1.4 Thùng chứa(NH4)SO4 54 5.1.5 Thùng chứa Na2SiF6 55 iv 5.1.6 Thùng chứa H3PO4 56 5.1.7 Thiết bị gia nhiệt lắng 57 5.1.8 Thiết bị pha loãng liên tục 58 5.1.9 Thùng chứa sau pha loãng liên tục 59 5.2 Phân xưởng lên men .60 5.2.1 Thùng nhân giống cấp I, II 60 5.2.2 Số lượng thùng lên men 62 5.2.3 Thiết bị tách CO2 64 5.2.4 Thùng chứa giấm chín 65 5.3 Phân xưởng chưng cất tinh chế 66 5.3.1 Tính tháp thơ .66 5.3.2 Tháp tinh chế .67 5.4 Các thiết bị truyền nhiệt 68 5.4.1 Thiết bị hâm giấm: .68 5.4.2 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 70 5.4.3 Thiết bị tách bọt 71 5.4.4 Thiết bị ngưng tụ tháp tinh 72 5.4.5 Thiết bị bốc 75 5.4.6 Thiết bị hấp phụ giải hấp 77 5.4.7 Thiết bị ngưng tụ cồn sản phẩm 79 5.4.8 Thiết bị làm lạnh cồn sản phẩm 80 5.4.9 Thiết bị làm lạnh dầu fuzel 81 5.4.10.Thiết bị ngưng tụ cồn nhạt 82 5.4.11 Các thùng chứa 83 5.5 Chọn bơm 85 5.5.1 Bơm rỉ đường đặc, chất sát trùng, axit, chất dinh dưỡng, dịch giống 85 5.5.2 Bơm dịch pha loãng lên men 86 Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 89 6.1 Tính 89 6.1.1 Tính cho xử lý rỉ đường .89 6.1.2.Tính cho trình chưng cất tinh chế 91 6.1.3 Tính cho q trình bốc – nhiệt 91 6.1.4 Tính nhiệt lượng cho q trình hấp phụ - giải hấp 91 6.1.5 Tính chọn lị .93 v 6.1.6 Tính nhiên liệu 94 6.2 Tính nước cho phân xưởng sản xuất 94 6.2.1 Nước dùng cho phân xưởng lên men 94 6.2.2 Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất - tinh chế 95 Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG 97 7.1 Tổ chức nhà máy 97 7.1.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy 97 7.1.2 Tổ chức lao động 97 7.2 Tính cơng trình xây dựng 98 7.2.1 Khu sản xuất 98 7.2.2 Phân xưởng điện .99 7.2.3 Kho chứa nguyên liệu 99 7.2.4 Phân xưởng lò 99 7.2.5 Nhà hành 100 7.2.6 Trạm xử lý nước 100 7.2.7 Nhà vệ sinh, nhà tắm 100 7.2.8 Nhà ăn, tin 100 7.2.9 Nhà chứa máy phát điện dự phòng 100 7.2.10 Trạm biến áp 101 7.2.11 Gara ô tô 101 7.2.12 Nhà để xe 101 7.2.13 Phòng thường trực bảo vệ 101 7.2.14 Khu xử lý bã nước thải .101 7.2.15 Kho nhiên liệu 101 7.2.16 Trạm máy nén thu hồi CO2 101 7.3 Tính tổng mặt cần xây dựng nhà máy 102 7.3.1 Khu đất mở rộng 102 7.3.2 Diện tích khu đất xây dựng nhà máy 102 7.3.3 Tính hệ số sử dụng 103 Chương 8: KIỂM TRA SẢN XUẤT VÀ SẢN PHẨM 104 8.1 Kiểm tra nguyên liệu 104 8.2 Kiểm tra tiêu dấm chín 105 8.2.1 Nồng độ lên men 105 8.2.2 Xác định đường sót lên men .105 vi Nhiệt Rượu tinh chế 8,088 226 1737,714 Hơi hồi lưu cồn tinh chế Hơi dầu Fusel 26,912 1,095 1170 1930 31487,04 2113,35 Sản phẩm đáy P + 10,34 436 436×P + 4682,204 Cồn đầu 0,248 1180 277,3 10 Tổn thất nhiệt 