TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

III.1. Tính toán bơm

Chọn bơm để bơm nước ở 20oC từ bình chứa hở và máy làm việc dưới áp suất dư 0,1 Mpa. Tiêu hao nước 2,5.10-2 m3/s. Chiều cao cột nước 20m. Chiều dài ống dẫn trên đường hút 15m, trên đường đẩy 45m. Trên đường đẩy có hai ống nhánh nghiêng 120oC và 10 ống nhánh góc 90o

với đường kính quay bằng 6 lần đường kính ống và 2 van bình thường . Trên đường ống hút đặt 2 van một chiều, 4 ống nhánh góp 90o với đường kính quay bằng 6 lần đường kính ống.

III.1.1. Chọn ống

Chọn tốc độ chảy của nước trong ống hút và ống đẩy đều bằng 2m/s. Khi đó đường kính ống được tính:

d = √ = √ = 0,11 (m). Chọn vật liệu làm ống bằng thép, bị ăn mòn không đáng kể.

III.1.2. Xác định mất mát do ma sát và trở lực cục bộ

- Ta có chuẩn số Re:

Re = = = 218467. Nghĩa là chế độ chảy trong ống là chảy rối.

Trong đó:

: vận tốc dòng chảy.

: khối lượng riêng của nước. : độ nhớt của nước.

Độ gồ ghề tuyệt đối của đường ống là = 2.10-4 m. Khi đó:

e = = = 0,0018. - Và: = 555 10. = 5550 500. = 277500

Vậy: 4410 < Re < 277500. Như vậy ma sát trong đường ống là hỗn hợp. - Ta tính ⋋ theo công thức: =0,1.(1,46. + )0,25. = 0,1(1,46. + )0,25 = 0,024.

III.1.3. Xác định tổng hệ số trở lực cục bộ đối với đƣờng ống hút và đẩy riêng biệt

 Đối với đường hút:

Cửa vào ống (mép sắc nhọn) 1= 0,5 Van một chiều: d = 0,076  = 0,6 d = 0,1  = 0,5 Nội suy đối với d = 0,088  = 0,55.

Nhân với hệ số hiệu chỉnh k = 0,925 ta có: 2= 0,51 Cửa: hệ số A = 1, B = 0,09 3= 0,09

- Tổng cộng các hệ số trở lực cục bộ trên đường ống hút:  = 1 + 22 + 43 = 0,5 + 2.1,02 + 0,36 = 1,88. - Mất mát áp lực trên đường ống hút được tính theo công thức:

hmối hàn = (.

+  ).

Trong đó: : hệ số ma sát.

l, dtd: chiều dài, đường tương đương của ống.  : tổng hệ số trợ lực của cục bộ.

: mật độ chất lỏng.

hmối hàn = (0,024.

+ 1,88).

= 1,05 (m).

 Đối với đường ống đẩy - Ống nhánh nghiêng 120o C. A = 1,17; B = 0,09; 1= 0,105. - Ống nhánh nghiêng 90o C. 2  = 0,09. Van thường: với d = 0,08 m  = 4,0

Với d = 0,1 m  = 4,1 Ta thừa nhận với d = 0,088 m  = 4,04. Cửa ra ống: 4= 1.

Tổng hệ số trở lực cục bộ trên đường ống đẩy: ∑ =5,235 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Cũng áp dụng công thức như đã tính đường ống hút, ta được:

hmd = (0,024.

+ 5,235).

= 3,07 (m).

Tổng mất mát áp lực: hmất mát = hmối hàn + hmd = 1,05 + 3,07 = 4,12 (m)

III.2. Chọn bơm

- Xác định áp lực bơm theo công thức: H =

+ Hl + Hm.

Trong đó:

P1: áp suất trong máy từ đây chất lỏng được bơm đi.

P2: áp suất chất lỏng trong máy mà chất lỏng được bơm vào. Hl: chiều cao chất lỏng.

Thay số ta được: H = + 20 + 4,12 = 34,33 (mH2O).

Ứng với áp lực tương đương và công suất đã cho ta chọn bơm ly tâm.

Bảng 14. Đặc tính kỹ thuật bơm ly tâm

Mã bơm Q (m3 /s) H (mH2O) N (v/ph) b  Động cơ điện Loại Nd (kW) d X45/31 1.25.10-2 19,8 48,3 0,60 AO2-52-2 13 0,89

Khi sử dụng bơm ly tâm ta phải chú ý các trường hợp sau:

Bơm dùng để vận chuyển các chất lỏng hoạt động và trung tính về mặt hóa học. Không có tạp chất kể cả tạp chất kể cả tạp chất rắn đến 0,2% khi kích thước hạt nhỏ hơn 0,2 mm.

