Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt bằng phương pháp nghiền khô năng suất 100 tấn nguyên liệu ngày

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 96º TỪ NGÔ HẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN KHÔ NĂNG SUẤT 100 TẤN NGUYÊN LIỆU/NGÀY Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thùy Vân Số thẻ SV: 107140110 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ngày Sinh viên thực hiện: Trần Thị Thùy Vân Số thẻ SV: 107140110 Lớp: 14H2A Sau tháng nghiên cứu học hỏi, tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp bao gồm thuyết minh có chương vẽ A0 Trong đó, thuyết minh có: Chương 1: Lập luận kinh tế Phân tích chi tiết để trả lời câu hỏi tơi đặt nhà máy sản xuất cồn 96º khu công nghiệp Tâm Thắng, huyện Cư Jút, tỉnh Đăk Nông Chương 2: Tổng quan Tôi khái quát để hiểu rõ nguyên liệu sản xuất cồn, sản phẩm, sở lí thuyết số q trình để chọn phương pháp sản xuất thích hợp Bên cạnh đó, tìm hiểu tình hình sản xuất cồn để có cách nhìn sơ lược xu hướng phát triển ngành công nghiệp cồn Chương 3: Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ Tơi chọn quy trình sản xuất cồn thuyết minh cơng đoạn để biết mục đích, đồng thời mơ tả phương pháp thực cơng đoạn Chương 4: Tính cân vật chất Tơi liệt kê số liệu ban đầu, đưa kế hoạch sản xuất, tính tốn tổng kết cân vật chất cho dây chuyền sản xuất nhà máy Chương 5: Tính chọn thiết bị Tơi lựa chọn, tính tốn thiết bị sử dụng cho cơng đoạn tổng kết thiết bị sử dụng trình sản xuất Chương 6: Tính nhiệt, nước Tơi tính nhiệt, nước thiết bị sử dụng Ngồi cịn tính nhiên liệu, tính chọn lò sử dụng, lượng nước sinh hoạt dùng nhà máy Chương 7: Tổ chức tính xây dựng Hình thành tổ chức nhà máy tính tốn cơng trình cần xây dựng phục vụ cho q trình sản xuất, từ tính tổng mặt cần xây dựng nhà máy Chương 8: An toàn lao động An toàn lao động vệ sinh nhà điều thiếu nhà máy, tơi đưa ngun tắc, biện pháp, yêu cầu cách xử lí hai vấn đề Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu sản phẩm Tôi nêu rõ cách kiểm tra nguyên liệu, sản phẩm số kiểm tra khác trình sản xuất ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập- Tự Do - Hạnh Phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Thị Thùy Vân Lớp: 14H2A Khoa: Hóa MSSV: 107140110 Nghành: Cơng nghệ Thực Phẩm Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ngày” Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nguyên liệu: 100% ngô hạt Năng suất: 100 nguyên liệu/ngày Sản phẩm: Cồn 96º 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 công 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 sản xuất (A0) Bản vẽ số 5: Tổng mặt nhà máy (A0) Họ tên người hướng dẫn: ThS Bùi Viết Cường Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/05/2019 Trưởng môn (Ký ghi rõ họ tên) PGS TS Đặng Minh Nhật Đà Nẵng, ngày 24 tháng 05 năm 2019 Người hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) ThS Bùi Viết Cường