Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu giờ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 96O TỪ NGUYÊN LIỆU RỈ ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 5 TẤN NGUYÊN LIỆU/GIỜ Người hướng dẫn: ThS. BÙI VIẾT CƯỜNG Sinh viên thực hiện: PHAN THỊ HẰNG Số thẻ sinh viên: 107140064 Lớp: 14H2A Đà Nẵng, 5/2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/giờ. Sinh viên thực hiện: Phan Thị Hằng Số thẻ SV: 107140064 Lớp: 14H2A Cồn 96o được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau như công nghiệp in, dệt may, sản xuất mĩ phẩm, sản xuất cồn khô, dung làm nhiên liệu,… Tuy nhiên ở nước ta hiện công nghiệp sản xuất cồn 96o vẫn chưa được mở rộng và đa dạng về nguyên liệu sản xuất. Trong bối cảnh khi các nguồn nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt thì việc xây dựng các nhà máy sản xuất cồn 96o từ nhiều nguyên liệu khác nhau là rất cần thiết. Đồ án bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ Ao: Bản thuyết minh gồm có 9 chương: - Chương 1: Lập luận kinh tế kĩ thuật: Trình bày về đặc điểm thiên nhiên, vùng nhiên liệu, nguồn nhân lực,… phù hợp cho việc xây dựng nhà máy. Chương 2: Tổng quan: Trình bày về tổng quan nguyên liệu, phương pháp sản xuất và tình hình tiêu thụ - sản xuất cồn 96o trong nước và trên thế giới. Chương 3: Chọn và thuyết minh dây chuyền công nghệ: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường. Chương 4: Tính cân bằng vật chất: Dựa vào các thông số ban đầu tính toán cân bằng vật chất qua các công đoạn sản xuất. Chương 5: Tính và chọn thiết bị: Dựa vào tính cân bằng vật chất tính và chọn thiết bị phù hợp với từng công đoạn. Chương 6: Tính nhiệt – hơi – nước: Tính nhiệt – hơi – nước sử dụng cho phân xưởng sản xuất chính. Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng: Tính số nhân công và tính xây dựng cho toàn nhà máy. Chương 8: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy: Các điều kiện về an toàn lao động và vệ sinh trong nhà máy. Chương 9: Kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm: Trình bày các phương pháp kiểm tra chất lượng nguyên liệu và sản phẩm. 5 bản vẽ Ao bao gồm: Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ: Vẽ đường đi của dây chuyền công nghệ sản xuất cồn 96o. Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính: Trình bày cụ thể, đầy đủ các thiết bị theo mặt bằng. Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính: Trình bày cụ thể hình dáng và kích thước thiết bị theo chiều đứng và chiều cao nhà. Bản vẽ số 4: Sơ đồ đường ống hơi – nước phân xưởng sản xuất chính: Trình bày đường đi và cách bố trí các đường ống trong phân xưởng sản xuất chính. Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy: Trình bày các khu đất, công trình trong toàn bộ nhà máy. Thiết kế “Nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/ giờ là phù hợp với kĩ thuật, khả năng cung cấp nguyên liệu và có khả năng ứng dụng cao. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA: HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Thị Hằng Lớp: 14H2A 1. Tên đề tài đồ án: Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140064 Ngành: Công nghệ thực phẩm Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/giờ. 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: - Năng suất: 5 tấn nguyên liệu/giờ. - Thành phần nguyên liệu: rỉ đường 85% nồng độ chất khô. - Nồng độ dịch lên men: 18%. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KĨ 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 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 PHỤ LỤC 5. Các bản vẽ, đồ thị BẢN VẼ SỐ 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (AO) BẢN VẼ SỐ 2: MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 3: MẶT CẮT PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 4: SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ỐNG HƠI – NƯỚC PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (AO) BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (AO) 6. Họ tên người hướng dẫn: Thạc sĩ: Bùi Viết Cường 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 23/ 01/ 2019 8. Ngày hoàn thành đồ án: 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 Trải qua 4 tháng thực hiện đồ án tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến cùng những lời động viên từ thầy cô, bạn bè và người thân – những người đã cùng tôi trải qua suốt những năm tháng đại học, đã cho tôi những kỉ niệm thật đẹp nơi mảnh đất Đà Nẵng thân yêu này. Năm năm không phải quá dài cũng không phải quá ngắn để tôi trải hết cái khoảng thời gian đẹp nhất của tuổi trẻ như người ta vẫn thường nói. Cảm ơn bố mẹ và gia đình đã cho con cơ hội bước vào cổng trường đại học Bách khoa này, nơi mở ra những cánh cổng thật đẹp khác cho tương lai. Cảm ơn các bạn, những người đã cùng mình đi hết những ngày tháng sinh viên từ lúc bắt đầu học chính trị đầu khóa buổi đầu tiên cho đến những ngày tháng cuối cùng ngồi trên ghế giảng đường. Cảm ơn các thầy, các cô đã truyền đạt cho em không chỉ những kiến thức cho công việc, ngành nghề sau này mà còn cả những kinh nghiệm, bài học về cuộc sống để em có thể trưởng thành hơn, sống nghiêm túc, đạo đức và kỉ luật hơn. Cũng có những lúc các thầy, các cô thật nghiêm khắc, thật “ghét”. Nhưng sau tất cả, em biết rằng đó là những gì tốt đẹp nhất mà thầy cô giành cho chúng em, để chúng em phải biết cố gắng hơn nữa, để chúng em hoàn thiện mình hơn nữa. