Đồ án tốt nghiệp Tính tốn thiết kế hệ thống chưng cất ethanol với công suất 100000 m3/năm công nghệ sản xuất Bio─Ethanol từ sắn Đồ án tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIO─ETHANOL VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIO─ETHANOL TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan Bio─Ethanol 1.1.1 Khái niệm Bio─Ethanol 1.1.2 Lịch sử phát triển ứng dụng Bio─Ethanol 1.2 Tổng quan Công nghệ sản xuất Bio─Ethanol 1.2.1 Các phương pháp sản xuất Ethanol 1.2.2 Các nguồn nguyên liệu sản xuất Bio─Ethanol 10 1.2.3 Sự khác công nghệ sản xuất cồn thực phẩm Bio─Ethanol 11 1.3 Công nghệ sản xuất Bio─Ethanol từ tinh bột 12 1.3.1 Giới thiệu nguyên liệu tinh bột sử dụng chủ yếu Việt Nam 12 1.3.2 Giới thiệu nguyên liệu sắn 13 1.3.3 Các dây chuyền công nghệ sản xuất Bio─Ethanol giới 15 1.3.4 Công Nghệ sản xuất Bio─Ethanol Việt nam 24 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG LUYỆN 33 2.1 Cơ sở lý thuyết trình chưng cất 33 2.1.1 Khái niệm chưng cất 33 Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 2.1.2 Khái niệm cân lỏng – 34 2.1.3 Hỗn hợp hai cấu tử 35 2.2 Các phương pháp chưng cất 35 2.2.1 Chưng đơn giản 35 2.2.2 Chưng nước trực tiếp 37 2.2.3 Chưng luyện liên tục 38 2.2.4 Các phương pháp chưng khác 41 2.3 Cở sở tính tốn cơng nghệ chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử 44 2.3.1 Cân pha 44 2.3.2 Cân vật liệu 45 2.3.3 Chỉ số hồi lưu thích hợp 47 2.4 Quy trình cơng nghệ hệ thống chưng cất ethanol 49 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ THÁP CHƯNG LUYỆN 52 3.1 Các thông số ban đầu 52 3.2 Cân pha lỏng – hệ Ethanol – water áp suất làm việc 52 3.3 Cân vật chất 54 3.3.1 Nồng độ phần mol Ethanol tháp 54 3.3.2 Suất lượng mol dòng 55 3.3.3 Phương trình đường làm việc cho đoạn chưng đoạn luyện 56 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN KẾT CẤU CHO THÁP CHƯNG LUYỆN 61 4.1 Chiều cao tháp chưng luyện 61 4.1.1 Số đĩa lý thuyết tháp chưng luyện 61 4.1.2 Số đĩa thực tế tháp chưng luyện 61 Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 4.1.3 Chiều cao tháp chưng luyện 63 4.2 Đường kính tháp 64 4.3 Thiết kế sơ đĩa dự đoán điểm sặc đĩa 68 4.3.1 Chọn thiết kế sợ đĩa cho tháp chưng luyện 68 4.3.2 Dự đoán điểm sặc đĩa 68 4.4 Trở lực đĩa 69 4.4.1 Trở lực đĩa khô 69 4.4.2 Trở lực lớp hỗn hợp lỏng – khí đĩa 71 4.4.3 Tính kiểm tra kênh chảy truyền lỏng 73 4.5 Tính tốn bề dày thiết bị chi tiết khác 75 4.5.1 Tính tốn bề dày thiết bị 75 4.5.2 Tính tốn chân đỡ tháp 82 4.5.3 Cửa nối ống dẫn với thiết bị bích nối tương ứng 85 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 90 5.1 Thơng số hai dòng lưu thể 90 5.2 Cân nhiệt lượng cho thiết bị 90 5.3 Hệ số cấp nhiệt cho lưu thể 91 5.3.1 Hệ số cấp nhiệt cho nước bão hòa khơ ngưng tụ 92 5.3.2 Hệ số cấp nhiệt cho hỗn hợp lỏng etanol – nước 93 5.3.3 Bề mặt truyền nhiệt đáng giá độ dài ống 94 5.4 Tính tốn kết cấu cho thiết bị gia nhiệt đáy tháp 96 5.4.1 Bề dày thiết bị gia nhiệt đáy tháp 96 5.4.2 Bề dày đáy nắp