LỜI CÁM ƠN Sau kết thúc môn học trường Đại học Bách Khoa - Đại học Đà Nẵng, giao đề tài đồ án tốt nghiệp “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ngày” Qua thời gian tháng thực đồ án, hướng dẫn tận tình thầy giáo Bùi Viết Cường, giúp đỡ bạn bè nổ lực tìm tịi học hỏi thân qua sách tham khảo thực tế đến đồ án hoàn thành thời gian quy định Đầu tiên, xin xin chân thành cám ơn đến quý thầy cô Khoa Hóa q thầy Bộ mơn Cơng nghệ Thực phẩm tận tình giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt toàn thời gian học tập lĩnh hội kiến thức trường Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Bùi Viết Cường, thầy người tận tình hướng dẫn cho tơi kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt q trình làm đồ án tốt nghiệp Tơi xin 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 LỜI CAM ĐOAN Tôi Trần Thị Thùy Vân , 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 Trần Thị Thùy Vân ii MỤC LỤC TÓM TẮT NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN LỜI CÁM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi MỞ ĐẦU Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT Chương 2: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM iii Chương 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 25 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT .37 Chương 5: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ 51 iv v Chương 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC 76 vi 51,042 = 164,379(dal/cyr) 745,235 Chọn thiết bị có bề mặt truyền nhiệt: F = 0,02  П  = 24 × 100 × F = 0,02 ×  = 0,02 × 164,379 = 3,289 (m2) Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng hợp kim có kích thước sau : Đường kích : Dt = 0,048 m, đường kích : Dn = 0,05 m Chọn chiều cao nắp nắp dưới: ho = 0,2 m Bước xoắn ống ruột gà: t = 0,08 m, đường kính vịng xoắn: dx = 0,8 m Tổng chiều dài ống truyền nhiệt: L= F 3,289 = = 20,938 (m) π × Dn π × 0,05 2 2 Chiều dài vòng xoắn: l v = (π  d x ) + t = (3,14  0,8) + 0,03 = 2,512 (m) Số vòng xoắn: n = L 20,938 = = 8,335 (vòng) 9 vòng lv 2,512 Chiều cao phần ruột gà: h = n x t = × 0,08 = 0,72 (m) Chiều cao bình làm nguội: H = h + 2ho= 0,72 + × 0,2 = 1,12 (m) Đường kính bình làm nguội: D = dx + 2do = 0,8 + × 0,05 = 0,9 (m) Vậy chọn thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà có thơng số sau: Số lượng (cái) D (m) h0 (m) h (m) H (m) dx (m) 0,9 0,2 0,72 1,12 0,8 ❖ Thiết bị ngưng tụ dầu fusel Dựa vào bảng 4.7, lượng dầu fuzel là: Vfuzel = 38,25 (lít/giờ) Lượng dầu fuzel cần làm nguội ngày: Ndầu fuzel = 38,25 × 24 = 918 (lít/ngày) = 91,8 (dal/cyr) Bề mặt truyền nhiệt thiết bị : F = 0,02 × Ndầu fuzel = 0,02 × 91,8 = 1,836 (m2 ) Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính có dt = 30 mm, đường kính ngồi dn = 32 mm, đường kính trung bình dtb = 31 mm Giả sử chiều dài ống L = m Số ống thiết bị: n = F 1,836 = = 9,426 (ống) π  d tb  L 3,14  0,031 Quy chuẩn thành 19 ống