Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 17500000 lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 960 TỪ SẮN LÁT KHÔ NĂNG SUẤT 17500000 LÍT SẢN PHẨM/NĂM Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Trúc Số thẻ SV: 107140107 Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 17500000 lít sản phẩm/năm”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Trúc Số thẻ SV: 107140107 Lớp: 14H2A Sau hơn 4 tháng kể từ khi nhận đề tài, tìm tòi, nghiên cứu em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với nội dung gồm có 9 chương chính. Nội dung chính của đồ án có 9 chương chính, bao gồm: Chương 1: Lập luận kinh tế. Địa điểm em chọn đặt thiết kế nhà máy là tỉnh Quảng Ngãi, đây là địa điểm vị trí thuận lợi với điều kiện tự nhiên, vùng nguyên liệu, giao thông vận tải, nguồn cung cấp điện, nguồn cung cấp nước và vấn đề xử lý nước, nguồn cung cấp hơi, nguồn nhân lực và thị trường tiêu thụ. Chương 2: Tổng quan. Em đã nêu tổng quan về nguồn nguyên liệu sắn để sản xuất cồn về đặc điểm, tính chất vật lý, hóa học của nguyên liệu, khái quát cơ sở lý thuyết về các quá trình sản xuất cồn, khái quát về cồn 960 cũng như tình hình sản xuất tiêu thụ, nhu cầu về cồn ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ. Em đã chọn và thuyết minh cho quy trình công nghệ sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô. Chương 4: Tính cân bằng vật chất. Em đã đưa ra kế hoạch sản xuất và liệt kê các số liệu ban đầu, tính toán và tổng kết cân bằng vật chất cho quy trình sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô. Chương 5: Tính và chọn thiết bị. Em đã đưa ra các thiết bị lựa chọn với các nguyên tắc, tính toán lựa chọn thiết bị, tổng kết số thiết bị cho dây chuyền công nghệ sản xuất. Chương 6: Tính nhiệt, hơi, nước. Em đã tính nhiệt cho các thiết bị nấu sơ bộ , nấu chín và các thiết bị gia nhiệt, tính hơi cho chưng cất, tinh chế, tính và chọn lò hơi, tính nước cho vệ sinh thiết bị và cho các thiết bị nấu, đường hóa và tính nhiên liệu. Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng. Em đã thành lập sơ đồ tổ chức nhà máy, tính nguồn nhân lực lao động và tính toán các công trình xây dựng. Chương 8: An toàn lao động. Em đã nêu ra các nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và đề ra các yêu cầu cụ thể trong an toàn lao động và vệ sinh nhà máy Chương 9: Kiểm tra sản xuất. Em đã nêu ra các phương pháp kiểm tra nguyên liệu và kiểm tra chất lượng cồn thành phẩm. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập– Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Trúc Lớp: 14H2A Khoa: Hóa 1. Tên đề tài: MSSV: 107140107 Nghành: Công nghệ Thực Phẩm. “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô với năng suất 17500000 lít sản phẩm/năm”. 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Nguyên liệu: Sắn lát khô Năng suất: 17500000 lít sản phẩm/năm. Sản phẩm: cồn 960 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 6: TÍNH HƠI – NHIỆT – NƯỚC CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 5. Các bản vẽ và đồ thị (nếu có): BẢN VẼ SỐ 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT (A0). BẢN VẼ SỐ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0). BẢN VẼ SỐ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0). BẢN VẼ SỐ 4: SƠ ĐỒ HƠI – NƯỚC PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0). BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0). 6. Họ và người hướng dẫn: Th.S Bùi Viết Cường. 7. Ngày giao nhiệm vụ: 23/01/2019 8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/05/2019 Đà Nẵng, Ngày 24 tháng 5 năm 2019 Trưởng bộ môn Công nghệ thực phẩm Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn Bùi Viết Cường LỜI CẢM ƠN Sau quãng thời gian năm năm học tại trường, nhờ sự giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy cô giáo bộ môn Công nghệ thực phẩm và khoa Hóa em đã trưởng thành hơn và tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích. Không chỉ về kiến thức chuyên môn mà còn là cách ứng xử đạo đức, trưởng thành hơn trong cách suy nghĩ và kĩ năng giao tiếp. Em cảm thấy mình đã tiếp thu được nhiều kiến thức bổ ích để hoàn thiện bản thân. Sau 4 tháng làm đề tài tốt nghiệp cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Bùi Viết Cường em đã hoàn thành xong đề tài“Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô với năng suất 17500000 lít sản phẩm/năm”.Qua qúa trình chỉ dẫn, theo sát hướng dẫn tận tình của thầy cùng với sự tìm tòi nghiên cứu đã giúp em tiếp thu được nhiều kinh nghiệm và kiến thức về cồn 960, về quy trình sản xuất cũng như ứng dụng trong sản xuất và đời sống. Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy và toàn thể quý thầy cô khoa Hóa với các đồ án môn học trước đã giúp em có thêm nhiều kĩ năng kinh nghiệm hoàn thành đề tài tốt nghiệp này. Cảm ơn gia đình và bạn bè luôn đồng hành, chia sẻ, động viên em trong suốt thời gian qua. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Bùi Viết Cường đã tận tình giúp đỡ và bỏ qua nhiều thiếu sót của em trong quá trình hoàn thành đề tài. