Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô với năng suất 12 tấn nguyên liệu ngày

Với lợi là một nước có nền kinh tế nông nghiệp phát triển nổi bật là ngành trồng ngô đứng thứ 24 166 nước trên thế giới về sản xuất ngô Việt Nam đang ngày càng có thêm nhiều nhà máy sản xuất các sản phẩm từ ngô trong đó có cồn Cồn có vai trò rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp Đó là lý do sinh viên chọn đề tài Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô với năng suất 12 tấn nguyên liệu ngày Nội dung của đồ án có 9 chương chính bao gồm Chương 1 Lập luận kinh tế Chương 2 Tổng quan Chương 3 Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ Chương 4 Tính cân bằng vật chất Chương 5 Tính và chọn thiết bị Chương 6 Tính nhiệt và hơi nước Chương 7 Tổ chức và xây dựng Chương 8 An toàn lao động Chương 9 Kiểm tra sản xuất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA * THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN TUYỆT ĐỐI TỪ NGÔ THEO PHƯƠNG PHÁP KHÔ VỚI NĂNG SUẤT 12 TẤN NGUYÊN LIỆU / NGÀY Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ KIỀU DIỄM Đà Nẵng – Năm 2018 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Với lợi nước có kinh tế nông nghiệp phát triển, bật ngành trồng ngô đứng thứ 24/166 nước giới sản xuất ngơ, Việt Nam ngày có thêm nhiều nhà máy sản xuất sản phẩm từ ngô, có cồn Cồn có vai trị quan trọng ngành cơng nghiệp, điều mà em giao đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô với suất 12 nguyên liệu / ngày” Nội dung đồ án có chương chính, bao gồm: Chương : Lập luận kinh tế Chương : Tổng quan Chương : Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ Chương : Tính cân vật chất Chương : Tính chọn thiết bị Chương : Tính nhiệt nước Chương : Tổ chức xây dựng Chương : An toàn lao động Chương : Kiểm tra sản xuất ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA: HĨA Cộng Hồ Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc Lập- Tự Do - Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Thị Kiều Diễm MSSV: 107130095 Lớp : 13H2B Khoa: Hóa Nghành : Công nghệ Thực Phẩm Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô suất 12 ngô/ngày” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô suất 12 ngô/ngày Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Lời Mở Đầu Mục lục Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật Chương 2: Tổng quan Chương 3: Chọn thuyết minh dây chuyền cơng nghệ Chương 4: Tính cân vật chất Chương 5: Tính tốn chọn thiết bị Chương 6: Tính – nhiệt – nước Chương 7: Tổ chức tính xây dựng Chương 8: An toàn lao động vệ sinh nhà máy Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm Kết luận Tài liệu tham khảo Các vẽ đồ thị (nếu có): Bản vẽ số 1: Quy trình cơng nghệ sản xuất (A0) Bản vẽ số 2: Mặt phân xưởng sản xuất (A0) Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất (A0) Bản vẽ số 4: Tổng mặt nhà máy (A0) Bản vẽ số 5: Sơ đồ nước phân xưởng lên men – chưng cất – tinh chế (A0) Họ người hướng dẫn: Th.S Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2018 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/05/2018 Trưởng môn Đà Nẵng, Ngày…….tháng…….năm 2018 