Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm năm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN 960 TỪ RỈ ĐƯỜNG NĂNG SUẤT 12,5 TRIỆU LÍT SẢN PHẨM/NĂM. Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Phương Thảo Số thẻ sinh viên: 107140097 Khoa: Hóa Ngành: Công nghệ thực phẩm Lớp: 14H2A Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Ngày nay, cồn được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như nhiên liệu, y tế, mỹ phẩm, dung môi hữu cơ,… Đặc biệt, cồn được sử dụng như một nhiên liệu sinh học. Việc sử dụng mật rỉ đường phù hợp với các điều kiện: chứa nhiều gluxit, giá rẻ, sản lượng nhiều, sử dụng tiện lợi, nguồn cung cấp phổ biến. Vì vậy việc sử dụng rỉ đường để sản xuất cồn là tối ưu, một mặt sử dụng triệt để phế liệu, mặt khác hạn chế việc sử dụng các loại lương thực chứa tinh bột như: sắn, ngô, khoai để sản xuất cồn. Nhờ có nhiều ưu điểm và tính ứng dụng rộng rãi nên đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm” được tiến hành. Đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm” bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ A0. - Bản thuyết minh bao gồm 9 chương: + Chương 1: Lập luận kinh tế kỹ thuật + Chương 2: Tổng quan + Chương 3: Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ + Chương 4: Tính cân bằng vật chất + Chương 5: Tính và chọn thiết bị + Chương 6: Tính nhiệt-hơi-nước + Chương 7: Tổ chức và tính xây dựng + Chương 8: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy + Chương 9: Kiểm tra sản xuất - 5 bản vẽ A0 bao gồm: + Bản vẽ số 1: Sơ đồ quy trình công nghệ + Bản vẽ số 2: Mặt bằng phân xưởng sản xuất chính + Bản vẽ số 3: Mặt cắt phân xưởng sản xuất chính + Bản vẽ số 4: Bản vẽ sơ đồ đường ống hơi-nước phân xưởng sản xuất chính + Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc KHOA HÓA NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Phương Thảo Lớp: 14H2A Khoa: Hóa Số thẻ sinh viên: 107140097 Ngành: Công nghệ thực phẩm 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu 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: 100% rỉ đường Năng suất: 12,5 triệu lít sản phẩm/năm Sản phẩm: Cồn 960 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ VÀ KỸ THUẬT CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHƯƠNG 6: TÍNH NHIỆT – HƠI – NƯỚC CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 5.Các bản vẽ, đồ thị BẢN VẼ SỐ 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ (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: BẢN VẼ SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ỐNG HƠI-NƯỚC PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT CHÍNH (A0) BẢN VẼ SỐ 5: TỔNG MẶT BẰNG NHÀ MÁY (A0) 6. Họ tên người hướng dẫn: ThS. 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 20 tháng 05 năm 2019 Trưởng Bộ môn Công nghệ thực phẩm Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn Bùi Viết Cường LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cô, bạn bè. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Bùi Viết Cường, thầy là người đã tận tình hướng dẫn cho tôi những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa Hóa, đặc biệt là quý thầy cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập tại trường. Cuối cùng, tôi xin kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp. CAM ĐOAN i Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi tiến hành thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án này là trung thực. Tài liệu tham khảo trong đồ án được trích dẫn đầy đủ và đúng quy định. Mọi vi phạm quy chế nhà trường, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đồ án của mình. Đà Nẵng, ngày 20 tháng 5 năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Phương Thảo MỤC LỤC ii Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu và cảm ơn ............................................................................................ i Cam đoan .............................................................................................................. ii Mục lục ................................................................................................................ iii Danh sách các hình vẽ ........................................................................................... ix Danh sách bảng...................................................................................................... xi Danh sách các ký hiệu, chữ viết tắt ........................................................................xii MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT...................................................3 1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm thiên nhiên ..................................................................3 1.2. Nguồn nguyên liệu ............................................................................................3 1.3. Hợp tác hóa .......................................................................................................3 1.4. Nguồn cung cấp điện, nước ...............................................................................3 1.5. Nguồn cung cấp hơi...........................................................................................4 1.6. Nhiên liệu ..........................................................................................................4 1.7. Thoát nước ........................................................................................................4 