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong Khoa Hóa, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm và Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng đã luôn tạo điều kiện để em có thể hoàn thành 5 năm đào tạo tại trường. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến thầy, Thạc sĩ Bùi Viết Cường đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp này. Tuy em còn nhiều thiếu sót, nhưng thầy đã luôn ân cần động viên, hướng dẫn để em hoàn thành đề tài một cách hoàn chỉnh nhất có thể. Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô, gia đình và bạn bè luôn dồi dào sức khỏe, thật hạnh phúc và luôn thành công trong cuộc sống. Dù cho tung cánh bốn phương Ơn thầy, nghĩa bạn, tình trường không quên! i LỜI CAM ĐOAN LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi hoàn toàn thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án là hoàn toàn trung thực và chính xác. Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng theo quy định liêm chính học thuật. Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Đà Nẵng ngày 24 tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Phan Thị Hằng ii MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu và cảm ơn .................................................................................................. i Lời cam đoan về liêm chính học thuật.......................................................................... ii Mục lục ..................................................................................................................... iii Danh sách các bảng biếu, hình vẽ và sơ đồ ................................................................ .ix Danh sách các cụm từ viết tắt..................................................................................... .xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................... ix Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT ...................................................... 2 1.1. Đặc điểm thiên nhiên .......................................................................................... 2 1.2.Vùng nguyên liệu ................................................................................................. 2 1.3.Nhiên liệu.............................................................................................................. 3 1.4.Nguồn cung cấp điện ............................................................................................ 3 1.5.Nguồn cung cấp hơi ............................................................................................. 3 1.6.Nguồn cấp nước, xử lý và thoát nước.................................................................. 3 1.7.Hệ thống giao thông vận tải ................................................................................. 3 1.8.Nguồn nhân lực .................................................................................................... 3 1.9.Thị trường tiêu thụ .............................................................................................. 4 Chương 2: TỔNG QUAN ......................................................................................... 5 2.1.Tổng quan về nguyên liệu .................................................................................... 5 2.1.1.Rỉ đường ............................................................................................................. 5 2.1.2.Nước ................................................................................................................... 7 2.1.3.Nấm men ............................................................................................................ 7 2.1.4.Nguyên liệu phụ .................................................................................................. 8 2.2.Tổng quan về phương pháp sản xuất cồn ........................................................... 8 2.2.1.Một số quá trình chính trong sản xuất cồn ........................................................... 8 2.2.2.Các phương pháp sản xuất cồn .......................................................................... 20 2.3.Sản phẩm ............................................................................................................ 20 2.3.1.Tính chất của rượu ............................................................................................ 20 2.3.2.Ứng dụng .......................................................................................................... 21 2.4.Tình hình sản xuất và sử dụng cồn trên thế giới và ở Việt Nam...................... 22 2.4.1.Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới........................................................ 22 iii 2.4.