5% Qra Tổng cộng: (40297,608 436×P)×1,05 + Phương trình cân nhiệt lượng: tổng nhiệt vào = tổng nhiệt 12321,012 + 2680×P = 42312,488+457,8×P P = 13,496 (kg) W = P + 10,097= 13,496 + 10,097= 23,593 (kg) Xác định số đĩa − Số đĩa phần luyện: Phương trình làm việc y= Rx x x+ P Rx + Rx + [8] + Rx: số hồi lưu, Rx = 2,5 + xP: nồng độ phần mol rượu (pha lỏng) đỉnh tháp, xP = 84 %mol + x, y: nồng độ % mol pha lỏng pha y= 2,5 84 x+ = 0,714 x + 24 2,5 + 2,5 + Trong khoảng nồng độ 24,65% mol đến 84 % mol, số đĩa lý thuyết xác định theo đồ thị (phu lục 3) Dựa vào đồ thị ta có bậc thay đổi nồng độ là: 30 Chọn hiệu suất đĩa = 0,5 Số đĩa thực tế đoạn luyện là: n1 = 30 = 60 (đĩa) 0,5 − Số đĩa phần chưng: Phương trình làm việc có dạng: y= L (x - xw) G G: Lượng tháp ứng với 100 kg giấm Phụ lục 13, 496 = 0, 75 (Kmol) 18 G= L: Lượng lỏng tháp: L = L1 + L2 L1: Lượng lỏng từ tháp thô với: 16,873 kg 43,293% khối lượng L1 = 16,873 43, 293 (100 − 43, 293) 16,873 + = 0, 69 (Kmol) 46 100 18 100 L2: lượng lỏng hồi lưu, L2 = R x D MD Rx = 2,5 D = 8,088 (kg) MD = 46×y + 18×(1- y) y: nồng độ phần mol lỏng hồi lưu, y = 0,84 phần mol MD = 46×0,84 + 18×(1 - 0,84) = 41,52 (g) L2 = 2,5 7,689 = 0, 463 (Kmol) 41,52 L = L1 + L2 = 0,69 + 0,463 = 1,153(Kmol) xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 0,002 % mol y= 1,153 ( x − 0,002) = 1,537 x − 0,0031 0,75 Khoảng nồng độ 0,2 % mol đến 25,31 % mol, số đĩa xác định theo đồ thị Từ kết đồ thị (phụ lục 7), ta có số đĩa lý thuyết: n1 = 2,8 Khoảng nồng độ từ 0,002% đến 0,2% số đĩa xác định theo công thức: x K G lg 1 + ( − 1) xw L −1 n2 = KG lg( ) L K: Hệ số bay rượu, K = 13 G: Lượng tháp, G = 0,75 Kmol L: Lượng lỏng tháp, L = 1,153 Kmol xo = 0,2 % mol xw = 0,002 % mol Phụ lục → n2 = 0, 13 0, 75 lg 1 + ( − 1) 0, 002 1,153 − = 2,1 13 0, 75 lg 1,153 n = n1 + n2 = 2,8 + 2,1 = 4,9 Chọn hiệu suất đĩa = 0,5 Số đĩa thực tế: N = n = 4,9 = 10 0,5 Số đĩa toàn tháp: N = 60 + 10 = 70 (đĩa) Đường kính tháp tinh Bảng nồng độ cấu tử etylic pha lỏng hơi: Bảng3: Bảng nồng độ pha lỏng, từ vị trí đỉnh, đáy, tiếp liệu dựa vào bảng 5.2 Nồng độ Nhiệt độ sơi Vị trí Pha Pha lỏng (0C) % khối lượng % mol % khối lượng % mol Đỉnh 88,5 84 88,5 84 78,3 Tiếp liệu 43,293 23,001 75,459 54,551 82,606 Đáy 0,005 0,002 0,005 0,002 105 Tính đường kính đoạn luyện D = 0,0188 g tb (PWg )tb (m) [8] Tính khối lượng riêng trung bình pha lỏng: xtb = atb R + − atb N R, N: Khối lượng riêng rượu nước lấy theo giá trị trung bình nhiệt độ tháp ttb = 78,3 + 82, 606 = 80, 4530 C Ứng với nhiệt độ đó, ta có: R = 734,57 kg/m3 N = 971,683 kg/ m3 [9] [9] a: Nồng độ phần khối lượng trung