Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96 độ từ ngô bằng phương pháp nghiền ướt năng suất 10 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 𝟗𝟔𝟎 TỪ NGÔ BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN ƯỚT NĂNG SUẤT 10 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM SINH VIÊN THỰC HIỆN: HÀ THỊ PHƯƠNG THẢO SỐ THẺ SINH VIÊN: 107140096 LỚP: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 𝟗𝟔𝟎 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít sản phẩm/năm Sinh viên thực hiện: Hà Thị Phương Thảo Số thẻ sinh viên: 107140096 Lớp: 14H2A Nội dung đồ án có chương chính, bao gồm: Chương : Lập luận kinh tế kỹ thuật 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 v 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: Hà Thị Phương Thảo MSSV: 107140096 Lớp : 14H2A Khoa: Hóa Nghành : Công nghệ Thực Phẩm Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít sản phẩm/năm” 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 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít sản phẩm/năm 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 công 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 Phụ lục 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: Sơ đồ nước phân xưởng lên men – chưng cất – tinh chế (A0) Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy (A0) Họ tên người hướng dẫn: Th.S Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019 vi Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/05/2019 Trưởng môn Đà Nẵng, Ngày 24 tháng năm 2019 Người hướng dẫn Đặng Minh Nhật Bùi Viết Cường vii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Viết Cường, người hướng dẫn trực tiếp tận tình, chu đáo chun mơn, ln động viên giúp đỡ tơi để tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng nói chung thầy khoa Hóa nói riêng hướng dẫn tận tình, cung cấp kiến thức chuyên môn tạo điều kiện thuận lợi q trình tơi học tập trường Và tơi xin cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè động viên, giúp đỡ thời gian làm đồ án tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Hà Thị Phương Thảo i CAM ĐOAN Tôi: Hà Thị Phương Thảo, 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 Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm lời cam đoan Sinh viên thực Hà Thị Phương Thảo ii MỤC LỤC TÓM TẮT ĐỒ ÁN NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN i CAM ĐOAN .ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ Error! Bookmark not defined Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1 Vị trí xây dựng 1.2 Vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên 1.3 Nguồn nguyên liệu 1.4 Nguồn cung cấp điện 1.5 Nguồn cấp nước, xử lý thoát nước 1.6 Hệ thống giao thông vận tải 1.7 Nguồn nhân lực 1.8 Nguồn cung cấp 1.9 Thị trường tiêu thụ Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nguyên liệu 2.1.1 Ngô……………………………………………………………………………5 2.1.2 Nước………………………………………………………………………… 2.1.3 Chất hỗ trợ kỹ thuật 12 2.2 Các phương pháp biến đổi nguyên liệu………………………………… 13 2.2.1 Các phương pháp…………………………………………………………….13 2.2.2 Các biến đổi nguyên liệu…………………………………………… .14 2.3 Lên men………………………………………………………………………… 16 2.3.1 Các phương pháp lên men 16 2.3.2 Các biến đổi nguyên liệu……………………………………………… 17 iii 2.4 Chưng cất tinh chế………………………………………………………… 18 2.4.1 Cơ sở lý thuyết chưng cất cồn……………………………………………18 2.4.2 Cơ sở lý thuyết tinh chế cồn…………………………………………… 18 2.4.3 Phương pháp chưng cất tinh chế…………………………………………19 2.5 Tách nước………… …………………………………………………………….19 2.6 Tổng quan sản phẩm………………………………………………………… 21 2.6.1 Tổng quan ethanol……………………………… …………………… 21 2.6.2 Tổng quan cồn 960 …………………… …………………….