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ ở Việt Nam .........................................................22 Chương 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .............. 24 3.1.Quy trình công nghệ sản xuất cồn 96o .............................................................. 24 3.2.Thuyết minh quy trình ...................................................................................... 25 3.2.1.Pha loãng sơ bộ .................................................................................................25 3.2.2.Acid hóa ............................................................................................................25 3.2.3.Xử lí nhiệt và lắng .............................................................................................25 3.2.4.Làm nguội .........................................................................................................26 3.2.5.Pha loãng đến nồng độ lên men .........................................................................27 3.2.6.Nuôi cấy nấm men giống ...................................................................................28 3.2.7.Lên men dịch đường ..........................................................................................28 3.2.8.Chưng cất và tinh chế ........................................................................................30 3.2.9.Gia nhiệt ............................................................................................................31 3.2.10.Tách nước........................................................................................................32 3.2.11.Ngưng tụ, làm nguội, bảo quản ........................................................................33 Chương 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ......................................................... 35 4.1.Biểu đồ nhập liệu ............................................................................................... 35 4.2.Biểu đồ sản xuất của nhà máy .......................................................................... 35 4.3.Tính cân bằng vật chất ...................................................................................... 35 4.3.1.Các thông số ban đầu.........................................................................................35 4.3.2.Lượng chất thêm vào. ........................................................................................35 4.3.3.Hiệu suất quá trình ............................................................................................35 4.3.4.Tính toán cân bằng vật chất ...............................................................................36 Chương 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ............................................................... 47 5.1.Tank chứa rỉ đường........................................................................................... 47 5.2.Cân định lượng .................................................................................................. 48 5.3.Thùng pha loãng sơ bộ và xử lí mật rỉ.............................................................. 48 5.4.Thiết bị làm nguội ống lồng ống ....................................................................... 50 5.5.Cân định lượng 2 ............................................................................................... 51 5.6.Thùng pha loãng đến nồng độ yêu cầu ............................................................. 51 5.6.1.Thùng pha loãng đến nồng độ nhân giống .........................................................51 5.6.2.Thùng pha loãng đến nồng độ lên men ..............................................................53 5.7.Thiết bị lên men ................................................................................................. 54 5.7.1.Thể tích thùng lên men ......................................................................................54 5.7.2.Thùng nhân giống cấp 1 ....................................................................................54 5.7.3.Thùng nhân giống cấp 2 ....................................................................................55 iv 5.7.4.Thùng lên men .................................................................................................. 56 5.8.Thiết bị tách CO2 ............................................................................................... 56 5.9.Thùng chứa giấm chín ....................................................................................... 57 5.10.Tính tháp thô .................................................................................................... 58 5.10.1.Xác định số đĩa lí thuyết.................................................................................. 58 5.10.2.Tính đường kính tháp ...................................................................................... 58 5.10.3.Tính chiều cao tháp ......................................................................................... 