Là dự án liên kết giữa Nhật Bản và Việt Nam nên hầu hết trang thiết bị máy móc do Nhật Bản cung cấp.
3.1. Máy cắt thơ.
Hình 3.1: Máy cắt rơm thơ.
Công dụng: cắt rơm thành những đoạn ngắn hơn khoảng 7-8 cm.
Nguyên lí làm viêc: Rơm được nhập liệu bằng tay, nhờ 2 chuyển động của 2 trục ép sẽ được vận chuyển tới lưỡi cắt được cắt và đẩy ra ngồi.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 33
Hình 3.2: Vị trí nhập liệu rơm .
Ưu điểm: làm viêc tương đối nhanh
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 34
3.2. Máy cắt mịn.
Hình 3.3: Máy cắt mịn (gồm thiết bị cắt và bộ phận nâng đỡ).
Công dụng: cắt ngắn rơm đã qua máy cắt thô thành những đoạn dài khoảng 2-3 cm. Có cấu tạo khá đơn giản: gồm cửa nhập liệu, bên dưới cửa là hệ thống bánh răng cắt. Hệ thồng
bánh răng được gắn với trục nối với mô tơ quay.
Ngun lí làm việc: Rơm sau cắt thơ được đưa và cửa nhập liệu, đưa từ từ, từng ít một để tránh bị kẹt. Hai lưỡi cắt bánh răng quay, vừa tạo lực cắt ngắn rơm vừa vận chuyển rơm về cửa tháo liệu. Rơm qua máy cắt mịn khoảng 2 lần sẽ đạt
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 35 được chiều dài mong muốn.
Ưu điểm: Làm việc gọn nhẹ, dễ dàng, ít tốn nhân cơng. Ngồi ra máy cắt mịn cịn có cơ chế quay bánh răng cắt theo chiều ngược lại khi bị kẹt nguyên liệu. Nhược điểm: bụi nhiều.
3.3. Máy ép khung bản.
Là thiết bị lọc ép khung bản.
Công dụng: Dùng để tách ép dung dịch ra khỏi phần bã rơm, có thể là dung dịch NaOH hòa tan hemi cenlulozo hay dung dịch HCl sau khi trung hịa.
Ngun lí làm việc: Máy ép khung bản là một máy công cụ sử dụng nguồn lực là động cơ 3 pha. Khi moto trong động cơ hoạt động quay sẽ truyền lực cho hệ thống xi-lanh đẩy khung ép xuống. Sau đó máy sẽ ép tách NaOH ra khỏi rơm qua một bản có lỗ lọc, chất lỏng được thải ra ngồi qua một đường ống có van đóng – mở.
Ưu điểm:
- Máy ép làm việc êm, ko ồn. Cho áp lực cực đại theo lực danh nghĩa và có thể duy trì áp lực đó
trong suốt q trình cơng nghệ.
- Có kết cấu đơn giản, sử dụng các bộ phận được tiêu chuẩn hóa cao, vì vậy giá thành sản phẩm hạ.
- Khơng bị lực ép hạn chế, có thể điều chỉnh cho phù hợp yêu cầu.
- Máy ép có cơ cấu an tồn, chính vì vậy lực ép khơng bao giờ vượt quá giới hạn cho phép.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 36 - Kết cấu máy có thể theo kiểu đứng, kiểu nằm, đơng thời kết cấu gọn nhẹ hơn so với kết cấu
các máy cơ khíNhược điểm:
- Dễ bị ăn mịn hóa học và do các tác động của mơi trường - Dễ gây ô nhiễm môi trường
- Khi đường kính lỗ lọc lớn, chất lượng sản phẩm lọc bị giảm.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 37
3.4. Thiết bị nổ hơi.
Quá trình nổ hơi nước là một q trình cơ – hóa – nhiệt Đó là phá vỡ cấu trúc các hợp phần với sự giúp đỡ của nhiệt ở dạng hơi (nhiệt), lực cắt do sự giãn nở của ẩm (cơ), và thủy phân các liên kết glycosidic (hóa).