1.8. Giao thông vận tải .............................................................................................4 1.9. Nguồn nhân lực .................................................................................................4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ....................................................................................6 2.1. Nguyên liệu .......................................................................................................6 2.1.1. Rỉ đường ........................................................................................................6 2.1.2. Nước ..............................................................................................................8 2.1.3. Nấm men........................................................................................................8 2.1.4. Chất hỗ trợ kĩ thuật.........................................................................................9 2.2. Một số quá trình chính trong sản xuất cồn .........................................................9 2.2.1. Chuẩn bị dịch đường lên men .........................................................................9 2.2.2. Quá trình lên men dịch rỉ đường ...................................................................10 2.2.3. Quá trình chưng cất và tinh chế ....................................................................14 2.2.4. Quá trình tách nước để thu cồn 96°...............................................................18 2.2.5. Các phương pháp sản xuất cồn .....................................................................20 2.3. Tổng quan về cồn ............................................................................................20 2.3.1. Tính chất vật lý ............................................................................................20 2.3.2. Tính chất hóa học .........................................................................................21 iii 2.3.3. Tính sinh lý ................................................................................................. 21 2.3.4. Ứng dụng ..................................................................................................... 21 2.4. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới và ở Việt Nam ........................................ 21 CHƯƠNG 3: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............. 23 3.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ .......................................................................... 23 3.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ................................................................ 24 3.2.1. Pha loãng sơ bộ ........................................................................................... 24 3.2.2. Axit hóa....................................................................................................... 24 3.2.3. Gia nhiệt và lắng ......................................................................................... 24 3.2.4. Làm nguội ................................................................................................... 25 3.2.5. Pha loãng đến nồng độ yêu cầu.................................................................... 25 3.2.6. Lên men ...................................................................................................... 26 3.2.7. Chưng cất và tinh chế .................................................................................. 28 3.2.8. Gia nhiệt ...................................................................................................... 29 3.2.9. Tách nước.................................................................................................... 30 3.2.10. Làm nguội và bảo quản.............................................................................. 31 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ..................................................... 32 4.1. Kế hoạch sản xuất........................................................................................... 32 4.2. Tính cân bằng vật chất .................................................................................... 32 4.2.1. Các thông số ban đầu ................................................................................... 32 4.2.2. Lượng chất thêm vào ................................................................................... 32 4.2.3. Hiệu suất quá trình ...................................................................................... 33 4.2.4. Tính toán cân bằng vật chất ......................................................................... 33 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ ........................................................... 45 5.1. Tank chứa rỉ đường ........................................................................................ 45 5.2. Cân lưu lượng ................................................................................................. 46 5.3. Thùng pha loãng sơ bộ và xử lý dịch rỉ ........................................................... 46 5.4. Thiết bị làm nguội ống lồng ống sau pha loãng và xử lý sơ bộ ........................ 48 5.5. Thùng pha loãng đến nồng độ yêu cầu ............................................................ 49 5.5.1. Thùng pha loãng đến nồng độ nhân giống ................................................... 