Quy trình công nghệ tách chiết dầu hạt cao su

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Nếu đặt bơm ngay phía sau thiết bị 6, khi lượng lỏng còn lại trong thiết bị 6 càng ít, khả năng bơm hút khí càng nhiều, dẫn đến va đập thủy lực trong bơm (hiện tượng xâm thực). Sau khoảng thời gian trên, ta cũng tiến hành thực hiện quá trình phân pha như ở giai đoạn 1.Lớp dưới, chủ yếu chứa tạp chất và glixerin, được lấy ra trước ( chứa trong bình 16); Ester vẫn còn nằm ở lớp trên. + Do nước bay lên có khả năng lôi kéo theo các chất như Metanol, Biodiesel, các chất trong dung dịch rửa, dù lượng rất thấp nhưng vẫn có, vì thế ta cần dùng sinh hàn ngưng tụ để thu hồi hơi bay lên.

Thành phần của hỗn hợp nhập liệu thường biến động ( thành phần dầu hạt cao su thay đổi theo giống cây trồng, phương pháp canh tác, phương pháp tách dầu từ hạt cao su thô, thời gian thu hoạch…), quá trình chính diễn ra khá phức tạp, quá trình chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố … Do đó, thiết kế hệ thống hoạt động liên tục sẽ rất khó kiểm soát được chất lượng sản phẩm. Để tận dụng công suất hoạt động của thiết bị ( nhất là thiết bị tách pha), ở đây tôi sẽ thiết kế hệ thống hoạt động bán liên tục: nhập liệu gián đoạn và tháo liệu liên tục. Nhiệt độ của các hỗn hợp cần gia nhiệt tương đối thấp (dưới 55 0C), trong thiết bị phản ứng có đặt thiết bị khuấy nên ta dùng điện trở ngoài để gia nhiệt là rất thuận tiện.

Ta cũng có thể dùng điện trở dạng sợi hoặc bản mỏng quấn quanh thiết bị, nhưng như thế thì diện tích truyền nhiệt và độ bền của thiết bị (dưới tác dụng của điểm nhiệt) đều giảm. Tuy nhiên, thể tích lượng lỏng trong thiết bị 14 nhiều hơn ở thiết bị 2 nên ta sẽ thực hiện tính toán thiết kế và kiểm tra các điều kiện bền cũng như quá trình khuấy trộn, trao đổi nhiệt trên thiết bị này.

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ

Tỷ lệ thu hồi không chỉ phụ thuộc nguyên liệu, điều kiện phản ứng…mà còn phụ thuộc vào độ tinh khiết của sản phẩm (ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số hồi lưu trong thiết bị tách pha).Với nhiều yếu tố tác động phức tạp, việc xác định tỷ số thu hồi chỉ có ý nghĩa tương đối.Ở đây ta chọn %( mBD/mTG)= 90%. Hệ thống hoạt động theo chế độ nhập liệu gián đoạn, vì thế ở đây ta tính toán các thông số ở thiết bị phản ứng chuyển hóa este bằng acid ( thuộc giai đoạn 1 trong hệ thống sản xuất) theo từng mẻ. Thực ra ở giai đọan này,1 phần triglycerit cũng đã chuyển thành BD, nhưng ở đây, do quá trình diễn ra rất phức tạp và việc xác định nồng độ các chất trong hỗn hợp rất khó khăn nên việc xác định lượng chính xác các chất trong hỗn hợp sau phản ứng là điều không thể.

Ở đây, ta xem lượng: metanol, acid sunfuric, tạp chất…còn sót lại trong hỗn hợp pha dưới không đáng kể; lượng triglyceride và BD thu hồi với hiệu suất 90%; lượng FFA còn lại trong hỗn hợp vào thiết bị tách rất ít, qua quá trình tách pha lượng FFA giảm đáng kể, do đó ta xem như lượng FFA 0. Chọn thông số hoá lý của hỗn hợp theo giá trị trung bình cộng của hỗn hợp dòng lưu chất nhập liệu ban đầu và hỗn hợp lưu chất ra khỏi hệ thống thiết bị kết thúc phản ứng và tạm coi đây là giá trị dùng để tính thiết kế cho thiết bị. Vì không có số liệu thực nghiệm nên ở đây tôi xem lượng dung dịch thu được đem thực hiện phản ứng ở giai đọan 2 có thể tích 23 L, lượng dung dịch loại bỏ ( chứa phần lớn Metanol dư, xúc tác và tạp chất) có thể tích 4 L.

− Nhiệt độ hoạt động của điện trở tùy thuộc vào giá trị điện trở, diện tích tiếp xúc giữa điện trở và thân thiết bị, hiệu suất nhiệt, nhiệt độ cần đạt đến sau khi gia nhiệt, thời gian để hỗn hợp lỏng đạt được nhiệt độ yêu cầu…. Ta xem lượng nhiệt lượng cung cấp cho phản ứng và nhiệt lượng hao phí trong khoảng thời gian t’ là như nhau khi xét tại bất kì thời điểm nào của quá trình phản ứng tại thiết bị 14. Chất lỏng trong thiết bị có độ nhớt , thuộc dạng chất lỏng có độ nhớt thấp, do đó có thể khuấy được với tốc độ cao (chất lỏng trong thiết bị cần được khuấy với tốc độ tương đối để đảm bảo quá trình trộn lẫn 2 pha khó tan) mà không đòi hỏi công suất thiết bị khuấy quá lớn.