bình pha lỏng đoạn đỉnh tháp đĩa tiếp liệu atb = Phụ lục 0,885 + 0,442 = 0,682 phần khối lượng xtb = 0, 682 − 0, 682 + 734,57 971, 683 xtb = 796,37(kg/m3) Tính khối lượng riêng trung bình pha ytb = y M R + (1 − y) M N 273 [8] 22, T Với: MR, MN: Khối lượng mol rượu nước MR = 46; MN = 18 T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha đoạn đỉnh tháp đáy tháp T = 80,453 + 273 = 353,4530K y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn đỉnh tháp đoạn tiếp liệu y= yt + y d yt: Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, yt = 0,546 phần mol yd: Nồng độ phần mol đỉnh, yd = 0,84 phần mol y= 0,546 + 0,84 = 0, 693 ytb = 0,693 46 + (1 − 0,693) 18 273 = 1, 29 (kg/m3) 22, 353, 453 Vận tốc phần luyện: (yWy)tb = 0, 065 h xtb ytb [8] h: Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,4 m : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt [8] Với atb = 0,693 phần khối lượng nên ta có 20 dyn/cm → = ( pyWy)tb = 0,065 1 0,4 796,37 1,29 = 1,3176 (kg/m2.s) Tính lượng tháp (đoạn luyện): g = gt + g d gd: Lượng đỉnh tháp, gd = 26,912 (kg) gt: Lượng vào đĩa thứ đoạn luyện: gt = Gt + D yt×gt = Gt×xt + D×xp [8] gt×rt = gd×rd + xp: Nồng độ pha lỏng đỉnh tháp, xp = 0,931 phần khối lượng + xt: Nồng độ pha lỏng đĩa tiếp liệu, xt = 0,433 phần khối lượng + D: Sản phẩm đỉnh, D = 8,088kg Phụ lục + yt: Nồng độ pha đĩa tiếp liệu, yt = 0,755 phần khối lượng + rt , rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đĩa tiếp liệu đỉnh rt = rRt.yt + (1 - yt).rNt [8] rd = rRd.yd + (1 - yd).rNd Ở đĩa tiếp liệu ( t0s = 82,606 0C) : [9] rRt = 200,958Kcal/kg rNt = 556,394 Kcal/kg Ở đỉnh tháp (t0s = 78,30C) [9] rRd = 202,68 Kcal/kg rNd = 560,7 Kcal/kg yd = 0,931 phần khối lượng → rd = 202,68 × 0,931 + (1 - 0,931) × 560,7 = 227,38 Kcal/kg Giải hệ phương trình ta được: gt = D( x p − xt ) ( yt − xt ) = 7, 689 (0,931 − 0, 433) = 11,892 (kg) (0, 755 − 0, 433) Thay số vào ta được: g= gt + g d 11,892 + 26,912 = = 19, 402 (kg) 2 Tính đường kính đoạn luyện: DL = 0,0188 g' ( y W y ) tb [8] g’: Lượng qua tháp tính theo suất giấm vào: 𝑔, = mdấm×g 24 × 100 = 30785,37 × 19,402 = 248,87 24 × 100 DL = 0,0188 × √ − Đường kính đoạn chưng: D = 0,0188 Tính khối lượng riêng pha lỏng: xtb = 248,87 = 0,26 (m) 1,3176 g tb (PWg )tb atb R + (m) − atb N + R, N: Khối lượng riêng rượu nước lấy theo nhiệt độ trung bình ttb = Phụ lục 82, 606 + 105 = 93,8030 C 10 Ta được: R = 721,887 kg/m3; N = 962,338 kg/m3 + a: Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng atb = xtb 0, 433 + 0, 00005 = 0, 217 phần khối lượng = 0, 217 − 0, 217 + 721,887 962,388 xtb = 897,503 (kg/m3) +Tính khối