BÁO CÁO ĐỒ ÁN XĂNG SINH HỌC E5

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC MƠN HỌC: ĐỒ ÁN MƠN HỌC o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN XĂNG SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5/2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC MƠN HỌC: ĐỒ ÁN MÔN HỌC o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN XĂNG SINH HỌC GVHD: Nguyễn Hưng Thủy SVTH: Phan Huỳnh Đăng Duy Lớp: 06DHHH1 MSSV: 2004150245 Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5/2017 Xăng sinh học Xăng sinh học Khoa Công nghê Hóa học Trang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên: Phan Huỳnh Đăng Duy MSSV: 2004150245 Nhận xét: Điểm đánh giá Ngày……….tháng……….năm (Ký tên, ghi rõ họ tên) Xăng sinh học MỤC LỤC MỤC LỤC i MỤC LỤC HÌNH iii MỤC LỤC BẢNG iv LỜI MỞ ĐẦU v LỜI CÁM ƠN vi CHƯƠNG KHÁI QUÁT VỀ XĂNG SINH HỌC 1.1 Khái niệm (1) 1.2 Thành phần (2) 1.2.1 Tính chất vật lý .1 1.2.2 Tính chất dung mơi 1.2.3 Tính chất hóa học 1.3 Đặc điểm (3) 1.4 Nguyên liệu đầu vào(4) CHƯƠNG SẢN XUẤT XĂNG SINH HỌC 2.1 Qui trình sản xuất ethanol (5) 2.1.1 Từ đường .5 2.1.2 Từ tinh bột .5 2.1.3 Từ chất xơ 2.2 Qui trình sản xuất xăng sinh học (6)(7) 2.3 Máy thiết bị (8) 2.3.2 Đồng hồ đo lưu lượng Coriolis Promass 84F (Endress+Hauser) 11 2.3.3 Thiết bị đo nhiệt độ Omnigrad TR61 (Endress+Hauser) .12 2.3.4 Thiết bị Batch controller VEGA II có tích hợp tính pha trộn 13 2.3.5 Van điều khiển số nhiều tầng ( multistep) R-ISE / N (ISOIL) .14 CHƯƠNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ (9) 15 3.1 Xăng khơng chì 15 3.2 Xăng E5 16 3.3 Xăng E10 18 Khoa Cơng nghê Hóa học Trang Xăng sinh học 3.4 Etanol nhiên liệu biến tính 20 TỔNG KẾT .23 TÀI LIỆU THAM KHẢO .24 Khoa Cơng nghê Hóa học Trang Xăng sinh học MỤC LỤC HÌ Hình 2.1 Qui trình sản xuất xăng E5 Hình 2.2 Hình vẽ tham khảo sơ đồ kết nối thiết bị pha trộn E5 Hình 2.1 Thiết bị thực tế Hình 2.2 Đồng hồ đo lưu lượng Coriolis Promass 84F 10 Hình 2.3 Thiết bị đo nhiệt độ Omnigrad TR61 .10 Hình 2.4 Thiết bị Batch controller VEGA II 11 Hình 2.5 Van điều khiển số nhiều tầng ( multistep) R-ISE / N (ISOIL) 12 Y Khoa Cơng nghê Hóa học Trang Xăng sinh học MỤC LỤC BẢ Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng xăng khơng chì .14 Bảng 3.2 Chỉ tiêu chất lượng xăng E5 16 Bảng 3.3 Chỉ tiêu chất lượng xăng E10 18 Bảng 3.4 Chỉ tiêu kỹ thuật etanol nhiên liệu biến tính 19 Bảng 3.5 Các hợp chất oxygenat1) 20 Y Khoa Công nghê Hóa học Trang 10 Xăng sinh học- Sản xuất xăng sinh học 2.3 Máy thiết bị (8) Hãng Endress+Hauser có giải pháp trọn hệ thống pha trộn E5 thiết kế chế tạo, kiểm tra chạy thử nhà máy Khi vận chuyển Việt Nam cần lắp ghép khí đưa vào hoạt động cách nhanh chóng Hệ thống pha trộn lưu lượng Endress+Hauser LMS bao gồm thành