Phân bố ống hình lục giác, số ống đường chéo b = ống [4] Bước ống t = 1,2 × dn; dn = 0,032 m Đường kính thiết bị: D = t × (b - 1) + × dn = 1,2 × 0,032 × (5 - 1) + × 0,032 = 0,282 (m) [4] Phụ lục 31 Chiều cao ống truyền nhiệt: ho = F 1,836 = = 0,992 (m) n × π × dtb 19 × π × 0,031 Chiều cao hai đầu thiết bị: h1 = h2 = 0,2 (m) Chiều cao thiết bị: H = ho + h1 + h2 = 0,922 + 0,4 = 1,392 (m) Vậy chọn thiết bị ngưng tụ làm nguội dầu fuzel có thông số sau: Số lượng (cái) D (m) h0 (m) h1 (m) h2 (m) H (m) 0,282 0,922 0,2 0,2 1,322 11 Tính chọn thiết bị cho thiết bị gia nhiệt Dựa vào bảng 4.7, Thể tích cồn 95,57º đem vào bốc giờ: V = 1275 (lít) Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt cồn từ nhiệt độ 82ºC đến 110ºC tính theo cơng thức: Qc = G × C × (tc – tđ), kcal/h Trong đó: G: Lượng cồn cần đun nóng giờ: G = V × 𝜌 = 1275 × 0,753 = 960,075 (kg/h) 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 = 960,075 × 8,163 × (110 – 82) = 219438,582 (kcal/h) Nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Qtt = k × Qc, với k = 5% so với lượng dùng, chọn k =5% = 0,05 Qtt = 0,05 × 219438,582 = 10971,929 (kcal/h) Nhiệt lượng cần dùng là: Q = Qc + Qtt = 219438,582 + 10971,929 = 230410,511 (kcal/h) Bề mặt truyền nhiệt tính theo công thức: F = Q (m2) K  t K hệ số truyền nhiệt tính theo cơng thức: K= 1 δ + + α1 λ α : Chiều dày ống, chọn loại ống có  = 52 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 32 K= = 469 (kcal/ m2.ºC.h) 0,002 + + 600 50 2350 Hệ số nhiệt độ trung bình là: tTB = tc – td = 110 - 82 = 28 ºC Vậy bề mặt truyền nhiệt là: F= Q 230410,511 = = 17,546 (m2 ) K × ∆t 469 × 28 Các ống truyền nhiệt xếp theo hình lục giác Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: dn × dt × L = 52 × 48 × 3000 mm Số ống truyền nhiệt là: n= F 17,456 = = 38,586 ≈ 39(ống) π × dtb × L π × 0,048 × Chọn n = 61 ống, số ống đường xuyên tâm hình sáu cạnh b = [4] Chiều dài thiết bị sau quy chuẩn: L= F 17,546 = = 1,907 (m) π × dtb × n π × 61 × 0,048 Đường kính buồng đốt: D = t × (b – 1) + × d [4] b: số ống đường chéo hình sáu cạnh b = d: đường kính ống, d = 0,052 m t: bước ống, m Bước ống t = (1,2 - 1,5) × d, chọn t = 1,5 ×d [4] D = 1,5 × d × (b – 1) + × d = 1,5 × 0,052 × (9 – 1) + × 0,052 = 0,832 (m) Chọn đường kính buồng bốc db = 0,45 m, chiều cao buồng bốc Hb = 0,5 m, chiều cao đáy nồi Hđ = 0,15 m, chiều cao đỉnh nồi Hđ = 0,15 m Tổng chiều cao thiết bị gia nhiệt: H = 0,15 + 0,5 + 1,907 + 0,15 = 2,707 (m) Vậy chọn thiết bị gia nhiệt có thơng số sau: Số lượng (cái) D (m) db (m) L (m) Hđỉnh (m) Hbốc (m) Hđáy (m) H (m) 0,832 0,45 1,907 0,15 0,5 0,15 2,707 12.Tính chọn thiết bị cho thiết bị giải hấp hấp phụ Dựa vào bảng 4.7, lượng cồn ngưng tụ làm nguội thiết bị là: 1179,167 (lít/giờ) Sơ đồ hấp phụ gồm hai tháp làm việc đồng thời: thời gian hấp phụ 8h, thời gian nhả hấp 6h, thời gian dự trữ chuyển chế độ làm việc h Lượng nước bị hấp phụ h là: Với G H O = 