lượng riêng trung bình pha hơi: ytb = y 46 + (1 − y) 18 273 22, T T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha T = ttb + 273 = 93,803 + 273 = 366,803 0K y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn chưng: y= 0,545 + 0, 00002 = 0, 273 (phần mol) ytb = 0, 273 46 + (1 − 0, 273) 18 273 = 0,852 (kg/m3) 22, 366,803 Vận tốc đoạn chưng: (yWy)tb = 0, 065 h. xtb ytb h: Khoảng cách hai đĩa, chọn h = 0,4 m : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt Với atb = 0,217 nhiệt độ ttb = 93,8030C, ta có: 20 dyn/cm → = (pyWy)tb = 0,065 1 0,4 897,503 0,852 = 1,137 (m) − Tính lượng trung bình tháp: g = gt + g w + gt: Lương khỏi đoạn chưng, gt = 11,892 (kg) + gw:Lượng vào đoạn chưng xác định theo phương trình: gw.rw = gd.rd + gd : Lượng khỏi đỉnh tháp, gd = 26,912 kg/100 kg giấm + rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đáy tháp: rd = 227,38 (Kcal/kg) + rw: Ẩn nhiệt hóa dung dịch đáy tháp: rw = yw.rRw + (1 - yw).rNw + rR, rN: Ẩn nhiệt hóa rượu nước đáy tháp (1050C) + rRw = 191 (Kcal/kg) + rNw = 535,75 (Kcal/kg) + yw: Nồng độ rượu pha đỉnh tháp, yw = 0,00005 phần khối lượng Phụ lục 11 gw = g d rd g d rd = rw yw rR + (1 − yw ) rN = => gtb = 26,912 227,38 = 11, 42 (kg) 0,00005 191 + (1 − 0,00005) 535,75 11,892 + 11, 42 = 11, 656 (kg/100kg giấm) Lượng tháp tinh theo suất giấm vào: 𝑔, = mdấm×g 24 × 100 = 30785,37 × 11,656 = 149,51 24 × 100 Đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188 × √ 149,51 = 0,22 (m) 1,137 Đường kính tháp tinh : D= Phụ lục DL + DC 0,26 + 0,24 = = 0,25 (m) 2 12 Phụ lục Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp tinh Phụ lục 13 PHỤ LỤC Tính nhiệt cho thùng lên men Nhiệt sinh q trình lên men: Cứ lít dịch lên men thùng lên men sau giải phóng 1,13 kcalo nhiệt Lượng nhiệt sinh trong thùng: 𝑄= 𝑉 72 32714,53 72 × × 1,13 = × × 1,13 = 13862,78 (kcal) 𝑛 24 24 V: Tổng số dịch lên men ngày, n: số thùng lên men Nhiệt tổn thất rượu CO2 mang ra: Lấy 10% so nhiệt lượng sinh ra: Q1 = 10% × Q = 0,1 × 13862,78 = 1386,28 (Kcal) Để lấy lượng lại ta sử dụng hệ thống làm nguội dạng ống xoắn ruột gà Lượng nhiệt hệ thống làm nguội lấy đi: Q2 = F × k × t (W), [8] F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt F=×D×H= 3,14×2,3×7,82=56,48 (m2) k: Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: k = + + t [8] 1: Hệ số cấp nhiệt từ thùng lên men đến thành thiết bị, 1 = 699 W/m2.độ : Chiều dày thành thiết bị, = 0,006 (m) t : Hệ số dẫn nhiệt thành thiết bị, t =50 W/m.độ 2: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị đến nước dội, = Nu N [9] HT N = 52,3 10-2 (Kcal/m.h.độ) = 60,8 10-2(W/m.