Tài liệu Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 4 tấn nguyên liệu giờ

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 4000 TẤN NGUYÊN LIỆU/THÁNG Sinh viên thực hiện: Hà Thị Thu Thanh Số thẻ sinh viên: 107140094 Lớp:14H2A. Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Cồn được sản xuất không những với mục đích là đồ uống mà còn được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác như dung môi hữu cơ, nhiên liệu, y tế, mỹ phẩm,… Nhờ tính ứng dụng rộng rãi mà đặc biệt là với ngành nhiên liệu trong tương lai nên đồ án với đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 4 tấn nguyên liệu/giờ” được tiến hành. Đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 4 tấn nguyên liệu/giờ” bao gồm 1 bản thuyết minh và 5 bản vẽ. Đồ án 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: Kiểm tra chất lượng của nguyên liệu và sản phẩm; + Chương 9: An toàn lao động và vệ sinh nhà máy. -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: Đường ống hơi – nước phân xưởng sản xuất chính; + Bản vẽ số 5: Tổng mặt bằng nhà máy. Thiết kế “ Nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 4 tấn nguyên liệu/giờ” là thiết kế mới, có khả năng ứng dụng cao. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI 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: Hà Thị Thu Thanh; Số thẻ sinh viên: 107140094; Lớp:14H2A. Khoa: Hóa; Ngành: Công nghệ thực phẩm. 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng. 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% sắn lát khô; Năng suất: 4000 tấn nguyên liệu /tháng; 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 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: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CHƯƠNG 9: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY 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: SƠ ĐỒ ĐƯỜNG ỐNG HƠI - NƯỚC (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: 17 / 05 /2019 Đà Nẵng, ngày 15 tháng 05 năm 2019 Trưởng Bộ môn công nghệ thực phẩm Đặng Minh Nhật Người hướng dẫn Bùi Viết Cường LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN Đề tài thiết kế nhà máy sản xuất cồn đã không còn xa lạ gì với ngành công nghệ thực phẩm, tuy nhiên với ứng dụng rộng rãi, đa dạng của cồn thì các nhà máy cồn ra đời vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu đó, do đó tôi được giao đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng” để mong rằng sẽ đáp ứng được phần nào nhu cầu ấy. Trong quá trình làm đồ án, tôi đã được sự giúp đỡ về kiến thức cũng như kinh nghiệm của các thầy cô trong ngành công nghệ thực phẩm. Tôi xin cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt bài đồ án này, đặc biệt là tôi cảm ơn ThS. Bùi Viết Cường, người đã hướng dẫn tôi làm bài đồ án một cách tận tình, chi tiết để tôi hiểu biết hơn về ngành sản xuất cồn, và có một cách nhìn tổng quan hơn về ngành thực phẩm. Tuy nhiên trong quá trình làm, do kiến thức tôi còn hạn hẹp, tư duy cũng như kinh nghiệm không cao nên không thể tránh khỏi sai sót và những vấn đề chưa hợp lý. Mong rằng sẽ được sự chỉ bảo của quý thầy cô để bài đồ án của tôi được hoàn thiện hơn. i CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng đồ án này là do tôi tiến hành thực hiện, các số liệu, kết quả trong bài đồ án là 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 15 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực hiện Hà Thị Thu Thanh ii MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN ....................................................................................... i CAM ĐOAN .................................................................................................................. ii MỤC LỤC .................................................................................................................... iii DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... ix DANH MỤC HÌNH ...................................................................................................... x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ................................................... xii CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT.................................................. 1 1.1. Vị trí địa lý.............................................................................................................. 1 1.2. Đặc điểm tự nhiên .................................................................................................. 1 1.3. Vùng nguyên liệu ................................................................................................... 2 1.4. Hợp tác hóa và liên hiệp hóa ................................................................................ 2 1.5. Nguồn cung cấp điện ............................................................................................. 