Người hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Sau tháng, hướng dẫn tận tình thầy Bùi Viết Cường với cố gắng thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn thầy Bùi Viết Cường thầy cô giáo môn Công nghệ thực phẩm, thầy giáo khoa Hóa hướng dẫn tận tình tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn i CAM ĐOAN Em: Trần Thị Kiều Diễm, xin cam đoan nội dung đồ án không chép nội dung từ đồ án khác Các số liệu đồ án hướng dẫn thầy hướng dẫn tính tốn thân cách trung thực, nguồn trích dẫn có thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ tài liệu, tạp chí, cơng trình nghiên cứu cơng bố, website Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm lời cam đoan Sinh viên thực Trần Thị Kiều Diễm ii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN i LỜI CẢM ƠN i CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ix LỜI MỞ ĐẦU LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 1.2 1.3 1.4 Sự cần thiết phải đầu tư Đặc điểm thiên nhiên Nguồn nguyên liệu Sự hợp tác hóa 1.5 Hệ thống giao thông vận tải 1.6 1.7 1.8 Nguồn cung cấp điện Nguồn cung cấp nước Thốt nước xử lí nước 1.9 Nguồn nhân lực 1.10 1.11 Nguồn cung cấp Thị trường sản phẩm TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 Ngô Nước Nấm men Chất hỗ trợ kỹ thuật 2.2 Tổng quan cồn tuyệt đối 10 2.2.1 Các định nghĩa 10 2.2.2 Tính chất cồn 10 2.2.3 Tính chất hóa học 10 2.2.4 Tính chất sinh học 11 2.2.5 Ứng dụng cồn tuyệt đối: 11 iii 2.3 Phương pháp sản xuất 11 2.3.1 Các phương pháp nấu nguyên liệu 11 2.3.2 Các phương pháp đường hóa 12 2.3.3 2.3.4 Các phương pháp lên men 13 Các phương pháp chưng cất- tinh chế 14 2.3.5 Phương pháp tách nước để thu nhận cồn tuyệt đối 16 2.4 Tình hình sản xuất nhu cầu sử dụng cồn tuyệt đối 17 2.4.1 Trên giới 17 2.4.2 Ở Việt Nam 18 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 19 3.1 3.2 Chọn dây chuyền công nghệ 19 Thuyết minh 20 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 Làm 20 Nghiền 21 Hòa nước 21 Tách phôi 22 3.2.5 3.2.6 3.2.7 Nấu 22 Làm nguội 24 Đường hóa 24 3.2.8 3.2.9 Lên men 25 Chưng cất, tinh chế 26 3.2.10 3.2.11 Chưng đẳng phí 28 Làm nguội 29 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 30 4.1 Kế hoạch sản xuất 30 4.2 Tính cân sản phẩm 30 4.2.1 Các thông số ban đầu 30 4.2.2 Tính toán cân vật chất 31 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 42 5.1 5.2 5.3 5.4 Sàng làm 42 Máy nghiền búa 42 Tank chứa bột ngô sau nghiền 43 Cân định lượng 44 5.5 Thiết bị hòa nước 44 iv 5.6 5.7 5.8 Thiết bị tách phôi 45 Nồi nấu sơ 46 Thiết bị phun dịch hóa 47 5.9 5.10 Nồi nấu chín 47 Thiết bị tách 48 5.11 5.12 Phao điều chỉnh mức 49 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau tách 49 5.13 Thùng đường hóa 50 5.14 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa 51 5.15 Thiết bị lên men 52 5.15.1 Thể tích thùng lên men 52 5.15.2 Quan hệ kích thước thùng lên men 52 5.15.3 Thùng nhân giống cấp I 52 5.15.4 Thùng nhân giống cấp II 53 5.15.5 Thùng lên men 53 5.16 Thiết bị tách thu hồi CO2 54 5.17 Thùng chứa giấm chín 54 5.18 Tính tháp thơ 55 5.18.1 Xác định số đĩa lý thuyết 55 5.18.2 5.18.3 Tính đường kính 55 