độ) HT: Chiều cao phần thân hình trụ, HT = 5,036 m, Nu: Chuẩn số Nuyxen đặc trưng cho trình cấp nhiệt bề mặt phân giới phụ thuộc vào chuẩn số Raynon: Re = V: Mật độ tưới , V = V [9] G , (kg/m.s) DT DT: Diện tích bề mặt truyền nhiệt thân thiết bị, DT = F = 61,26 (m2) G : Khối lượng chất lỏng chảy bề mặt thành G = 1,5 kg/s Nhiệt độ trung bình nước dội: 250C(Nhiệt độ đầu: 200C, nhiệt độ cuối: 300C ) Ở 250C, độ nhớt nước = 0,8937 10-3 (N.s/m2) [9] Phụ lục 14 Re = V = 4G 1,5 = = 109,59 DT 0,8937 10−3 61, 26 Re = 109,59 < 2000 Nuyxen tính: Nu = 0,67 (Ga2 Pr3 Re)1/9 [9] Trong đó: 𝐺𝑎 = Pr = CP 𝐻 × 𝜌2 × 𝑔 7,823 × 10002 × 9,8 = = 5,868 × 1015 (0,8937 ì 103 )2 à2 [12] - nht nước 250C, = 0,8937 × 10-3 N.s/m2 - Hệ số dẫn nhiệt nước 250C, = 60,8 × 10-2 W/m.độ CP- Nhiệt dung riêng nước 250C, CP = 0,99892 kcal/kg.độ Pr = 0,99892 0,8937 10 −3 = 0,00147 60,8 10 − Nu=0,67×[( 156, 7111013 )2 × (0,00147)3 × 109,59]1/9 = 305,62 2 = K= Nu N 305, 62 60,8 10−2 = = 36, (N/m2.0C) H 5, 036 = 34, 72 (W/m2.0C) 0, 006 + + 699 50 36, t – Hiệu số nhiệt độ trung bình, t = t1 − t [9], t1 ln t t1 = T – t1, t2 = T- t2 T = 320C, t1 = 200C, t2 = 300C, t1 = 120C, t2 = 20C, t = 12 − = 5,58 C ln Vậy nhiệt lượng nước dội lấy đi: Q2=K× F × t =34,72×56,48 5,58=10942,30 (W) = 9408,68 (Kcal/h) Lượng nước dội cho thùng lên men chính: m = 3600 1,5 = 5400 (kg/h) Lượng nhiệt lượng hệ thống làm nguội ống xoắn ruột gà lấy đi: Q3=Q – Q1 – Q2 = 13862,78 – 1386,28 – 9408,68 = 3067,84 (Kcal/h) Lượng nước cung cấp cho ống xoắn ruột gà: Q = G C t [9] Phụ lục 15 𝐺= Q3 3067,84 = = 307,12 (kg/h) Cp × ∆t 0,99892 × (30 − 20) Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: 307,12 (kg/h) Phụ lục 16 Phụ lục Xác định hàm lượng đường mật rỉ 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 lý pha lỗng vào Lắc đặt bình tam giác lên bếp điện đun sơi vịng 3-4 phút để sơi phút, sau đem lọc qua phễu xốp nhiều lần nước cất nóng 70-80°C Dùng Fe2(SO4)3 để hòa tan oxit đồng rửa 2-3 lần nước nóng Dung dịch thu đem chuẩn KMnO4 0,1N đến xuất màu hồng không sau 2-3 giây Số mL KMnO4 tiêu hao nhân với 6,36 có lượng mg đồng Đem tra với bảng Bectran [1] để biết lượng đường chứa 20mL dịch thí nghiệm Phụ lục Phụ lục 17 Xác định hàm lượng acid este cồn Tiến hành: Dùng ống hút cho 100 mL cồn pha lỗng tới 50 % cho 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 phòng, cho – giọt phenolftalein, dùng dung dịch NaOH 0,5 N chuẩn đến xuất màu hồng nhạt Hàm lượng axit tính theo cơng thức: V × × 10 × 100 (mg/L)[1] C Trong đó: V: Số mL dung dịch NaOH 0,1 N tiêu hao điện phân, 6: Số mg acid axetic 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 