phần sau : - Thiết bị đo lưu lượng Coriolis DN80 đường xăng - Thiết bị đo lưu lượng Coriolis DN25 đường ethanol - Batch controller có tích hợp tính pha trộn sản phẩm ISOIL Batch controller Tùy theo công thức cài đặt sẵn với tỉ lệ phối trộn cho sản phẩm xăng E5 hay E10, hệ thống van điều khiển định lượng van điều khiển số (digital control valve) tự động điều khiển cho tỉ lệ phối trộn đạt độ xác cao Hệ thống cịn cài đặt để pha trộn theo thể tích thực (Volume) hay thể tích quy đổi sang điều kiện chuẩn (Net Standard Volume) Hình 2.3.1.1 Hình vẽ pha trộn E5 tham khảo sơ đồ kết nối thiết bị Hình 1.1.1.1 thực tế Thiết bị 2.3.2 Đồng hồ đo Promass 84F Đồng hồ đo Endress+Hauser lĩnh vực xăng chứng nhận thương mại Tổng cục tiêu chuẩn đo lường chất lượng cấp lưu lượng Coriolis (Endress+Hauser) lưu lượng dạng Coriolis sử dụng rộng rãi dầu Việt Nam mẫu giao nhận Một số điểm bật đồng hồ đo lưu lượng Coriolis Endress+Hauser : Độ xác cao: ±0.05% cho khối lượng, ±0.1% cho thể tích Xăng sinh học- Sản xuất xăng sinh học Đo nhiều thơng số lúc: thể tích, khối lượng, tỉ trọng, nhiệt độ kiểm soát chất lượng sản phẩm Thiết bị phù hợp với tất môi chất Phù hợp sử dụng mơi trường chống cháy nổ Khơng có thiết bị khí chuyển động (moving parts) nên khơng bị mịn từ giảm thiểu phần bảo trì kiểm định định kì thiết bị Nhiệt độ lên đến +350°C (+662°F) Áp suất lên đến 350 bar (5080 psi) Dải đo lên đến 2200 tấn/h (đường kính DN250) Đạt tiêu custody transfer nhiều tổ chức giới Việt Nam: PTB, NMi, METAS, BEV, NTEP, MC, STAMEQ Chứng nhận chống cháy nổ nhiều tổ chức giới : ATEX, FM, CSA, TIIS Hình 2.3.2.1 Đồng hồ đo lưu lượng Coriolis Promass 84F 2.3.3 Thiết bị đo nhiệt độ Omnigrad TR61 (Endress+Hauser) Thiết bị đo nhiệt độ Omnigrad TR61 hãng Endress+Hauser thiết bị đo nhiệt độ với độ xác cao thiết kế chuyên dùng môi trường chống cháy nổ đặc biệt lĩnh vực dầu khí, hóa chất Xăng sinh học- Sản xuất xăng sinh học Thiết bị bao gồm giếng nhiệt (thermowell) thiết kế để chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt với áp suất nhiệt độ cao Thiết bị cịn tích hợp transmitter với nhiều ngõ truyền thơng Hình 2.3.3.1 Thiết bị đo nhiệt độ Omnigrad TR61 2.3.4 Thiết bị Batch controller VEGA II có tích hợp tính pha trộn Endress+Hauser đề xuất sử dụng thiết bị batch controller có tích hợp tính pha trộn sản phẩm VEGA II hãng ISOIL Xăng sinh học- Sản xuất xăng sinh học Hình 2.3.4.1 Thiết bị Batch controller VEGA II Toàn hoạt động pha trộn định lượng mẻ xuất điều khiển điều khiển Bộ điều khiển giúp điều khiển xác tỉ lệ pha trộn theo công thức cài đặt sẵn Thiết bị điều khiển batch controller ISOIL thiết kế để đặc biệt phù hợp với thiết bị đo lưu lượng dạng coriolis Promass 84F hãng Endress+Hauser với khả nhận tín hiệu thể tích, khối lượng