49 5.5.2. Thùng pha loãng đến nồng độ lên men ........................................................ 51 5.6. Thiết bị lên men.............................................................................................. 52 5.6.1. Thể tích thùng lên men ................................................................................ 52 5.6.2. Quan hệ các kích thước cơ bản của thùng lên men ....................................... 52 5.6.3. Thùng nhân giống cấp I ............................................................................... 53 5.6.4. Thùng nhân giống cấp 2 .............................................................................. 53 iv 5.6.5. Thùng lên men .............................................................................................53 5.7. Thiết bị tách CO2 .............................................................................................54 5.8. Thùng chứa giấm chín .....................................................................................55 5.9. Tính tháp thô ...................................................................................................56 5.9.1. Xác định số đĩa lý thuyết ..............................................................................56 5.9.2. Tính đường kính tháp thô .............................................................................56 5.9.3. Tính chiều cao tháp thô ................................................................................56 5.10. Tính tháp tinh ................................................................................................56 5.10.1. Xác định số đĩa lý thuyết ............................................................................56 5.10.2. Tính đường kính tháp tinh ..........................................................................56 5.10.3. Tính chiều cao tháp tinh .............................................................................57 5.11. Các thiết bị phụ trợ cho tháp thô ....................................................................57 5.11.1. Thiết bị hâm giấm ......................................................................................57 5.11.2. Thiết bị tách bọt .........................................................................................58 5.11.3. Bình chống phụt giấm ................................................................................59 5.11.4. Thiết bị ngưng tụ cồn thô ...........................................................................59 5.11.5. Thiết bị làm nguội cồn thô ..........................................................................60 5.12. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh...................................................................61 5.12.1. Thiết bị hồi lưu ở tháp tinh .........................................................................61 5.12.2. Thiết bị làm nguội cồn đầu .........................................................................62 5.13. Thiết bị gia nhiệt ...........................................................................................63 5.14. Tháp hấp phụ.................................................................................................64 5.15. Thiết bị làm nguội cồn sản phẩm ...................................................................65 5.16. Các thùng chứa..............................................................................................66 5.16.1. Thùng chứa cồn thành phẩm.......................................................................66 5.16.2. Thùng chứa cồn nhạt ..................................................................................67 5.16.3. Thùng chứa cồn đầu ...................................................................................67 5.16.4. Thùng chứa dầu fusel .................................................................................68 5.16.5. Thùng chứa axit H2SO4 ..............................................................................68 5.16.6. Thùng chứa chất dinh dưỡng ......................................................................69 5.16.7. Thùng chứa chất sát trùng...........................................................................70 5.17. Thiết bị vận chuyển .......................................................................................70 5.17.1. Bơm mật rỉ để cân và pha loãng sơ bộ ........................................................70 5.17.2. Bơm mật rỉ sau pha loãng sơ bộ đi làm nguội .............................................71 5.17.3. Bơm mật rỉ đi pha loãng đến nồng độ nhân giống .......................................71 5.17.4. Bơm mật rỉ đi pha loãng đến nồng độ lên men............................................71 v 5.17.5. Bơm mật rỉ qua thùng nhân giống cấp I ..................................................... 71 5.17.6. Bơm mật rỉ từ thiết bị nhân giống cấp II qua thiết bị lên men..................... 72 5.17.7. Bơm mật rỉ từ thùng pha loãng đến nồng độ lên men đến thiết bị lên men . 72 5.17.8. Bơm giấm chín sau khi lên men qua thùng chứa giấm chín ........................ 72 5.17.9. Bơm giấm chín từ thùng chứa giấm chín đi chưng cất ............................... 72 5.17.10. Bơm cồn sản phẩm đi làm nguội .............................................................. 73 CHƯƠNG 6: TÍNH – NHIỆT – NƯỚC ................................................................ 