Đồ án Tìm hiểu về quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô

Nội dung text: Đồ án Tìm hiểu về quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN NHẬP MÔN KĨ THUẬT HÓA HỌC Đề tài: Tìm hiểu về quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô Giảng viên hướng dẫn: T.S Trần Trung Kiên Lớp: kỹ thuật hóa học 5 – K55 Nhóm sinh viên thực hiện: 1. Võ Đức Duy 2. Đỗ Tiến Đạt 3. Phạm Hữu Đô 4. Nguyễn Việt Đức 5. Hoàng Văn Hiếu
2. Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Kết luận
3. Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học I.Khái niệm - Là hóa học ứng dụng và việc áp dụng những kĩ thuật cho nhưng hóa chất cơ bản. II.Sự ra đời ngành KTHH - Ngành KTHH ra đời muộn hơn khá nhiều, vào khoảng nửa sau thế kỉ XIX, gắn liền với cuộc cách mạng khoa học lần thứ hai. - Ngành KTHH được cho là bắt đầu hình thành từ khi John Danton công bố khối lượng nguyên tử năm 1805
4. Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học III.Vài nét về ngành KTHH ở Việt Nam và chương trình đào tạo • Ra đời và phát triển chưa lâu, ngành kĩ thuật hóa học của Việt Nam vẫn còn phát triển khá khiêm tốn. • Từ năm 1960 – 1975: công nghiệp hoá chất chủ yếu phát triển ở miền Bắc với 15 nhà máy. TừMột năm vài 1986hình đếnảnh nay, về nhànhiều dự án và nhà máy lớn được xây dựng,như: máy lọc dầu Dung Quất ❖ Tổ hợp Khí - Điện - Đạm Cà Mau,nhà máy lọc dầu Nghi Sơn, Nhà máy Lọc dầu Dung quất ❖Nhiều trung tâm giáo dục trong nước và trên thế giới đang xây dựng và tập trung đào tạo những cử nhân, kĩ sư của ngành kĩ thuật hóa học 1 cách chất lượng như: Đại học bách khoa Hà Nội, bách khoa Hồ Chí Minh, bách khoa Đà Nẵng
5. Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Kết luận
6. Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu I.Tổng quan về cồn nhiên liệu I.Thực trạng sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu ở Việt Nam và thế giới • Việt Nam là một nước có nền kinh tế nông nghiệp là chủ yếu với thế mạnh chính là các ngành trồng trọt và chăn nuôi, đặc biệtHiện là trồngnay trên sắnthế giới mà tập trung chủ yếu ở Mỹ và Braxin với những công nghệ sản xuất các chế phẩm sinh học hỗ trợ sản xuất nguyên liệu thay thế cho các nguyên liệu hóa thạch. Đó là ethanol fuel từ 99.5% •Tìnhđến 100 hình% dùng xăngđể dầupha trựcthế giớitiếp vào hiệnxăng nay Ở Braxin, từ những năm đầu thế kỷ 20 họ đã đưa ra công nghệ sản xuất Ethanol TậnFuel, dụngvới phương tối đapháp nguồnthường nguyêndùng làliệuChưng dư thừacất. của nền nông nghiệp, đảm bảo được an toàn về năng lượng cho phát triển nền kinh tế Việt Nam
7. Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu I.TổngII. Cồn quan về cồn nhiên liệu PGS Trần Khắc Chương, ÐH Bách khoa TP HCM, • Ethanol đã được convừa người công bốsử nghiêndụng cứu từ thành thời công tiền một sử quynhư trình là công một thành phần gây cảmnghệ giác có thể say sản trongxuất ra nhữngđồ uống loại hóachứa chất cồn. phục vụ Ðiều chế xăng sinh học từ những nguồn nguyên liệu rẻ tiền của Việt Nam. • Tính chất : là chất lỏng không màu, mùi thơm đặc trưng và dễ chịu , dễ hút ẩm Vì vậy khi bỏ chất hóa học này vào trong cồn chứa nước ( 95,5% ) thì chúng sẽ “ăn” hết nước có trong cồn giúp cồn trở nên tinh khiết đạt 100% . • Ứng dụng : Cồn pha vớiThật nước là một thành khám đồ phá uống, bất ngờ, chế nó sẽbiến giúp thức chúng ăn, ta pha với nhiên liệu phahoàn xăng thiện, E10, và nâng E20, cao E85, công E100 nghệ và khám phá ra những nguồn nguyên liệu mới hơn nữa.
8. Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu III. Cồn nhiên liệu Ưu nhược điểm của xăng pha• Nămcồn1973với vớixăngcuộctruyềnkhủng thốnghoảng năng lượng thì vấn đề dùng cồn nhiên liệu lại NhượcƯu điểmđiểm: : được đề cập nhưng phải đến đầu thế kỷ XXI thì hướng phát triển cồn nhiên liệu - Ethanol- Đốtkhancháyrấthoànháo nướctoàn cácdo đóchấtquátrongtrình bảohỗnquảnhợp sẽcháykhónhờkhăncó thêm oxy trong - EthanolEthanolgiảmkhó baytiêuhơihaohơnnăngphầnlượngnhẹmớidotrongđượccháyxăngkhôngưu nêntiênhếkhitphátnhiệttriểnđộtuyxuốngvậythấpnó sẽvẫnkhó khởi động động cơ chỉ đóng vai trò thứ yếu so với các nhiên - Nước- Oxycó tronghóa cáccồnkhíphađộcxănghạicótrongthểliệuquálàmhóatrìnhtáchthạch,lớpcháy nhưnglên số oxytronghóa tươngcao nhấtlaiít nóđộc - hạiGiáhơncồnvớihiệnmôinaytrườngtương đối cao có thể là nguồn năng lượng chính khí dầu - Ngoài nhược điểm trên, do ethanolmỏchủcạnykiệtếu được. sản xuất từ nông nghiệp nên cần phải cân đối hợp lý giữa việc sử dụng lương thực để làm nguyên liệu sản xuất cồn và •thựcTrênphẩmthếsinhgiớihoạthiện. nay có các nước Mỹ, Tây Âu, Brasil, Trung Quốc, Nhật Bản đang là các nước sản xuất cồn nhiên liệu nhiều nhất.
9. Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu Tổng quan về ngành hóa học Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Kết luận
10. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu I.Nguyên liệu Ethanol có thể được sản xuất bằng phương pháp hóa học hay biện pháp sinh họcQuá. Nguyên trình sảnliệu xuấttrong Ethanolbiện pháp Fuel hóanày họcđượcđó trảilà dầuqua mỏ2 giaivà đoạn:than còn phương+ Giaipháp đoạnsinh 1:học, chếnguồn biến tạonguyên thànhliệu ethanolchứa 96%đường, từ sắnXenlulozo lát khô + Giai đoạn 2: chế biến tạo thành ethanol tinh khiết (99.5%) Trong đồ án này chúng em xin giới thiệu quy trình sản xuất từ sắn lát khô! Thành phần hóa học Hàm lượng % Protein 0.205 Chất béo 0.41 Xenlulo 1.11 Tro 1.69 Tinh bột 74.74 Nước 13.12 Bảng 2: Thành phần các chất trong sắn lát khô
11. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu -Mục đích: Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi Nghiền các mô,Nấ uđể khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt Đường hóa Nguyên độ Nguyênphù hợp biến tinh bột thành dạng hòa tan. dịch cháo Liệu Liệu -Sắn lát được đưa vào máy nghiền búa . -Trong quá trình nghiền: các phần nhỏ lọt qua rây được quạt hút và đẩy ra ngoài, phần chưa lọt qua rây tiếp tục được nghiền nhỏ. Chưng cất Cồn tinhHình 1: Máy nghiềnTinh búa -Đối với sắn khô ta phải nghiền càngMenmịn và tinh Lên men luyện luyện càng tốt. giống chế
12. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Nghiền Nguyên II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Liệu Mục đích -Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điềuNấ kiệnu chúng hình thành trạng thái hòa Đường hóa tan trong dung dịch. Nguyên dịch cháo -Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quáLiệtrìnhu ban đầu nhưng rất quan trọng trong sản xuất cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu. Quy trình nấu Tùy vào điều kiện trang thiếtChbịưngcủa ccácất cơ sở sản xuất có thể chọn các Cồn tinh Tinh Men và tinh Lên men luyphươngện pháp nấuluy: giánện đoạn, bán liên tục và liên tục giống chế Trong đồ án này chúng em lựa chọn phương pháp nấu bán liên tục
13. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Nghiền Nguyên II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Liệu Quy trình nấu *Ưu điểm: Thùng chứa *Quá trình nấu bán liên tục: nước 0 -Giảm-Đầu thờitiên giancho nấunước ở Pở và40 -T50 C caocùng nhờtỉ lệ sửbột dụng3.5-4 hơil/kg thứ. sơ bộ Nồi nấu mà giảm tổn thất và tăng hiệu chín -Cho cánh khuấy làm việc đổ bộtsuấtvào . dung hơi thứ duy trì 60 phút. *Nhược-Tháo cháo điểm:xuống nồi nấu chín -Tốn-Nấu nhiềuchín kimxong loại cháođể chếphóng sangtạo thiếtnồi nấu bị. chín thêm với P=0.6 atm, T= 1050C và t= 55 phút.
14. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Nấu Nguyên II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Liệu -Là quá trình dung ezim amylaza để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên men.Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn. Nghiền Đường hóa Nguyên - Đường hóa dịch cháo có thể tiến hành theo phương phápdịch cháogián đoạn hoặc liên Liệu tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau. Nhưng dù theo phương pháp nào cũng bao gồm các công đoạn chính sau: -Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa -Cho chế phẩm amylaseChvàoưngdịch cấtcháo và giữ ở nhiệt độ trong thời gian Cồn tinh Tinh Men xác định để amylaza chuyểnvàhóa tinhtinh bột thànhLênđường men. luyện luyện giống chế -Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt đọ lên men.
15. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Đường hóa dịch cháo II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Đường hóa liên tục *Quy trình đường hóa liên tục -ĐườngCháo đượchóa xong,chứamộtởphầnnồi dịchnấu chínđườngthêmđưa vàoliênphântục xưởngđược lênđưamen,vào 90% còn lại tiếp tục qua thiết bị làm lạnhthùngkiểuđường“ ốnghóalồnglầnống”,1 rồi cho vào Nồi thùng lên men. nấu -Khoảng 30% dịch amylase từ chín thùng chứa qua bộ phận phân phối thêm Làm đi vào thùng đường hóa lần 1 ở lạnh T=600C Đường hóa lần -Ra khỏi thùng đường hóa lần 1, 2 dịch đường được bổ sung 70% chế Đường hóa lần 1 phẩm amylase từ thùng chứa -Sau đó qua bơm đi vào thiết bị Bơm đường hóa lẩn 2 Hình 4:Sơ đồ đường hóa liên tục
16. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Đường hóa dịch cháo II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Ethanol là một trong số các sản phẩm lên men phổ biến nhất gặp ở vi sinh vật. Vi sinh vật sảnNghisinhềnethanol chủ Nyếuấu là nấm men, đặc biệt là các chủng thuộc loài SaccharomycesNguyên cerevisiaeNguyên. Giống như đa số nấm, nấm men là những cơ thể hô hấp Lihiếuệukhí, nhưng khiLiệvắngu mặt không khí chúng sẽ lên men hiđrat cacbon thành ethanol và CO2 Dịch đường lên men không chỉ là môi trường dinh dưỡng tốt cho nấm men mà các vi sinh vật khác như: vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic Các vi sinh vật này nếu lẫn vào dịch đường chúng sẽ biến đườngChưngthành cất các sản phẩm khác và do đó làm Cồn tinh Tinh Men ảnh hưởng đến hiệu suất của lên men.và tinh Lên men luyện luyện giống chế
17. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Lên men II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu ChuẩnLên men. bị men giống
18. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Lên men II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay Nghiền Nấu hơi khỏi giấm chín.Kết quả ta Đường hóa Nguyên Nguyên nhận được là cồn thô dịch cháo Liệu Liệu Tinh chế là quá trình tách các tạp chất ra khỏi cồn thô và nâng cao nồng độ cồn. Sản phẩm thu được có nồng độ 95-96%. Chưng cất Cồn tinh Tinh Men và tinh luyện luyện giống chế
19. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Chưng cất và tinh II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Zeolitechế ĐểTrongthu đồđược án nàysản chúngphẩm emlà lựacồn chọncó phươngnồng độpháp:cao trên thế giới hiện nay đã sử dụng nhiều phương pháp tách nước từ cồn công nghiệp, cụ thể có thể liệt kê các Nghiền Nấu phương pháp điển hình như sau: Đường hóa Nguyên Nguyên dịch cháo + PhươngLi phápệu chưng cất: Liệu - Phương pháp chưng đẳng phí - Phương pháp chưng phân tử + Phương pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc Zeolite. + Phương pháp dùng các chất hút ẩm. Cồn tinh Tinh Men Lên men luyện + Phươngluy phápện thẩm thấu qua màng. giống + Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu qua màng và dây phân tử.
20. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Tinh luyện II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Zeolite -PhươngKhái niệm pháp sản: là các xuất Aluminosilicat cồn tuyệt đối tinh bằng thể vật có liệu hấp phụ chọn lọc cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ xốp đồngHấp đềuphụ vàlà quárất trậttrình tự.hút Hệcác thốngchất trmaoên b ềquảnmặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt. Các(pore)vật liệu nàyxốp cóđược kíchgọi cỡl àphânchất hấptử, chophụ, phépchất bịchiahút được gọi là chất bị hấp phụ. (rây) các phân tử theo hình dạng và kích thước. Vì vậy zeolite còn được gọi là chất rây phân tử -Phân loại Zeolite: * Zeolite có mao quản rộng: Dmq > 8 Ao * Zeolite có mao quản trung bình: Dmq = 5 ÷ 8 Ao * Zeolite có mao quản nhỏ: Dmq < 5 Ao Dmq là đường kính mao quản.
21. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Tinh luyện II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Zeolite Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc - Nguyên tắc của phương pháp: + Dựa vào kích thước mao quản của zeolite 3A chất hấp phụ này có thể hấp phụ những phân tử có kích thước nhỏ hơn kích thước mao quản và không hấp phụ những phân tử có kích thước lớn hơn. + Khi sử dụng zeolite 3A để hấp phụ sản xuất cồn tuyệt đối, bản chất là chất hấp phụ chọn lọc nước trong hỗn hợp nước và etanol có nồng độ thấp hơn. + Kích thước động học của nước là 2,75 Å 3 Å. Như vậy: zeolite 3A hấp phụ nước nhưng không hấp phụ rượu etanol.
22. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Trên đây là quy trình công nghệ sản xuất ethanol Fuel từ sắn lát khô. Mặc dù chúng em đã cố gắng rấtTổng nhiều quan song về dongành còn hóathiếu học những kinh nghiệm thực tế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định. Em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS. Trần Trung Kiên và các thầy cô trong toàn khoa và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này. Kết luận