1,207 × 10-3× 4166,667 = 5,029 (kg/h) (mục 4.2.2.16) MH2O = GH2 O × = 5,029 × = 40,232 (kg) Phụ lục 33 Lượng etanol bị hấp thụ 8h là: Với G E = 2,106 × 10-5 × 4166,667 = 0,088 (kg/h) (mục 4.2.2.16) ME = GE × = 0,088 × = 0,704 (kg) Lượng zeolit cần để hấp phụ lượng nước trên: MZ nước = 0,02 -6 a1 × 10 × 18 × M𝐻2 𝑂 = 0,02 102,5 × 10-6 × 18 × 40,232 = 436,119 (kg) Lượng zeolit cần dùng để hấp phụ lượng etanol là: MZ Etanol = 0,02 a1 × 10-6 × 18 × ME = 0,02 0,9 × 10-6 × 46 × 0,704 = 340,097 (kg) Tổng lượng zeolit cần dùng là: MZ tổng = MZ nước + MZ Etanol = 436,119 + 340,097 = 776,216 (kg) Khối lượng zeolit tháp là: M2z = 776,216 × = 1552,432 (kg) Khối lượng riêng zeolit 3A ρz = 427 (kg/m3) Thể tích lớp zeolit tháp là: VZ = Vz = M Z 15126,193 = = 35,424 (m3) ρZ 427 M2z 1552,432 = = 3,636(m3 ) ρz 427 Chiều cao lớp zeolit thiết bị có đường kính HZ = VZ , chọn Dt = 1,5 (m) Suy H = VZ = 3,636  = 2,058 (m) Z π  D 2t 3,14  1,5 π  D2 4 Khoảng cách lớp đệm đến bích hai mặt là: h1 = 0,3 m Chiều cao phần nắp đáy là: h2 = 0,6 m Chiều cao tháp là: Htb = HZ + h1 + h2= 2,058 + 0,3 + 0,6 = 2,958 (m) Vậy chọn thiết bị hấp phụ, giải hấp có kích thước sau: Số lượng (cái) D (m) h1 (m) h2 (m) Hz (m) Htb (m) 1,5 0,3 0,6 2,058 2,958 13 Tính chọn thiết bị cho thiết bị ngưng tụ làm nguội cồn sản phẩm Dựa vào bảng 4.7, Lượng cồn ngưng tụ làm nguội thiết bị giờ: 1179,167 (lít/h) Lượng cồn sản phẩm vào ống 1giờ: Ncồn = V × ρ = 1179,167 × 0,74445 = 877,831 (kg/h) Khối lượng riêng cồn sản phẩm: ρ = 0,74445 70ºC, áp suất 1atm [3] Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Phụ lục 34 Q = Ncồn × c × ( t1 – t2 ) = 877,831 × 0,7394 × (75 – 30) = 29208,071 (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 môi trường xung quanh: Q’ = 10% × Q = 10% × 29208,071 = 2920,807 (kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q” = Q – Q’ = 29208,071 – 2920,807 = 26287,264 (kcal/h) Khối lượng nước làm nguội: Q'' = Ncồn thành phẩm × Cnước × (t1 - t2 ) Trong đó: Cnước = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước [3] t1’ t2’ nhiệt độ đầu cuối nước Q'' 26287,264 → Ncồn thành phẩm = = = 1314,363 (kg/h) Cnước × (t1 ' - t2 ') × (45 - 25) Với khối lượng riêng nước 25oC: ρnước = 997,08 kg/m3 [3] Vậy thể tích nước: V= 1314,363 = 1,318 (m3 /h) 997,08 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F= Q'' K × t = 26287,264 = 3,411 (m2 ) 250 × 30,829 Trong đó: K = 230 - 460 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt, chọn K = 250 (kcal/m2.h.