75 6.1. Tính hơi .......................................................................................................... 75 6.1.1. Tính hơi cho pha loãng và xử lý sơ bộ rỉ đường ........................................... 75 6.1.2. Tính hơi cho quá trình chưng cất – tinh chế ................................................. 76 6.1.3. Tính hơi cho quá trình hấp phụ .................................................................... 76 6.1.4. Tính và chọn lò hơi...................................................................................... 77 6.1.5. Tính nhiên liệu ............................................................................................ 77 6.2. Tính nước cho phân xưởng sản xuất ............................................................... 77 6.2.1. Nước dùng cho pha loãng sơ bộ................................................................... 77 6.2.2. Nước dùng cho thiết bị ống lồng ống ........................................................... 78 6.2.3. Nước dùng cho pha loãng đến nồng độ nhân giống ...................................... 78 6.2.4. Nước dùng cho pha loãng đến nồng độ lên men........................................... 78 6.2.5. Nước dùng cho phân xưởng lên men ........................................................... 78 6.2.6. Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất – tinh chế........................ 78 6.2.7. Lượng nước cần dùng để làm nguội cồn thành phẩm ................................... 80 6.2.8. Nước cho lò hơi ........................................................................................... 80 6.2.9. Nước vệ sinh thiết bị.................................................................................... 81 CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG ................................................ 82 7.1. Tổ chức của nhà máy ...................................................................................... 82 7.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy .................................................................. 82 7.1.2. Tổ chức lao động ......................................................................................... 82 7.2. Tính các công trình xây dựng.......................................................................... 84 7.2.1. Khu sản xuất chính ...................................................................................... 84 7.2.2. Phân xưởng cơ điện ..................................................................................... 84 7.2.3. Kho nguyên liệu .......................................................................................... 84 7.2.4. Kho thành phẩm .......................................................................................... 84 7.2.5. Phân xưởng lò hơi ....................................................................................... 85 7.2.6. Nhà hành chính............................................................................................ 85 7.2.7. Trạm xử lý nước .......................................................................................... 85 7.2.8. Phòng vệ sinh, phòng tắm ............................................................................ 85 vi 7.2.9. Nhà ăn, căn tin .............................................................................................86 7.2.10. Nhà chứa máy phát điện dự phòng .............................................................86 7.2.11. Trạm biến áp ..............................................................................................86 7.2.12. Trạm bơm...................................................................................................86 7.2.13. Gara ôtô .....................................................................................................86 7.2.14. Nhà để xe ...................................................................................................86 7.2.15. Phòng thường trực và bảo vệ ......................................................................86 7.2.16. Khu xử lý bã và nước thải ..........................................................................86 7.2.17. Kho nhiên liệu ............................................................................................86 7.2.18. Trạm máy nén và thu hồi CO2 ....................................................................87 7.3. Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy......................................................87 7.3.1. Khu đất mở rộng ..........................................................................................87 7.3.2. Diện tích khu đất xây dựng nhà máy ............................................................88 7.3.3. Tính hệ số sử dụng .......................................................................................88 CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ........................89 8.1. An toàn lao động .............................................................................................89 8.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và các biện pháp hạn chế .........89 8.1.2. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ....................................................90 8.2. Vệ sinh nhà máy ..............................................................................................91 8.