59 5.11.Tính tháp tinh .................................................................................................. 59 5.11.1.Tính số đĩa lí thuyết ........................................................................................ 59 5.11.2.Tính đường kính tháp ...................................................................................... 59 5.11.3.Tính chiều cao tháp ......................................................................................... 60 5.12.Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô .................................................................... 60 5.12.1.Bình hâm giấm ................................................................................................ 60 5.12.2.Thiết bị tách bọt .............................................................................................. 61 5.12.3.Bình chống phụt giấm ..................................................................................... 61 5.12.4.Bình ngưng tụ cồn thô ..................................................................................... 62 5.12.5.Bình làm làm nguội ống xoắn ruột gà.............................................................. 62 5.13.Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh ................................................................... 63 5.13.1.Thiết bị ngưng tụ hồi lưu ................................................................................. 63 5.13.2.Thiết bị ngưng tụ cồn đầu................................................................................ 63 5.14.Thiết bị gia nhiệt .............................................................................................. 64 5.15.Tháp hấp phụ ................................................................................................... 65 5.16.Thiết bị làm nguội cồn thành phẩm ................................................................ 66 5.17.Các thùng chứa ................................................................................................ 66 5.17.1.Thùng chứa cồn sản phẩm ............................................................................... 66 5.17.2.Thùng chứa cồn đầu ........................................................................................ 67 5.17.3.Thùng chứa dầu fusel ...................................................................................... 68 5.17.4.Thùng chứa cồn nhạt ....................................................................................... 68 5.17.5.Thùng chứa acid H2SO4 .................................................................................. 69 5.17.6.Thùng chứa chất sát trùng ............................................................................... 69 5.17.7.Thùng chứa chất dinh dưỡng ........................................................................... 70 5.18.Thiết bị vận chuyển .......................................................................................... 70 5.18.1.Bơm mật rỉ để cân và pha loãng sơ bộ ............................................................. 70 5.18.2.Bơm mật rỉ vào thiết bị làm nguội ................................................................... 71 5.18.3.Bơm mật rỉ để cân vào thiết bị pha loãng đến nồng độ yêu cầu ....................... 71 5.18.4.Bơm rỉ đường vào thiết bị pha loãng đễn nồng độ nhân giống ......................... 71 v 5.18.5.Bơm rỉ đường vào thiết bị pha loãng đễn nồng độ lên men ..............................71 5.18.6.Bơm dịch vào thùng nhân giống cấp 1 .............................................................72 5.18.7.Bơm dịch vào từ thùng nhân giống cấp 2 đi lên men........................................72 5.18.8.Bơm giấm chín sau lên men vào thùng chứa giấm ...........................................72 5.18.9.Bơm giấm chín vào thiết bị chưng cất..............................................................72 5.18.10.Bơm cồn thành phẩm đi làm nguội và bảo quản.............................................72 Chương 6: TÍNH HƠI – NHIỆT – NƯỚC ............................................................ 76 6.1.Tính hơi.............................................................................................................. 76 6.1.1.Tính hơi cho quá trình pha loãng và xử lí sơ bộ .................................................76 6.1.2.Tính hơi cho quá trình chưng cất – tinh chế .......................................................77 6.1.3.Tính hơi cho quá trình gia nhiệt .........................................................................77 6.1.4.Tính hơi cho quá trình hấp phụ - giải hấp ..........................................................78 6.1.5.Tính và chọn lò hơi............................................................................................79 6.1.6.Tính nhiên liệu ..................................................................................................79 6.2.Tính nước cho phân xưởng sản xuất ................................................................ 