2 1.6. Nguồn cung cấp hơi, nhiên liệu ............................................................................ 2 1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước .................................................................... 3 1.8. Giao thông vận tải.................................................................................................. 3 1.9. Nguồn nhân lực ...................................................................................................... 3 1.10. Thị trường tiêu thụ .............................................................................................. 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ........................................................................................ 4 2.1. Nguyên liệu ............................................................................................................. 4 2.1.1. Sắn ........................................................................................................................ 4 2.1.2. Nước ..................................................................................................................... 7 2.1.3. Nấm men............................................................................................................... 8 2.1.4. Chất hỗ trợ kĩ thuật ............................................................................................... 9 2.2. Các quá trình cơ bản trong sản xuất ................................................................. 10 2.2.1. Quá trình nghiền ................................................................................................. 10 2.2.2. Quá trình nấu ..................................................................................................... 11 2.2.3. Quá trình đường hóa ........................................................................................... 13 2.2.3. Quá trình lên men ............................................................................................... 15 2.2.4. Quá trình chưng cất, tinh chế.............................................................................. 17 2.2.5. Quá trình tách nước ............................................................................................ 21 iii 2.3. Sản phẩm .............................................................................................................. 22 2.3.1. Tính chất vật lý ................................................................................................... 22 2.3.2. Tính chất hóa học ............................................................................................... 23 2.3.3. Tính chất sinh học............................................................................................... 23 2.4. Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm ...................................................................... 24 2.4.1. Chỉ tiêu cảm quan ............................................................................................... 24 2.4.2. Chỉ tiêu hóa học của cồn sản phẩm .................................................................... 24 2.5. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới và Việt Nam ........................................... 24 2.5.1. Nhu cầu về cồn .................................................................................................. 24 2.5.2. Tình hình sản xuất cồn trên thế giới ................................................................... 25 2.5.3. Tình hình sản xuất cồn ở Việt Nam .................................................................... 26 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .............................................................. 28 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ .................................................................................. 28 3.2. Thuyết mình quy trình công nghệ ...................................................................... 28 3.2.1. Làm sạch ............................................................................................................. 28 3.2.2. Nghiền ................................................................................................................ 30 3.2.3. Nấu...................................................................................................................... 30 3.2.4. Làm nguội ........................................................................................................... 32 3.2.5. Đường hóa .......................................................................................................... 32 3.2.6. Lên men .............................................................................................................. 33 3.2.7. Chưng cất, tinh chế ............................................................................................. 