thiết bị gia nhiệt 98 Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 5.4.3 Chọn mặt bích ghép nối thân – đáy nắp thiết bị 98 5.4.4 Bù giãn nở nhiệt bề dày vỉ ống 99 5.4.5 Tính tốn chân đỡ thiết bị gia nhiệt đáy tháp 99 5.4.6 Cửa nối ống dẫn với thiết bị bích nối tương ứng 104 CHƯƠNG 6: QUY TRÌNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH THÁP CHƯNG LUYỆN 107 6.1 Quy trình chế tạo số chi tiết thiết bị 107 6.1.1 Quy trình chế tạo thân tháp chưng cất 107 6.1.2 Quy trình chế tạo đáy nắp thiết bị hình elip 108 6.1.3 Quy trình chế tạo đĩa van chuyển động 109 6.2 Quy trình lắp ráp tháp chưng cất 111 6.2.1 Quy trình lắp đặt thiết bị 111 6.2.2 Quy trình lắp đặt đĩa van vào thân thiết bị 113 6.3 Quy trình vận hành thiết bị 114 6.3.1 Công tác chuẩn bị 114 6.3.2 Công tác vận hành 114 6.3.3 Ngừng hệ thống gặp cố 115 6.3.4 Xử lý cố vận hành 116 KẾT LUẬN 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC 120 Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Đặng Bình Thành, người trực tiếp hướng dẫn em tận tình, chu đáo mặt chun mơn, động viên em mặt tinh thần để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô giáo môn Máy Thiết bị Cơng nghiệp Hóa Chất, Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội tận tình dạy dỗ, bảo em suốt thời gian năm năm học tập rèn luyện trường Em xin chân thành cảm ơn anh chị phòng Kỹ Thuật tồn thể Cơng ty Cổ phần Nhiên liệu Sinh học Miền trung cho phép em thực tập Q Cơng ty, từ tạo tiền đề cho em hồn thành đồ án tốt nghiệp Sau em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè ln động viên giúp đỡ em suốt q trình học tập Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội thời gian thực đồ án tốt nghiệp Hà Nội, Ngày 02 Tháng 06 Năm 2012 Sinh viên Hồ Sỹ Chính Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Mở đầu MỞ ĐẦU Thế giới phải đương đầu với hai khủng hoảng lớn – ấm lên toàn cầu giá tăng cao loại nhiên liệu không tái tạo Tuy nhiên, hai vấn đề có giải pháp thơng thường – nhiên liệu thay nguồn lượng tái tạo hạn chế loại khí thải gây tương nóng lên tồn cầu Trên phương hướng đó, nhà nghiên cứu nhà khoa học giới tìm nguồn nhiêu liệu tốt thân thiện với môi trường – Ethanol sinh học Là nguồn nhiên liệu thay với lợi ích tuyệt vời nó, đồng thời đánh giá nguồn nhiên liệu tiềm với nhiều nước giới Mặc dù có nhiều thuận lợi khó khăn sản xuất ethanol sinh học ethanol sinh học sử dụng nhiên liệu phụ số nước Trong nhiều năm qua, công nghệ sản xuất ethanol sinh học phát triển, đổi vượt bậc, đem lại hiệu cao Công nghệ trọng dây chuyền việc chưng cất ethanol từ giấm chín sau lên men Vì vấn đề tính tốn, thiết kế cải tiến công đoạn chưng cất tồn q trình nói chung điều tất yếu Bản đồ án em với đề tài là: “Tính tốn thiết kế hệ thống chưng cất ethanol với công suất 100000 m3/năm công nghệ sản xuất Bio─Ethanol từ sắn” Trong gồm phần sau: + Chương 1: Tổng quan Bio─Ethanol công nghệ sản xuất Bio─Ethanol công nghiệp + Chương 2: Tổng quan trình chưng luyện + Chương 3: Tính tốn cơng