tỉ trọng đường xăng đường Ethanol, từ giúp việc điều khiển đạt độ xác cao kiểm soát chất lượng sản phẩm suốt trình định mẻ pha trộn sản phẩm Thiết kế điều khiển batch controller VEGA II cho phép vận hành viên cài đặt vận hành hệ thống cách dễ dàng trực quan Bộ điều khiển phù hợp với tiêu chuẩn hoạt động môi trường chống cháy nổ Directive 94/9/EC “ATEX” (explosive atmospheres) Chứng nhận chống cháy nổ Ex d IIB T6 Gb category II G (Zone and Zone 2, gas) Certificate “INERIS05ATEX0025” Bộ điều khiển phù hợp với tiêu chuẩn OIML R117 sử dụng hoạt động buôn bán (custody transfer) Châu Âu nhiều nước giới Xăng sinh học- Sản xuất xăng sinh học 2.3.5 Van điều khiển số nhiều tầng ( multistep) R-ISE / N (ISOIL) Để điều khiển định lượng, Endress+Hauser đề xuất sử dụng van R-ISE/ N hãng ISOIL để điều khiển tốc độ xuất sản phẩm Một tính van ISE/N thiết bị sử dụng áp suất mơi chất qua van để điều khiển Van đóng mở màng (diaphragm) điều khiển lượng mơi chất đường ống Hình 2.3.5.1 Van điều khiển số nhiều tầng ( multistep) R-ISE / N (ISOIL) Van điều khiển solenoid Ex-proof hoạt động mơi trường chống cháy nổ (một van thường đóng NC, van thương hở NO) Thông thường, van đặt sau đồng hồ ứng dụng xuất xe bồn ứng dụng xuất sản phẩm đường ống cho sản phẩm dầu mỏ hóa chất Endress+Hauser đề xuất sử dụng van điều khiển nhiều cấp ISE/N Isoil Van điều khiển điều khiển batch controller cấu hình để thay đổi tốc độ phù hợp Điều cho phép bước đóng mở màng Bằng cách thay đổi tần số biên độ xung cấp trực tiếp từ flow computer, điều khiển lưu lượng thực Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá CHƯƠNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ (9) Dựa theo QCVN 1:2015/BKHCN Ban soạn thảo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia xăng dầu nhiên liệu sinh học biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng trình duyệt ban hành theo Thơng tư số 22/2015/TT-BKHCN ngày 11 tháng 11 năm 2015 Bộ trưởng Bộ Khoa học Cơng nghệ 3.1 Xăng khơng chì Các tiêu kỹ thuật phương pháp thử tương ứng xăng khơng chì quy định Bảng 3.1 Tên tiêu Mức Mức Mức Phương pháp thử Trị số octan (RON) 90/92/95 92/95/98 92/95/98 TCVN 2703 (ASTM D 2699) Hàm lượng chì, g/L max 0,013 0,013 0,005 Thành phần cất phân đoạn: TCVN 7143 (ASTM D 3237) TCVN 2698 (ASTM D 86) - Điểm sôi đầu, °C Báo cáo Báo cáo Báo cáo - 10 % thể tích, °C max 70 70 70 - 50 % thể tích, °C max 120 - 90 % thể tích, °C max 190 190 190 - Điểm sôi cuối, °C max 215 210 210 - Cặn cuối, % thể tích max 2,0 2,0 2,0 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg max 500 150 50 70 - 120 70 - 120 TCVN 6701 (ASTM D 2622); TCVN 7760 (ASTM D 5453) Hàm lượng benzen, % thể tích max 2,5 2,5 1,0 TCVN 3166 (ASTM D 5580); TCVN 6703 (ASTM D 