Với độ nhớt của chất lỏng như trên, theo hình 2.5 a, tr 31,[5], ta có thể sử dụng cánh khuấy chân vịt hoặc cánh khuấy turbin hở.Tuy nhiên, cánh khuấy turbin hở có khả năng pha trộn các chất không tan vào nhau tốt hơn, san bằng nhiệt độ tốt hơn, năng lượng sử dụng ít hơn nhiều.khi so sánh với cánh khuấy chân vịt. Khi bố trí ngay cạnh thành thiết bị sẽ dễ dẫn đến việc hình thành vùng ứ đọng quanh tấm chắn.Mặc dù chất lỏng ở đây có độ nhớt không cao, nhưng do ta sử dụng điện trở ngoài để gia nhiệt, chất lỏng sẽ rất dễ bị quá nhiệt (nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ cần để tiến hành phản ứng), làm tăng khả năng tạo sản phẩm phụ ( tạo xà phòng, các sản phẩm oxy hóa khác….)…Do đó, tôi sẽ chọn cách bố trí tấm chặn cách thành thiết bị 1 đoạn. Khi đĩ nhiệt lượng tối đa mà nước cần lấy bằng nhiệt lượng do Methanol nhận trực tiếp từ điện trở ( ở đây ta xem nhiệt mất mát qua thân thiết bị bằng 0, Methanol nhận nhiệt đều hóa hơi hoàn toàn).

Quá trình tính toán dựa trên sự cân bằng nhiệt lượng: lượng nhiệt truyền từ hơi methanol ngưng tụ đến vách ngoài qS, phải bằng với lượng nhiệt truyền qua tường và lớp cáu qw, và bằng với lượng nhiệt truyền từ tường đến nước qn. - Giả định thời gian chưng thu hồi methanol (tương ứng với một mẻ) là t2 = 18 phút, và lượng methanol bay hơi trong thời gian này bằng 80% lượng methanol lý thuyết nằm trong pha glycerine. - Lưu lượng hơi methanol đi vào thiết bị ngưng tụ:. - Lưu lượng nước cần thiết để ngưng tụ methanol được xác định từ phương trình cân bằng nhiệt:. - Chọn lượng nước thực tế cần sử dụng để ngưng tụ hơi methanol gấp 1,5 lần lượng nước cần thieát:. - Chọn thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt loại vỏ ống đặt đứng, ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T. - Bố trí các dòng lưu chất chuyển động như sau: hơi methanol ngưng tụ phía ngoài ống còn nước di chuyển phía trong ống. Chênh lệch nhiệt độ trung bình được tính như sau:. - Gọi nhiệt độ phía vách tiếp xúc với hơi methanol ngưng tụ là Tv1; nhiệt độ phía vách tiếp xúc với nước là Tv2.  Xác định hệ số cấp nhiệt phía nước giải nhiệt :. • Chuẩn số Reynolds của nước đi trong ống:. =) nước đi ngoài ống ở chế độ chảy quá độ. Quá trình tính toán dựa trên sự cân bằng nhiệt lượng: lượng nhiệt truyền từ hơi methanol ngưng tụ đến vách ngoài qS, phải bằng với lượng nhiệt truyền qua tường và lớp cáu qw, và bằng với lượng nhiệt truyền từ tường đến nước qn.

Quá trình tính toán dựa trên sự cân bằng nhiệt lượng: lượng nhiệt truyền từ hơi methanol ngưng tụ đến vách ngoài qS, phải bằng với lượng nhiệt truyền qua tường và lớp cáu qw, và bằng với lượng nhiệt truyền từ tường đến nước qn. Ngoài chịu tải trọng từ vật liệu làm thân thiết bị, làm tấm chặn, khối lượng hỗn hợp lỏng trong thiết bị.., tai đỡ còn chịu các tải trọng của các chi tiết đi kèm như ống nối, sinh hàn…. Phương pháp điều khiển ON-OFF còn được gọi là phương pháp đóng ngắt, tức là cơ cấu chấp hành sẽ đóng nguồn để cung cấp năng lượng ở mức tối đa cho thiết bị tiêu thụ nhiệt nếu nhiệt độ đặt ( nhiệt độ của lỏng cần đạt được) lớn hơn nhiệt độ đo ( nhiệt độ của lỏng được xác định nhờ vào thiết bị lấy tín hiệu nhiệt độ).

Bộ điều khiển PID được sử dụng rất rộng rãi trong thực tế để điều khiển nhiều loại đối tượng khác nhau như nhiệt độ lò nhiệt, tốc độ động cơ, mực lỏng trong bồn chứa…Lý do bộ điều khiển này được sử dụng rộng rãi là vì nó có khả năng làm giảm (hoặc triệt tiêu) độ giao động nhiệt độ quanh giá trị đặt.