35 3.2.8. Gia nhiệt ............................................................................................................. 36 3.2.9. Quá trình tách nước ............................................................................................ 36 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................ 38 4.1. Biểu đồ nhập liệu ................................................................................................. 38 4.2. Biểu đồ sản xuất của nhà máy ............................................................................ 38 4.3. Tính cân bằng sản phẩm ..................................................................................... 38 4.3.1. Các thông số ban đầu .......................................................................................... 38 4.3.2. Tính toán cân bằng vật chất ................................................................................ 39 CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ.............................................................. 52 5.1. Các thiết bị sản xuất chính ................................................................................. 52 5.1.1. Sàng rung ............................................................................................................ 52 iv 5.1.2. Máy nghiền búa .................................................................................................. 52 5.1.3. Silo chứa nguyên liệu sau khi nghiền ................................................................. 53 5.1.4. Thùng hòa trộn.................................................................................................... 53 5.1.5. Nồi nấu sơ bộ ...................................................................................................... 54 5.1.6. Thiết bị phun dịch hóa ........................................................................................ 55 5.1.7. Thiết bị nồi nấu chín ........................................................................................... 56 5.1.8. Thiết bị tách hơi .................................................................................................. 56 5.1.9. Phao điều chỉnh mức .......................................................................................... 57 5.1.10. Thiết bị làm nguội sau tách hơi ........................................................................ 58 5.1.11. Thùng đường hóa .............................................................................................. 58 5.1.12. Thiết bị làm nguội sau đường hóa .................................................................... 59 5.1.13. Thùng lên men .................................................................................................. 59 5.1.14. Thùng nhân giống cấp I, II ............................................................................... 60 5.1.15. Thiết bị tách CO2 .............................................................................................. 62 5.1.16. Thùng chứa dấm chín ................................................................................. 62 5.1.19. Các thiết bị bị phụ trợ cho tháp thô .................................................................. 65 5.1.20. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh ..................................................................... 68 5.1.21. Thiết bị gia nhiệt ............................................................................................... 71 5.1.22. Tháp hấp phụ .................................................................................................... 72 5.1.23. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn thành phẩm .............................................. 73 5.1.24. Các thùng chứa ................................................................................................. 74 5.2. Tính thiết bị vận chuyển ..................................................................................... 75 5.2.1. Băng tải vận chuyển sắn từ kho đến sàng làm sạch ........................................... 75 5.3.2. Gàu tải................................................................................................................. 75 5.2.3. Bơm .................................................................................................................... 76 CHƯƠNG 6: TÍNH HƠI- NHIỆT-NƯỚC ............................................................... 82 6.1. Tính hơi cho phân xưởng sản xuất chính .......................................................... 82 6.1.1. Tính nhiệt cho nồi nấu sơ bộ .............................................................................. 82 6.1.2. Tính nhiệt cho thiết bị phun dịch hóa ................................................................. 84 6.1.3. Tính nhiệt cho nồi nấu chín ................................................................................ 