……… 23 2.6.3 Các dòng sản phẩm nay……………………………………………… 23 2.7 Tình hình sản xuất cồn giới Việt Nam 24 Chương 3: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 26 3.1 Chọn dây chuyền công nghệ 26 3.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 28 3.2.1 Làm nguyên liệu 28 3.2.2 Nghiền ướt 28 3.2.3 Tách phôi …………………………………………………… ……………………… 29 3.2.4 Nấu nguyên liệu 29 3.2.5 Lên men 33 3.2.6 Chưng cất tinh luyện 34 3.2.7 Gia nhiệt 35 3.2.8 Phương pháp hấp phụ zeolit 36 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 38 4.1 Kế hoạch sản xuất 38 4.2 Tính cân sản phẩm 38 4.3 Tính tốn cân vật chất 40 4.3.1 Công đoạn làm 40 4.3.2 Công đoạn nghiền ướt 40 4.3.3 Công đoạn tách phôi 41 4.3.4 Công đoạn nấu sơ 42 4.3.5 Cơng đoạn phun dịch hóa 43 4.3.6 Cơng đoạn nấu chín 44 iv 4.3.7 Công đoạn tách 45 4.3.8 Công đoạn làm nguội 45 4.3.9 Cơng đoạn đường hóa 46 4.3.10 Công đoạn làm lạnh 47 4.3.11 Công đoạn nhân giống 48 4.3.12 Công đoạn lên men 49 4.3.13 Công đoạn chưng cất 50 4.3.14 Công đoạn tinh chế 53 4.3.15 Công đoạn gia nhiệt 54 4.3.16 Công đoạn giải hấp-hấp phụ zeolit 54 4.3.17 Công đoạn làm nguội 57 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 59 5.1 Các thiết bị sản xuất 59 5.1.1 Sàng làm 59 5.1.2 Thiết bị nghiền 59 5.1.3 Tách phôi……… 61 5.1.4 Nồi nấu sơ 62 5.1.5 Nồi nấu chín 64 5.1.6 Thiết bị tách 65 5.1.9 Phao điều chỉnh mức 66 5.1.10 Thiết bị làm nguội sau tách 67 5.1.11 Thùng đường hóa 67 5.1.12 Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau đường hóa 68 5.1.13 Thiết bị lên men 69 5.1.14 Thiết bị tách thu hồi CO2 71 5.1.15 Thùng chứa giấm chín 73 5.1.16 Tính tháp thơ 74 5.2 Các thiết bị phụ trợ tháp thô 74 5.2.1 Thiết bị hâm giấm 75 5.2.2 Thiết bị tách bọt 76 5.2.3 Bình chống giấm 77 v 5.2.4 Thiết bị ngưng tụ cồn thô 77 5.2.5 Thiết bị ống xoắn ruột gà làm nguội cồn thô 78 5.3 Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh 79 5.4 Thiết bị gia nhiệt 84 5.5 Tháp hấp phụ 85 5.6 Thiết bị ngưng tụ làm nguội cồn thành phẩm 87 5.7 Các thùng chứa 88 5.7.1 Thùng chứa cồn sản phẩm 88 5.7.2 Thùng chứa dầu fusel 89 5.8 Thiết bị vận chuyển 89 5.8.1 Băng tải vận chuyển ngô từ kho tới sàng rung 89 5.8.2 Bơm nước vào công đoạn nghiền 90 5.8.3 Gàu tải vận chuyển ngô sau nghiền lên tank chứa 90 5.8.4 Bơm nước vào nồi nấu sơ 90 5.8.5 Bơm dịch cháo phun dịch hóa 90 5.8.6 Bơm dịch sau tách làm nguội 91 5.8.7 Bơm dịch sau đường hóa làm nguội 91 5.8.8 Bơm dịch vào thùng nhân giống 91 5.8.9 Bơm giấm chín sau lên men sang thùng chứa giấm chín 91 5.8.10 Bơm giấm chín từ thùng chứa giấm chín chưng cất 91 Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 95 6.1 Tính nhiệt – 95 6.1.1 Tính nhiệt – cho nồi nấu sơ 95 6.1.2 Tính nhiệt – cho thiết bị phun dịch hóa 97 6.1.3 Tính nhiệt – cho nồi nấu chín 98 6.1.4 