80 6.2.1.Nước dùng cho pha loãng sơ bộ.........................................................................80 6.2.2.Nước dùng cho thiết bị làm nguội ống lồng ống ................................................80 6.2.3.Nước dùng cho pha loãng đến nồng độ nhân giống............................................80 6.2.4.Nước dùng cho pha loãng đến nồng độ lên men.................................................80 6.2.5.Tính nước cho công đoạn lên men .....................................................................80 6.2.6.Tính nước cho công đoạn chưng cất – tinh chế ..................................................82 6.2.7.Lượng nước cần dùng cho làm nguội cồn thành phẩm .......................................85 6.2.8.Nước cần dùng cho lò hơi ..................................................................................85 6.2.9.Nước dùng cho vệ sinh thiết bị ..........................................................................85 Chương 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG .................................................... 86 7.1.Tổ chức nhà máy ............................................................................................... 86 7.1.1.Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy ........................................................................86 7.1.2.Tổ chức lao động ...............................................................................................86 7.2.Tính các công trình xây dựng ........................................................................... 86 7.2.1.Khu sản xuất chính ............................................................................................86 7.2.2.Phân xưởng cơ điện ...........................................................................................87 7.2.3.Kho nguyên liệu ................................................................................................87 7.2.4.Kho thành phẩm ................................................................................................87 7.2.5.Phân xưởng lò hơi .............................................................................................88 7.2.6.Nhà hành chính .................................................................................................88 7.2.7.Trạm xử lý nước ................................................................................................88 vi 7.2.8.Phòng vệ sinh, phòng tắm ................................................................................. 88 7.2.9.Nhà ăn, căn tin .................................................................................................. 88 7.2.10.Nhà chứa máy phát điện dự phòng .................................................................. 88 7.2.11.Trạm biến áp ................................................................................................... 88 7.2.12.Gara ôtô .......................................................................................................... 89 7.2.13.Nhà để xe ........................................................................................................ 89 7.2.14.Phòng thường trực và bảo vệ ........................................................................... 89 7.2.15.Khu xử lý bã và nước thải ............................................................................... 89 7.2.16.Kho nhiên liệu................................................................................................. 89 7.2.17.Trạm máy nén và thu hồi CO2 ......................................................................... 89 7.2.18.Trạm bơm ....................................................................................................... 89 7.3.Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy ..................................................... 89 7.3.1.Khu đất mở rộng ............................................................................................... 89 7.3.2.Diện tích khu đất xây dựng nhà máy ................................................................. 89 7.3.3.Tính hệ số sử dụng ............................................................................................ 90 Chương 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ............................ 91 8.1.An toàn lao động ................................................................................................ 91 8.1.1.Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động ...................................................... 91 8.1.2.Những biện pháp hạn chế tai nạn lao động ........................................................ 91 8.1.3.Yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ................................................................... 91 8.1.4.Trách nhiệm của người sử dụng lao động trong việc bảo đảm an toàn, vệ sinh lao động tại nơi làm việc ................................................................................................. 92 8.1.5.Trách nhiệm của người lao động trong việc bảo đảm an toàn, vệ sinh lao động tại nơi làm việc ............................................................................................................... 