84 6.1.4. Tính hơi cho quá trình chưng cất - tinh chế ....................................................... 87 v 6.1.5. Tính lượng hơi cho quá trình gia nhiệt ............................................................... 88 6.1.6. Tính nhiệt lượng cho quá trình hấp phụ - giải hấp ............................................. 88 6.1.7. Tính và chọn lò hơi ............................................................................................. 90 6.1.8. Tính nhiên liệu .................................................................................................... 90 6.2. Tính nước cho phân xưởng sản xuất chính ....................................................... 91 6.2.1. Nước dùng cho phân xưởng nấu......................................................................... 91 6.2.2. Nước dùng cho đường hóa ................................................................................. 91 6.2.3. Nước dùng cho 2 thiết bị làm nguội ống lồng ống ............................................. 91 6.2.4. Nước dùng cho phân xưởng lên men.................................................................. 91 6.2.5. Lượng nước cần dùng cho phân xưởng chưng cất - tinh chế ............................. 92 6.2.6. Nước cho lò hơi .................................................................................................. 94 CHƯƠNG 7: TỔ CHỨC VÀ TÍNH XÂY DỰNG ................................................... 95 7.1. Tổ chức của nhà máy........................................................................................... 95 7.1.1. Sơ đồ hệ thống tổ chức nhà máy ........................................................................ 95 7.1.2. Tổ chức lao động ................................................................................................ 95 7.2. Tính các công trình xây dựng ............................................................................. 97 7.2.1. Khu sản xuất chính ............................................................................................. 97 7.2.2. Phân xưởng cơ điện ............................................................................................ 97 7.2.3. Kho chứa nguyên liệu ......................................................................................... 97 7.2.4. Kho thành phẩm.................................................................................................. 98 7.2.5. Phân xưởng lò hơi............................................................................................... 98 7.2.6. Nhà hành chính ................................................................................................... 98 7.2.7. Trạm xử lý nước ................................................................................................. 98 7.2.8. Nhà vệ sinh, nhà tắm .......................................................................................... 98 7.2.9. Nhà ăn, căn tin .................................................................................................... 99 7.2.10. Nhà chứa máy phát điện dự phòng ................................................................... 99 7.2.11. Trạm biến áp ..................................................................................................... 99 7.2.12. Gara ô tô ........................................................................................................... 99 7.2.13. Nhà để xe .......................................................................................................... 99 7.2.14. Phòng thường trực và bảo vệ ............................................................................ 99 7.2.15. Khu xử lý bã và nước thải ................................................................................ 99 vi 7.2.16. Kho nhiên liệu .................................................................................................. 99 7.2.17. Trạm máy nén và thu hồi CO2 ........................................................................ 100 7.3. Tính tổng mặt bằng cần xây dựng nhà máy.................................................... 101 7.3.1. Khu đất mở rộng ............................................................................................... 101 7.3.2. Diện tích khu đất xây dựng nhà máy ................................................................ 101 CHƯƠNG 8: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH NHÀ MÁY ....................... 102 8.1. An toàn lao động ................................................................................................ 102 8.1.1. Những nguyên nhân gây ra tai nạn lao động và các biện pháp hạn chế ........... 102 8.1.2. Những yêu cầu cụ thể về an toàn lao động ....................................................... 103 8.2. Vệ sinh nhà máy ................................................................................................. 