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Trúc i CAM ĐOAN Em: Nguyễn Thị Trúc, xin cam đoan về nội dung đồ án không sao chép nội dung cơ bản từ các đồ án khác. Các số liệu trong đồ án được sự hướng dẫn của thầy hướng dẫn và tính toán của bản thân một cách trung thực, nguồn trích dẫn có chú thích rõ ràng, minh bạch, có tính kế thừa, phát triển từ các tài liệu, tạp chí, các công trình nghiên cứu đã được công bố, các website. Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này. Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Trúc ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ Lời cảm ơn .................................................................................................................. I Cam đoan ................................................................................................................... II Mục lục ..................................................................................................................... III Danh mục các hình .................................................................................................. VII Danh sách các bảng ...................................................................................................IX Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ............................................................................. X Trang LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................ 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT .................................................... 2 1.1. Vị trí xây dựng .................................................................................................... 2 1.2. Đặc điểm tự nhiên ............................................................................................... 2 1.3. Nguồn nguyên liệu............................................................................................... 2 1.4. Nguồn nhân lực ................................................................................................... 3 1.5. Giao thông ........................................................................................................... 3 1.6. Nguồn cung cấp điện – nước............................................................................... 3 1.7. Nguồn cung cấp hơi ............................................................................................ 3 1.8. Nhiên liệu............................................................................................................. 3 1.9. Vấn đề xử lí nước ................................................................................................ 3 1.10. Thị trường tiêu thụ ........................................................................................... 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ...................................................................................... 5 2.1. Tổng quan về nguyên liệu ................................................................................... 5 2.1.1. Sắn ..................................................................................................................... 5 2.1.2. Nước .................................................................................................................. 8 2.1.3. Nấm men ........................................................................................................... 9 2.1.4. Các chất hỗ trợ kĩ thuật .................................................................................... 11 2.2. Cơ sở lý thuyết về các quá trình cơ bản sản xuất cồn ..................................... 12 2.2.1. Quá trình nghiền .............................................................................................. 12 2.2.2. Quá trình nấu ................................................................................................... 12 2.2.3. Quá trình đường hóa ........................................................................................ 15 2.2.4. Quá trình lên men............................................................................................. 16 2.2.5. Quá trình chưng cất , tinh chế........................................................................... 19 2.2.6. Quá trình tách nước.......................................................................................... 23 2.3. Tổng quan về cồn 960 ........................................................................................ 25 iii 2.4. Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm cồn 960 .............................................................. 26 2.5. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới và việt nam ............................................ 27 2.5.1. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới ................................................................. 27 2.5.2. Tình hình sản xuất cồn ở việt nam .................................................................... 27 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................ 