độ) [4] Trường hợp hai lưu chất chảy ngược chiều: ∆ttb = ∆tmax - ∆tmin (75 - 30) - (45 - 25) = = 30,829℃ 75 - 30 ∆tmax ln 45 - 25 ln ∆t Chiều dài đường ống: L= F 3,411 = = 13,572 (m) π × d π × 0,08 Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng hợp kim có kích thước sau: Đường kích : Dt = 0,048 m, đường kích ngồi : Dn = 0,05 m Chọn chiều cao nắp nắp dưới: ho = 0,2 m Bước xoắn ống ruột gà: t = 0,03 m, đường kính vịng xoắn: dx = 0,8 m Chiều dài vòng xoắn: Phụ lục 35 lv = √(πdx )2 + t2 = √(π × 0,8)2 + 0,032 = 2,513 (m) Số vòng xoắn: L 13,572 = = 5,4 ≈ (vòng) lv 2,513 n= Chiều cao phần ruột gà: h = (n × do) + ((n - 1) × t) = (6 × 0,1) + (6 × 0,03) = 0,78 m Chiều cao thân bình: H = 1,5 × h = 1,5 × 0,78 = 1,17 m Chiều cao tồn bình: Htb = H + 2ho = 1,17 + × 0,2 = 1,57 m Đường kính bình làm nguội: D = dx + 2do = 0,8 + × 0,048 = 0,896 m Vậy chọn thiết bị ngưng tụ ống xoắn ruột gà có thơng số sau: Số lượng (cái) D (m) h0(m) H (m) d0 (m) Htb (m) 0,896 0,25 1,17 0,08 1,57 14 Tính chọn thiết bị cho số thùng chứa ❖ Thùng chứa giấm chín Dựa vào mục 4.2.2.12, lượng giấm chín giờ: Vgiấm = 4,515 × X = 4,515 × 4166,667 = 18812, 502 (lít) Vậy lượng giấm chín ngày: Vgiấm = 18812,502 × 24 = 451500,048 (lít⁄ngày) = 451,5 (m3 /ngày) Thùng chứa giấm làm thép khơng gỉ có dạng hình trụ đáy hình nón Chọn thùng chứa giấm chín Thể tích thùng chứa giấm chín: V= Vgiấm 2×φ = 451,5 = 265,588 (m3 /ngày) × 0,85 Chọn: h2 = 1,5 × D (m); d = Chiều cao đáy nồi: h1 = D−d D (m) × tgα (m) Thể tích đáy: D2 d2 D d π D - d D2 + d2 + D × d Vđáy = × π × h1 × ( + + × ) = × ×( ) 4 2 Thể tích thân nồi: Vthân = π × D2 × h2 Thể tích nồi: 5119 × π × D3 V = Vthân + Vđáy = 12288 Phụ lục 36 D=√ 12288 × V 12288 × 265,588 =√ = 5,846 (m) 5199 × π 5199 × π Đường kính ống giấm chín ra: 5,846 = 0,731 (m) Chiều cao thân nồi: h2 =1,5 × 5,846 = 8,769 (m); d= Chiều cao đáy nồi: 5,846 - 0,731 × tg45° = 2,558 (m) Chiều cao thiết bị: H = h1 + h2 = 2,558 + 8,769 = 11,372 (m) h1 = Vậy chọn thùng chứa giấm chín với thơng số sau: Số lượng (cái) D (m) d (m) H (m) h1 (m) h2 (m) 5,846 0,731 11,372 2,558 8,769 ❖ Thùng chứa sản phẩm Dựa vào bảng 4.7, Lượng cồn sản phẩm sau ngưng tụ làm nguội: V = 1175 (lít/h) = 9400 (lít/ca) = 9,4 (m3 /ca) Chọn thùng thân trụ, đáy hình nón tỉ lệ kích thước giống thùng chứa giấm chín, hệ số chứa đầy 0,85 nên thể tích thùng là: 9,4 = 11,059 (m3 ) 0,85 Vthùng =  D =√ 12288 × V 12288 × 11,059 =√ =2,026 (m) 5199 × π 5199 × π Chọn h2 = 1,5 × D = 1,5 × 2,026 = 3,039 (m) h= d = D 2,026 = = 0,253 (m) 8 D-d 2,026 - 0,253 × tgα = × tg 450 = 0,887 (m) 2 Chiều cao thiết bị: h1 = H = h + h1 + h2 = 0,253 + 0,887 + 3,039 = 4,179 (m) Vậy chọn thùng chứa cồn sản phẩm với thông số sau: Số lượng (cái) D (m) h (m) h1 (m) h2 (m) H (m) 2,026 0,253 0,887 3,039 4,179 Phụ lục 37 ❖ Thùng chứa dầu fusel Dựa vào bảng 4.7, Lượng dầu fuzel: Vfulzel = 38,25 (lít/h) = 918 (lít/ngày) = 0,918 (m3/ngày) Chọn thùng có dạng thân trụ, đáy nón, hình dáng, cấu tạo tỉ lệ kích thước giống thùng chứa cồn thành phẩm Thể tích thùng là: V= 0,918 = 1,08 (m3 ) 0,85  D =√ 12288 × V 12288 × 1,08 =√ =0,933 (m) 5199 × π 5199 × π Chọn h2 = 1,5 × D = 1,5 × 0,933 = 1,400 (m) h= d = D 0,933 = = 0,117 (m) 8 D-d 0,933 - 0,117 × tgα = × tg 450 = 0,408 (m) 2 Chiều cao thiết bị: h1 = H = h + h1 + h2 = 0,117 + 0,408 + 1,4 = 1,925 (m) Vậy chọn thùng chứa fuzel với thông số sau: Số lượng (cái) D (m) h (m) h1 (m) h2 (m) H (m) 0,933 0,117 0,408 1,4 1,925 Phụ lục 38 PHỤ LỤC Tính nhiệt cho nồi nấu chín a) Lượng nhiệt đun nóng khối nấu từ 94ºC đến 105ºC Q = G1 × C1 × (t1 – t2) [4] G1: Lượng nguyên liệu đem nấu chín ca: G1 = m6 × = 16683,860 × = 133470,88 (kg/ca) C1: Nhiệt dung riêng khối nấu, x = 18%: Nồng độ chất hòa tan phần khối lượng C1 = 4186 × (1 – x) = 4186 × (1 - 18%) = 3432,52 (J/kg.