Tính chiều cao 56 5.19 Tính tháp andehyt 56 5.19.1 Xác định số đĩa 56 5.19.2 Tính đường kính tháp 56 5.19.3 Tính chiều cao tháp 56 5.20 Tính tháp tinh 57 5.20.1 Xác định số đĩa 57 5.20.2 Tính đường kính tháp tinh 57 5.20.3 Tính chiều cao tháp 57 5.21 Tính tháp làm 58 5.21.1 Xác định số đĩa 58 5.21.2 Tính đường kính tháp 58 5.21.3 Tính chiều cao 58 5.22 Nhóm thiết bị phụ trợ cho tháp thô 58 5.22.1 Thiết bị hâm giấm 58 5.22.2 Thiết bị tách bọt 59 v 5.22.3 5.22.4 5.22.5 Bình chống giấm 60 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 60 Thiết bị ống xoắn ruột gà làm nguội cồn thô 61 5.23 Thiết bị phụ trợ tháp andehyt 62 5.23.1 Thiết bị ngưng tụ 62 5.23.2 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà cồn đầu 63 5.24 Thiết bị phụ trợ tháp tinh 63 5.24.1 Thiết bị ngưng tụ 63 5.24.2 Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà 64 5.25 Thiết bị ngưng tụ làm nguội dầu fusel 65 5.26 Thiết bị phụ trợ tháp làm 65 5.26.1 Thiết bị ngưng tụ 65 5.26.2 Thiết bị làm nguội hồi lưu cồn đầu 67 5.27 Tháp tách nước 67 5.27.1 Xác định số đĩa 67 5.27.2 Tính đường kính 67 5.27.3 Chiều cao tháp tách nước 67 5.28 Tính tháp chưng tách benzen: 68 5.28.1 Xác định số đĩa 68 5.28.2 5.28.3 Tính đường kính tháp 68 Tính chiều cao tháp 68 5.29 Thiết bị phụ trợ tháp tách nước 69 5.29.1 Thiết bị ngưng tụ 69 5.29.2 Thiết bị làm nguội 69 5.30 Decanter 70 5.31 Thiết bị ngưng tụ làm nguội cồn sản phẩm 70 5.32 Các thùng chứa 71 5.32.1 Thùng chứa cồn sản phẩm 71 5.32.2 Thùng chứa cồn đầu 72 5.32.3 Thùng chứa dầu fusel 72 5.33 Thiết bị vận chuyển 73 5.33.1 5.33.2 5.33.3 5.33.4 Băng tải vận chuyển: 73 Gàu tải vận chuyển: 73 Bơm nước vào cơng đoạn hịa nước 73 Bơm dịch cháo phun dịch hóa 74 5.33.5 Bơm dịch vào thùng nhân giống 74 vi Trong khoảng nồng độ 86,66% mol đến 89,4% mol, số đĩa lý thuyết xác định theo đồ thị Dựa vào đồ thị ta có bậc thay đổi nồng độ là: Chọn hiệu suất đĩa  = 0,5 Số đĩa thực tế đoạn luyện là: n1 = =6 (đĩa), lấy n1=6 0,5 đĩa 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 Đường cân 60 80 100 Đường làm việc Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp làm Khoảng nồng độ 0,2 % mol đến 86,66% mol, số đĩa xác định theo đồ thị Từ kết đồ thị, ta có số đĩa lý thuyết: n2 = Khoảng nồng độ từ 6,194×10-5 đến 0,2% số đĩa xác định theo công thức: n3 =  x K G  lg 1 + ( − 1)  xw L  −1 KG lg( ) L K: Hệ số bay rượu, K = 13 G: Lượng tháp, G = 1,037 Kmol L: Lượng lỏng tháp, L = 0,446Kmol 0,2 13  1,037   lg 1 + ( − 1) −5 0,446  − = 2,36; xo = 0,2 % mol; → n3 =  6,194  10  13  1,037  lg    0,446  Với xw = 6,194×10-5 % mol Phụ lục PHỤ LỤC 11 5.21.2 Tính đường kính tháp 5.21.2.1 Đoạn luyện Cơng thức tính đường kính: D = 0,0188 g tb (PWg )tb (m) Khối lượng riêng trung bình pha lỏng: 0,9446 − 0,9446 = + ⇒ ρxtb = 746,83 (kg/m3 ) ρxtb 736,72 973,04 Với nhiệt độ ttb = 78,22 + 78,15 = 78,19 C nên R = 736,72 kg/m3, N = 973,04 kg/ m3 a: Nồng độ phần khối lượng trung bình pha lỏng đoạn đỉnh Hình 37 Tháp làm tháp đĩa tiếp liệu atb = 0,9557 + 0,9363 = 0,946 phần khối lượng Khối lượng riêng trung bình pha  ytb = 0,88  46 + (1 − 0,88) 18 y  M R + (1 − y )  M N  273 = 1,48 kg/m3  273 = 22,4  