Mỗi bơm được chế tạo với 3 đường kính khác nhau của bánh xe công tác tương ứng với 3 áp lực trong miền tối ưu b.

Ta chọn bơm ly tâm vì nó phổ biến rộng rãi trong công nghiệp , hệ số tác dụng hữu ích cao, kết cấu gọn, thuận tiện kết nối với động cơ điện.

- Công suất hữu ích của bơm được tính theo công thức: Nhữu ích = .g.Q.H.

Trong đó:

Q: Lưu lượng (tiêu hao).

H: áp lực cần bơm (m chiều cao chất lỏng cần bơm).

Nhữu ích = 998.9,81.0,0125.34,33 = 4033 (W). - Ta thừa nhận:

td

 = 1 là hệ số truyền động từ động cơ điện sang bơm.

b

 = 0,6 là hệ số tác dụng hữu ích của bơm ly tâm công suất trung bình. - Công tiêu hao trên trục động cơ điện:

N =

td (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

 b =

= 61 (KW). Ta chọn loại bơm ly tâm X45/31 có đặc tính kỹ thuật

- Xác định chiều cao hút giới hạn

Để tránh trường hợp xâm thực bơm, chiều cao hút được xác định: Hxt = 0,3(Q.n2)2/3 = 0,3.(0,012.48,32)2/3 = 2,77 (m).

Theo bảng áp mất của hơi nước bảo hòa [2] ta có ở 20oC Pt = 2,35.103 pa. Thừa nhận áp mất của khí quyển P1 = 105 pa. Đường kính ống hút bằng đường kính ống dẫn, khi đó chiều cao ống hút được xác định theo công thức:

Hh  - ( + + hmối hàn + hxt). Hh  – + + 0,96 + 2,77 = 6,04 (m). Như vậy ta có thể đặt bơm ở độ cao 4m trên mực chất lỏng.

KẾT LUẬN

Công nghệ sản xuất Biodiesel đã và đang được ứng dụng tại nhiều nước trên thế giới trong đó có việt nam. Hiện nay có khá nhiều loại nguyên liệu có thể sản xuất được Biodiesel như: rơm, tảo, vỏ thóc, dầu ăn đã qua sử dụng…đều cho sản phẩm có chất lượng tốt, hoàn toàn có thể thay thế hay pha trộn vào diesel hóa thạch cho hiệu quả kinh tế cao và giảm ô nhiễm môi trường.

Với qui mô là một đồ án công nghệ của sinh viên, chúng em đề xuất một quy trình công nghệ để sản xuất Biodiesel từ dầu cá lấy từ mỡ cá (cá tra, cá basa). Tuy nhiên đồ án này còn có nhiều điểm cần điều chỉnh cho phù hợp nếu muốn ứng dụng vào thực tế. Vì thời gian và kiến thức có hạn nên chúng tôi chỉ đưa ra công nghệ và tính toán một số thiết bị chính, do vậy cần tính toán thêm một số thiết bị phụ nữa thì mới có thể ứng dụng vào sản xuất thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

- Nguyễn Bin – Các quá trình, thiết bị trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, Tập 1: Các quá trình thủy lực, bơm, quạt, máy nén – NXB KHKT. - Nguyễn Bin – Các quá trình, thiết bị trong công nghiệp hóa chất và thực

phẩm, Tập 3: Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt – NXB KHKT.

- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, Tập 1 - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1992.

- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, Tập 2 - Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. Hà nội 1992.

- Lê Thị Thanh Hương (2001). Nghiên cứu tổng hợp biodiesel bằng phản

ứng ancol phân từ mỡ cá da trơn ở Đồng Bằng Sông Cửu Long trên xúc tác axit và bazơ. Luận án Tiến sĩ kỹ thuật Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh.

- Nguyễn Mộng Hoàng (2010). Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ hạt jatropha trên xúc tác đồng thể NaOH. Luận văn Thạc sĩ hóa học Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên

- Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008). Nhiên liệu sạch và các

quá trình xử lý trong hóa dầu. Nhà xuất bản khoa học và công nghệ.

- Đỗ Thị Diễm Thúy (2009). Nghiên cứu chuyển hóa dầu ăn phế thải và

mỡ cá thành biodiesel trên xúc tác dị thể. Luận văn Thạc sĩ trường Đại

Học Bách Khoa Hà Nội.

- http://dntu.edu.vn/congnghe/Resource/Upload/file/ThucPham/CONG%2 0NGHE

- %20CHE%20BIEN%20DAU%20THUC%20VAT.pdf -

- Nguyễn Thành Tiến. Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha bằng phương pháp siêu âm. Luận văn Thạc sĩ trường Đại Học Bách Khoa.

- Nguyễn Hồng Ngọc (2012). Nghiên cứu tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha bằng methanol và NaOH. Đồ án tốt nghiệp Đại học trường Đại học Bà Rịa- Vũng Tàu.