nghệ tháp chưng luyện Ethanol + Chương 4: Tính tốn kết cấu cho tháp chưng luyện Ethanol + Chương 5: Tính tốn thiết bị phụ trợ Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIO─ETHANOL VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIO─ETHANOL TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1 Tổng quan Bio─Ethanol 1.1.1 Khái niệm Bio─Ethanol Bio─Ethanol (ethanol sinh học) ethanol sản xuất từ loại nguyên liệu thực vật chứa đường phương pháp lên men vi sinh từ loại nguyên liệu chứa tinh bột cellulose thông qua phản ứng trung gian thủy phân thành đường Hiện giới, nguyên liệu chứa đường tinh bột sử dụng phổ biết chi phí sản xuất thấp Xăng sinh học hỗn hợp pha trộn theo tỷ lệ xác định ethanol xăng Một số loại xăng sinh học sử dụng giới E5, E10, E85… Ở Việt nam, đưa thị trường loại xăng E5 Cty PV oil cung cấp [1] 1.1.2 Lịch sử phát triển ứng dụng Bio─Ethanol Từ năm 1973 trở trước, Bio─Ethanol không phát triển nhiều, đương thời, cơng nghệ Hóa dầu phát triển, trữ lượng xăng dầu lớn, nên giá thành thấp Sau năm 1973, khủng hoảng dầu mỏ toàn giới xảy [2], khiến giá thành xăng dầu lên cao, nên nước phát triển Mỹ, Braxin số nước châu Âu bắt đầu khởi động lại nghiên cứu Bio─Ethanol Sau đó, Bio─Ethanol phát triển mạnh, đưa vào dụng thực tế số nước Mỹ, Braxin, Nhật Bản… Đầu kỉ 21, xăng sinh học trở thành nhiên liệu ưu tiên hàng đầu xây dựng chiến lược lượng Mỹ, Tây Âu, Nhật, Braxin… Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Ưu điểm xăng sinh học xăng cháy triệt để hơn, loại bỏ phụ gia chống kích nổ chứa chì, giảm phát thải CO2 khơng khí đáng kể so với xăng thường Nhược điểm lớn xăng sinh học nồng độ cao Bio─Ethanol làm hỏng chi tiết lăng cao su, nhưa động Những loại xăng sinh học sử dụng giới [3]: + E5, E10: Bio─Ethanol pha 5%, 10% thể tích vào xăng, sử dụng thông dụng, không ảnh hưởng đến động xe + E25: Bio─Ethanol pha 25% thể tích vào xăng, động xe cần phải cải tiến số chi tiết, điề chỉnh thời gian phun nhiên liệu Braxin quốc gia sử dụng nhiều loại xăng +E85: Bio─Ethanol pha 85% thể tích vào xăng, sử dụng cho động chế tạo riêng Tiêu biểu dòng xe Ford focus sản xuất Mỹ Thực tế, người ta không pha Bio─Ethanol với xăng theo tỷ lệ trung bình 40 đến 60% tỷ lệ này, xăng sau pha bị phân lớp nhanh trình lưu trữ Hiệu dùng xăng sinh học thay thế: + Xăng pha 5% Bio─Ethanol tiết kiêm 5% nhiên liệu so với xăng thường + Công suất động cải thiện + Khi thải CO Hidrocacbon giảm 10% + Khả tăng tốc đông tốt 1.2 Tổng quan Công nghệ sản xuất Bio─Ethanol 1.2.1 Các phương pháp sản xuất Ethanol Ethanol sản xuất nhiều phương pháp khác , có hai phương pháp sau phổ biến Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol + Công nghệ sản xuất ethanol tổng hợp: Tổng hợp ethanol có nghĩa sản xuất ethanol phương pháp hoá học, giới người ta sản xuất ethanol nhiều phương pháp khác Trong công nghệ tổng hợp hoá dầu ethanol sản xuất dây chuyền cơng nghệ hydrat hố khí etylen cơng nghệ cacbonyl hố với methanol Hydrat hố: CH2=CH2 + H2O C2H5OH