độ) Vậy Q1 = 133470,88 × 3432,52 × (105 – 94) = 5039556115 (J/ca) = 1203964,861 (kcal/ca) b) Lượng nhiết tổn thất mơi trường xung quanh q trình nâng nhiệt Lượng nhiệt tổn thất môi trường chiếm khoảng 20% lượng nhiệt dùng để đun nóng dịch cháo từ 94ºC đến 105ºC: Q = 20% × Q1 = 20% × 1203964,861 = 240792,972 (kcal/ca) c) Lượng nhiệt giữ khối nấu 105ºC Q3 = F × T3 ×  × (tbm - tkk) (kcal/ca) [4] t0kk: Nhiệt độ khơng khí môi trường xung quanh (ºC) tbm - Nhiệt độ bề mặt thiết bị , tbm = 105 + 25 = 65 (ºC)  - hệ số cấp nhiệt từ thiết bị khơng khí xung quanh  = 9,3 + 0,058 × tbm (W/m2.độ) [4] α = 9,3 + 0,058 × 65 = 13,07 (W/m2.độ) Thời gian nấu chín 30 phút gồm phút để nâng nhiệt từ 94ºC lên 105ºC 25 phút giữ 105ºC Vậy thời gian giữ nhiệt ca (28800 giây) T3 - Thời gian giữ nhiệt: T3 = 28800 × 25 = 24000 (s) 30 F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nồi (m2), F = F1 + F2 F1: Diện tích phần thân trụ F1 = × R ×  × h1 = × 0,9295 ×  × 5,577 = 32,571 (m2) Trong đó: Đường kính D = 1,859 (m) R = 0,9295 (m) , chiều cao trụ h1 = 5,577 (m) F2: Diện tích đáy chỏm cầu F2 = 2×  × (R2 + h22) = 2×  × ( 0,92952 + 0,3102) = 6,032 (m2) Trong đó: Đường kính D = 1,859 (m) ) R = 0,9295 (m), chiều cao đáy nắp h2 = Phụ lục 39 0,310 (m) F = F1 + F2 = 32,571 + 6,032 = 38,603 (m2) Vậy Q3 = n × F × T3 ×  × (t0bm – t0kk) = × 38,603 × 24000 × 13,07 × (65 – 25 ) = 968719123,2 (J/ca) = 231429,864 (kcal/ca) d) Lượng nhiệt đun nóng vỏ thép nồi Q = G4 × C4 × (t2 – t1) [4] G4 = F ×  × f : Khối lượng vỏ thép F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nồi : F = 71,174 (m2)  : Bề dày vỏ thép ,  = 0,003 m f = 7850 kg/m2: Khối lượng riêng thép [3] G4 = 71,174 × 0,003 × 7850 = 1676,148 (kg) Ở áp suất at nhiệt độ đốt 132,9ºC [3] C4: Nhiệt dung riêng thép nhiệt độ 133ºC, C4 = 0,12 kcal/kg.độ [3] Q’4 = 1676,148 × 0,12 × (133 – 25) = 21722,878 (kcal/ca) Vậy có nồi nấu chín lượng nhiệt đun nóng vỏ nồi cho nồi : Q4 = × Q’4 = × 21722,878 = 43445,756 (kcal/ ca) e) Lượng nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh Q5 = F × T5 ×  × (t0bm – t0kk) [4] Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt nồi : F = Ftb × n = 71,174 × = 142,348 (m2) (n: số nồi nấu chín) T5 - thời gian tổn thất nhiệt T5 = 60 × 60 × × t bm = 25 = 24000 (s) 30 133 + 25 = 79 C  = 9,3 + 0,058 × 79 = 13,882 (W/m2.độ) [4] Vậy Q5 = 142,348 × 24000 × 13,882 × (79 - 25) = 2560993117 (J/ca) = 611828,83 (kcal/ca) f) Lượng nhiệt làm bốc nước Qbh = W × r [4] r: Ẩn nhiệt hóa nước t = 100 + 25 = 62,5 ºC, r = 570,088 (kcal/kg) [3] W: Lượng ẩm bốc hơi, W = k × F × (P – P’ × ) × T, k: Hệ số bốc hơi, k = 0,036 D  Diện tích bốc hơi: F =   R =      bh  (m2)   Phụ lục 40 Chọn đường kính ống Diện tích bốc lớn nhất: S bh = Đường kính ống thoát hơi: Dbh = F =   0,069 50 D2 1,859   =   = 0,054 (m2) 50 50 4  S bh  =  0,054  = 0,069 (m) = 0,004 (m2) P: Áp suất bão hòa 62,5ºC P = 174,08 mmHg : Độ ẩm tương đối khơng khí  = 80% P’: Áp suất bão hòa nhiệt độ xung quanh P’ = 24,55 mmHg T: Thời gian nấu nồi ca: T = W = 0,036 × 0,004 × (174,08 – 24,55 × 0,8) × = 0,178 (kg) Qbh = 0,178 × 570,088 = 101,476 (kcal/ca) Vì có nồi nấu chín nên Q’bh = × Qbh = × 101,476 = 202,952 (kcal/ca) Vậy tổng lượng nhiệt cần dùng cho trình nấu chín ca là: Qh =  QI + Q'bh = 2331665,235 (kcal/ca) i =1 g) Tính chi phí Di = Qh ihn − in ihn: Nhiệt lượng riêng nước t = 133ºC ihn = 651,879 (kcal/kg) [3] in: Nhiệt lượng riêng nước t= 133ºC in = 133,628 (kcal/kg) [3] D3 = Qh 2331665,235 = = 4499,104 (kg/ca) ihn - in 651,879 - 133,628 Vậy lượng dùng cho phân xưởng nấu ca: Dnấu = D1 + D2 + D3 = 6663,804 + 2291,77 + 4499,104 = 13454,678 (kg/ca) Tính nước dùng 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 Dựa vào mục 4.2.2.12, phần b, dịch đường lên men 1: V = V12 = 4,541 × X × = 4,541 × 4166,667 × = 151366,679 (lít/ca) Lượng nhiệt sinh trong thùng: Q = V  1,13 = 19004,927 (Kcal/h) n V: Tổng số dịch lên men ca, n = số thùng lên men Nhiệt tổn thất rượu CO2 mang ra: Lấy 10% so nhiệt lượng sinh ra: Phụ lục 41 Q1 = 10% × Q = 0,1 × 19004,927 = 1900,493 (Kcal/h) 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), [4] F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt.F =  × D × H =  × 3,793 × 15,172 = 180,79 (m2) K: Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: K =  + + 1 t  [4] 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 [4] 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 = 15,172 m 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 = V  [4] G , (kg/m.s) DT DT: Diện tích bề mặt truyền nhiệt thân thiết bị, DT = F = 180,79 m2 G : Khối lượng chất lỏng chảy bề mặt thành G = 1,5 kg/s Nhiệt độ trung bình nước dội: 25ºC (Nhiệt độ đầu: 20ºC, nhiệt độ cuối: 30ºC ) Ở 25ºC, độ nhớt nước  = 0,8937  10-3 (N.s/m2) [3]  Re = V  = 4G  1,5 = = 37,135   DT 0,8937  10 −3  180,79 Re < 2000, Nuyxen tính: Nu = 0,67 × (Ga2 ×Pr3 × Re)1/9 [4] Trong đó: Ga = Pr = H3 × ρ2 × g 15,1723 × 997,082 × 9,8 = = 4,26 × 1016 -3 μ2 (0,8937 × 10 ) CP    [4]  - Độ nhớt nước 25ºC,  = 0,8937 × 10-3 N.s/m2  - Hệ số dẫn nhiệt nước 25ºC,  = 60,8 × 10-2 W/m.độ CP- Nhiệt dung riêng nước 25ºC, CP = 0,99892 kcal/kg.