93 8.1.6.Biện pháp xử lý sự cố kỹ thuật gây mất an toàn, vệ sinh lao động nghiêm trọng và ứng cứu khẩn cấp .................................................................................................. 93 8.1.7.Cải thiện điều kiện lao động, xây dựng văn hóa an toàn lao động...................... 94 8.2.Vệ sinh nhà máy ................................................................................................. 95 8.2.1.Vệ sinh cá nhân của công nhân ......................................................................... 95 8.2.2.Vệ sinh máy móc thiết bị................................................................................... 95 8.2.3.Vệ sinh xí nghiệp .............................................................................................. 95 8.2.4.Xử lý phế liệu trong nhà máy ............................................................................ 95 8.2.5.Xử lý nước thải ................................................................................................. 95 8.2.6.Xử lý nước dùng trong sản xuât ........................................................................ 95 Chương 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM ....... 96 9.1. Kiểm tra nguyên liệu......................................................................................... 96 vii 9.1.1.Xác định mức độ nhiễm tạp ...............................................................................96 9.1.2.Xác định hàm lượng chất khô ............................................................................96 9.1.3.Xác định hàm lượng đường ...............................................................................96 9.2. Kiểm tra giấm chín sau lên men ...................................................................... 96 9.2.1.Độ rượu trong giấm ...........................................................................................96 9.2.2.Xác định hàm lượng đường sót trong giấm chín ................................................96 9.2.3.Xác định nồng độ chất hòa tan của dịch đường trong giấm chín ........................96 9.3. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm.................................................................. 97 9.3.1.Nồng độ cồn ......................................................................................................97 9.3.2.Hàm lượng acid và ester trong cồn ....................................................................97 9.3.3.Xác định hàm lượng ancol cao phân tử ..............................................................97 9.3.4.Xác định lượng ancol metylic ............................................................................97 9.3.5.Xác định hàm lượng furfurol .............................................................................97 9.3.6.Xác định thời gian oxy hóa ................................................................................97 KẾT LUẬN...............................................................................................................99 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................100 PHỤ LỤC viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ VÀ SƠ ĐỒ BẢNG 2.1. Tình hình sản xuất cồn etylic ở một số nước theo thống kê 1958............. 22 BẢNG 2.2. Tình hình sử dụng cồn ở Mỹ ................................................................... 22 BẢNG 4.1. Biểu đồ nhập liệu .................................................................................... 35 BẢNG 4.2. Biểu đồ sản xuất...................................................................................... 35 BẢNG 4.3. Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn ............................................ 36 BẢNG 4.4. Bảng cân bằng nhiệt lượng sau chưng cất................................................ 43 BẢNG 4.5. Bảng cân bằng nhiệt lượng sau tinh chế .................................................. 44 BẢNG 4.6. Bảng tổng kết cân bằng vật chất .............................................................. 46 BẢNG 5.1. Bảng tổng hợp thiết bị ............................................................................. 73 BẢNG 6.1. Nhiệt hấp thụ của Zeolite 3A................................................................... 78 BẢNG 6.2. Nhiệt giải hấp phụ của etanol và nước trên zeolite 3A ............................. 78 BẢNG 6.3. Bảng tổng kết hơi .................................................................................... 79 BẢNG 7.1. Nhân lực lao động gián tiếp..................................................................... 86 BẢNG 7.2. Nhân lực lao động sản xuất trực tiếp ....................................................... 86 BẢNG 7.3. Bảng tổng kết các công trình ................................................................... 89 ..................................................................................................................................