351,19 22,  T Với: MR = 46; MN = 18 T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha đoạn đỉnh tháp đáy tháp T = 78,19+ 273 = 351,19 (0K) y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn đỉnh tháp đoạn tiếp liệu y= yt + y d 0,8666+0,8941 = = 0,88 𝑝ℎầ𝑛 𝑚𝑜𝑙 2 yt: Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, yt = 0,8666phần mol yd: Nồng độ phần mol đỉnh, yd = 0,8941 phần mol Vận tốc phần luyện: (yWy)tb = 0,065  h  x   y h: Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,3 m  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt  Với atb = 0,946phần khối lượng nên ta có   20 dyn/cm →   = Phụ lục ( pyWy)tb = 0,065 1 0,3  746,83 1,48 =1,184 (kg/m2.s) − Tính lượng tháp (đoạn luyện): g = gt + g d gd: Lượng đỉnh tháp, gd = (Rx+1)×D =114,13(kg) gt: Lượng vào đĩa thứ đoạn luyện: gt = Gt + D yt×gt = Gt×xt + D×xp gt×rt = gd×rd + xp: Nồng độ pha lỏng đỉnh tháp, xp = 0,9557 phần khối lượng + xt: Nồng độ pha lỏng đĩa tiếp liệu, xt = 0,9363phần khối lượng + D: Sản phẩm đỉnh, D = 5,352kg + yt: Nồng độ pha đĩa tiếp liệu, yt = 0,9390 phần khối lượng + yd: Nồng độ pha đỉnh, yd = 0,9557 phần khối lượng + rt , rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đĩa tiếp liệu đỉnh rt = rRt  yt + (1 - yt)  rNt , rd = rRd  yd + (1 - yd)  rNd Ở đĩa tiếp liệu( t0s = 78,220C): rRt =202,6036(kcal/kg), rNt =560,562 (kcal/kg) Ở đỉnh (t0s = 78,150C): rRd = 207,68 kcal/kg, rNd=560,7 kcal/kg → rd = 207,68  0,9557+(1–0,9557)  560,7=223,3188 (kcal/kg) Giải hệ phương trình được: gt = D( x p − xt ) ( yt − xt ) Thay số vào được: g = = 5,352  (0,9557 − 0,9363) = 38,455 (kg) (0,939 − 0,9363) g t + g d 38,455 + 114,13 = = 76,29 (kg) 2 − Tính đường kính đoạn luyện g' (  y W y ) tb DL = 0,0188 g’: Lượng qua tháp làm sạch: g’ = 76,29  2152 =1641,76(kg/h) 100  DL = 0,0188  1641,76 = 0,7 (m) 1,184 5.21.2.1 Đoạn luyện − Tính đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188 Phụ lục g tb (PWg )tb (m) Tính khối lượng riêng pha lỏng: ttb =  xtb = atb + R − atb N 78,22 + 80 = 79,110 C →R = 719,38kg/m3; N = 972,5 (kg/m3) a: nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng 0,9363 + 1,5828 10 −4 = 0,468 phần khối lượng 0,468 − 0,468 = +   xtb = 506,07 (kg/m3)  xtb 719,38 972,5 a= Tính khối lượng riêng trung bình pha hơi: y = y  46 + (1 − y)  18  273 22,4  T T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha hơi: T=ttb +273=78,22 + 273 = 351,220K y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn chưng: 0,8666 + 6,194 10 −5 = 0,4333(phần mol) y=  ytb = 0,4333  46 + (1 − 0,4333)  18  273 = 1,0456(kg/m3) 22,4  351,22 Vận tốc đoạn chưng: (ρy Wy ) tb = 0,065∅|σ| × √ℎ0 × ρxtb × ρytb h0: Khoảng cách hai đĩa, chọn h0 = 0,3m  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt Với a = 0,468 nhiệt độ ttb = 79,11 0C, thì:   20 dyn/cm →   =  (pyWy)tb = 0,065 1 0,3  506,07 1,0456 =0,819(m) − Tính lượng trung bình tháp: g = gt + g w + gt: Lương khỏi đoạn chưng, gt = 38,455 (kg) + gw:Lượng vào đoạn chưng xác định theo phương trình: gw.rw = gd.rd + gd : Lượng khỏi đỉnh tháp, gd = 114,13 kg/100 kg giấm + rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đáy tháp: rd = 243,158 (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 rRw = 194,0052(kcal/kg) ; rNw = 539,0115 (kcal/kg) Phụ lục + yw: Nồng độ rượu pha đáy tháp, yw = 1,5828×10-4 phần khối lượng gw = = g d × rd g d × rd = rw yw × rR + (1 − yw ) × rN 114,13  243,158 = 51,49 (kg) 1,5828 10 194,0052 + (1 − 1,5828 10 −4 )  539,0115 −4 => g tb = 38,455 + 51,49 =44,973 (kg/100kg giấm) Lượng tháp tinh theo suất giấm vào: m  g tb 2152  44,973 g , = Dâm = = 967,808 100 100 (kg/h) Đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188  967,808 = 0,646 (m) 0,819 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 40 Đường cân 60 80 100 Đường làm việc Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp làm Khoảng nồng độ 0,2 % mol đến 86,66% mol, số đĩa xác định theo đồ thị Từ kết đồ thị, ta có số đĩa lý thuyết: n2 = Khoảng nồng độ từ 6,194×10-5 đến 0,2% số đĩa xác định theo công thức:  x K G  lg 1 + ( − 1)  −1 n3 =  x w L KG lg( ) L K: Hệ số bay rượu, K = 13 G: Lượng tháp, G = 1,037 Kmol Phụ lục L: Lượng lỏng tháp, L = 0,446Kmol 0,2 13  1,037   lg 1 + ( − 1) −5 0,446  − = 2,36; xo = 0,2 % mol → n3 =  6,194  10  13  1,037  lg    0,446  Với xw = 6,194×10-5 % mol Phụ lục PHỤ LỤC 12 5.27.1 Xác định số đĩa Với tháp tách nước nồng độ cồn vào tháp 99,570, có nhiệt độ sơi hỗn hợp đẳng phí là: ts = 64,850C W Gx Phương trình đường làm việc có dạng: y = G x − G x w y Y Trong đó: xw : Nồng độ phần % mol rượu sản phẩm đáy xw = 97,7%mol Lượng tháp: Gy = 175,097(kg) Lượng cồn khan thu : W = 174,5 (kg) Lượng lỏng từ xuống đoạn chưng Gx là: Gx =Gy+W = 174,7985(kg) Phương trình làm việc: y = 174,7985 175,097 x − 174,5  0,977 175,097 y = 0,998  x - 0,974 Số đĩa lý thuyết đĩa xác định từ hai khoảng nồng độ: Từ 8,69×10-4 đến 97,65% molđược xác định theo phương pháp đồ thị, hệ trục toạ độ x – y: biểu diễn đường làm việc đường cân xác định số bậc thay đổi nồng độ, giá trị thay đổi số bậc nồng độ số đĩa lý thuyết 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 0 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp tách nước Phụ lục PHỤ LỤC 13 5.27.2 Tính đường kính Đường kính tháp giấm: D = 0,0188 (ywy)tb = 0,065 × [] × gtb (  y wy )tb h   xtb   ytb xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng, kg/m3: a − a tbl = tbl + ρ xtb ρ R ρN Nhiệt độ đỉnh tháp 85 0C, nhiệt độ đáy tháp 78,30C, nhiệt độ trung bình 81,650C Khối lượng riêng rượu, nước 71,650C: R = 733,390 kg/m3, N = 969,775 kg/m3 atbl:Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha Hình 38 Tháp tách nước lỏng a= => 0,9557 + 0,996 = 0,976 phần khối lượng  xtb = 0,976 − 0,976 => xtb = 737,705 (kg/m3) + 733,390 969,755 Khối lượng riêng trung bình pha hơi: ρ y tb = y  M R + (1 − y )  M N  273 22,4  T Với MR = 46, MN = 18 T : Nhiệt độ tuyệt đối trung bình, T = 273 + 81,65 = 354,65 0K y1 + y => y = 92,518 %mol y1 : Nồng độ phần mol đáy tháp, y1 = 95,626 %mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 89,41 %mol [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 [0,925  46 + (1 − 0,925 )  18]  273 = =1,509 (kg/m3) = 22,4  T 22,4  354,65 y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = =>  ytb Do đó: (  y wy ) tb = 0,065 1 0,3  