Cacbonyl: C2H5OH + H2O CH3OH + CO + H2 + Công nghệ sản xuất ethanol sinh học: Cơng nghệ dựa q trình lên men nguồn hydratcacbon có tự nhiên như: nước đường ép, ngô, sắn, mùn, gỗ (C6H10O5)n + n H2O nC6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Q Trong trình sản xuất ethanol sinh học phân thành cơng đoạn công đoạn lên men nhằm sản xuất Bio─Ethanol có nồng độ thấp cơng đoạn chưng cất làm khan để sản xuất ethanol có nồng độ cao để phối trộn vào xăng Hiện sản xuất cồn chủ yếu phổ biến sản xuất theo phương pháp sinh học 1.2.2 Các nguồn nguyên liệu sản xuất Bio─Ethanol Nguồn nguyên liệu để sản xuất Bio─Ethanol chủ yếu từ: + Các loại nguyên liệu chứa đường: mía, củ cải đường, nốt … + Các loại nguyên liệu chứa tinh bột: sắn, ngơ, gạo, lúa mạch, lúa mì… + Các loại nguyên liệu chứa cellulose Tuy nhiên, tùy theo lợi nguồn nguyên liệu quốc gia, người ta chọn loại nguyên liệu có lợi để sản xuất Bio─Ethanol nhiên liệu Ở Việt Nam, nguồn ngun liệu thích hợp sản xuất Bio─Ethanol mía, sắn, gạo, ngơ rỉ đường Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 10 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol 1.2.3 Sự khác công nghệ sản xuất cồn thực phẩm Bio─Ethanol 1.2.3.1 Mục đích sử dụng + Cồn thực phẩm: Người ta sản xuất cồn thực phẩm để pha chế thành rượu loại đồ uống có cồn Các loại đồ uống dùng trực tiếp cho người nên thành phẩm cồn thực phẩm bao gồm chủ yếu etanol Các loại cồn đầu, dầu fusel, andehyt, axit, este… có hại cho sức khoẻ phải tốt khơng vượt ngưỡng qui định Ngoài ra, phải pha lỗng pha chế, nên khơng bắt buộc phải sản xuất cồn có nồng độ cao + Cồn nhiên liệu: Cồn nhiên liệu sản xuất để dùng làm chất đốt Khi sản xuất cồn nhiên liệu người ta khơng cần phải tách bỏ cồn tạp thân chúng cháy tạo lượng Trái với cồn thực phẩm, cồn nhiên liệu bắt buộc phải tách nước triệt để, hàm lượng nước có cồn cao làm giảm hiệu trình cháy ảnh hưởng đến động thiết bị, đồng thời pha cồn vào xăng dẫn đến phân tách pha Cũng mà sản xuất nhiên liệu, người ta phải chọn giải pháp cơng nghệ thích hợp để loại bỏ nước cồn, tạo cồn có nồng độ cao 1.2.3.2 Sự khác công nghệ sản xuất ethanol thực phẩm ethanol nhiên liệu Sự khác công nghệ sản xuất ethanol thực phẩm ethanol nhiên liệu chủ yếu xảy công đoạn cuối: chưng cất, tách nước [4]: Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 11 Đồ án tốt nghiệp Công đoạn Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Ethanol thực phẩm Ethanol nhiên liệu Phức tạp cần tách triệt để Chưng cất chất có hại cho sức khỏe người: Không cần loại bỏ cồn tạp cồn đầu, dầu fusel, adehyt… Tách nước Không cần phải tách nước nâng Phải tách nước nâng nồng nồng độ ethanol độ ethanol lên 99.8% Ngoài ra, để tránh sử dụng ethanol nhiên liệu cho mục đích khác, cồn nhiên liệu sau tách nước biến tính cách thêm vào 1,96 – 5%v/v chất biến tính Khi ethanol dùng làm nhiên liệu gọi ethanol biến tính Chất biến tính dùng xăng khơng chì, naphta… 1.3 Cơng nghệ sản xuất Bio─Ethanol từ tinh bột 1.3.1 Giới thiệu nguyên liệu tinh bột sử dụng chủ yếu Việt Nam Có nhiều nguyên liệu chứa tinh bột sắn, ngơ, gạo….Thành phần hố học số nguyên liệu chứa tinh bột thể bảng sau Tính theo % trung bình: Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 12 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol  Sắn: Hiện nay, diện tích trồng sắn nước ta khoảng gần 500.000 phân bố - chủ yếu Tây Nguyên Đông Nam Năng suất thu hoạch sắn nước ta trung bình 15-20 tấn/ha tăng qua năm.