3606) Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá Hydrocacbon thơm, % thể tích max 40 40 40 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng olefin, % thể tích max 38 30 30 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng oxy, % khối lượng max 2,7 2,7 2,7 TCVN 7332 (ASTM D 4815) Tổng hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/L max 5 TCVN 7331 (ASTM D 3831) 10 Ngoại quan Trong Trong Trong TCVN 7759 (ASTM D suốt, suốt, suốt, 4176) không không không phân lớp phân lớp phân lớp không không tạp có tạp có tạp chất chất chất Bảng 3.1.1.1.1 Chỉ tiêu chất lượng xăng không chì 3.2 Xăng E5 Các tiêu kỹ thuật phương pháp thử tương ứng xăng E5 quy định Bảng 3.2 Tên tiêu Mức Mức Mức Phương pháp thử Trị số octan (RON) 90/92/95 92/95/98 92/95/98 TCVN 2703 (ASTM D 2699) Hàm lượng chì, g/L max 0,013 0,013 0,005 Thành phần cất phân đoạn: TCVN 7143 (ASTM D 3237) TCVN 2698 (ASTM D 86) - Điểm sôi đầu, °C Báo cáo Báo cáo Báo cáo - 10 % thể tích, °C max 70 - 50 % thể tích, °C max 120 - 90 % thể tích, °C max 190 70 70 70 - 120 70 - 120 190 190 Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá - Điểm sôi cuối, °C max 215 210 210 - Cặn cuối, % thể tích max 2,0 2,0 2,0 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg max 500 150 50 TCVN 6701 (ASTM D 2622); TCVN 7760 (ASTM D 5453) Hàm lượng benzen, % thể tích max 2,5 2,5 1,0 TCVN 3166 (ASTM D 5580); TCVN 6703 (ASTM D 3606) Hydrocacbon thơm, % thể tích max 40 40 40 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng olefin, % thể tích max 38 30 30 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng oxy, % khối lượng max 3,7 3,7 3,7 TCVN 7332 (ASTM D 4815) 4-5 4-5 4–5 TCVN 7332 (ASTM D 4815) 5 TCVN 7331 (ASTM D 3831) Hàm lượng etanol, % thể tích 10 Tổng hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/L 11 Ngoại quan max Trong Trong Trong TCVN 7759 (ASTM D suốt, suốt, suốt, 4176) không không không phân lớp phân lớp phân lớp khơng khơng khơng có tạp có tạp có tạp chất chất chất Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá Bảng 3.2.1.1.1 Chỉ tiêu chất lượng xăng E5 3.3 Xăng E10 Các tiêu kỹ thuật phương pháp thử tương ứng xăng E10 quy định Bảng 3.3 Tên tiêu Mức Mức Mức Phương pháp thử Trị số octan (RON) 90/92/95 92/95/98 92/95/98 TCVN 2703 (ASTM D 2699) Hàm lượng chì, g/L max 0,013 0,013 0,005 Thành phần cất phân đoạn: TCVN 7143 (ASTM D 3237) TCVN 2698 (ASTM D 86) - Điểm sôi đầu, °C Báo cáo Báo cáo Báo cáo 70 70 - 10 % thể tích, °C max 70 - 50 % thể tích, °C max 120 - 90 % thể tích, °C max 190 190 190 - Điểm sôi cuối, °C max 215 210 210 - Cặn cuối, % thể tích max 2,0 2,0 2,0 Hàm lượng lưu huỳnh, mg/kg max 500 150 50 70 - 120 70 – 120 TCVN 6701 (ASTM D 2622); TCVN 7760 (ASTM D 5453) Hàm lượng benzen, % thể tích max 2,5 2,5 1,0 TCVN 