29 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ ................................................................................ 29 3.2. Thuyết mình quy trình công nghệ .................................................................... 30 3.2.1. Làm sạch.......................................................................................................... 30 3.2.3. Nấu .................................................................................................................. 32 3.2.4. Làm nguội ........................................................................................................ 34 3.2.5. Đường hóa ....................................................................................................... 34 3.2.6. Lên men ........................................................................................................... 35 3.2.7. Chưng cất, tinh chế .......................................................................................... 37 3.2.8. Gia nhiệt .......................................................................................................... 38 3.2.9. Quá trình tách nước.......................................................................................... 39 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ....................................................... 41 4.1. Kế hoạch sản xuất ............................................................................................. 41 4.2. Tính cân bằng sản phẩm................................................................................... 41 4.2.1. Các thông số ban đầu ....................................................................................... 41 4.2.2. Tính toán cân bằng vật chất .............................................................................. 42 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................ 55 5.1. Các thiết bị sản xuất chính ............................................................................... 55 5.1.1. Thiết bị sàng rung ............................................................................................ 55 5.1.2. Máy nghiền búa ............................................................................................... 55 5.1.3. Silo chứa nguyên liệu sau khi nghiền ............................................................... 55 5.1.4. Thùng hòa trộn ................................................................................................. 56 5.1.5. Nồi nấu sơ bộ ................................................................................................... 57 5.1.6. Thiết bị phun dịch hóa...................................................................................... 58 5.1.7. Nồi nấu chín..................................................................................................... 59 5.1.8. Thiết bị tách hơi ............................................................................................... 60 5.1.9. Phao điều chỉnh mức ........................................................................................ 61 5.1.10. Thiết bị làm nguội sau tách hơi ...................................................................... 61 5.1.11. Thùng đường hóa ........................................................................................... 62 5.1.12. Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau khi đường hóa ....................................... 63 5.1.13. Thiết bị lên men ............................................................................................ 65 5.1.14. Thùng nhân giống cấp 2 ................................................................................. 66 iv 5.1.15. Thùng nhân giống cấp 1 ................................................................................. 66 5.1.16. Thiết bị tách CO2 và thu hồi rượu................................................................... 67 5.1.17. Thùng chứa giấm chín .................................................................................... 67 5.1.18. Tính tháp thô .................................................................................................. 68 5.1.19. Tính tháp tinh ................................................................................................. 70 5.1.20. Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô..................................................................... 71 5.1.21. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh.................................................................... 72 5.1.22. Thiết bị gia nhiệt ............................................................................................ 73 5.1.23. Tháp hấp phụ ................................................................................................. 74 5.1.24. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn thành phẩm ............................................. 74 5.1.25. Các thùng chứa .............................................................................................. 76 5.2. Tính thiết bị vận chuyển ................................................................................... 