Sự mơ tả quá trình làm nổi bật tầm quan trọng của việc tối ưu hai yếu tố: thời gian lưu và nhiệt độ. Nhiệt độ có liên quan đến áp suất hơi trong thiết bị phản ứng. Nhiệt độ càng cao thì áp suất càng cao, do đó càng làm gia tăng sự khác nhau giữa áp suất trong thiết bị phản ứng so với áp suất khí quyển. Sự chênh lệch về áp suất tỷ lệ với lực cắt của ẩm hóa hơi Thời gian càng dài càng thúc đẩy sự phân hủy cellulose và tạo thành các chất gây ức chế cho việc lên men
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 38
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 39 Cấu tạo:
Input container: thùng nhập liệu rơm Detector of material : đầu dò mức nhập liệu Weight feeder : trục vit nhập liệu Detector of blocking: đầu dò phân phối nguyên liệu, kiểm tra mức độ đồng đều
Main screw: trục vit chính, cấp rơm rạ cho q trình nổ hơi Detector of water pressure: đầu dò áp suất hơi nước
Water service control valve: thiết bị điều khiển áp suất hơi nước
Water supply: cung cấp nước Inclination CV: trục vit tháo liệu Sequencer: bảng điều khiển
Vật liệu chế tạo: thép CT3 Cơ chế hoạt động :
Rơm rạ sau khi cắt nhỏ được đưa đến thiết bị puffing. Rơm được cho vào thùng nạp liệu, được vận chuyển bằng vít tải đến bộ phận puffing. Bộ phận puffing có cấu tạo là một trục vít với đường kính cánh vít giảm dần, nhờ vậ rơm sẽ được nén và chà xát với nhau và
với thiết bị, khi đó những sợi rơm sẽ bị xé bung ra và có cấu trúc xốp hơn Trong bộ phận này, nước được cho vào phối trộn với rơm rạ nhằm mục đích tránh cho rơm rạ bị cháy trong quá trình nén ép và chà xát. Mặc khác, do lực nén của trục vít làm áp suất tăng nhẹ và sự chà xát với thiết bị làm nhiệt độ rơm trong bộ phận này lên đến khoảng 150oC, nước lúc này ở trạng thái hơi Khi rơm được đẩy ra ngoài, áp suất giảm đột ngột, hơi nước có năng lượng cao nhanh chóng thốt ra khỏi khối rơm gây phá vỡ cấu trúc, phân hủy một phần hemicellulose và lignin, do đó cũng tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ. Qúa trình này thực hiện bởi thiết bị thay
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 40 đổi áp suất tạo hơi nước.Áp suất thay đổi tạo ra quá trình nổ hơi,biến thiên trong khoảng 40-50 atm Rơm sau khi qua bộ phận puffing sẽ được vận chuyển lên trên bằng một vít tải và rơi vào thùng chứa đặt bên dưới.
Nhìn chung, qua thiết bị puffing, cấu trúc rơm trở nên xốp hơn nhờ 2 tác động: sự chà xát và nổ hơi nhẹ. Cuối quá trình puffing, rơm trở nên mềm và tăng khả năng thấm nước. Tốc độ puffing là 200 – 450 kg rơm/h, 15 – 17% nước Độ ẩm rơm sau khi puffing là 37 % (w/w).
Mục đích của q trình nổ hơi là tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ để quá trình thủy phân sau này diễn ra thuận lợi hơn
Năng suất, hiệu suất phụ thuộc vào q trình tiến hành thí nghiệm Nhập liệu: Detector of material
Tháo liệu: Inclination CV
Công dụng của máy: phá vỡ cấu trúc, phân hủy một phần hemicellulose và lignin, do đó cũng tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ, tăng độ xốp của rơm,ph vỡ cấu trúc lignin trong bó mạch cellulose
Nơi sản xuất: Nhật Bản
Ưu điểm của thiết bị: Hệ thống trục vit nhập liệu giúp vận chuyển rơm dễ dàng đồng bộ vào bộ phận nổ hơi Áp suất hơi nước được điều khiển tự động tạo áp suất thích hợp kích thích q trình nổ hơi tạo sản phẩm tơi xốp
Nhược điểm: Thiết bị to, cồng kềnh, tạo nhiều bụi, tiêu tốn nhiều năng lượng do sử dụng nhiều mô tơ cho quá trình tải nhập liệu và tháo liệu, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm vận hành trong qu trình điều khiển.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 41
3.5. Thiết bị thủy phân và lên men đồng thời.
Cấu tạo: là thiết bị hình trụ, vỏ áo được làm từ inox SUS304. Thân đặt trên 3 chân đỡ cao khoảng 1.2m, bên trong thiết bị có 1 tấm chắn và 1 cánh khuấy mái chèo 2 tầng gắn với động cơ quay cánh khuấ đặt trên nắp thiết bị. Thân hình trụ đứng đường kính d=900mm, chiều cao h=1388.8mm, dung tích 800L. Nắp thiết bị có 1 cửa nhập liệu và 1 kính quan sát, thân có gắn 1 kính quan sát và cửa tháo sản phẩm ở đáy thết bị. Vỏ áo có đường kính d=1010mm. cánh khuấy có đường kính d=450mm. Động cơ cánh khuấy cơng suất 2.2KW, tốc độ quay 150 vịng/phút
Nguyên lý hoạt động: thiết bị hoạt động gián đoạn, nhập liệu nhiều lần. Nguyên liệu sau khi được xử lý sơ bộ được nhập và thiết bị bằng thủ công. Cấp nhiệt bằng hơi nước vào vỏ áo 2 giai đoạn:
Giai đoạn đầu để tiệt trùng, giai đoạn sau duy trì nhiệt độ bình thích hợp cho phản ứng. Sau khoảng thời gian thủy phân và lên men cần thiết, sản phẩm được bơm trực tiếp vào bể chứa.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 42