[5] Hàm lượng tinh bột sắn tươi nước ta khoảng 25-35% Cứ 2,3 kg sắn tươi - thu 1kg sắn lát.[5] Với giá việc sử dụng sắn để sản xuất xăng sinh học khả thi -  Ngô: - Năng suất ngô nước ta thấp, đạt mức 3.7 – 3.8 tấn/ha Để sản xuất lít Bio─Ethanol, cần 2,4 đến 2,6 kg ngô giá ngô 4.100 đồng/kg, đồng thời hàng năm Việt Nam phải nhập khoảng 400 – 500 nghìn ngơ Chính vậy, việc sản xuất Bio─Ethanol từ ngơ giai đoạn khơng khả thi giá ngô cao so với sắn lát, hàm lượng tinh bột thấp (65%) [6] Vì vậy, nguồn nguyên liệu chọn lựa cho công nghệ sản xuất Bio─Ethanol sắn 1.3.2 Giới thiệu nguyên liệu sắn - Về củ sắn gồm phần chính: vỏ, thịt củ lõi (ngồi có cuống rễ củ) - Vỏ sắn gồm có phần vỏ gỗ vỏ cùi: + Vỏ gỗ có tác dụng bảo vệ củ chống nước củ, nhiên vỏ gỗ dễ bị thu hoạch vận chuyển + Vỏ cùi lớp tế bào cứng phủ bên ngoài, thành phần chủ yếu xenluloza ngồi có chứa polyphenol, enzim, linamarin + Phần thịt củ có chứa nhiều tinh bột, protein chất dầu, polyphenol, độc tố enzim Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 13 Đồ án tốt nghiệp + Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Lõi sắn nằm tâm củ dọc suốt chiều dài,thành phần chủ yếu xenluloza Lõi có chức dẫn nước chất dinh dưỡng củ đồng thời giúp thoát nước phơi sấy sắn - Thành phần sắn tươi dao động giới hạn lớn: tinh bột 20 - 34%, protein 0,8 - 1,2%, chất béo 0,3 - 0,4%, xenluloza - 3,1%, chất tro 0,54%, polyphenol 0,1 0,3% nước 60 - 74,2% [5] Ngoài sắn chứa lượng Vitamin độc tố Vitamin sắn thuộc nhóm B Các Vitamin bị phần chế biến nấu sản xuất rượu - Độc tố sắn có tên chung phazéolunatin gồm glucozit Linamarin Lotaustralin Các độc tố thường tập chung vỏ cùi Bình thường phazéolunatin khơng độc bị thuỷ phân glucozit giải phóng axit HCN Sắn tươi thái lát phơi khô giảm đáng kể hàm lượng glucozit gây độc kể Đặc biệt sản xuất rượu, nấu nhiệt độ cao pha lỗng nước nên với hàm lượng chưa ảnh hưởng đến nấm men Hơn muối xyanat chưng cất không bay nên bị loại bã rượu [5] - Tiêu chuẩn sắn lát sử dụng cho cơng nghệ [4]: + Hình dạng lát sắn: đường kính 30 – 70 mm, bề dày: 20 – 30 mm + Độ ẩm: 12 – 14 %kl + Hàm lượng tinh bột: 70 – 75 %kg + Protein: 1,5 – 1,8 %kg + Hàm lượng tro: 1,8 – 3,0 %kg + Lipid: 0,5 – 0,9 %kg + Độ xơ: 2,1 – 5,0 %kg + Các tạp chất khác: ≤ 3,0 %kg Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 14 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol 1.3.3 Các dây chuyền công nghệ sản xuất Bio─Ethanol giới Trên giới, có nhiều nhà cung cấp cơng nghệ sản xuất Bio─Ethanol nhiên liệu Có thể kể số nhà cung cấp công nghệ sản xuất Bio─Ethanol nhiên liệu hàng đầu giới gồm: + Lurgi AG, Frankfurt, Đức + Technip-Coflexip, Paris, Pháp + Delta-T Corporation, Virginia, Mỹ + Katzen International INC., Cincinnati, Ohio, Mỹ + Tomsa Destil S.L, Madrid, Tây Ban Nha + Vogelbusch GmbH, Vienna, Áo Ngồi nhà cung cấp quyền cơng nghệ kể trên, lĩnh vực sản xuất Bio─Ethanol nhiên liệu có số nhà cung cấp cơng nghệ, thiết bị mua quyền công nghệ hãng nêu tự nghiên cứu phát triển công nghệ như: + Praj Industries Limited, Pune, Ấn Đô + Alfa Laval (India) Limited, Pune, Ấn Độ + Filli impianti, Monteriggioni, Italia + Kolon Engineering & Construction Co Ltd., Kyunggi-Do, Hàn Quốc + Changhae Engineering Co.Ltd, Jeonju, Hàn Quốc + Rushan Risheng Machinery Manufacture Co., Ltd, Trung Quốc Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, em xin trình bày mơ hình, dây chuyền cơng nghệ nhà cung cấp công nghệ sau: + Vogelbusch GmbH, Vienna, Áo + Praj Industries Limited, Pune, Ấn Đô + Delta-T Corporation, Virginia, Mỹ Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 15 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol 1.3.3.1 Công nghệ Vogelbusch Dây chuyền công nghệ Vogelbusch, Áo [7] Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 16 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Công đoạn nghiền Sắn lát đến nhà máy xe tải đổ xuống phễu tiếp nhận Sau sắn tách bỏ tạp chất kim loại đến kho chứa Từ kho chứa, sắn làm sơ cấp cho thùng chứa trung gian trước vào máy nghiền búa Sản phẩm sau nghiền phân loại sàng phân loại, sản phẩm có kích thước chưa đạt quay lại thùng chứa trung gian trước máy nghiền, bột sắn với kích thước đạt yêu cầu chứa thùng chứa bột Bụi sinh xử lý hệ thống lọc đặc biệt với hỗ trợ máy thổi khí Cơng đoạn hồ hóa – đường hóa Bột sắn hòa trộn với nước sạch, ngưng dịch hèm loãng sau ly tâm Tinh bột chuyển hóa/cắt mạch thành dextrin, đường đa enzyme Alpha amylaza nhiệt độ, áp suất pH thích hợp Q trình nấu sử dụng phun trực tiếp Dịch sau hồ hóa làm mát thiết bị làm lạnh nhanh hoạt động điều kiện chân không Dịch sau làm lạnh nhanh cấp cho thùng đường hóa Tại đây, phần dịch hèm lỗng sau ly tâm bổ sung, dung dịch H2SO4 điều chỉnh pH enzyme Gluco-amylaza chuyển hóa dextrin, đường đa thành đường Glucô Công đoạn lên men Vogelbusch sử dụng công nghệ lên men liên tục Kết việc sử dụng công nghệ giảm lao động, giảm lượng dung dịch CIP (kết giảm hóa chất chi phí), cơng suất lên men tăng khoảng 130% so với hệ thống lên men theo mẻ làm tăng sản lượng ethanol Bản chất phương pháp lên men liên tục rải giai đoạn lên men mà giai đoạn thực nhiều thiết bị lên men có liên hệ với Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 17 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Dòng dịch chảy qua thùng lên men giấm chín lấy từ bồn cuối Trong thiết kế dây chuyền này, q trình lên men thực gián đoạn cách đóng van kết nối thùng lên men để cách ly thùng với Khi thùng nạp liệu lấy giấm chín cách độc lập (lên men gián đoạn thùng) Công đoạn chưng cất – tách