77 5.2.1. Băng tải vận chuyển sắn từ kho đến sàng làm sạch........................................... 77 5.2.2. Gàu tải ............................................................................................................. 77 5.2.3. Bơm ................................................................................................................. 77 CHƯƠNG 6: TÍNH HƠI – NHIỆT – NƯỚC ......................................................... 83 6.1. Tính hơi ............................................................................................................. 83 6.1.1. Tính nhiệt cho nồi nấu sơ bộ ............................................................................ 83 6.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu chín .............................................................................. 85 6.1.4. Tính hơi cho quá trình chưng cất – tinh chế...................................................... 86 6.1.5. Tính và chọn lò hơi .......................................................................................... 86 6.1.6. Tính nhiên liệu ................................................................................................. 86 6.2.Tính nước ........................................................................................................... 87 6.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu ....................................................................... 87 6.2.2. Nước dùng cho đường hóa ............................................................................... 87 CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG .................................................. 92 7.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy....................................................................... 92 7.2. Tổ chức lao động ............................................................................................... 92 7.3. Nhân lực lao động gián tiếp .............................................................................. 92 7.4. Nhân lực lao động cho sản xuất trực tiếp......................................................... 92 7.5. Tính các công trình xây dựng ........................................................................... 93 7.5.1. Khu sản xuất chính........................................................................................... 93 7.5.2.Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy ....................................................... 97 CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ......................... 99 8.1. An toàn lao động ............................................................................................... 99 8.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và các biện pháp hạn chế ............. 99 v 8.1.2. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ..................................................... 100 8.2. Vệ sinh nhà máy .............................................................................................. 101 8.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân ...................................................................... 101 8.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị................................................................................ 101 8.2.3. Vệ sinh xí nghiệp ........................................................................................... 101 8.2.4. Xử lý phế liệu trong nhà máy ......................................................................... 101 8.2.5. Xử lý nước thải .............................................................................................. 101 8.2.6. Xử lý nước dùng trong sản xuất ..................................................................... 101 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ................................................................. 103 9.1. Kiểm tra nguyên liệu....................................................................................... 103 9.1.1. Xác định độ ẩm .............................................................................................. 103 9.1.2. Xác định hàm lượng tinh bột .......................................................................... 103 9.1.3. Xác định lượng protein thô và nitơ hòa tan trong nguyên liệu ........................ 103 9.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hóa tinh bột . 104 9.3. Kiểm tra dịch đường hóa và giấm chín sau lên men ..................................... 105 9.3.1. Độ rượu trong giấm........................................................................................ 105 9.3.2. Xác định hàm lượng đường và tinh bột sót trong giấm chín ........................... 106 9.3.3. Xác định nồng độ chất hòa tan của dịch đường trong giấm chín ..................... 107 9.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm ................................................................ 