- Vyas. A. P, Subrahmanyam. N, Patel. P. A (2009). Product of biodiesel

throught transiterification of jatropha oil using KNO3/ -Al2O3 solid catalyst, Fuel. 625-628. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

- Nguyễn Thị Phương Thoa (2005). Điều chế nhiên liệu sinh học biodiesel từ dầu thực vật phế thải theo phương pháp hóa siêu âm. Báo

cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học Sở Khoa học và Công nghệ - Darwin sebayang, EGI Acustian, Achamad Praptijanto (2010).

- Transesterification of Biodiesel from waste cooking oil using ultrasomic techinique. University Tun Hussen Onn Malaysia.

- Azcan. N, Danisman. A (2008). Microwave assisted transesterification

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

MỞ ĐẦU

CHƢƠNG I TỔNG QUAN LÝ THUYẾT BIODIESEL ... 1

I. ĐẶT VẤN ĐỀ ... 1

II. NHIÊN LIỆU BIODIESEL ... 1

II.1. Khái niệm Biodiesel ... 1

II.2. Sự hình thành và phát triển Biodiesel ... 2

II.2.1. Lịch sử hình thành ... 2

II.2.2. Tình hình sản xuất và sử dụng Biodiesel trên thế giới và Việt Nam ... 2

II.2.2.1 Trên thế giới ... 2

II.2.2.2 Tại Việt Nam ... 3

II.3. Tính chất và ưu, nhược điểm của Biodiesel ... 4

II.3.1. Tính chất ... 4

II.3.2. Ưu Điểm... 4

II.3.3. Nhược điểm ... 5

II.4. Nguyên liệu sản xuất Biodiesel ... 6

II.4.1 Mỡ cá da trơn ... 6

II.4.2 Rượu ... 7

II.4.3. Xúc tác sử dụng cho phản ứng tổng hợp biodiesel ... 7

II.4.3.1. Xúc tác axit ... 7

II.4.3.2 xúc tác bazơ ... 8

II.4.3.3. Xúc tác dị thể ... 8

II.4.3.4. Xúc tác enzym ... 9

II.4.3.5 So sánh hiệu quả của các loại xúc tác khác nhau ... 9

II.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng tổng hợp Biodiesel ... 10

II.5.1 Ảnh hưởng nguyên liệu ... 10 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

II.5.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng ... 10

II.5.4 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng ... 11

II.5.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol alcol/dầu ... 11

III. CÁC PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT DẦU CÁ ... 11

III.1. Giới thiệu về dầu cá ... 11

III.2. Các phương pháp sản xuất dầu cá ... 12

III.2.1. Phương pháp thủy phân bằng enzyme ... 12

III.2.2. Phương pháp dùng nhiệt ... 12

III.2.3. Phương pháp dùng lực cơ học bằng cách xay, nghiền, ép, ly tâm ... 12

III.2.4. Phương pháp lạnh đông, tan giá ... 12

III.2.5. Phương pháp chiết dầu bằng dung môi hữu cơ ... 13

III.2.6. Phương pháp thủy phân bằng dung dich xút loãng ... 13

III.3. Sản xuất dầu cá bằng phương pháp ép ướt ... 13

III.3.1. Nấu nguyên liệu ... 14

III.3.2. Ép ... 15

IV. CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL ... 16

IV.1. Phương pháp nhũ tương hóa ... 16

IV.2. Quá trình Cracking ... 16

IV.3. Phương pháp Este hóa ... 17

IV.3.1. Phương pháp khuấy gia nhiệt ... 17

IV.3.2. Phương pháp siêu âm ... 18

IV.3.3. Phương pháp vi sóng ... 19

IV.3.4. Phản ứng chuyển hóa este trong môi trường siêu tới hạn ... 21

IV.4. Ưu, nhược điểm của các phương pháp Este hóa ... 22

CHƢƠNG II THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ... 24

I. BẢN VẼ SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ... 24

II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ... 25

CHƢƠNG III TÍNH TOÁN QUY TRÌNH SẢN XUẤT BIODIESEL ... 27

I. TÍNH TOÁN MÁY ÉP TRỤC VÍT ... 27

I.1. Tính toán cho quá trình ép ... 27 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