Tính nhiệt – cho trình chưng cất – tinh chế 100 6.1.5 Tính nhiệt – cho trình gia nhiệt 101 6.1.6 Tính nhiệt – cho trình hấp phụ – giải hấp phụ 101 6.1.7 Tổng lượng dùng ngày 103 6.1.8 Tính chọn lị 104 6.1.9 Tính nhiên liệu 104 vi Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/năm 8,8: lượng este etylic ứng với 1ml NaOH 0,1N 9.4.3 Xác định lượng aldehyt theo phương pháp Iốt Tiến hành: Lấy 50ml rượu cồn pha loãng xấp xỉ 50% cho vào bình tam giác 250ml Sau thêm vào 25ml NaHSO3 1,2% lắc để Tiếp tục cho vào 5÷7 ml HCl 0,1N dung dịch iốt 0,1N để oxy hoá lượng NaHSO3 dư với thị dùng dung dịch tinh bột 0,5% Lượng dung dịch I2 0,1N 0,01N tiêu hao giai đoạn khơng tính đến Tiếp theo cho vào bình 25ml dung dịch NaHSO để giải phóng lượng NaHSO3 andehyt Sau phút dùng dung dịch I2 0,01N 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, làm thí nghiệm kiểm chứng cách thay 50ml rượu 50ml nước cất Hàm lượng andehyt xác định: (V − V0 )  0,22  1000 50  C % (mg/l).] V, V0: số ml dung dịch I2 0,01N tiêu hao mẫu thí nghiệm mẫu kiểm chứng 0,22: số mg andehyt axetic tương ứng 1ml dung dịch I2 0,01N C: số ml rượu mẫu lấy để phân tích 9.4.4 Xác định lượng ancol cao phân tử a Cơ sở Dựa vào phản ứng ancol cao phân tử với andehyt salixilic, môi trường axit sunfuric ancol etylic phản ứng với andehyt salixilic có màu vàng, rượu chứa ancol cao phân tử màu hỗn hợp màu đỏ (da cam) b Tiến hành Dùng ống đong 50ml hay 25ml có nút nhám rửa sạch, sấy khơ Sau cho vào ống thứ 10ml cồn, ống khác chứa 10ml dung dịch mẫu có hàm lượng andehyt axetic tương đương mẫu thí nghiệm, dùng ống hút cho vào ống đong 0,4ml dung dịch andehyt salixilic 1% 20ml 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 (mg/l hay %) [9] C SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 130 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/năm a: hàm lượng dầu fuzel mẫu; C: nồng độ cồn mẫu thí nghiệm 9.4.5 Xác định lượng ancol metylic Tiến hành: Lấy ống nghiệm to(18x180) khô sạch, cho 0,1ml dịch cồn rượu cộng thêm 5ml KMnO4 1% 0,4ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc Lắc nhẹ để yên sau phút thêm vào 1ml axit oxalic bão hịa để khử lượng KMnO4 dư 2KMnO4 + 3H2SO4 + 5(COOH)2→ 10 CO2 + K2SO4 + MnSO4 + H2O Dung dịch có màu vàng, thêm vào 1ml dung dịch axit sunfuric đậm đặc Khi màu dùng ống hút cho vào 5ml 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 đạt tiêu chuẩn hàm lượng ancol metylic, đậm không đạt 9.4.6 Xác định hàm lượng furfurol a Cơ sở Cồn có chứa furfurol phản ứng với aniline mơi trường HCl, màu dung dịch hồng – da cam, cường độ màu tỉ lệ thuận với hàm lượng furfurol b Tiến hành Lấy ống nghiệm 25ml 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 SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 131 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/năm KẾT LUẬN Sau tháng nhận đề tài tốt nghiệp, với cố gắng nỗ lực thân cộng với giúp đỡ tận tình thầy Bùi Viết Cường, em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế phân xưởng sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít sản phẩm/năm” Thơng qua việc làm đồ án này, phần nắm kiến thức thiết kế nhà máy thực phẩm nói chung nhà máy sản xuất cồn nói riêng Hơn giúp hiểu thêm : điều