107 9.4.1. Nồng độ rượu ................................................................................................. 107 9.4.2. Hàm lượng acid và este trong cồn .................................................................. 107 9.4.3. Xác định lượng aldehyt theo phương pháp iốt ................................................ 108 9.4.4. Xác định lượng ancol cao phân tử .................................................................. 108 9.4.5. Xác định lượng ancol metylic......................................................................... 108 9.4.6. Xác định hàm lượng furfurol .......................................................................... 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH2.1 Hình ảnh cây sắn .......................................................................................... 5 HÌNH 2.2 Màu sắc và cấu tạo cắt ngang củ sắn............................................................ 6 HÌNH 2.3 Nấm men saccharomyces cerevisiae ......................................................... 10 HÌNH 2.4 Đường cong lên men ................................................................................. 17 HÌNH 2.5 Thùng chưng cất gián đoạn ....................................................................... 21 HÌNH 2.6 Hệ thống lên men bán liên tục ................................................................... 22 HÌNH 3.1 Quy trình công nghệ sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô.................................. 30 HÌNH 3.2 Sàng rung .................................................................................................. 31 HÌNH 3.3 Máy nghiền búa......................................................................................... 31 HÌNH 3.4 Sơ đồ lên men liên tục ............................................................................... 32 HÌNH 3.5 Thiết bị phun dịch hóa ............................................................................... 33 HÌNH 3.6 Thiết bị nấu chín ....................................................................................... 33 HÌNH 3.7 Thiết bị làm nguội ..................................................................................... 34 HÌNH 3.8 Thiết bị đường hóa .................................................................................... 35 HÌNH 3.9 Sơ đồ lên men liên tục ............................................................................. 36 HÌNH 3.10 Hệ thống chưng cất liên tục .................................................................... 38 HÌNH 3.11 Thiết bị gia nhiệt ..................................................................................... 39 HÌNH 3.12 Thiết bị hấp phụ Zeolit ............................................................................ 39 HÌNH 3.13 Sơ đồ hấp phụ – giải hấp ......................................................................... 40 HÌNH 5. 1 Sàng rung ................................................................................................. 55 HÌNH 5. 2 Máy nghiền búa ....................................................................................... 55 HÌNH 5.3 Thiết bị phun dịch hóa .............................................................................. 56 HÌNH 5.4 Thùng hòa trộn ......................................................................................... 56 HÌNH 5.5 Nồi nấu sơ bộ ........................................................................................... 57 HÌNH 5. 6 Thiết bị phun dịch hóa ............................................................................. 59 HÌNH 5. 7 Thiết bị nấu chín...................................................................................... 59 HÌNH 5. 8 Phao điều chỉnh mức ............................................................................... 61 HÌNH 5. 9 Thiết bị làm nguội .................................................................................... 61 HÌNH 5. 10 Thùng đường hóa ................................................................................... 63 HÌNH 5. 11 Thiết bị làm nguội .................................................................................. 64 HÌNH 5. 12 Thiết bị lên men ..................................................................................... 65 HÌNH 5. 13 Thiết bị nhân giống................................................................................. 66 HÌNH 5. 14 Thùng nhân giống cấp 1 ......................................................................... 66 vii HÌNH 5. 15 Thiết bị thu hồi CO2 ............................................................................... 67 HÌNH 5. 16 Thùng chứa giấm chín ............................................................................ 68 HÌNH 5. 17 Thùng chứa giấm chín ............................................................................ 69 HÌNH 5. 18 Thiết bị hâm giấm .................................................................................. 71 HÌNH 5. 19 Bình chống phụt giấm ........................................................................... 71 HÌNH 5. 