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân.....................................................................91 8.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị ..............................................................................91 8.2.3. Vệ sinh xí nghiệp .........................................................................................91 8.2.4. Xử lý phế liệu trong nhà máy .......................................................................91 8.2.5. Xử lý nước thải ............................................................................................91 8.2.6. Xử lý nước dùng trong sản xuất....................................................................92 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA SẢN XUẤT ..................................................................93 9.1. Kiểm tra nguyên liệu .......................................................................................93 9.2. Kiểm tra dịch giấm chín sau lên men ...............................................................93 9.2.1. Độ rượu trong giấm ......................................................................................93 9.2.2. Xác định hàm lượng đường sót trong giấm chín ...........................................93 9.2.3. Xác định nồng độ chất hòa tan của dịch đường trong giấm chín ...................93 9.3. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm...................................................................94 9.3.1. Nồng độ cồn .................................................................................................94 9.3.2. Hàm lượng axit và este trong cồn .................................................................94 9.3.3. Xác định hàm lượng acol cao phân tử...........................................................94 9.3.4. Xác định lượng ancol metylic .......................................................................94 vii 9.3.5. Xác định hàm lượng furfurol ....................................................................... 94 9.3.6. Xác định thời gian oxy hóa .......................................................................... 94 KẾT LUẬN ...........................................................................................................96 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................97 PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii Hình 2-1. Phương pháp lên men hai nồng độ .........................................................10 Hình 2-2. Đường cong lên men ..............................................................................12 Hình 2-3. Sơ đồ lên men bán liên tục .....................................................................13 Hình 2-4. Sơ đồ lên men liên tục............................................................................13 Hình 2-5. Đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu nước .......................................14 Hình 2-6. Tháp chưng cất gián đoạn ......................................................................15 Hình 2-7. Sơ đồ chưng luyện bán liên tục ..............................................................16 Hình 2-8. Hệ thống hai tháp gián tiếp 1 dòng .........................................................17 Hình 2-9. Hệ thống chưng cất, tinh chế ba tháp làm việc gián tiếp .........................18 Hình 3-1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất cồn 96° từ rỉ đường ........................24 Hình 3-2. Cấu tạo thiết bị pha loãng và xử lý mật rỉ ...............................................25 Hình 3-3. Thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................................25 Hình 3-4. Thiết bị pha loãng liên tục ......................................................................26 Hình 3-5. Sơ đồ nhân giống nấm men và lên men liên tục .....................................27 Hình 3-6. Hệ thống hai tháp gián tiếp 1 dòng.............................................................29 Hình 3-7. Thiết bị gia nhiệt ....................................................................................30 Hình 3-8. Sơ đồ hấp phụ-giải hấp phụ....................................................................31 Hình 3-9. Thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................................31 Hình 5-1. Tank chứa rỉ đường ................................................................................45 Hình 5-2. Cân lưu lượng ........................................................................................46 Hình 5-3. Thùng pha loãng sơ bộ và xử lý mật rỉ ...................................................47 Hình 5-4. Thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................................48 Hình 5-5. Thùng pha loãng liên tục ........................................................................50 Hình 5-6. Thùng pha loãng liên tục ........................................................................51 Hình 5-7. Thiết bị nhân giống cấp I, II ...................................................................53 Hình 5-8. Thiết bị lên men .....................................................................................53 Hình 5-9. Thiết bị tách CO2 ...................................................................................54 Hình 5-10. Thùng chứa giấm chín..........................................................................55 Hình 5-11. Tháp thô...............................................................................................56 Hình 5-12. Thiết bị hâm giấm ................................................................................57 Hình 5-13. Thiết bị tách bọt ...................................................................................59 Hình 5-14. Thiết bị ngưng tụ cồn thô .....................................................................59 Hình 5-15. Thiết bị ống xoắn ruột gà .....................................................................60 Hình 5-16. Thiết bị hồi lưu ở tháp tinh ...................................................................61 Hình 5-17. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn đầu ...............................................62 ix Hình 5-18. Thiết bị gia nhiệt ................................................................................. 63 Hình 5-19. Thùng chứa cồn sản phẩm ................................................................... 66 Hình 5-20. Thùng chứa cồn nhạt ........................................................................... 67 Hình 5-21. Thùng chứa cồn đầu ............................................................................ 67 Hình 5-22. Thùng chứa dầu fusel .......................................................................... 68 Hình 5-23. Thùng chứa H2SO4 .............................................................................. 69 Hình 5-24. Thùng chứa chất dinh dưỡng ............................................................... 69 Hình 5-25. Thùng chứa chất sát trùng ................................................................... 70 Hình 7-1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy............................................................ 82 DANH SÁCH BẢNG x Bảng 2-1. Thành phần hóa học của rỉ đường ............................................................6 Bảng 4-1. Biểu đồ nhập liệu...................................................................................32 Bảng 4-2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy................................................................32 Bảng 4-3. Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn ..........................................33 Bảng 4-4. Khối lượng riêng của rượu thay đổi theo nhiệt độ ..................................42 Bảng 4-5. Bảng tổng kết cân bằng vật chất ............................................................44 Bảng 5-1. Bảng tổng kết thiết bị.............................................................................73 Bảng 6-1. Bảng tổng kết tính hơi trong một ca .......................................................76 Bảng 7-1. Nhân lực lao động cho sản xuất trong nhà máy ......................................83 Bảng 7-2. Tổng kết các công trình .........................................................................87 DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: H: Chiều cao xi D: Đường kính D x R x C: Dài x Rộng x Cao R: Bán kính T: Thời gian t: Nhiệt độ p: Áp suất CHỮ VIẾT TẮT: FO: Dầu Fuel Oil (còn gọi là dầu mazut) KCS: Phòng kiểm tra chất lượng TNHH: Trách nhiệm hữu hạn TCVN: Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia xii Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm MỞ ĐẦU Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất đường đang ngày càng phát triển và mở rộng nhanh chóng vì tầm quan trọng của nó. Đường là chất dinh dưỡng cung cấp năng lượng, là nguyên liệu của nhiều sản phẩm thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp, sữa,… So với ngành đường thế giới, Việt Nam hiện nay đứng thứ 14 về diện tích trồng mía và sản lượng đường. Bên cạnh đó, mức tiêu hao mía trong quá trình sản xuất đường của nước ta cũng còn rất cao. Vì vậy lượng rỉ đường được tạo ra trong quá trình sản xuất đường là rất lớn. Với nguồn nguyên liệu dồi dào cùng với ngành công nghệ lên men đã phát triển. Việc ứng dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật vào sản xuất đã và đang tạo ra những sản phẩm cồn từ rỉ đường có chất lượng đáp ứng nhu cầu cuộc sống của con người. Cồn hay còn gọi là ethanol, rượu etylic,… được sản xuất theo hai phương pháp chính là phương pháp hydrat hóa etylen và phương pháp sinh học. Tuy nhiên phương pháp sinh học được sử dụng phổ biến hơn do có những ưu điểm như đơn giản, rượu sản xuất ra thơm,... Còn phương pháp hóa học có nhiều nhược điểm như tạo ra nhiều sản phẩm phụ, gây ăn mòn thiết bị, độc hại, hiệu suất thu hồi không cao, bã rượu khó sử dụng. Cồn có thể sản xuất từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau như: gạo, ngô, khoai, sắn, rỉ đường,… Trong đó, việc sản xuất cồn từ nguyên liệu rỉ đường có ý nghĩa kinh tế cao vì không có các quá trình nghiền, nấu nguyên liệu và đường hóa như đối với các nguyên liệu từ tinh bột, một mặt sử dụng triệt để phế liệu từ quá trình sản xuất đường. Cồn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Trong công nghệ hóa chất, làm dung môi cho các phản ứng hóa học. Đối với quốc phòng cồn được dùng làm thuốc súng không khói, nhiên liệu hỏa tiễn. Trong y tế, nó là chất sát trùng hoặc pha thuốc. Trong nông nghiệp, cồn còn dùng sản xuất thuốc trừ sâu. Cồn còn được sử dụng như là một dung môi trong ngành công nghiệp in ấn, cao su tổng hợp, sơn điện tử, dệt may, pha hương liệu, làm chất đốt,… Ngày nay, cồn được dùng để thay thế một phần nhiên liệu cho động cơ ô tô, sử dụng làm nhiên liệu sinh học nên góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Ngoài việc ứng dụng sản phẩm cồn thì các sản phẩm phụ của quá trình sản xuất cồn như CO2, bã rượu, dầu fusel cũng mang lại những lợi ích rất to lớn. Do đó mà công nghệ sản xuất cồn sẽ càng phát triển mạnh trong tương lai và chiếm vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Thảo Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 1 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm Chính sự cần thiết từ ngành công nghệ sản xuất cồn đem lại cũng như những lợi ích xuất phát từ nhu cầu thực tiễn mà tôi được giao nhiệm vụ “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96o từ rỉ đường với năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm”. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Thảo Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 2 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT 1.1. Vị trí địa lý và đặc điểm thiên nhiên Qua tìm hiểu về vị trí địa lý, khí hậu, hệ thống giao thông vận tải và các điều kiện khác, tôi quyết định chọn địa điểm xây dựng nhà máy cồn etylic tại khu công nghiệp Hoàng Mai, thuộc thị xã Hoàng Mai, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An. Việc xây dựng nhà máy tại đây có nhiều thuận lợi như gần nguồn nguyên liệu, điện nước ổn định cho sản xuất, giao thông thuận lợi. Thị xã Hoàng Mai phía Tây và phía Nam giáp huyện Quỳnh Lưu, phía Bắc giáp huyện Tĩnh Gia (Thanh Hóa), phía Đông giáp Biển Đông [7]. Nghệ An nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có hai mùa mưa nắng rõ rệt. Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 ÷ 240C, lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1200 ÷ 2000 mm, độ ẩm trung bình trong năm dao động từ 80 ÷ 90%. Nghệ An chịu ảnh hưởng chủ yếu của gió mùa Đông Bắc [8]. 1.2. Nguồn nguyên liệu Nghệ An là tỉnh có diện tích trồng mía đường lớn trong cả nước, ở đây có công ty TNHH mía đường Nghệ An với năng suất 8000 tấn mía cây/ngày. Do đó khi đặt nhà máy tại đây thì tận dụng được nguồn rỉ đường dồi dào của nhà máy này. Lượng rỉ đường vào khoảng 66 ÷ 110 tấn/ngày [9]. 1.3. Hợp tác hóa Nhà máy đặt tại khu công nghiệp Hoàng Mai nằm cách công ty TNHH mía đường Nghệ An khoảng 50 km. Nhà máy hợp tác với nhà máy đường để cung cấp nguồn nguyên liệu, hợp tác với các nhà máy thực phẩm tại khu vực để tiêu thụ sản phẩm chính và liên hệ với các nhà máy chế biến thức ăn gia súc hay các đơn vị chăn nuôi để tiêu thụ bã. Nhà máy còn có thể hợp tác hoá với các nhà máy, xí nghiệp khác trong khu công nghiệp để sử dụng chung một số công trình cung cấp điện, nước, giao thông, hệ thống xử lý nước thải,… 1.4. 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 cho lò hơi, làm nguội máy móc, vệ sinh thiết bị, sinh hoạt,… Sử dụng nguồn nước từ mạch nước ngầm qua các giếng khoan và nước máy từ thành phố. 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,… Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Thảo Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 3 Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 96° từ rỉ đường năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm đạt yêu cầu mới đưa vào sử dụng. 1.5. Nguồn cung cấp hơi Hơi được dùng vào nhiều mục đích khác nhau, tuỳ theo yêu cầu của từng công đoạn sản xuất. Lượng hơi đốt cung cấp cho phân xưởng được lấy từ lò hơi riêng của nhà máy. 1.6. Nhiên liệu Nhiên liệu sử dụng là dầu FO, thu mua từ các trạm xăng hoặc liên hệ với công ty xăng dầu của tỉnh để được cung cấp. Có thêm kho dự trữ để đảm bảo sản xuất. 1.7. Thoát nước Trong nhà máy cồn có một lượng lớn nước thải: nước thải trong quá trình sản xuất, nước vệ sinh các thiết bị, nước thải sinh hoạt,… có độ nhiễm bẩn lớn bao gồm rất nhiều chất tồn tại dưới các dạng khác nhau, là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, nếu thải ra môi trường mà không qua xử lý sẽ ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân, môi trường khu dân cư xung quanh nhà máy. Do đó nước thải của nhà máy phải tập trung lại và xử lý trước khi đổ ra sông theo đường cống riêng của nhà máy. Ngoài ra, cần tránh đọng nước thường xuyên gây ảnh hưởng đến công trình nhà xưởng. 1.8. Giao thông vận tải Nhà máy nằm trên khu công nghiệp Hoàng Mai của huyện Quỳnh Lưu được quy hoạch mạng lưới giao thông thuận lợi. Huyện có quốc lộ 1A chạy dọc theo chiều dài, có quốc lộ 36 nối từ quốc lộ 1A đến công ty TNHH mía đường Nghệ An. Nghệ An hội tụ đầy đủ các tuyến giao thông đường bộ, đường sắt, đường hàng không, đường biển, có đường quốc lộ 1A đi qua nên dễ dàng vận chuyển sản phẩm ra Bắc hay vào Nam. 1.9. Nguồn nhân lực Nghệ An là tỉnh có dân số đông, đứng thứ tư cả nước, bản chất con người ở đây cần cù và sáng tạo là nguồn nhân lực lao động cho nhà máy. Nhà máy đặt gần các trung tâm kinh tế của miền Trung nên có nhiều nguồn nhân lực đổ về đây bao gồm nguồn nhân lực đã qua đào tạo và chưa qua đào tạo. Vì thế nguồn lao động cho nhà máy có thể tuyển dụng từ lực lượng này, cũng là giải quyết việc làm tại chỗ cho người dân. Kết luận: Từ những tìm hiểu và phân tích trên, việc thiết kế và xây dựng một nhà máy sản xuất cồn với năng suất 12,5 triệu lít sản phẩm/năm tại khu công nghiệp Hoàng Mai, huyện Quỳnh Lưu, tỉnh Nghệ An là hoàn toàn hợp lí và kinh tế. Các điều kiện trên cho phép giảm bớt chi phí đầu tư, đảm bảo sự hoạt động liên tục; đồng thời Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Phương Thảo Hướng dẫn: Bùi Viết Cường 4