II.1 Các thông số kỹ thuật của nguyên liệu ... 28

II.1.1. Công thức trung bình của nguyên liệu và sản phẩm ... 29

II.1.2. Nhiệt dung riêng ... 30

II.1.3. Khối lượng riêng ... 30

II.2. Tính toán cân bằng vật chất ... 31

III. CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG... 33

III.1. Tại thiết bị phản ứng bậc 1 ... 33

III.2. Tại thiết bị lọc bậc 1 ... 34

III.3. Tại thiết bị tách 3 pha bậc 1 ... 35

III.4 Tại thiết bị phản ứng bậc 2 ... 36

III.5. Tại tháp chưng biodiesel ... 37

CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN THIẾT BỊ ... 38

I. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH BẬC 1 ... 38

I.1. Tính toán chùm ống chứa xúc tác ... 38

I.1.1.Tính lượng xúc tác cần thiết ... 38

I.1.2. Khối lượng thể tích của tầng xúc tác ... 38

I.1.3. Thể tích lớp xúc tác ... 39

I.1.4. Chiều cao, đường kính của ống xúc tác ... 39

I.2. Tính toán thân thiết bị chính ... 40

I.3. Vật liệu chế tạo ... 40

I.3.1. Xác định ... 40

I.3.2. Hệ số bền của mối hàn ... 41

I.3.3. Áp suất làm việc của tháp ... 41

I.3.4. Số bổ sung do ăn mòn ... 41

I.4. Tính nắp thiết bị ... 42

I.5. Tính đường kính các loại ống dẫn ... 43

I.5.1. Đường kính ống nhập liệu ... 43

I.5.2. Đường kính ống dẫn biodiesel ra khỏi thiết bị ... 44

I.5.3. Đường kính ống dẫn hơi methanol đi ra khỏi đỉnh thiết bị ... 44

I.6. Chiều cao thiết bị ... 45 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

I.7. Tính bích và vòng đệm thiết bị ... 45

I.7.1. Bích ... 45

I.7.2. Đệm cho ống ... 46

I.8. Chọn tai treo thiết bị ... 47

I.8.1. Tính sơ bộ khối lượng thiết bị ... 47

I.9. Chọn chân đỡ cho thiết bị ... 48

II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH BẬC 2 ... 49

II.1. Tính toán chùm ống chứa xúc tác ... 49

II.1.1.Tính lượng xúc tác cần thiết ... 49

II.1.2. Khối lượng thể tích của tầng xúc tác ... 50

II.1.3. Thể tích lớp xúc tác ... 50

II.1.4. Chiều cao, đường kính của ống xúc tác ... 50

II.2. Tính toán thân thiết bị chính ... 51

II.3. Vật liệu chế tạo ... 51

II.3.1. Xác định ... 52

II.3.2. Hệ số bền của mối hàn ... 52

II.3.3. Áp suất làm việc của tháp: ... 53

II.3.4. Số bổ sung do ăn mòn : ... 53

II.4. Tính nắp thiết bị ... 53

II.5. Tính đường kính các loại ống dẫn ... 55

I.5.1. Đường kính ống nhập liệu: ... 55

II.5.2. Đường kính ống dẫn biodiesel ra khỏi thiết bị ... 55

II.5.3. Đường kính ống dẫn hơi methanol đi ra khỏi đỉnh thiết bị ... 56

II.5.4. Đường kính ống dẫn nước cấp nhiệt vào và ra ... 56

II.6. Chiều cao thiết bị phản ứng 2 ... 56

III. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ... 56

III.1. Tính toán bơm ... 56

III.1.1. Chọn ống... 57

III.2. Chọn bơm ... 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});

Bảng 1. Sản lƣợng tiêu thụ biodiesel ở một số nƣớc trên thế giới ... 3

Bảng 2. Thành phần axit béo trong mỡ cá da trơn ... 6

Bảng 3. Một số tính chất hóa lý của mỡ cá da trơn ... 7

Bảng 4. So sánh xúc tác ... 9

Bảng 5. So sánh các phƣơng pháp sản xuất biodiesel ... 22

Bảng 6. Lựa chọn công nghệ và các thông số ban đầu ... 22

Bảng 7. Thông số máy ép trục vít ... 28

Bảng 8. Thành phần dầu từ mỡ cá ... 28

Bảng 9. Thành phần vật chất để sản xuất biodiesel trong 1h ... 33

Bảng 10. Thông số kiểu bích chọn cho thiết bị phản ứng 1 ... 46

Bảng 11. Các thông số đệm dùng cho ống... 46

Bảng 12. Thông số kích thƣớc tai treo... 48

Bảng 13. Thông số chân đỡ cho thiết bị ... 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 1. Máy ép mỡ cá trục vít ... 15

Hình 2. Sơ đồ sản xuất biodiesel bằng phƣơng pháp khuấy gia nhiệt ... 18

Hình 3. Sơ đồ sản xuất biodiesel bằng phƣơng pháp siêu âm... 19

Hình 4. Sơ đồ sản xuất biodiesel bằng phƣơng pháp vi sóng ... 20

Hình 5. Sơ đồ sản xuất biodiesel bằng phƣơng pháp siêu tới hạn ... 21