kiện cần thiết để xây dựng nhà máy cồn; quy trình cơng nghệ phù hợp với điều kiện kinh tế, kỹ thuật; tính chọn thiết bị phù hợp cách xếp thiết bị, xây dựng bố trí nhà máy, dây chuyền cơng nghệ ; tính hơi, nhiên liệu, nước, an tồn lao động; phương pháp kiểm tra, đánh giá chất lượng nguyên liệu sản phẩm… Đây hội để ôn lại kiến thức học, vận dụng kết hợp lý thuyết thực tế để hình thành cách nhìn tổng quan thiết kế phân xưởng thực phẩm Tuy nhiên đồ án cịn mang tính lý thuyết, giả định, chưa sát với thực tế Do hạn chế mặt kiến thức thực tế, kinh nghiệm thời gian có hạn nên sai sót đồ án điều khó tránh khỏi Rất mong góp ý thầy bạn để đồ án tơi hồn thiện Đà Nẵng, ngày 24 tháng năm 2019 Sinh viên thực Hà Thị Phương Thảo SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 132 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/năm TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Công nghệ lên men ứng dụng công nghệ thực phẩm, Bùi Ái- Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [2] Cơng nghệ sản xuất kiểm tra cồn etylic, Nguyễn Đình Thưởng, Nguyễn Thanh Hằng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [3] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập I”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] KS Nguyễn Văn Phước, Kỹ thuật sản xuất rượu etylic (1979), Bộ lương thực thực phẩm [5] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, KS Hồ Lê Viên (1992), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS.Hồ Lê Viên (1992), “Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập II”, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] Trần Thế Truyền (1999), Cơ sở thiết kế nhà máy, Khoa Hóa – Trường Đại học Kỹ Thuật, Đà Nẵng [8] Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 577:2004 – Tiêu chuẩn ngô nguyên liệu cho chế biến Website [9] Vũ Thái (2003), Tình hình sản xuất Ethanol nhiên liệu tồn cầu-Tạp chí CN Hố chất-http://www.vinachem.com.vn/xuat-ban-pham/78-so-vnc/c980.html (27/1/2019) [10] Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam (2010), Tin khoa học- công nghệ nước - http://www.vast.ac.vn/tin-tuc-su-kien/tin-khoa-hoc/trong- nuoc/492-san-xuat-con-tuyet-doi-do-sach-cao (27/1/2019) [11] https://daklak.gov.vn/-/khu-cong-nghiep-hoa-phu (28/1/2019) [12] https://daklak.gov.vn/-/i-ieu-kien-tu-nhien (28/1/2019) [13] http://www.baodaklak.vn/channel/3483/201703/tren-95-dien-tich-trong-giongngo-chat-luong-cao-5527123/ (29/1/2019) [14] https://nongnghiep.vn/Upload/File/2013/2/25/goc_GT%20modun%2001%20%20Dac%20diem%20sinh%20hoc%20cay%20ngo.pdf (5/2/2019) SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 133 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/năm [15] https://toc.123doc.org/document/1411863-nghien-malt-nghien-ngo.htm (24/2/2019) [16] http://royalgroupvn.com/product/may-sang-rung (24/2/2019) [17] https://www.alibaba.com/product-detail/High-capacity-corn-starch-wetmilling_60736279885.html?spm=a2700.7735675.normalList.5.bagalO&s=p (5/3/2019) [18] http://www.anval.net/Downloads/Bulk%20Density%20Chart.pdf (15/3/2019) [19]https://touch.vatgia.com/raovat/11762/11650566/bo-tach-am-bo-tach-nuochumidity-separator-bo-tach-nuoc-cho-hoi-adca.html(15/3/2019) [20] http://thietbihoachat68.com/san-pham/trao-doi-nhiet-dang-ong-long/ (16/3/2019) [21] http://bia24h.com.vn/cum-thiet-bi/he-thong-thu-hoi-co2/thiet-bi-tach-bot-co2p387(16/3/2019 SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 134 PHỤ LỤC 5.1.10 Thiết bị làm nguội sau tách Thiết bị ống lồng ống gồm ống lồng nhau, dịch ống, nước làm nguội bên Ở đây, dịch cháo làm nguội từ 950C xuống cịn 600C đưa đường hóa Theo bảng 4.6: Lượng dịch vào ống N9 = 17517,239 giờ: = 8758,62 (kg/h) Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Q = m×c×( t1 – t2 ) = 8758,62 ×0,977×(95 – 60) Hình 5.1.10 Thiết bị làm nguội = 299501,011 (kcal/h) Trong đó: + c = 0,977 kcal/kg độ: nhiệt dung riêng khối nấu + t1, t2: nhiệt độ đầu cuối khối nấu Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q’ = 10%×Q = 10% × 299501,011 = 29950,101(kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q” = Q – Q’ = 299501,011 – 29950,101= 269550,91 (kcal/h) Q” = m’ × CN × (t1 – t2), CN = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước Khối lượng nước làm nguội: m’ = Q'' C N  (t1 − t ) Trong đó: CN = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước[5] 𝑄 ′′ 269550,91 𝑘𝑔 𝑚 = = = 7701,455 ( ) 𝐶𝑁 × (𝑡1 − 𝑡2 ) × (95 − 60) ℎ ′ Với:  nước = 997,08 (kg/m3) 250C [11] Vậy: 𝑉𝑛ướ𝑐 𝑚′ 7701,455 = 𝑉𝑛 = = = 7,724(𝑚3 ) 𝜌 997,08 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Phụ lục 𝑄 ′′ 269550,91 𝐹= = = 38,51 (𝑚2 ) 𝐾 × ∆𝑡 200 × (95 − 60) Trong đó: K = 150÷250 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt nên chọn K = 200 kcal/m2.h.độ => Chiều dài đường ống: 𝐿= 𝐹 38,51 = = 122,643 (𝑚) 𝜋 × 𝑑 3,14 × 0,1 Trong đó: d = 0,1m đường kính ống Do chiều dài đường ống trao đổi nhiệt dài, chọn thiết bị để giảm kích thước thiết bị, nên chiều dài ống thiết bị là: 𝑙 = 122,643 = 61,32 (𝑚) Chọn chiều dài đoạn ống dx = m, số vòng xoắn 𝑛= 𝑙 61,32 = = 10,2 ≈ 11 (𝑣ò𝑛𝑔) 6 Chọn khoảng cách ống 0,1 m đường kính ống ngồi D = 0,2 m Chiều cao thiết bị: H = 11×0,2 + (11-1)×0,1 = 3,2 (m) Vậy chọn thiết bị làm nguội có thơng số sau: Phụ lục dx (m) D (m) Chiều cao H (m) Số lượng 0,2 3,2 2 PHỤ LỤC 5.1.12Thiết bị làm nguội sau đường hóa Thiết bị ống lồng ống gồm ống lồng nhau, dịch ống, nước làm nguội bên Ở nước làm nguội dịch đường từ 600C xuống 300C đưa lên men Lượng dịch vào ống giờ: N11 = 20938,867×0,5= 10469,434 (kg/h) Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Q = N11×c×( t1 – t2 ) = 10469,434 × 0,977 × (60 – 30) Hình 5.1.12 Thiết bị làm nguội = 306859,1105 (kcal/h) Trong đó: c = 0,977 kcal/kg độ nhiệt dung riêng khối nấu t1, t2: Nhiệt độ đầu cuối khối nấu Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q’ = 10%×Q = 10% × 306859,1105 = 30685,911 (kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q” = Q – Q’ = 306859,1105 – 30685,911 = 276173,12 (kcal/h) Khối lượng nước làm nguội: Áp dụng cơng thức: Q” = N’11×CN×(t1 – t2) Trong đó: CN = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước.[5] ′ 𝑁11 𝑄 ′′ 276173,12 𝑘𝑔 = = = 9205,771 ( ) 𝐶𝑁 × (𝑡1− 𝑡2 ) × (60 − 30) ℎ  nước = 997,08 (kg/m3) nên 𝑉𝑛ướ𝑐 = 9205,771 997,08 𝑚3 = 9,233 ( ℎ ) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 𝑄 ′′ 276173,12 𝐹= = = 46,03 (𝑚2 ) 𝐾 × ∆𝑡 200 × (60 − 30) Trong đó: K = 150÷250 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt Chọn K= 200 kcal/m2.h.