Sau chuẩn hàm lượng axit ta thêm vào hỗn hợp mL NaOH 0,1N nối với hệ thống làm lạnh đun sôi tạo điều kiện cho phản ứng: CH3COOC2H5 + NaOH CH3COONa + C2H5OH Đun xong, đem làm ngội đến nhiệt độ phòng cho mL H2SO4 0,1 N vào bình Sau chuẩn lại H2SO4 dư NaOH 0,1 N tới xuất màu hồng nhạt Hàm lượng este cồn xác định: E = V × 8,8 × 10 × 100 (mg/L)[1] c Trong đó: V: Số mL NaOH 0,1 N tiêu hao chuẩn H2SO4 dư, 8,8: Lượng este etylic ứng với mL NaOH 0,1 N Phụ lục Phụ lục 18 Xác định hàm lượng aldehyt Tiến hành: Lấy 50 mL rượu cồn pha lỗng xấp xỉ 50 % cho vào bình tam giác 250 mL Sau thêm vào 25 mL NaHSO3 1,2 % lắc để Tiếp tục cho vào – mL HCl 0,1 N dung dịch iot 0,1 N để oxy hóa lượng NaHSO3 dư với thị dùng dung dịch tinh bột 0,5% Lượng dung dịch I2 0,1 N 0,01 N tiêu hao giai đoạn khơng tính đến Tiếp theo cho vào bình 25 mL dung dịch NaHSO3 để giải phóng lượng NaHSO3 andehyt Sau phút ta dùng dung dịch I2 0,01 N để chuẩn lượng NaHSO3 vừa giải phóng kết hợp với andehyt ban đầu, phản ứng kết thúc xuất màu tím nhạt Song song với mẫu thí nghiệm ta làm mẫu kiểm chứng cách thay 50 mL rượu 50 mL nước cất Hàm lượng andehyt xác định: (V − V0 ) × 0,22 × 1000 × 100 (mg/L)[1] 50 × C V, V0: Số mL dung dịch I2 0,01 N tiêu hao mẫu thí nghiệm mẫu kiểm chứng 0,22: Số mg andehyt axetic tương ứng mL dung dịch I2 0,01 N C: Số mL rượu mẫu lấy để phân tích Phụ lục Xác định hàm lượng alcol cao phân tử Phụ lục 19 Tiến hành: Dùng ống đong 50 mL hay 25 mL có nút nhám rử sạch, sấy khơ Sau cho vào ống thứ 10 mL cồn, ống khác chứa 10 mL dung dịch mẫu có hàm lượng andehyt axetic tương đương mẫu thí nghiệm, dùng ống hút cho vào ống đong 0,4 mL dung dịch andehyt salixilic % 20 mL axit 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 rượu thí nghiệm hàm lượng ancol cao phân tử mẫu Hàm lượng ancol cao phân tử tính theo cồn: a×100 C (mg/L hay%)[3], a: Hàm lượng dầu fusel mẫu C: Nống độ cồn mẫu thí nghiệm Phụ lục 20 ... ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96? ?từ rỉ đường suất 20 00 lít sản phẩm /ngày? ?? SVTH: Dương Quang Thắng GVHD: ThS Bùi Viết Cường Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường suất 20 00 lít sản phẩm/ ngày. .. Viết Cường Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường suất 20 00 lít sản phẩm/ ngày Chương 2: TỔNG QUAN 2. 1 Tổng quan nguyên liệu 2. 1.1 Rỉ đường 2. 1.1.1 Khái niệm: Rỉ đường sản phẩm thứ phẩm công... xuất cồn 96o từ rỉ đường suất 20 00 lít sản phẩm/ ngày Hình 2. 12 Tháp fuzel Hình 2. 13 Tháp làm SVTH: Dương Quang Thắng GVHD: ThS Bùi Viết Cường 20 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường suất