… HÌNH 2.1. Đường cong lên men ................................................................................ 12 HÌNH 2.2. Sơ đồ lên men bán liên tục ....................................................................... 12 HÌNH 2.3. Sơ đồ lên men liên tục .............................................................................. 13 HÌNH 2.4. Đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu – nước ....................................... 14 HÌNH 2.5. Tháp chưng cất gián đoạn ......................................................................... 15 HÌNH 2.6. Sơ đồ chưng luyện bán liên tục................................................................. 16 HÌNH 2.7. Hệ thống 2 tháp gián tiếp 1 dòng .............................................................. 17 HÌNH 2.8. Hệ thống chưng luyện 3 tháp làm việc gián tiếp ....................................... 18 HÌNH 3.1. Cấu tạo thiết bị pha loãng và xử lí mật rỉ .................................................. 26 HÌNH 3.2. Thiết bị làm nguội ống lồng ống .............................................................. 26 HÌNH 3.3. Cấu tạo thiết bị pha loãng liên tục............................................................. 27 HÌNH 3.4. Sơ đồ gây men và lên men liên tục ........................................................... 30 HÌNH 3.5. Hệ thống chưng cất tinh chế hai tháp liên tục ........................................... 31 HÌNH 3.6. Thiết bị gia nhiệt ...................................................................................... 32 HÌNH 3.7. Sơ đồ hấp phụ - giải hấp ........................................................................... 33 HÌNH 3.8. Thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................................... 33 ix HÌNH 5.1. Tank chứa rỉ đường.................................................................................. 47 HÌNH 5.2. Cân định lượng ........................................................................................ 48 HÌNH 5.3. Thùng pha loãng sơ bộ và xử lí mật rỉ ...................................................... 49 HÌNH 5.4. Thiết bị làm nguội ống lồng ống .............................................................. 50 HÌNH 5.5. Thùng pha loãng liên tục.......................................................................... 52 HÌNH 5.6. Thùng pha loãng liên tục.......................................................................... 53 HÌNH 5.7. Thiết bị nhân giống và lên men ................................................................ 54 HÌNH 5.8. Thiết bị tách CO2 ..................................................................................... 57 HÌNH 5.9. Thùng chứa giấm chín ............................................................................. 57 HÌNH 5.10. Tháp chưng luyện .................................................................................. 58 HÌNH 5.11. Thiết bị hâm giấm .................................................................................. 60 HÌNH 5.12. Thiết bị tách bọt ..................................................................................... 61 HÌNH 5.13. Bình ngưng tụ cồn thô............................................................................ 62 HÌNH 5.14. Thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà....................................................... 63 HÌNH 5.15. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu ....................................................................... 63 HÌNH 5.16. Thiết bị ngưng tụ cồn đầu ...................................................................... 64 HÌNH 5.17. Thiết bị gia nhiệt .................................................................................... 64 HÌNH 5.18. Thiết bị hấp phụ zeolite.......................................................................... 65 HÌNH 5.19. Thiết bị làm nguội cồn thành phẩm ........................................................ 66 HÌNH 5.20. Thùng chứa cồn sản phẩm...................................................................... 67 HÌNH 5.21. Thùng chứa cồn đầu ............................................................................... 67 HÌNH 5.22. Thùng chứa dầu fusel ............................................................................. 68 HÌNH 5.23. Thùng chứa cồn nhạt.............................................................................. 68 HÌNH 5.24. Thùng chứa H2SO4................................................................................. 69 HÌNH 5.25. Thùng chứa chất sát trùng ...................................................................... 69 HÌNH 5.26. Thùng chứa chất dinh dưỡng.................................................................. 70 .................................................................................................................................. ... SƠ ĐỒ 2.1. Sơ đồ điều kiện pha loãng tới nồng độ lên men ...................................... ..9 SƠ ĐỒ 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cồn 96o .......................................... 