737,705 1,509 = 1,188 (kg/m3.s) Lượng trung bình tháp: gtb= DP (kg/h) 100 P: Lượng tính cho 100 kg cồn P= 97,547kg Lượng cồn vào tháp giờ: DV = 179,5 (kg/h) Phụ lục => g tb = 179,5  97,547 = 175,097 (kg/h) 100 Đường kính tháp: D = 0,0188  Phụ lục 175,097 = 0,228 (m) 1,188 PHỤ LỤC 14 5.28.1 Xác định số đĩa Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với : xF nồng độ %mol benzen hỗn hợp đầu, xf= 54,8% mol xP nồng độ %mol benzen sản phẩm đỉnh,xp=97,9% mol yF* nồng độ phần mol rượu pha hơi, yf=83,36%mol => Rxmin = x P − yF * * yF - x F = 97,9 - 83,36 =0,509 83,36 - 54,8 Chọn b= 2,5 Do đó: Rx =b× Rxmin = 2,5 ×0,509= 1,273 − Số đĩa phần luyện: Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện: y = => y = Rx xP x+ R x +1 R x +1 1,273 97,9 x+ = 0,56x +43,07 1,273 + 1,273 + Trong khoảng nồng độ 54,8 % mol đến 97,9% mol, số đĩa lý thuyết xác định theo đồ thị n1=2,5 chọn hiệu suất đĩa  = 0,5 Dựa vào đồ thị ta có bậc thay đổi nồng độ là: 2,5 Số đĩa thực tế đoạn luyện là: n1 = 2,5 =5(đĩa) 0,5 − Số đĩa phần chưng: Phương trình làm việc có dạng: : y= R+L 1− L ×x + xw R +1 R +1 L: Lượng hỗn hợp đầu tính đơn vị sản phẩm đỉnh L = y= Phụ lục x p − xw x f − xw = 1,788 1,273 + 1,788 − 1,788 ×x + xw = 1,347× x- 4,16×10-4; xw = 0,0012 % mol 1,273 + 1,273 + 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 Khoảng nồng độ 0,0012 % mol đến 54,8% mol, số đĩa xác định theo đồ thị Từ kết đồ thị, ta có số đĩa lý thuyết: n2 =3,5 Phụ lục PHỤ LỤC 15 5.28.2 Tính đường kính tháp 5.28.2.1 Đường kính đoạn luyện Cơng thức tính đường kính: D = 0,0188 g tb (PWg )tb (m) Tính khối lượng riêng trung bình pha lỏng: ρxtb = 𝑎𝑡𝑏 ρ𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛 + 1−𝑎𝑡𝑏 ρ𝑁 R, N: Khối lượng riêng rượu nước lấy theo giá trị trung bình nhiệt độ tháp Ứng với nhiệt độ đó: benzen = 822,728 kg/m3, N = 974,338 kg/ m3 ttb = 80,2 + 64,85 = 72,525 C a: Nồng độ phần khối lượng trung bình cấu tử pha 0,84 + 0,995 = 0,918 phần khối lượng lỏng ; atb = Vậy: ρxtb 0,918 Hình 39 tháp tách benzen 1−0,918 = 822,728 + 974,338 ⇒ ρxtb = 833,402 (kg/m3 ) Khối lượng riêng trung bình pha hơi:  ytb = y  M bz + (1 − y)  M N  273 22,4  T Với: Mbz, MN: Khối lượng mol rượu nước Mbz = 78 ; MN = 18 T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha T = 72,525 + 273 = 345,525 (0K) y: Nồng độ phần mol trung bình pha y= yt + y d 0,8336+0,987 𝑦= = 0,91 2 yt: Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, yt = 0,8336 phần mol yd: Nồng độ phần mol đỉnh, yd = 0,987 phần mol  ytb = 0,91  78 + (1 − 0,91)  18  273 = 2,561 (kg/m3) 22,4  345,525 Vận tốc phần luyện: (yWy)tb = 0,065  h  x   y + h: Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,3 m +  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt ;   = Phụ lục ( pyWy)tb = 0,065 1 0,3  833,402  2,561 = 1,645 (kg/m3) gt + g d gd: Lượng đỉnh tháp, gd =  + D = (Rx + 1)  D= 339,814 (kg/h) gt: Lượng vào đĩa thứ đoạn luyện: Lượng tháp (đoạn luyện): g = gt = Gt + D yt×gt = Gt×xt + D×xp gt×rt = gd×rd + xp: Nồng độ pha lỏng đỉnh tháp, xp = 0,995 phần khối lượng + xt: Nồng độ pha lỏng đĩa tiếp liệu, xF = 0,84 phần khối lượng + D: Sản phẩm đỉnh, D = 149,5 (kg/h) + yt: Nồng độ cấu tử nhẹ pha đĩa tiếp liệu + rt , rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đĩa tiếp liệu đỉnh rt = rbzt  yt + (1 - yt)  rNt rd = rbzd  yd + (1 - yd)  rNd Ở đĩa tiếp liệu( t0s = 64,850C): rbzt =96,166 (kcal/kg), rNt =561,510 (kcal/kg) Ở đỉnh (t0s = 80,20C): rbzt = 93,499 kcal/kg, rNd=552,491 kcal/kg [28,tr254] Với yd = 0,995 phần khối lượng → rd = 93,499  0,995+(1–0,995)  552,491 = 95,79 (kcal/kg) Giải hệ phương trình được: gt = D( x p − xt ) Thay số vào được: g = ( yt − xt ) = 149,5  (0,995 − 0,548) = 233,98 (kg) (0,8336 − 0,548) g t + g d 233,98 + 339,814 = = 286,897 (kg/h) 2 Đường kính đoạn luyện DL = 0,0188 g' (  y Wy ) tb  DL = 0,0188  286,897 = 0,248 (m) 1,645 5.28.2.2 Đường kính đoạn chưng Cơng thức tính đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188 Khối lượng riêng pha lỏng: ρ Phụ lục xtb = 𝑎𝑡𝑏 ρ𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛 + 1−𝑎𝑡𝑏 ρ𝑁 g tb (PWg )tb (m) ttb = 64,85 + 100 = 82,425 C →benzen = 809,995 kg/m3; N = 969,388 (kg/m3 a: nồng độ phần khối lượng trung bình benzen pha lỏng a= 0,84 + 0,005 = 0,423 phần khối lượng 0,423 − 0,423 = +   xtb = 854,70  xtb 733,516 969,844 Khối lượng riêng trung bình pha hơi: y = (kg/m3) y  46 + (1 − y)  18  273 22,4  T Trong đó: T nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha hơi: T=ttb +273=82,425 + 273 = 355,4250K y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn chưng: y=  ytb = 0,8336 + 0,00498 = 0,419(phần mol) 0,419  46 + (1 − 0,419)  18  273 =1,016(kg/m3) 22,4  356,513 Vận tốc đoạn chưng: (ρy Wy ) + h0: tb = 0,065∅|σ| × √ℎ0 × ρxtb × ρytb Khoảng cách hai đĩa, chọn h0 = 0,3m +  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt Với a = 0,419 nhiệt độ ttb = 83,5170C, thì:   20 dyn/cm →   =  (pyWy)tb = 0,065 1 0,3  854,7 1,016 =1,049(m) gt + g w + gt: Lương khỏi đoạn chưng, gt = 233,98(kg/h) + gw:Lượng vào đoạn chưng xác định theo phương trình: gw.rw = gd.rd Tính lượng trung bình tháp: g = + gd : Lượng khỏi đỉnh tháp, gd = 339,814 ( kg/h ) + rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đỉnh tháp: rd = 94,417 (kcal/kg) + rw: Ẩn nhiệt hóa dung dịch đáy tháp: rw = yw.rbzw + (1 - yw).rNw + rR, rN: Ẩn nhiệt hóa rượu nước đáy tháp (1000C) rbzw = 90,5 (kcal/kg) , rNw = 539 (kcal/kg) + yw: Nồng độ rượu pha đáy tháp; yw = 0,005 phần khối lượng gw = Phụ lục gd ×rd rw = gd ×rd yw ×𝑟𝑏𝑧𝑤 +(1−yw )×rN = 339,814  94,417 = 59,774 (kg) 0,005  90,5 + (1 − 0,005)  539 => g tb = 233,98 + 59,774 = 146,877(kg/h) Đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188  Phụ lục 146,877 = 0,222 (m) 1,049 ... ? ?Thiết kế phân xưởng sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô suất 12 tấn/ ngày? ?? SVTH: Trần Thị Kiều Diễm_13H2B GVHD: Bùi Viết Cường Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô suất. .. tài: ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô suất 12 ngô/ ngày? ?? Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Thiết kế nhà. .. 113 xi Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô theo phương pháp khô suất 12 ngô/ ngày LỜI MỞ ĐẦU Công nghiệp sản xuất cồn ngày phát triển chiếm tỉ lệ lớn ngành kinh tế quốc dân Với việc