20 Thiết bị ngưng tụ ................................................................................... 72 HÌNH 5. 21 Thiết bị làm nguội ................................................................................. 72 HÌNH 5. 22 Thiết bị nằm ngang ................................................................................ 72 HÌNH 5. 23 Thiết bị thẳng đứng ................................................................................ 72 HÌNH 5. 24 Thiết bị ống xoắn ruột gà ....................................................................... 73 HÌNH 5. 25 Thiết bị ngưng tụ dầu fusel .................................................................... 73 HÌNH 5. 26 Thiết bị gia nhiệt ................................................................................... 73 HÌNH 5. 27 HÌNH 5. 28 HÌNH 5. 29 HÌNH 5. 30 HÌNH 5. 31 Thiết bị hấp phụ .................................................................................... 74 Thiết bị ngưng tụ cồn thành phẩm ......................................................... 75 Thùng chứa cồn thành phẩm .................................................................. 76 Thùng chứa dầu fusel ............................................................................ 76 Gàu tải ................................................................................................... 77 HÌNH 5. 32 Bơm ...................................................................................................... 77 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG 1.1 Thành phần hóa học của sắn lát ................................................................. 7 BẢNG 1.2 Các điểm đẳng phí của hỗn hợp ethanol–nước ......................................... 25 BẢNG 1.3 Chỉ tiêu cảm quan đối với sản phẩm ......................................................... 26 BẢNG 1.4 Chỉ tiêu hóa học đối với sản phẩm ........................................................... 27 BẢNG 4.1 Kế hoạch sản xuất năm 2019 .................................................................... 41 BẢNG 4.2 Biểu đồ sản xuất....................................................................................... 41 BẢNG 4.3 Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn ............................................. 42 BẢNG 4.4 Bảng cân bằng nhiệt lượng ứng với 100kg giấm ...................................... 50 BẢNG 4.5 Khối lượng riêng của một số chất lỏng và dung dịch với nước thay đổi theo nhiệt độ ...................................................................................................................... 51 BẢNG 4.6 Khối lượng riêng của một số chất lỏng và dung dịch với nước thay đổi theo nhiệt độ ...................................................................................................................... 52 BẢNG 4.7 Tổng kết cân bằng vật chất ...................................................................... 54 BẢNG 5.1 Tổng kết thiết bị ....................................................................................... 80 BẢNG 7.1 Nhân lực lao công cho sản xuất trực tiếp .................................................. 93 BẢNG 7.2 Tổng kết các công trình ............................................................................ 96 ix DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: KCN: Khu công nghiệp H: Chiều cao D: Đường kính L×R×C: Dài×Rộng×Cao R: Chiều rộng T: Thời gian t: Nhiệt độ p: Áp suất CHỮ VIẾT TẮT: FO: Dầu Fuel Oil(còn gọi là dầu mazut) DO: Dầu Diesel KCS: Phòng kiểm tra chất lượng TCVN: tiêu chuẩn Việt Nam x Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa thuận lợi cho việc phát triển nông nghiệp đặt biệt là trồng cây lương thực như lúa, ngô, sắn…Trong đó, sắn là cây lương thực có vị trí chiến lược quan trọng trong nền nông nghiệp và chiếm vị trí dẫn đầu. Cây sắn hiện nay đã chuyển đổi vai trò từ cây lương thực, thực phẩm thành cây công nghiệp hàng hóa có lợi thế cạnh tranh cao. Bên cạnh đó giá xăng hiện nay đang diễn biến phức tạp do nhu cầu dầu thô ngày càng lớn và những bất ổn trong sản xuất dầu mỏ. Tuy nhiên việc sản xuất từ dầu mỏ gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng đối với môi trường. Do đó việc tìm nguyên liệu thay thế là cần thiết đối với nhu cầu sản xuất cồn thô và xăng hiện nay. Cồn được sử dụng khá nhiều trong các lĩnh vực như công nghệ hóa chất, làm dung môi, pha sơn hoặc trong y tế nó là chất sát trùng, ngày nay cồn được dùng để thay thế một phần nhiên liệu cho động cơ ô tô. Ngoài việc ứng dụng sản phẩm rượu etylic thì các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất như CO2, bã rượu, dầu fusel cũng mang lại những lợi ích rất to lớn. Do đó mà sản xuất cồn 960 sẽ càng phát triển mạnh trong tương lai và chiếm vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Chính vì sự cần thiết từ ngành công nghệ sản xuất cồn đem lại và những lợi ích của nó mà việc xây dựng các nhà máy sản xuất cồn từ các nguyên liệu tự nhiên như sắn lát để bảo vệ môi trường là điều cần thiết. Vì vậy em chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô với năng suất 17500000 lít sản