tìm hiểu quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệuI.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

Trang 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

Trang 2

Kết luận

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệuGiới thiệu chung về cồn nhiên liệuTổng quan về ngành kỹ thuật hóa học

Trang 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

Trang 4

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 Từ năm 1986 đến nay, nhiều dự

án và nhà máy lớn được xây dựng,như:

 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…

Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học

Một vài hình ảnh về nhà máy lọc dầu Dung Quất

Trang 5

Kết luận

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Giới thiệu chung về cồn nhiên liệuTổng quan về ngành kỹ thuật hóa học

Trang 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 biệt là trồng sắn

•Tình hình xăng dầu thế giới hiện nay

Tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu dư thừa của nền nông nghiệp, đảm bảo được an toàn về năng lượng cho phát triển nền kinh tế Việt Nam

Hiện nay trên thế 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% đến 100% dùng để pha trực tiếp vào xăng

Ở Braxin, từ những năm đầu thế kỷ 20 họ đã đưa ra công nghệ sản xuất Ethanol Fuel, với phương pháp thường dùng là Chưng cất.

Trang 7

I.Tổng quan về cồn nhiên liệu

PGS Trần Khắc Chương, ÐH Bách khoa TP HCM, vừa công bố nghiên cứu thành công một quy trình công nghệ có thể sản xuất ra những loại hóa chất phục vụ Ðiều chế xăng sinh học từ những nguồn nguyên liệu rẻ tiền của Việt Nam

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%

Thật là một khám phá bất ngờ, nó sẽ giúp chúng ta hoàn thiện, và nâng cao công nghệ và khám phá ra những nguồn nguyên liệu mới hơn nữa

II Cồn

• Ethanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là

một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn

• Tính chất : là chất lỏng không màu, mùi thơm đặc trưng và dễ chịu , dễ hút ẩm

• Ứng dụng : Cồn pha với nước thành đồ uống, chế biến thức ăn, pha với nhiên liệu pha xăng E10, E20, E85, E100…

Trang 8

III Cồn nhiên liệu

•Năm 1973 với cuộc khủng hoảng năng lượng thì vấn đề dùng cồn nhiên liệu lại được đề cập nhưng phải đến đầu thế kỷ XXI thì hướng phát triển cồn nhiên liệu mới được ưu tiên phát triển tuy vậy nó vẫn chỉ đóng vai trò thứ yếu so với các nhiên liệu hóa thạch, nhưng trong tương lai nó

có thể là nguồn năng lượng chính khí dầu

- Ethanol khan rất háo nước do đó quá trình bảo quản sẽ khó khăn

- Ethanol khó bay hơi hơn phần nhẹ trong xăng nên khi nhiệt độ xuống thấp sẽ khó khởi động động cơ

- Nước có trong cồn pha xăng có thể làm tách lớp

- Giá cồn hiện nay tương đối cao

- Ngoài nhược điểm trên, do ethanol chủ yếu 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 thực phẩm sinh hoạt

Trang 9

Kết luận

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệuGiới thiệu chung về cồn nhiên liệu

Tổng quan về ngành hóa học

Trang 10

I.Nguyên liệu

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu

Ethanol có thể được sản xuất bằng phương pháp hóa học hay biện pháp sinh học Nguyên liệu trong biện pháp hóa học đó là dầu mỏ và than còn phương pháp sinh học, nguồn nguyên liệu chứa đường, Xenlulozo

Trong đồ án này chúng em xin giới thiệu quy trình sản xuất từ sắn lát khô!

+ Giai đoạn 1: chế biến tạo thành ethanol 96% từ sắn lát khô

+ Giai đoạn 2: chế biến tạo thành ethanol tinh khiết (99.5%)

Trang 11

II Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu

Nghiền Nguyên Liệu

Nấu Nguyên Liệu

Đường hóa dịch cháo

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Chưng cất và tinh chế

Lên men

Hình 1: Máy nghiền búa

-Mục đích: Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi các mô, để khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt

độ phù hợp biến tinh bột thành dạng hòa tan.