24 SƠ ĐỒ 7.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy ............................................................ 84 x DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: H: Chiều cao D: Đường kính D x L x H: Rộng x Dài x Cao D x L: Rộng x Dài D x H: Rộng x Cao R: Bán kính T: Thời gian t: Nhiệt độ p: Áp suất CHỮ VIẾT TẮT: FO: Dầu Fusel Oil (dầu mazut) DO: Dầu Diesel Oil KCS: Phòng kiểm tra chất lượng xi Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/giờ. MỞ DẦU Cùng với sự phát triển của khoa học – công nghệ, nền kinh tế - xã hội trên thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng, nhu cầu đời sống về vật chất lẫn tinh thần của con người cũng tăng lên. Cùng với nền phát triển đó thì công nghiệp sản xuất cồn cũng phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Cồn công nghiệp mà cụ thể là cồn 96o có ứng dụng đa dạng và phong phú trong các ngành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp in, dệt may, sản xuất mĩ phẩm, công nghiệp điện tử, làm dung môi trong ngành hóa chất,... đặc biệt cồn 96o còn được sử dụng chủ yếu để pha xăng sinh học E5 5% etanol. Đây là một hướng đi mới đầy triển vọng có tác động thân thiện với môi trường và trong điều kiện nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt. Ở Việt Nam, công nghệ sản xuất cồn 96o còn khá ít với quy mô nhỏ, năng suất thấp. Sản phẩm sản xuất ra không cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nên chủ yếu vẫn phải nhập khẩu cồn với khoảng 33 công ty trong nước và có vốn đầu tư nước ngoài có giấy phép nhập khẩu etanol. Lượng etanol được nhập khẩu rất lớn, khoảng trên 80000 tấn (theo thống kê năm 2011). Ngành công nghiệp thực phẩm là ngành khoa học – kỹ thuật cực kỳ quan trọng trong nền kinh tế cũng như đời sống con người. Hiện nay Việt Nam đã và đang có những chuyển biến tích cực trong ngành này. Với nền tảng là một quốc gia nông nghiệp mà thế mạnh là trồng trọt, các sản phẩm như mía, ngô, khoai, sắn,... ngày càng nhiều, đa dạng và phong phú hơn. Tuy nhiên các phụ phẩm, phế phẩm vẫn chưa được khai thác và sử dụng hết khả năng ứng dụng của nó. Nắm bắt được tình hình đó về nguyên liệu, xu hướng phát triển, nhu cầu ngày càng lớn về sử dụng và tình hình sản xuất cồn 96o ở Việt Nam hiện nay, việc xây dựng thêm nhà máy sản xuất cồn quy mô lớn là vô cùng quan trọng và cần thiết. Với những lí do trên, tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/ giờ”. Sinh viên thực hiện: Phan Thị Hằng Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 1 Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ nguyên liệu rỉ đường năng suất 5 tấn nguyên liệu/giờ. Chương 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Đặc điểm thiên nhiên Ðịa điểm xây dựng nhà máy phải phù hợp với quy hoạch và đảm bảo sự phát triển chung về kinh tế ở địa phương. Việc chọn địa điểm để xây dựng nhà máy có ý nghĩa rất quan trọng vì nó không những quyết định khả năng thành công của dự án mà còn ảnh hưởng đến hoạt động của nhà máy sau này. Địa điểm chọn để xây dựng nhà máy là Khu công nghiệp Phủ Quỳ, huyện Nghĩa Đàn, nằm trong vùng sinh thái phía Tây Bắc Nghệ An, cách thành phố Vinh 95 km về phía Tây Bắc. Nghĩa Đàn có phía đông giáp huyện Quỳnh Lưu, phía tây giáp 2 huyện Quỳ Châu và Quỳ Hợp, phía nam giáp huyện Tân Kỳ và phía bắc giáp huyện Như Xuân, Thanh Hóa. Khoảng cách từ Nghĩa Đàn tới các huyện có nhà máy đường (Quỳ Hợp, Tân Kỳ, Anh Sơn,… ) không quá xa, cự li nằm trong khoảng 50 ÷ 80 km, phù hợp để xây dựng nhà máy [4]. Nghĩa Đàn là huyện có điều kiện địa hình khá thuận lợi so với các huyện trung du, miền núi trong tỉnh. Đồi núi không quá cao, chủ yếu là thấp và thoải dần; bao quanh huyện từ phía Tây sang phía Bắc, phía Đông và Đông Nam là những dãy núi tương đối cao. Diện tích đất rộng, tùy khu vực mà có các loại đất khác nhau [7]. Đặc biệt có đất cát và nguồn nước ngầm tương đối sâu rất phù hợp cho việc làm móng xây dựng [8]. Nghĩa Đàn còn là huyện có vị trí kinh tế, chính trị, an ninh – quốc phòng quan trọng, được coi là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của vùng Tây Bắc tỉnh Nghệ An. Nghĩa Đàn có những đặc điểm chung của khí hậu Bắc Trung Bộ: nhiệt đới ẩm gió mùa; đồng thời có thêm những đặc điểm riêng của khu vực trung du đồi núi. Hàng năm, có 2 mùa rõ rệt, mùa hè khô nóng và mùa đông lạnh giá. Nhiệt độ trung bình hàng năm là 23°C, độ ẩm trung bình 86 ÷ 87%. Hướng gió chính là Tây – Nam. Tại đây, khu đất xây dựng có diện tích đủ rộng, địa hình bằng phẳng, có khả năng mở rộng thuận lợi, nguồn cung cấp điện nước thuộc mạng lưới của khu công nghiệp,… Đó là những điều kiện thuận lợi ban đầu để xây dựng một nhà máy [7]. 1.2. Vùng nguyên liệu Nghệ An là tỉnh Bắc Trung Bộ có diện tích trồng mía khá lớn là 20123 ha, năng suất bình quân đạt 53,34 tấn/ha với sản lượng trên 1 triệu tấn. Có các nhà máy đường lớn trong cả nước được đặt tại huyện Quỳ Hợp (Công ty TNHH mía đường NASU, công suất ép 9000 tấn mía/ngày [10]), huyện Tân Kỳ (Công ty CP mía đường Sông Sinh viên thực hiện: Phan Thị Hằng Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 2