3166 (ASTM D 5580); TCVN 6703 (ASTM D 3606) Hydrocacbon thơm, % thể tích max 40 40 40 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng olefin, % thể tích max 38 30 30 TCVN 7330 (ASTM D 1319) Hàm lượng oxy, max 3,7 3,7 3,7 TCVN 7332 (ASTM D Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá % khối lượng 4815) Hàm lượng etanol, % thể tích - 10 - 10 – 10 TCVN 7332 (ASTM D 4815) 10 Hàm lượng nước, % thể tích max 0,2 0,2 0,2 ASTM E 203 11 Tổng hàm lượng kim loại (Fe, Mn), mg/L max 5 TCVN 7331 (ASTM D 3831) 12 Ngoại quan Trong Trong Trong TCVN 7759 (ASTM D suốt, suốt, suốt, 4176) không không không phân lớp phân lớp phân lớp không không khơng có tạp có tạp có tạp chất chất chất Bảng 3.3.1.1.1 Chỉ tiêu chất lượng xăng E10 3.4 Etanol nhiên liệu biến tính Các tiêu kỹ thuật phương pháp thử tương ứng etanol nhiên liệu biến tính quy định Bảng 3.4 Tên tiêu Mức Phương pháp thử Hàm lượng etanol, % thể tích 92,1 TCVN 7864 (ASTM D 5501) Hàm lượng metanol, % thể tích max 0,5 TCVN 7864 (ASTM D 5501) Hàm lượng nước, % thể tích max 1,0 TCVN 7893 (ASTM E 1064) Độ axit (tính theo axit axetic CH3COOH), % khối lượng (mg/L) max 0,007 (56) Hàm lượng clorua vô cơ, mg/L (mg/kg) max (10) TCVN 7892 (ASTM D 1613) ASTM D 7319; ASTM D 7328 Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá Bảng 3.4.1.1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật etanol nhiên liệu biến tính Các loại phụ gia sử dụng để pha xăng khơng chì, xăng E5, xăng E10, nhiên liệu điêzen nhiên liệu điêzen B5 phải đảm bảo phù hợp với quy định an tồn, sức khỏe, mơi trường khơng gây hư hỏng cho động hệ thống tồn trữ, vận chuyển phân phối nhiên liệu Việc sử dụng phụ gia không thông dụng để sản xuất pha chế xăng khơng chì, xăng E5, xăng E10, nhiên liệu điêzen nhiên liệu điêzen B5 phải đăng ký chấp thuận theo quy định Thông tư 15/2009/TT-BKHCN ngày 02/6/2009 Bộ trưởng Bộ Khoa học Cơng nghệ việc hướng dẫn trình tự, thủ tục đăng ký việc sử dụng phụ gia không thông dụng để sản xuất, pha chế xăng nhiên liệu điêzen Xăng khơng chì, xăng E5, xăng E10 có chứa hợp chất oxygenat phụ gia hàm lượng hợp chất oxygenat xăng khơng chì, xăng E5, xăng E10 phải tuân thủ quy định Bảng 3.5 Tên tiêu Mức Phương pháp thử TCVN 7332 (ASTM D 4815) Iso-propyl ancol, % thể tích max 10,0 Iso-butyl ancol, % thể tích max 10,0 Tert-butyl ancol, % thể tích max 7,0 Ete (nguyên tử C ≥ 5) 2), % thể tích max 15,0 Riêng MTBE, % thể tích max 10,0 Metanol, % thể tích KPH 3) Keton, % thể tích KPH 3) Các loại este, % thể tích KPH 3) Bảng 3.4.1.1.2 Các hợp chất oxygenat1) Chú thích: 1) Các hợp chất oxygenat dùng dạng đơn lẻ dạng hỗn hợp với thể tích nằm giới hạn quy định tổng hàm lượng oxy phù hợp với quy định loại xăng 2) Có nhiệt độ sôi ≤ 210°C 3) Không phát Xăng sinh học- Tiêu