-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 -Đối với sắn khô ta phải nghiền càng mịn càng tốt.

Trang 12

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Nghiền

Nguyên Liệu

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Lên men

Mục đích

-Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện chúng hình thành trạng thái hòa tan trong dung dịch.

-Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quá trình ban đầu nhưng rất quan trọng

trong sản xuất cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu.

Trang 13

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Nghiền

Nguyên Liệu

Quy trình nấu

*Quá trình nấu bán liên tục:

-Đầu tiên cho nước ở 40-500C cùng tỉ lệ bột 3.5-4 l/kg

-Cho cánh khuấy làm việc đổ bột vào dung hơi thứ duy trì 60 phút

-Tháo cháo xuống nồi nấu chín

-Nấu chín xong cháo phóng sang nồi nấu chín thêm với P=0.6 atm, T= 1050C và t= 55 phút

Nồi nấu chín

Thùng chứa nước

Trang 14

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Lên men

-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

- Đường hóa dịch cháo có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc

liên 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 amylase vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trong thời gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường

-Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt đọ lên men

Trang 15

Đường hóa liên tục

Hình 4:Sơ đồ đường hóa liên tục

*Quy trình đường hóa liên tục

-Cháo được chứa ở nồi nấu chín thêm liên tục được đưa vào thùng đường hóa lần 1

đi vào thùng đường hóa lần 1 ở T=60 0 C

-Ra khỏi thùng đường hóa lần 1, dịch đường được bổ sung 70% chế phẩm amylase từ thùng chứa

-Sau đó qua bơm đi vào thiết bị đường hóa lẩn 2

Bơm

-Đường hóa xong, một phần dịch đường đưa vào phân xưởng lên men, 90% còn lại tiếp tục qua thiết bị làm lạnh kiểu “ ống lồng ống”, rồi cho vào thùng lên men.

Đường hóa lần 2

Làm lạnh

Trang 16

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Lên men

Ethanol là một trong số các sản phẩm lên men phổ biến nhất gặp ở vi sinh vật Vi sinh vật sản sinh ethanol chủ yếu là nấm men, đặc biệt là các chủng thuộc loài Saccharomyces cerevisiae Giống như đa số nấm, nấm men là những cơ thể hô hấp hiếu khí, nhưng khi vắng 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 đường thành các sản phẩm khác và do đó làm ảnh hưởng đến hiệu suất của lên men.

Trang 17

Lên men

Chuẩn bị men giống

Lên men.

Trang 18

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Lên men

Chưng cất là quá trình tách rượu và các tạp chất dễ bay hơi khỏi giấm chín.Kết quả ta nhận được là cồn thô

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%

Trang 19

Men giống

Cồn tinh

luyện

Tinh luyện

Lên men

Để thu được sản phẩm là cồn có nồng độ 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 phương pháp điển hình như sau:

+ Phương pháp thẩm thấu qua màng

+ Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu qua màng và dây phân tử

Trong đồ án này chúng em lựa chọn phương pháp:

Zeolite

Trang 20

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Tinh

luyện Zeolite

- Khái niệm : là các Aluminosilicat tinh thể

có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ

xốp đồng đều và rất trật tự Hệ thống mao quản

(pore) này có kích cỡ phân tử, cho phép chia

(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

Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc

Hấp phụ là quá trình hút các chất trên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút được gọi là chất bị hấp phụ

Trang 21

Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu Tinh

luyện 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

+ Kích thước động học của rượu là 3,95 Å > 3 Å

Như vậy: zeolite 3A hấp phụ nước nhưng không hấp phụ rượu etanol

Trang 22

Kết luận

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệuTổng quan về ngành hóa học

Trên đây là quy trình công nghệ sản xuất ethanol Fuel từ sắn lát khô Mặc

dù chúng em đã cố gắng rất nhiều song do còn thiếu 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.

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.

Định dạng
Số trang	23
Dung lượng	2,53 MB