104 8.2.1. Vệ sinh cá nhân của công nhân ........................................................................ 104 8.2.2. Vệ sinh máy móc thiết bị .................................................................................. 104 8.2.3. Vệ sinh xí nghiệp .............................................................................................. 104 8.2.4. Xử lý phế liệu trong nhà máy ........................................................................... 104 8.2.5. Xử lý nước thải ................................................................................................. 104 8.2.6. Xử lý nước dùng trong sản xuất ....................................................................... 105 CHƯƠNG 9: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN LIỆU, SẢN PHẨM ....... 106 9.1. Kiểm tra nguyên liệu ......................................................................................... 106 9.1.1. Xác định độ ẩm ................................................................................................. 106 9.1.2. Xác định hàm lượng tinh bột ............................................................................ 106 9.2. Xác định hoạt độ của chế phẩm enzyme trong nấu và đường hóa tinh bột . 106 9.3. Kiểm tra dịch đường hóa và giấm chín sau lên men ...................................... 107 9.3.1. Độ rượu trong giấm chín .................................................................................. 107 9.3.2. Xác định làm lượng đường và tinh bột sót trong giấm chín ............................. 107 9.3.3. Xác định nồng độ chất hòa tan của dịch đường ............................................... 108 9.4. Kiểm tra chất lượng cồn sản phẩm .................................................................. 108 9.4.1. Nồng độ rượu .................................................................................................... 108 9.4.2. Hàm lượng acid và este trong cồn .................................................................... 108 9.4.3. Xác định lượng ancol cao phân tử .................................................................... 109 9.4.4. Xác định lượng hàm lượng ancol metylic (CH3OH) ........................................ 109 9.4.5. Xác định hàm lượng furfurol (C5H4O2) ............................................................ 109 KẾT LUẬN ............................................................................................................... 110 vii TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của sắn ...................................................................... 6 Bảng 2.2 Chỉ tiêu cảm quan của cồn sản phẩm ...................................................... 24 Bảng 2.3 Chỉ tiêu hóa học của sản phẩm ................................................................. 24 Bảng 2.4 Năng suất ethanol từ các nguyên liệu khác nhau ...................................... 25 Bảng 2.5 Dự kiến sản xuất ethanol từ sắn .............................................................. 26 Bảng 2.6 Các nhà máy sản xuất cồn ở Việt Nam..................................................... 26 Bảng 4.1 Biểu đồ nhập liệu năm 2019 ..................................................................... 38 Bảng 4.2 Biểu đồ thời gian sản xuất năm 2019 ....................................................... 38 Bảng 4.3 Bảng hao hụt và tổn thất qua các công đoạn ............................................ 39 Bảng 4.4 Bảng cân bằng nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín ............................. 47 Bảng 4.5 Khối lượng riêng rượu và nước thay đổi theo nhiệt độ ........................... 48 Bảng 4.6 Khối lượng riêng rượu và dung dịch với nước thay đổi theo nhiệt độ ..... 49 Bảng 4.7 Bảng tổng kết cân bằng vật chất ............................................................... 50 Bảng 5.1 Thông số kĩ thuật sàng rung ..................................................................... 52 Bảng 5.2 Thông số kĩ thuật máy nghiền búa ........................................................... 52 Bảng 5.3 Thông số kĩ thuật thiết bị phun dịch hóa ................................................. 55 Bảng 5.4 Các yêu cầu cơ bản đối với tháp tinh chế ................................................. 64 Bảng 5.5 Bảng tổng kết thiết bị ................................................................................ 79 Bảng 6.1 Nhiệt hấp thụ của zeolite 3A .................................................................... 88 Bảng 6.2 Nhiệt giải hấp phụ của etanol và nước trên zeolit 3A0 ............................ 89 Bảng 6.3 Bảng tổng kết tính hơi .............................................................................. 89 Bảng 7.1 Nhân lực lao động gián tiếp ...................................................................... 