độ Phụ lục Chiều dài đường ống: 𝐿= 𝐹 46,03 = = 146,592 (𝑚) 𝜋 × 𝑑 3,14 × 0,1 Trong đó: d= 0,1m đường kính ống Do chiều dài đường ống trao đổi nhiệt dài, chọn thiết bị để giảm kích thước thiết bị, nên chiều dài ống thiết bị là: 𝑙= 146,592 = 73,296 (𝑚) Chọn chiều dài đoạn ống dx = 6m, số vòng xoắn: 𝑛= 𝑙 73,296 = = 12,216 ≈ 13 (𝑣ò𝑛𝑔) 6 Chọn khoảng cách ống 0,1 m đường kính ống D = 0,2 m Chiều cao thiết bị: H = 13×0,2 + (13-1)×0,1 = 3,2 (m) Vậy chọn thiết bị làm nguội sau công đoạn đường hóa có thơng số sau: Phụ lục dx (m) D (m) H (m) Số lượng (cái) 0,2 3,2 PHỤ LỤC 5.1.18 Tính tháp thơ h1 Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với : xF nồng độ % mol rượu hỗn hợp đầu, xF = 2,26 % mol xP nồng độ % mol rượu sản phẩm đỉnh, xP = 52,58 % mol h D yF* nồng độ phần mol rượu pha hơi, cân với nồng độ rượu pha lỏng, xF = 2,26 % mol h2 => yF* = 20,31 % mol Hình 5.1.18 Tháp thô => Rxmin = x P − yF * * yF - x F = 52,58−20,31 20,31−2,26 = 1,788 Hệ số dư b nằm khoảng 1,1 ÷ 2,5 Chọn b = 2,5 Do đó: Rx = b× Rxmin = 2,5 × 1,788 = 4,47 xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 0,004 % mol Số đĩa lý thuyết đĩa xác định đồ thị sau: Hình 5.1.19 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết tháp thô Theo đồ thị số đĩa lý thuyết n = 9,14 đĩa Phụ lục Theo thc t hiu sut a: = 0,2 ữ 0,9 Chọn µ = 0,55 Như số đĩa thực tế tháp là: Ntt = 𝑁𝑙𝑡 0,55 = 9,14 0,55 = 16,6 ≈ 17 đĩa a Tính đường kính tháp thơ Đường kính tháp thơ: D = 0,0188 gtb (  y wy )tb [5] gtb – Lượng trung bình tháp, kg/h (ywy)tb = 0,065× [ ]  h   xtb   ytb , kg/m2.s [5] Trong đó: h khoảng cách hai đĩa gần nhau, chọn h = 0,45m [] : Hệ số tính đến sức căng bề mặt [5] Khi  < 20dyn/cm (N/s) [] = 0,8 Khi  > 20dyn/cm (N/s) [] = Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 5,59 % 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 94,480C, nhiệt độ đáy tháp 1050, nhiệt độ trung bình 99,740C Khối lượng riêng rượu, nước 99,740C: R = 723,6961 kg/m3, N = 957,775 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 = = 5,59 = 2,795 % khối lượng = 0,02795 phần khối lượng 0,02795 − 0,02795 + 723,6961 957,775 =>  xtb => xtb = 949,194 (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 + 99,74 = 732,74 0K Phụ lục y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = y1 + y 2 y1 : Nồng độ phần mol đỉnh tháp, y1 = 52,58 %mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 2,26 %mol => y = 27,42 % mol = 0,27 phần mol =>  ytb = [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 22,4  T = [0,27  46 + (1 − 0,27) 18]  273 = 0,836 (kg/m3) 22,4  372,74 Do đó: (  y wy ) tb = 0,065 1 0,45  950,865  0,836 = 1,229 (kg/m3.s) Lượng trung bình tháp: gtb = P = 4,522×𝑋×17,075 100 = 0,772 × 4352,109 = 3359,828 (kg/h) Do đó, đường kính tháp thơ là: D = 0,0188 3359,828 = 0,98 (m) 1,235 b Tính chiều cao tháp thô Chiều cao tháp thô: H = (n-1) × h + h1 + h2 [6] n – Số đĩa thực tế tháp, n = 17 h – Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,45 h1, h2 – Chiều cao phần đáy nắp tháp, h1 = h2 = 0,4 => H = (n-1) × h + h1 + h2 = (17 – 1)×0,45+ 0,4+ 0,4 = (m) Vậy chọn tháp thơ có kích thước sau: D(m) 0,98 Phụ lục H(m) h1(m) h2 (m) SL(cái) 0,4 