nước Sử dụng công nghệ chưng cất đa áp suất, hệ thống chưng cất hệ thống chưng cất sử dụng nhiệt tối ưu giảm lượng tiêu thụ Hệ thống tháp gồm: - Tháp cất I với khử khí phần - Tháp cất II - Tháp khử Anđehyt - Tháp cất tinh I - Tháp cất tinh II Các tháp hoạt động mức áp suất khác để tháp gia nhiệt đỉnh tháp khác Cồn từ khu vực chưng cất gia nhiệt siêu tốc nhằm nâng nhiệt độ lên khoảng 115oC hóa hồn tồn Sau cồn tách nước rây phân tử 3A Sản phẩm cồn khan đưa ngưng tụ, làm mát tồn chứa Sau thời gian hấp phụ, tháp hấp phụ bị bão hòa tháp tái sinh phần dòng cồn khan khỏi tháp hấp phụ Dòng cồn tái sinh có chứa nước quay trở lại khu vực chưng cất Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 18 Đồ án tốt nghiệp Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Công đoạn xử lý dịch hèm Dịch hèm thải từ tháp chưng cất đưa đến máy ly tâm nhằm tách bỏ thành phần rắn lơ lửng Dịch hèm loãng sau ly tâm, phần hồi lưu lại q trình cơng nghệ, phần lại đưa cô đặc bốc Bã ẩm tách từ máy ly tâm trộn với phần cặn đáy từ thiết bị đặc, sau đưa sấy làm thức ăn gia súc Hơi sinh từ thiết bị sấy, cô đặc thu hồi quay trở lại q trình cơng nghệ 1.3.3.2 Cơng nghệ Praj Dây chuyền công nghệ Praj Industries Limited, Pune, Ấn Độ [8] Quá trình sản xuất ethanol từ sắn lát dựa theo phương pháp chưng cất bao gồm nghiền, loại bỏ cát đá, hồ hoá, lên men, chưng cất - tách nước Xử lý nước thải theo phương pháp gạn lắng, xử lý bio-gas phương pháp xử lý xục khí phương pháp xử lý lần hai Khu cơng nghệ chia thành mục sau: Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 19 Đồ án tốt nghiệp - Chương 1: Tổng quan Bio-Ethanol Nghiền sắn tách cát: Trong khu vực này, sắn lát làm sạch, nghiền hoà bột để tạo thành dịch bột sắn (slury) - Hồ hoá: Trong khu vực này, tinh bột hồ hoá khoảng 115oC với có mặt enzym - Đường hố lên men “HIFERM-NM”: Trong khu vực này, dịch hồ hoá chuyển hố thành đường, sau đường lên men được lên men đồng thời nấm men khô hoạt động tạo thành ethanol - Chưng cất “ECOFINE MPR”: Trong khu vực này, dịch bột sau lên men chưng cất hai hệ thống tháp chưng cất để tạo thành ethanol ngậm nước 93% Trong trường hợp cần tăng nồng độ lên 95% sử dụng nhiều - Tách bã xử lý nước thải theo phương pháp xử lý methanol ECOMET XPD Dịch hèm sản xuất sản phẩm phụ khu chưng cất, tách máy tách ly tâm để tạo thành bã ẩm dịch hèm lỗng Cơng đoạn hồ hóa Bột sắn xử lý khu vực xử lý sơ sắn để tạo thành dịch bột Cát loại bỏ giai đoạn xử lý Dịch bột sử dụng làm ngun liệu cho cơng đoạn hồ hóa Dịch bột khu xử lý sơ sắn hòa với dòng khỏi đáy tháp tinh Dòng dịch hèm tuần hồn dịch bột hòa trộn thùng chuẩn bị dịch Nó gia nhiệt đến 105oC Dịch đưa vào thùng hồ hóa Trong thùng hồ hóa này, dịch bột trì 85oC Enzym hồ hóa thêm vào với enzym giảm độ nhớt Sau hồ hóa, dịch bột làm mát bơm đến khu vực đường hóa lên men Cơng đoạn đường hố lên men Men giống chuẩn bị bình chuẩn bị men dịch bột tiệt trùng với men khơ hoạt hóa Nhiệt độ tối ưu trì cách tuần hồn qua Hồ Sỹ Chính – Máy TB CN HC K52 20