phẩm/năm” làm để tài tốt nghiệp của mình. Mong muốn là được tìm hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất cũng như ứng dụng của cồn 960 trong đời sống và sản xuất. Qua đó tiếp thu được nhiều kinh nghiệm và kiến thức trong quá trình làm đề tài để hoàn thành đề tài tốt nghiệp thật tốt. SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 1 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ THUẬT 1.1. Vị trí xây dựng Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy thuộc địa phận xã Tịnh Phong, huyện Sơn Tịnh, tỉnh Quảng Ngãi gần với huyện miền núi Sơn Hà nơi có diện tích trồng sắn lớn nhất 6 huyện miền núi tỉnh Quảng Ngãi với diện tích gần 5.500 ha, tổng diện tích trồng sắn ở tỉnh Quảng Ngãi chiếm khoảng 20.500 ha và gần với các tỉnh Quảng Nam, Kon Tum có diện tích trồng nguồn nguyên liệu lớn…Có đường sắt Bắc Nam, và quốc lộ 1A chạy ngang qua thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và hàng hóa. Quảng Ngãi nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa nên có hai mùa gió chính là Tây Bắc ( từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau) và Đông Nam( từ tháng 4 đến tháng 8). Dựa vào hai mùa gió chính, chọn xây dựng nhà máy dựa trên hướng gió chủ đạo là Đông Nam phù hợp với hướng gió thịnh hành của xã Tịnh Phong, huyện Sơn Tịnh [18]. 1.2. Đặc điểm tự nhiên Sơn Tịnh là một huyện đồng bằng ven biển nằm ở phía Bắc tỉnh Quảng Ngãi nằm trong vùng nhiệt đới, gió mùa có 2 mùa mưa nắng rõ rệt, đất đai màu mỡ phì nhiêu được phù sa bồi đắp thuận lợi cho việc sản xuất nông nghiệp. Dọc phía nam huyện có sông Trà Khúc chảy từ tây sang đông, độ dài ở đại hạt Sơn Tịnh gần 40 km là con đường thủy quan trọng giao lưu kinh tế – văn hóa từ vùng biển lên nguồn và ngược lại, là nguồn nước quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Sơn Tịnh có nền nhiệt độ cao và phân bố đồng đều ( từ 25 – 26 0C) thuận lợi cho các loại cây trồng nông nghiệp, nhất là cây lấy bột như sắn, ngô.. vùng nhiệt đới [18]. 1.3. Nguồn nguyên liệu Cồn được sản xuất bằng nguyên liệu tinh bột từ sắn hoặc ngô hay nguyên liệu rỉ đường để đảm bảo về giá thành nguyên liệu đầu vào cũng như sản phẩm, đảm bảo về nguồn cung cấp nguyên liệu. Sắn lát khô là nguyên liệu thường dùng nhiều để sản xuất cồn. Quảng Ngãi là vùng nông nghiệp chủ đạo, trong đó cây sắn được trồng với diện tích lớn có sản lượng cao và nguồn nguyên liệu dồi dào ( tính đến nay diện tích trồng sắn của tỉnh Quảng Ngãi đạt 20.500 ha và sẽ còn được mở rộng trong thời gian sắp tới). So với một số loại nguyên liệu tinh bột khác thì sắn là loại cây dễ trồng, dễ canh tác, có thể trồng quanh năm ,giá thành lại rẻ hơn nhiều. Bởi vậy trong sản xuất cồn người ta thường dùng nguyên liệu sắn thay thế cho đa số các loại nguyên liệu tinh bột khác, đảm bảo nguồn nguyên liệu liên tục thì thường dùng sắn lát khô vì ta có thể chủ động được nguồn nguyên liệu sản xuất cũng như dự trữ khi trái mùa. Nguồn nguyên liệu cung SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 2 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm cấp chính cho nhà máy chủ yếu từ xã Tịnh Phong, ngoài ra còn có các huyện lân cận như Sơn Hà, Trà Bồng, Tây Trà, Minh Long…[18]. Diện tích đất nông nghiệp lớn và phần lớn lao động làm trong lĩnh vực nông nghiệp, bên cạnh đó các chính sách của ủy ban nhân dân tỉnh tập trung vùng nguyên liệu chuyên canh, tăng cường thâm canh, canh tác (huy động đội ngũ cán bộ, kĩ thuật lớn). Ở đây chắc chắn sẽ trở thành nguồn nguyên liệu ổn định và vững mạnh [18]. 1.4. Nguồn nhân lực Nguồn nhân lực trong độ tuổi lao động trên địa bàn đạt khoảng 62,5 % tổng dân số của huyện Sơn Tịnh theo thống kê năm 2015. Lực lượng lao động hiện nay tập trung chủ yếu vào nông nghiệp và lâm nghiệp [18]. 1.5. Giao thông Giao thông vận tải là vấn đề quan trọng trong việc xây dựng một nhà máy. Thuận lợi vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm bảo đảm cho nhà máy hoạt động liên tục không gây gián đoạn. Sơn Tịnh là đầu mối giao thông quan trọng giũa các huyện trong tỉnh Quảng Ngãi, nằm trên 2 trục đường chính là quốc lộ 1A và đường sắt Bắc Nam [18]. 1.6. Nguồn cung cấp điện – nước Nguồn cung cấp điện cho nhà máy sản xuất lấy từ lưới điện quốc gia. Ngoài ra còn sử dụng nguồn điện từ trạm điện của nhà máy (máy phát điện dự phòng) nhằm đảm bảo sản xuất liên tục khi không sử dụng được lưới điện quốc gia. Trong quá trình sản xuất nhà máy cồn sử dụng rất nhiều nước cung cấp lò hơi, làm nguội máy móc, vệ sinh thiết bị, sinh hoạt, … lượng nước nhà máy sử dụng lớn. Sử dụng nguồn nước từ mạch nước ngầm qua các giếng khoan và nước máy từ các nhà máy nước của tỉnh. Nước này qua hệ thống xử lý, kiểm tra các chỉ tiêu như vi sinh vật, độ cứng, nồng độ chất hữu cơ, vô cơ, … đạt yêu cầu mới đưa vào sử dụng [18]. 