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 43
3.6. Bình chứa.
Cơng dụng: tồn trữ sản phẩm sau khi lên men (dung dịch hỗn hợp enthanol khoảng 5% và rã rơm cịn lại) trong điều kiện hiếm khí. Vì dung tích làm việc của tháp chưng cất thơ nhỏ hơn nhiều so với bình lên men vì vậy phải có thiết bị chứa tạm thời để đảm bảo chất lượng của sàm phẩm sau lên men.
Cấu tạo: Bình chứa cấu tạo gồm một hình trụ rỗng, được đặt trên các chân đỡ, và đường ống nối với bình phản ứng. Thể tích bình chứa 480l. Đường kính 900mm, chiều cao bình (khơng tính phần đế) là 950mm, cả đế 1960mm. Bình chứa được làm bằng thép SUS304, với với 3 chân đỡ, cách mặt đất tầm 1.2m, gồm 1 vị trí nhập và tháo liệu. Nhập liệu hoàn toàn tự động: khi sản phẩm lên men đạt yêu cầu , toàn bộ sản phẩm sẽ được bơm chuyển qua bình chứa và dự trữ.
3.7. Một số sự cố và khắc phục trong quá trình vận hành
- Bộ phận sensor của máy báo lỗi vì trong khi đốt nóng lị ở nhiệt độ từ 700 – 900 oC thì lượng trấu bị biến dạng thành polymer kết dính lại trên sensor làm hệ thống ln báo “full”. Trấu không được tiếp tục đưa vào, xuất hiên lỗi ở hệ thống tự động. Cách khắc phục: mở nắp loại bỏ các tro trấu còn trong buồng đốt bằng cách dùng máy hút bụi và vệ sinh lại sensor.
- Các trục khi vận hành có thể bị khơ dầu hoặc bị kẹt do trấu dính vào hệ thống. Cách khắc phục : dùng máy nén hơi thổi bay các vật cản và thường xuyên tra dầu mỡ cho thiết bị để vận hành tốt hơn
- Má bơm thể tích của dịng hồn lưu của thiết bị chưng cất bị hỏng do làm việc trong thời gian dài. Cách khắc phục: thay bơm mới.
- Hệ thống tự động dùng cho cả quá trình vận hành khi làm việc lâu ngày bị hư màn hình cảm ứng. Cách khắc phục: chờ các chuyên gia người Nhật thay thế.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 44
N VÀ KI N NGHỊ
Phịng thí nghiệm Năng lượng sinh học đang vận hành ở quy mô pilot một quy trình cơng nghệ thiết thực đối với đời sống. Nếu quy trình này thuận lợi đưa vào công nghiệp sẽ giúp giải quyết được nhiều vấn đề: giảm sức ép đối với nhiên liệu hóa thạch: có được nhiên liệu sinh học mà không ảnh hưởng tới vấn đề an ninh lương thực, syngas thay thế cho gas, phế phẩm nông nghiệp được tận dụng mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho ngành nông nghiệp đồng thời giảm thiểu được vấn đề ô nhiễm môi trường do phế phẩm nơng nghiệp.
Quy trình sản xuất ethanol từ rơm và trấu có ý nghĩa lớn đối với một nước có nền nơng nghiệp lúa nước như Việt Nam. Hiểu được vai trò và ý nghĩa to lớn của quy trình trên, vì vậ Nhà Nước, c c ban ngành Trung ương đến địa phương cần nhân rộng và phát triển mơ hình sản ethanol từ rơm, rạ với quy mơ lớn ra nhiều vùng trong cả nước, đặc biệt là những vùng nơng thơn, góp phần vào sự nghiệp cơng nghiệp hóa nơng thơn vừa tận dụng tối đa nguồn phế thải để tạo ra nhiên liệu cung cấp cho sản xuất vừa tạo ra nguồn nguyên liệu sạch bảo vệ môi trường. Để làm được điều đó nhà nước, c c ban ngành và c c nhà đầu tư phải cung cấp, hỗ trợ, trang bị các thiết bị hiện đại để cải tiến kỹ thuật máy móc góp phần tăng năng và hiệu suất cao cho sản phẩm đầu ra.
GVHD : Th.S Lê Thị Bích Ngọc Trang 45
TÀI LI U THAM KHẢO
1. Qu trình sản xuất ethanol(lưu hành nội bộ)
2. URL: http://doc.edu.vn/tai-lieu/luan-van-nghien-cuu-san-xuat-ethanol- nhien-lieu-tu-rom-ra-8816/