chí đánh giá Xăng sinh học TỔNG KẾT So với dạng lượng truyền thống, xăng sinh học có ưu giảm thiểu hiệu ứng nhà kính, giúp đảm bảo an ninh lượng, bảo vệ nguồn nước, khơng khí nguồn lợi rừng, tiết kiệm ngân sách quốc gia… Chính việc phát triển dạng lượng đòi hỏi việc kèm với phát triển kinh tế- xã hội, không ngừng cải tiến công nghệ để giảm giá thành sản xuất Đồng thời chung tay khai thác hiệu nguồn lượng để bù đắp cho thiếu hụt không tránh khỏi dạng lượng hóa thạch khơng xa tương lai Khoa Cơng nghệ hóa học Trang 23 Xăng sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO (1)(http://vnreview.vn/goc-nhin-vnreview/-/view_content/content/1428146/hoi-dapdang-quan-tam-ve-xang-sinh-hoc) Đông Phong, Hỏi đáp đáng quan tâm xăng sinh học, 2014 (2)( https://vi.wikipedia.org/wiki/Etanol) Wikipedia, Etanol, 2017 (3)( http://pvoilthanhhoa.com.vn/vi/nhien-lieu-sinh-hoc/dac-diem-tinh-chat-cua-xange5) Công ty cổ phần xăng dầu khí Thanh Hóa, Đặc điểm, tính chất xăng E5 (4)(http://cenres.ctu.edu.vn/ee/index.php/bai-viet-chuyen-nganh/item/34-x %C4%83ng-sinh-h%E1%BB%8Dc-ph%E1%BA%A7n-i.html) Phạm Văn Toàn, Xăng sinh học (phần I), Trường Đại học Cần Thơ, 2013 (5)(http://cenres.ctu.edu.vn/ee/index.php/bai-viet-chuyen-nganh/item/34-x %C4%83ng-sinh-h%E1%BB%8Dc-ph%E1%BA%A7n-i.html) Phạm Văn Toàn, Xăng sinh học (phần I), Trường Đại học Cần Thơ, 2013 (6)(http://thanhtan.net/kinhdoanh-kinhte/xang-sinh-hoc-bao-gio-moi-thanh-phobien.html) thanh_tan weBlog, xăng sinh học trở thành phổ biến, 2016 (7) (http://www.hiephoixangdau.org/nd/kien-thuc/phat-trien-nhien-lieu-sinh-hoc-vaung-dung-xang-e5-tai-viet-nam-quy-chuan-phoi-tron-xang-sinh-hoc.html) (8)(http://nkengineering.com.vn/giai-phap-pha-tron-xang-dau-e5-tai-viet-nam.html Khoa Cơng nghệ hóa học Trang 24 Xăng sinh học NK Engineering, Hệ thống pha trộn xăng E5 (9) (http://congnghemoitruong.com.vn/qcvn-12015bkhcn-ve-xang-nhien-lieu-diezenva-nhien-lieu-sinh-hoc/) Mỹ Duyên, QCVN 1:2015/BKHCN xăng, nhiên liệu diezen nhiên liệu sinh học, 2016 Khoa Công nghệ hóa học Trang 25 ... (http://www.hiephoixangdau.org/nd/kien-thuc/phat-trien-nhien-lieu -sinh- hoc- vaung-dung -xang- e5- tai-viet-nam-quy-chuan-phoi-tron -xang- sinh- hoc. html) (8)(http://nkengineering.com.vn/giai-phap-pha-tron -xang- dau -e5- tai-viet-nam.html... 23 Xăng sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO (1)(http://vnreview.vn/goc-nhin-vnreview/-/view_content/content/1428146/hoi-dapdang-quan-tam-ve -xang- sinh- hoc) Đông Phong, Hỏi đáp đáng quan tâm xăng sinh học,... (3)( http://pvoilthanhhoa.com.vn/vi/nhien-lieu -sinh- hoc/ dac-diem-tinh-chat-cua-xange5) Cơng ty cổ phần xăng dầu khí Thanh Hóa, Đặc điểm, tính chất xăng E5 (4)(http://cenres.ctu.edu.vn/ee/index.php/bai-viet-chuyen-nganh/item/34-x