độ Phụ lục 42 Pr = 0,99892 × 0,8937 × 10-3 60,8 × 10-2 = 0,00147 Nu = 0,67 ×[(4,26 × 1016)2 × (0,00147)3 × 37,135]1/9 = 564,536 → α2 = K= Nu ×  N 15,172 = 564,536 × 60,8 × 10-2 = 22,623(N/m2 ℃) 15,172 = 21,856 (W/m2 ℃) 0,006 699 + + 22,623 t – Hiệu số nhiệt độ trung bình, t = t1 − t t ln t t1 = T – t1, t2 = T - t2, T = 32ºC, t1 = 25ºC, t2 = 30ºC, t1 = 5ºC, t2 = 2ºC, 5-2 = 3,274℃ ln Vậy nhiệt lượng nước dội lấy đi: → ∆t = Q2 = K × F × t = 21,856 ×180,79  3,274 = 12936,708 (W) = 11123,567 (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 = 19004,927 – 1900,493 – 11123,567 = 5980,867 (kcal/h) Lượng nước cung cấp cho ống xoắn ruột gà: Q3 = G  C  t G= Q3 5980,867 = = 1197,467 (kg/h) C P  t 0,99892  (30 − 25) Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: 1197,467 (kg/h) Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: × 1197,467 = 10777,203 (kg/h) Thể tích nước cần cấp cho thùng lên men chính: V4 ' = Phụ lục mn 10777,203 = = 10,809 (m3 /h) = 86,472 (m3 /ca) ρn 997,08 43 PHỤ LỤC Xác định hàm lượng protein thơ nitơ hịa tan ngun liệu Xác định hàm lượng protein thường thực theo phương pháp Kjeldal Cơ sở Đun nóng chất hữu axit sunfuric đậm đặc điều kiện đun nóng, H2SO4 phân ly thành SO3 nước Tiếp theo SO3 tách thành SO2 O2, O2 vừa giải phóng oxy hố chất hữu để tạo thành CO2 H2O, NH3 kết hợp với H2SO4 tạo (NH4)HSO4 bền môi trường axit, phương trình phản ứng: 2H2SO4  2SO3 + H2O  2SO2 + O2 + H2O Oxy oxy hoá gluxit, chất béo thành CO2 + H2O, axit amin tạo SO2, CO2 NH3 NH3 bay cất thu vào bình chứa H2SO4 Từ suy lượng nitơ chứa mẫu thí nghiệm, sau nhân với 6,25 thu protein thơ [9] Tiến hành Lấy - gam bột cho lượng nitơ mẫu khoảng 15 - 40 mg nitơ Cân xác mẫu thí nghiệm cân phân tích ống nghiệm cho vào bình Kjeldal, cân lại ống nghiệm để biết lượng bột mẫu Tiếp theo cho vào bình 20ml H2SO4 đậm đặc (d = 1,84) 0,5 g CuSO4 g K2SO4, lắc nhẹ - phút Đặt bình lên bếp để tủ hút khí độc Đun nhẹ lửa lúc ban đầu, nhỏ vài giọt cồn Đun kéo dài xuất màu xanh CuSO4 hỗn hợp khoảng - Đun xong, để nguội chuyển tồn vào bình cầu tiến hành chưng cất Bình hứng dịch chưng cất cho vào xác 25 ml H2SO4 HCl 0,1 N Thêm 10 - 15 ml nước cất giọt metyl da cam tiếp thêm vào 15 ml NaOH 40% tiến hành chưng cất Thời gian chưng cất tiến hành 30 - 60 phút, thử nước ngưng với giấy quỳ phản ứng xem chưng cất kết thúc Dung dịch chưng chuẩn NaOH 0,1 N để suy lượng axit tác dụng với NH3 [9] Hàm lượng nitơ mẫu thí nghiệm tính theo cơng thức: (a - b) × 0,0014 % [9] m Trong đó: a: Số ml H2SO4 0,1 N cho vào bình dung dịch chưng b: Số ml NaOH 0,1 N định phân lượng axit dư 0,0014: Hàm lượng nitơ tương ứng với dung dịch H2SO4 0,1 N m: Lượng mẫu Phụ lục 44 Phụ lục 45 ... Cường 14 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ ngày Cơ sở lý thuyết q trình sản xuất cồn Có phương pháp sản xuất cồn phương pháp lên men... nguồn cung cấp nguyên liệu dồi cho sản xuất cồn 96°, loại cồn khác Với lí mà tơi giao nhiệm vụ: ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ ngày? ?? SVTH:... tài: ? ?Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96º từ ngô hạt phương pháp nghiền khô suất 100 nguyên liệu/ ngày? ?? Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Nguyên