95 Bảng 7.2 Nhân lực lao động trực tiếp ...................................................................... 96 Bảng 7.3 Bảng tổng kết các công trình .................................................................. 100 ix DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cây sắn ........................................................................................................ 4 Hình 2.2 Mặt cắt ngang của sắn ................................................................................. 5 Hình 2.3 Sơ đồ lên men ............................................................................................ 15 Hình 2.4 Đường cong lên men ............................................................................... 15 Hình 2.5 Thùng chưng cất gián đoạn ...................................................................... 19 Hình 2.6. Hệ thống lên men bán liên tục [6] ............................................................ 19 Hình 2.7 Tình hình sản xuất cồn trên thế giới [21] .................................................. 25 Hình 3.1 Sàng rung .................................................................................................. 28 Hình 3.2 Quy trình công nghệ sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô ................................ 29 Hình 3.3 Máy nghiền búa ......................................................................................... 30 Hình 3.4 Hệ thống nấu nguyên liệu ......................................................................... 31 Hình 3.5 Nồi nấu chín .............................................................................................. 32 Hình 3.6 Thiết bị làm nguội ..................................................................................... 32 Hình 3.7 Thiết bị đường hóa .................................................................................... 33 Hình 3.8 Sơ đồ lên men liên tục ............................................................................... 34 Hình 3.9 Hệ thống chưng cất tinh chế 2 tháp liên tục .............................................. 35 Hình 3.10 Thiết bị gia nhiệt ..................................................................................... 36 Hình 3.11 Tháp hấp phụ ........................................................................................... 37 Hình 3.12 Sơ đồ hấp phụ .......................................................................................... 37 Hình 5.1 Sàng rung .................................................................................................. 52 Hình 5.2 Máy nghiền................................................................................................ 52 Hình 5.3 Silo chứa bột sắn ....................................................................................... 53 Hình 5.4 Thùng hòa trộn .......................................................................................... 54 Hình 5.5 Nồi nấu sơ bộ ............................................................................................ 55 Hình 5.6. Thiết bị phun dịch hóa.............................................................................. 56 Hình 5.7 Thiết bị nồi nấu chín ................................................................................. 56 Hình 5.8 Thiết bị tách hơi ........................................................................................ 57 Hình 5.9 Phao điều chỉnh mức ................................................................................. 58 Hình 5.10 Thiết bị làm nguội ................................................................................... 58 Hình 5.11 Thùng đường hóa .................................................................................... 58 Hình 5.12 Thiết bị làm nguội ................................................................................... 59 Hình 5.13 Thiết bị lên men ...................................................................................... 60 Hình 5.14 Thùng nhân giống cấp 2 .......................................................................... 61 x Hình 5.15 Thùng nhân giống ................................................................................... 61 Hình 5.16 Thiết bị tách CO2 ..................................................................................... 62 Hình 5.17 Thùng chứa dấm chín .............................................................................. 63 Hình 5.18 Tháp thô .................................................................................................. 64 Hình 5.19 Thiết bị hâm giấm ................................................................................... 65 Hình 5.20. Bình chống phụt giấm ............................................................................ 66 Hình 5.21 Thiết bị ngưng tụ cồn thô ........................................................................ 