0,4 PHỤ LỤC 5.1.19 Tính tháp tinh a Xác định số đĩa lý thuyết Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với: xF nồng độ % mol rượu hỗn hợp đầu, xF =20,31 %mol xP nồng độ % mol rượu sản phẩm đỉnh, xP = 89,41 %mol yF* nồng độ phần mol rượu pha hơi, cân với nồng độ rượu pha lỏng, yF* = 53,26%mol => Rxmin = x P − yF * * yF - x F = 89,41 - 53,26 = 1,097 53,26 - 20,31 Hệ số dư b nằm khoảng 1,1 ÷ 2,5 Chọn b = 2,5 Do đó: Rx =b× Rxmin = 2,5 × 1,097= 2,74 xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 6,194×10-5 % mol Số đĩa lý thuyết đĩa xác định đồ thị sau: Hình 5.1.20 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết tháp tinh Theo đồ thị số đĩa lý thuyết n = 27,19 đĩa Phụ lục Theo thực tế hiệu suất đĩa: µ = 0,2 ÷ 0,9 Chọn µ = 0,5 Như số đĩa thực tế tháp là: Ntt = 𝑁𝑙𝑡 0,5 = 27,19 0,5 = 54,38 ≈ 55 đĩa b Tính đường kính tháp tinh Đường kính tháp tinh: D = 0,0188 gtb (  y wy )tb [6] gtb – Lượng trung bình tháp, kg/h (ywy)tb = 0,065× [ ]  h   xtb   ytb , kg/m2.s [6] Trong đó: h khoảng cách hai đĩa gần nhau, chọn h = 0,45m [6] [] : Hệ số tính đến sức căng bề mặt [6] Khi  < 20dyn/cm (N/s) [] = 0,8 Khi  > 20dyn/cm (N/s) [] = Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 32,72 % khối lượng sức căng bề mặt ln ln 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 83,9840C, nhiệt độ đáy tháp 1050, nhiệt độ trung bình 94,4920C Khối lượng riêng rượu, nước 94,4920C: R = 721,23 kg/m3, N = 961,86 kg/m3 [11] 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 = = 32,72 = 16,36 % khối lượng = 0,1636 phần khối lượng 0,1636 − 0,1636 + 721,23 961,86 =>  xtb => xtb = 912,08 (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 + 94,492 = 367,492 0K Phụ lục y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = y1 + y 2 y1 : Nồng độ phần mol đỉnh tháp, y1 = 72,388 %mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 15,99 %mol => y = 44,2 % mol = 0,442 phần mol =>  ytb = [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 22,4  T = [0,442  46 + (1 − 0,442)  18]  273 = 1,007 (kg/m3) 22,4  367,492 Do đó: (  y wy ) tb = 0,065 1 0,45  912,08 1,007 = 1,321 (kg/m3.s) Lượng trung bình tháp: gtb = P = 0,0327 × M = 0,0327 × 19359,2 = 6330,5 (kg/h) Do đó, đường kính tháp tinh là: D = 0,0188 6330,5 = 1,3 (m) 1,321 c Tính chiều cao tháp tinh Chiều cao tháp tinh: H = (n-1) × h + h1 + h2 [5] n – Số đĩa thực tế tháp, n = 55 h – Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,4 h1, h2 – Chiều cao phần đáy nắp tháp, h1 = h2 = 0,4 => H = (n-1) × h + h1 + h2 = (55 – 1)×0,4+ 0,4+ 0,4 = 22,4 (m) Vậy chọn tháp tinh có kích thước sau: Phụ lục D(m) H(m) 1,172 22,4 h1(m) h2 (m) SL(cái) 0,4 0,4 10 ... may, sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm? ?? 2.6.3 Các dòng sản phẩm SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 23 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/ năm. .. sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít sản phẩm/ năm? ?? 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. .. ấn Độ ước tính khoảng 3,2 tỷ lít/ năm SVTH: Hà Thị Phương Thảo GVHD: Th.S Bùi Viết Cường 24 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ ngô phương pháp nghiền ướt suất 10 triệu lít/ năm Theo dự đốn, sản