1.7. Nguồn cung cấp hơi Lượng hơi đốt cung cấp cho nhà máy được lấy từ hệ thống lò hơi của nhà máy, tùy thuộc vào năng suất của các công đoạn trong quá trình sản xuất mà lượng hơi đốt sử dụng khác nhau. 1.8. Nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng cho hệ thống lò hơi của nhà máy là dầu Diesel, dầu Mazut, gas. 1.9. Vấn đề xử lí nước Trong nhà máy sản xuất cồn có một lượng lớn nước thải: nước thải trong quá trình sản xuất, nước thải sinh hoạt, nước thải vệ sinh thiết bị … có độ nhiễm bẩn lớn là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu không được xử lí trước khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng tới khu dân cư, và đời sống công nhân SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 3 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm xung quanh nhà máy. Do đó nước thải của nhà máy phải tập trung lại và xử lý trước khi đổ ra môi trường nước tự nhiên như sông, suối ao hồ. 1.10. Thị trường tiêu thụ Quảng Ngãi có vị trí thuận lợi và nằm trên các trục giao thông chính nên lượng cồn sản xuất ra sẽ phân bố trên khắp cả nước, làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm, cho hầu hết người tiêu dùng trên cả nước và cho xuất khẩu sang các nước khác. Việc đặt nhà máy cồn tại Quảng Ngãi là lựa chọn hợp lý và thuận tiện trong việc xây dựng, cung cấp nguồn nguyên liệu và phân phối sản phẩm, khả năng tồn tại và phát triển lâu dài để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường [18]. Kết luận: Qua quá trình tìm hiểu từ các nguồn tài liệu, em nhận thấy Quảng Ngãi là một lựa chọn hợp lí và thuận tiện để xây dựng nhà máy sản xuất cồn 960 với địa thế vị trí thuận lợi, gần nguồn nguyên liệu, điều kiện kinh tế phát triển sẽ là điều kiện thúc đẩy nhà máy phát triển góp phần vào tăng trưởng kinh tế của vùng và song song đó giải quyết việc làm cho dân địa phương. SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 4 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm Chương 2: TỔNG QUAN 2.1. Tổng quan về nguyên liệu 2.1.1. Sắn 2.1.1.1. Giới thiệu về sắn Cây khoai mì (sắn) có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của châu Mỹ La tinh và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm có tên khoa học Manihot Esculenta là loại cây lương thực ưa ẩm. Trung tâm phát sinh cây khoai mì được giả thiết tại vùng đông bắc của nước Brasil. Ở châu Á, cây sắn được du nhập vào Ấn Độ khoảng thế kỉ XVII và du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỉ XVII ( Phạm Văn Biên, Hoàng Kim, 1991). Ở Việt Nam, sắn được trồng nhiều nhất ở các tỉnh Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung với 175 nghìn ha, Tây Nguyên là vùng thứ 2 với 149,5 nghìn ha tập trung chủ yếu ở các tỉnh Kon Tum, Gia Lai, Đak Lak và Đak Nông; Đông Nam Bộ và trung du miền núi phía Bắc [1]. Hình 2.1. Hình ảnh cây sắn[19] Củ sắn gồm nhiều giống khác nhau, căn cứ vào kích thước, màu sắc, củ, thân, gân lá, hàm lượng xianhidric và mục đích sử dụng mà phân loại: Sắn đắng hay là sắn dù cây thấp không quá 1,2 m, nhiều tinh bột, hàm lượng axit xianhydric cao. Cây đốt ngắn, thân cây khi non màu xanh nhạt, cuống lá chỗ tiếp nối thân và cây màu đỏ thẫm, màu vỏ củ nâu thẫm, vỏ cùi và thịt đều trắng. Sắn ngọt có hàm lượng axit xianhydric thấp, sắn ngọt có hàm lượng tinh bột thấp, ít độc tố ăn tươi không ngộ độc, dễ chế biến. SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 5 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96ᵒ từ sắn lát khô năng suất 17,5 triệu lít sản phẩm/năm Trong công nghệ sản xuất tinh bột, sắn được phân thành sắn đắng và sắn ngọt. Sắn đắng có hàm lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc, hàm lượng tinh bột cao, không dùng ăn tươi mà chỉ để sản xuất bột và sắn lát khô. Sắn ngọt có hàm lượng axit xyanuahydric thấp, hàm lượng tinh bột thấp, dễ chế biến và sử dụng. Hình 2. 2. Màu sắc và cấu tạo cắt ngang của củ sắn [20] 2.1.1.2. Đặc điểm của củ sắn Thành phần chính của củ sắn gồm:[2] Vỏ gỗ: chiếm từ 0,5 – 3 % khối lượng củ, chủ yếu là cellulose và hemicellulose và hoàn toàn không chứa tinh bột. Vỏ gỗ là lớp vỏ ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, không bị tác động cơ học bên ngoài. Vỏ thịt (tầng nhu mô vỏ): có màu hồng, trắng đục, trắng vàng tùy theo giống, bên trong vỏ gỗ dày 0,5 – 0,6cm chiếm tỉ lệ củ 5 – 20%; vỏ chứa cellulose 2,7 – 3,2%; tinh bột 5 – 6 %, vì vậy, để tận dụng lượng bột này khi chế biến không tách vỏ cùi ra. Đây là nơi tập trung nhiều độc tố glucozit khi thủy phân giải phóng ra HCN gây ngộ độc cho người và gia súc và là cở sở hình thành vỏ gỗ bên ngoài. Thịt củ (mô dự trữ): Tỉ lệ lớn nhất chiếm 90 % khối lượng củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, ngoài ra còn có lượng nhỏ protein, lipid, chất khoáng, vitamin và một lượng nhỏ glucoside độc hại. Lõi sắn ( mạch gỗ và gỗ): chiếm 0,5 % chạy dài suốt củ nằm ở giữa củ sắn, thành phần chủ yếu là cellulose.có chức năng dẫn nước và các chất dinh dưỡng giữa cây và củ, đồng thời giúp thoát nước khi sấy hoặc phơi khô. Ngoài các thành phần trên thì củ sắn còn có cuống rễ và chuôi. Các thành phần này cấu tạo chủ yếu là xenluloza cho nên sắn càng dài nhiều rễ thì tỷ lệ tinh bột thấp và chế biến khó khăn. 2.1.1.3. Thành phần hóa học của củ sắn Tùy thuộc vào giống sắn, đất trồng và điều kiện chăm bón thu hoạch mà thành phần sắn củ có sự thay đổi đáng kể. Củ sắn lát SVTH: Nguyễn Thị Trúc GVHD: ThS. Bùi Viết Cường 6