67 Hình 5.22. Thiết bị ống xoắn ruột gà ....................................................................... 68 Hình 5.23. Thiết bị ngưng tụ nằm ngang ................................................................. 68 Hình 5.24 Thiết bị ngưng tụ thẳng đứng .................................................................. 69 Hình 5.25 Thiết bị ống xoắn ruột gà ........................................................................ 70 Hình 5.26 Thiết bị làm lạnh dầu fusel ...................................................................... 71 Hình 5.27 Thiết bị gia nhiệt ..................................................................................... 72 Hình 5.28 Thiết bị hấp phụ Zeolite .......................................................................... 73 Hình 5.29 Thiết bị ống xoắn ruột gà ........................................................................ 74 Hình 5.30 Thùng chứa cồn thành phẩm ................................................................... 74 Hình 5.32 Gàu tải ..................................................................................................... 75 Hình 5.33 Bơm ......................................................................................................... 76 xi DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: KCN: Khu công nghiệp H: Chiều cao D: Đường kính L x R x C: Dài x Rộng x 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. xii Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng CHƯƠNG 1: LẬP LUẬN KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1. Vị trí địa lý Thị xã Hương Thủy nằm ở khu vực trung tâm tỉnh Thừa Thiên Huế, cách trung tâm thành phố Huế 12 km về phía đông nam. Phía Đông giáp huyện Phú Lộc, phía Tây giáp thị xã Hương Trà và huyện A Lưới, phía Nam giáp huyện Nam Đông, phía Bắc giáp thành phố Huế và huyện Phú Vang. Nằm cạnh sân bay quốc tế Phú Bài, đường quốc 1A, đường sắt Bắc - Nam và cách cảng nước sâu Chân Mây 40 km về phía nam. Và đây cũng là địa phương có dự án đường cao tốc Quảng Trị – Đà Nẵng đi qua đang được xây dựng. Đến nay, Thừa Thiên Huế có diện tích sắn ổn định khoảng 7.000 ha, trong đó có khoảng 6.000 ha sắn công nghiệp, hàng năm cung cấp khoảng 60 ÷ 80 ngàn tấn nguyên liệu cho nhà máy chế biến. Ngoài ra, sắn từ các tỉnh lân cận như Quảng Trị, Quảng Nam,… cũng rất nhiều. [12] Chính vì những thuận lợi trên nên việc chọn Thừa Thiên Huế là địa điểm đặt nhà máy sản xuất cồn ethanol từ nguyên liệu sắn là việc rất hợp lý và cần thiết. Qua khảo sát thực tế trong địa bàn tỉnh, nhận thấy khu công nghiệp Phú Bài, thị xã Hương Thủy rất thích hợp để xây dựng một nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát. 1.2. Đặc điểm tự nhiên Khu công nghiệp (KCN) Phú Bài thuộc phường Phú Bài, thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế. Là KCN tập trung đầu tiên của tỉnh Thừa Thiên Huế, được thành lập theo Quyết định 1144/QĐ-TTG ngày 22/12/1998 của Thủ tướng chính phủ, có tổng diện tích 196,75 ha, chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn I: 53,04 ha, giai đoạn II: 143,71 ha. Là KCN đầu tiên của tỉnh Thừa Thiên Huế, đã được đầu tư hạ tầng kỹ thuật hoàn thiện, có nhiều điều kiện thuận lợi về giao thông, lao động, đã có nhà máy xử lý nước thải, kho ngoại quan và địa điểm làm thủ tục hải quan phục vụ nhu cầu xuất nhập khẩu tại chỗ. Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có 2 mùa khô và mưa. Mùa khô từ tháng 3 đến tháng 8, với nhiệt độ khá cao từ 35 ÷ 40°C (95 ÷ 104°F). Mùa mưa từ tháng Tám đến tháng 1, với một mùa lũ từ tháng 10 trở đi. Nhiệt độ trung bình mùa mưa là 20°C (68°F), thấp nhất là 9°C (48°F). Độ ẩm trung bình 85% ÷ 86%. SVTH: Hà Thị Thu Thanh GVHD: Bùi Viết Cường 1 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng Hướng gió chính: gió mùa Tây Nam. Lượng mưa trung bình khoảng 2500 mm/năm, lượng mưa tháng lớn hơn 1000 mm với tần suất >75% diễn ra trong 4 tháng (9 - 12), còn mùa ít mưa lại chiếm tới 8 tháng (1 - 8). [13] 1.3. Vùng nguyên liệu Nguồn nguyên liệu chính được cung cấp bởi các huyện, thị xã trong tỉnh như Phong Điền, Quảng Điền, Phú Vang, Hương Trà,… ngoài ra còn có các tỉnh như Quảng Trị, Quảng Bình,... và cả từ nước Lào. Hệ thống giao thông liên hệ trực tiếp với quốc lộ 1A, khoảng cách các địa điểm thu mua nguyên liệu đến nhà máy không xa nên tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển sắn. Ngoài ra, khi xây dựng nhà máy để có nguyên liệu cho việc sản xuất thuận lợi ta cần mở rộng thêm vùng nguyên liệu bằng cách đầu tư vốn cho nông dân, khuyến khích dùng giống mới đạt năng suất cao. 1.4. Hợp tác hóa và liên hiệp hóa Nhà máy được xây dựng ở KCN Phú Bài và trong tương lai không xa sẽ xây dựng thêm nhà máy sản xuất thức ăn gia súc, phân vi sinh, khi đó rất thuận tiện cho việc liên kết hóa 3 nhà máy này với nhau. Ngoài ra, nhà máy còn hợp tác hóa với các nhà máy lân cận để giảm bớt chi phí xây dựng như cơ sở đường giao thông, trạm biến áp, hệ thống xử lý nước thải,... [13] Về nguồn nguyên liệu thì sự hợp tác hoá chặt chẽ để phân vùng nguồn nguyên liệu giúp thu hoạch đúng thời gian và đạt hiệu quả kinh tế cao. Ngoài ra, nhà máy phải kết hợp chặt chẽ với trung tâm nghiên cứu giống cây trồng, sở nông nghiệp và phát triển nông thôn để kịp thời cung cấp cho nông dân các loại giống cho năng suất cao đảm bảo chất lượng. Đồng thời, nguồn phế thải của nhà máy như bã rượu... sẽ là nguồn thức ăn cho các loại chăn nuôi và sản xuất thức ăn nuôi thủy sản. 1.5. Nguồn cung cấp điện Nhà máy sử dụng nguồn điện do sở điện lực Thừa Thiên Huế cung cấp từ mạng lưới điện quốc gia 500 kV, có 02 Trạm biến áp 110/22 KV÷25 MVA. [13] 1.6. Nguồn cung cấp hơi, nhiên liệu 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. Nhiên liệu dùng cho lò hơi là dầu DO, dầu FO, gas SVTH: Hà Thị Thu Thanh GVHD: Bùi Viết Cường 2 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng 1.7. Nguồn cung cấp nước và xử lý nước Nước dùng trong nhà máy thì chủ yếu là để sản xuất, sinh hoạt, tưới cây, phòng cháy chữa cháy, để vệ sinh thiết bị và nhà xưởng. Vì thế nước được lấy trực tiếp từ nhà máy nước Phú Bài, công suất 15.000 m3/ngày đêm. Đã có hệ thống đường ống cấp nước D50 phục vụ KCN. Nhà máy xử lý nước thải, công suất 6.500 m3/ngày đêm, công suất xử lý hiện nay: 2.000 ÷ 2.200 m3/ngày đêm. [13] 1.8. Giao thông vận tải Giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng đối với tất cả các nhà máy. Hằng ngày, tại nhà máy có rất nhiều chuyến xe đến và đi để chở nguyên liệu vào sản xuất, và chở sản phẩm đi tiêu thụ. Có quốc lộ 1A và đường sắt Bắc - Nam chạy qua nối Hương Thủy với các đô thị lớn trong vùng và cả nước, có quốc lộ 49A nối Hương Thủy với vùng ven biển, đầm phá của tỉnh về phía Đông và nối với đường Hồ Chí Minh đến các cửa khẩu sang Lào và nối với các tỉnh Tây Nguyên. Trên địa bàn thị xã có sân bay quốc tế Phú Bài, ga hàng hoá đường sắt Hương Thủy, nằm cách không xa khu kinh tế thương mại Chân Mây - Lăng Cô và đô thị Đà Nẵng. Và đây cũng là địa phương có dự án đường cao tốc Quảng Trị Đà Nẵng đi qua đang được xây dựng sẽ là lợi thế để giảm chi phí vận chuyển, lưu thông hoạt động dễ dàng. [14] 1.9. Nguồn nhân lực Thừa Thiên Huế có nguồn nhân lực dồi dào, ngoài ra còn có một lượng lớn lao động từ các tỉnh khác đến. 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. Đội ngũ cán bộ khoa học kỹ thuật và quản lý nhà máy sẽ tiếp nhận của trường Đại Học Đà Nẵng, Đại Học Nông Lâm Huế và các trường đại học khác trên toàn quốc. [14] 1.10. Thị trường tiêu thụ Nhà máy đưa sản phẩm tiêu thụ ở khắp nơi trên toàn quốc và đặc biệt là khu vực miền Trung, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ. Và phấn đấu chiếm lĩnh thị trường Đông Nam Á và có cơ hội vươn xa tầm thế giới. Qua những phân tích trên đây thì việc xây dựng nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát cồn ở KCN Phú Bài, thị xã Hương Thủy, tỉnh Thừa Thiên Huế là phù hợp. SVTH: Hà Thị Thu Thanh GVHD: Bùi Viết Cường 3 Đồ án thiết kế nhà máy sản xuất cồn 960 từ sắn lát khô năng suất 4000 tấn nguyên liệu/tháng CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. Nguyên liệu 2.1.1. Sắn 2.1.1.1. Giới thiệu về sắn Sắn có tên khoa học: Manihot esculenta có nguồn gốc ở vùng đông bắc của nước Brasil thuộc lưu vực sông Amazon và được trồng cách đây khoảng 5.000 năm. Cây sắn được du nhập vào Việt Nam khoảng giữa thế kỷ XVIII. [1] Hình 2.1 Cây sắn Cây sắn cao khoảng 2 ÷ 3 m, lá khía thành nhiều thùy, rễ ngang phát triển thành củ và tích luỹ tinh bột, thời gian sinh trưởng 6 ÷ 12 tháng, có nơi tới 18 tháng, tùy giống, vụ trồng, địa bàn trồng và mục đích sử dụng. Sắn là cây lương thực hàng năm. Ở nước ta thì sắn được trồng ở mọi vùng miền, nhưng được trồng tập trung nhất tại Bắc Trung Bộ, Duyên hải miền Trung và Tây Nguyên, với diện tích tương ứng chiếm 31% và 27% tổng diện tích sắn cả nước, sản lượng tương ứng đạt 2607 nghìn tấn (31%) và 2180 nghìn tấn (26%). [16] Sắn gồm nhiều giống khác nhau. Thường căn cứ vào kích thước, màu sắc củ, thân, gân lá mà tiến hành phân loại: Sắn dù: cây thấp không quá 1,2 m, đốt ngắn, vỏ cùi và thịt sắn đều trắng, hàm lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc, hàm lượng bột cao. Sắn vàng: củ sắn dài và to, vỏ cùi màu trắng thịt sắn màu vàng nhạt, khi luộc màu vàng rõ rệt hơn, mềm, ít xơ và không ngộ độc. Sắn đỏ: thân cây cao khoảng 3 m, củ dài to, vỏ cùi màu hơi đỏ và dày, thịt trắng. Sắn trắng: thân cây cao, củ ngắn, mập, vỏ gỗ màu xám nhạt thịt trắng. Khi luộc bở, thơm, ít nhựa. Loại sắn được dùng trong sản xuất là loại sắn có hàm lượng tinh bột cao, hay còn gọi là sắn đắng, có hàm lượng axit xyanuahydric cao, ăn bị ngộ độc. Chúng không dùng để ăn tươi mà dùng trong sản xuất sắn lát, tinh bột, rượu,… 2.1.1.2. Cấu tạo củ sắn SVTH: Hà Thị Thu Thanh GVHD: Bùi Viết Cường 4