PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG

Như ta đã biết Việt Nam là một nước có nền kinh tế nông nghiệp là chủ yếu với thế mạnh chính là các ngành trồng trọt và chăn nuôi đặc biệt là ngành sản xuất lúa gạo. Hàng năm nước ta có sản lượng xuất khẩu lúa gạo rất lớn và đứng thứ 2 trên thế giới, những năm gần đây kim nghạch xuất khẩu gạo liên tục tăng.

Năm 2007 vừa qua các doanh nghiệp trong nước đã xuất khẩu một lượng gạo rất lớn 4,5 triệu tấn gạo và giữ vững vị trí nhà cung cấp gạo đứng thứ 2 trên thế giới sau thái lan.

Bên cạnh đó các ngành trồng trọt như rau, củ, quả, mía…Cũng pháttriển không ngừng.

Tất cả những yếu tố trên cho thấy đây là một nguồn nguyên liệu rất phong phú, rồi dào và dư thừa của Việt Nam. Tạo điều kiện rất thuận lợi cho các ngành công nghiệp sử dụng nguyên liệu là sản phẩm của ngành nông nghiệp đặc biệt là các ngành sản xuất nhiên liệu xăng dầu, cồn, nhiên liệu sinh học…

Trong khi đó tình hình xăng dầu thế giới hiện nay có nhiều biến động. Trong những năm gần đây giá xăng dầu thế giới tăng với tốc độ chóng mặt. Các nước có nguồn tài nguyên dầu mỏ dồi dào đã hạn chế khai thác gây ra nhiều biến động xấu đến nền kinh tế toàn cầu. Đặc biệt là các nước có nền công nghiệp đang phát triển phải chịu nhiều hậu quả nặng lề, tình hình lạm phát tăng mạnh ảnh hưởng đến chất lượng của đời sống nhân dân. Đây là

một mối lo ngại đối với chính phủ, các doanh nghiệp trong nước và toàn thể nhân dân ta. Song song với những khó khăn đó là tình hình về nguồn nhiên liệu dầu mỏ của nước ta ngày càng cạn kiệt theo thời gian do nước ta chỉ xuất khẩu dầu thô và nhập xăng dầu từ nước ngoài mà chưa có nhà máy lọc dầu nào chính thức đi vào hoạt động.

Trước tình hình đó việc nghiên cứu sản xuất các nguồn nhiên liệu khác thay thế xăng dầu là một việc làm cấp bách và quan trọng. Bên cạnh việc xây dựng các nhà máy lọc dầu tại Việt Nam chúng ta cần nghiên cứu và xây dựng các nhà máy sản xuất nguyên liệu sạch như cồn tuyệt đối, nhiên liệu sinh học… Để tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu dư thừa của nền nông nghiệp, đảm bảo được an toàn về năng lượng cho phát triển nền kinh tế Việt Nam vẫn đang nằm trong vùng các nươc nghèo nhất thế giới.

Đề tài của em là thiết kế phân xưởng sản xuất cồn tuyệt đối là một đềtài rất hay và có ý nghĩa thực tiễn và đáp ứng được phần nào về nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay của đất nước. Tuy nhiên, đây là một đề tài hết sức mới mẻ trong quá trình làm việc sẽ gặp rất nhiều khó khăn và không tránhkhỏi những sai sót trong quá trình làm việc. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn Ts. Văn Đình Sơn Thọ với những ý kiến đóng góp quý báu giúp em hoàn thành tốt đồ án này. Qua quá trình tìm hiểu về các phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối, các ưu và nhược điểm của mỗi phương pháp em đã lựa chọn Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp hấp phụ bằng zeolite. Sau đây em xin trình bày bản đồ án như sau:

Mục lục

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 1

PHẦN II: LÝ THUYẾT CHUNG 4

I. NGUYÊN LIỆU ETANOL 4

I.1. Tính chất của Etanol 4

I.2. Cơ chế phụ gia của Etanol khi pha vào xăng 4

I.3. Ứng dụng của Etanol . 5

I.4. Tình hình sản xuất Etanol trên thế giới hiện nay 5

II. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT CỒN CAO ĐỘ 8

II.1. Phương pháp chưng cất 8

II.1.1. Chưng trích ly: 8

II.1.2. Chưng phân tử . 10

II.2. Phương pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc – Zeolite 11

II.2.1. Giới thiệu về Zeolite 11

II.2.2. Quá trình hấp phụ [4- 241]. 13

II.2.3. Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc. 15

II.3. Phương pháp dùng các chất hút ẩm. 21

II.4. Phương pháp thẩm thấu qua màng 21

II.5. Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu và rây phân tử 23

II.6. Kết hợp chưng cất và thẩm thấu qua màng: 23

II.7. So sánh đánh giá các phương pháp . 24

III. MỘT SỐ CÁC THỰC NGHIỆM VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ SẢN XUẤT

CỒN BẰNG ZEOLITE 3A . 26

III.1 Các tính chất và các đại lượng nhiệt động của quá trình hấp phụ nước: 28

III.2 Các tính chất và các đại lượng nhiệt động của quá trình hấp phụ Etanol . 28

III.3 Đường cong biểu diễn quá trình nhiệt và quá trình hấp phụ , nhả hấp phụ nước trên chất hấp phụ : . Error! Bookmark not defined. PHẦN III: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG .30

A. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT . 30

I. TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ . 30

I.1. Tính

ρv và

ρr . 30

I.2. Tính lưu lượng khối lượng hỗn hợp đầu vào 30

I. 3. Tính lượng nước bị hấp phụ trong một giờ 31

I.4. Cân bằng vật chất lượng nước vào và ra khỏi tháp hấp phụ 31

II. TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH NHẢ HẤP 34

III. TÍNH LƯỢNG ZEOLITE CẦN THIẾT VÀ TỐC ĐỘ HỖN HỢP ĐẦU VÀO 35

III.1 Tính lượng Zeolite cần thiết . 35

B. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 37

I. TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ . 38

I.1. Tính nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình hấp phụ ở 107 oC trong một mẻ: 38

119

I.2. Tính toán nhiệt độ trung bình của toàn bộ thiết bị trong quá trình thực hiện hấp

phụ 39

II. TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH LÀM NÓNG VẬT LIỆU (2) TỪ 107oC ÷ 350oC

40

II.1. Tính nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ chất hấp phụ: 40

II.2. Nhiệt lượng Q2N để để nâng lượng nước bị hấp phụ từ 107 ÷ 350 oC 41

II.3. Nhiệt lượng Q2E để nâng nhiệt của Etanol bị hấp phụ từ 107 ÷ 350 oC 41

III. TÍNH TOÁN CHO QUÁ TRÌNH GIẢI HẤP (3) . 41

II.1. Tính nhiệt lượng cần thiết để thực hiện quá trình giải hấp phụ Q3 . 42

IV. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH LÀM MÁT VẬT LIỆU (4) 42

V. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CẤP NHIỆT NHẢ HẤP PHỤ . 43

V.1. Tính nhiệt lượng do lượng khí N2 mang vào trong quá trình làm nóng khối vật

liệu lên nhiệt độ 350oC. 43

V.2. Tính lượng nhiệt do Nitơ mang vào trong quá trình thực hiện quá trình nhả hấp

phụ ở 350oC. 43

V.3. Tính toán lượng N2 cần thiết cho quá trình nâng nhiệt độ của khối vật liệu từ

nhiệt độ 107 ÷ 350oC . 44

V.4. Tính lượng N2 cần thiết để thực hiện quá trình nhả hấp phụ 45

V.5. Tính tốc độ khí N2 trong quá trình nhả hấp phụ và làm nóng khối vật liệu 46

VI. TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LƯỢNG N2 ĐỂ LÀM MÁT KHỐI VẬT LIỆU

TRONG QUÁ TRÌNH (4) . 47

VI.1. Lựa chọn tốc độ dòng khí để thực hiện quá trình làm mát khối vật liệu . 47

VI.2. Tính toán nhiệt độ trung bình của dòng khí N2 sau khi ra khỏi tháp trong quá trình làm mát khối vật liệu . 47

VI.2.1. Tính Lượng khí N2 truyền qua thiết bị trong 8h 48

VI.2.2. Tính lượng nhiệt thực tế mà khối vật liệu truyền cho khối khí trong 8h 48

VI.2.3. Tính nhiệt độ dòng khí N2 sau khi ra khỏi thiết bị T4r . 48

VI.3. Tính toán nhiệt độ trung bình của dòng khí sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt

dòng khí nhả hấp phụ . 49

VI.3.1. Tính nhiệt lượng dòng hơi nhả hấp truyền cho thiết bị trao đổi nhiệt trong

giai đoạn (2). 50

VI.3.2. Tính lượng nhiệt dòng hơi nhả hấp truyền cho thiết bị trao đổi nhiệt trong

giai đoạn (3). 50

VI.3.3. Tính nhiệt độ của dòng khí N2 tận dụng nhiệt sau khi đi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt 51

VII. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC LÀM MÁT 52

VII.1.Tính nhiệt toả ra do hỗn hợp khí nhả toả ra sau khi làm lạnh. 52

VII.2. Tính toán tốc độ dòng nước làm mát 52

VII.3. Tính nồng độ của rượu ngưng tụ lấy ra từ thiết bị làm lạnh 53

VIII. TÍNH TOÁN NHIỆT LƯỢNG CALORIFIER CẦN CẤP 54

Hình 3.6. 54

VIII.1. Tính toán lượng nhiệt cần thiết để đưa dòng khí N2 từ 115oC ÷ 350 oC . 54

VII.2.Tính toán lưu lượng dòng hơi nước quá nhiệt đi trong calorifier . 55

IX. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG NỒI HƠI CUNG CẤP . 57

IX.1. Tính lượng nước cần thiết để đun trong nồi hơi . 57

IX.2. Tính toán nhiệt lượng cần thiết nồi hơi cung cấp cho hơi nước 57

120

IX.2.1. Tính toán nhiệt lượng cần thiết đưa nước trong nồi hơi lên 600oC 57

IX.2.2. Tính nhiệt lượng cần thiết mà nồi hơi cần bù lại cho hơi nước khi trao đổi

nhiệt qua calorifier . 58

IX.3. Tính lượng than cần cung cấp để đốt nồi hơi . 59

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ.59

I. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 59

I.1. Chọn kích thước thiết bị 59

I.1.1. Tính vận tốc cho phép của dòng khí 60

I.1.2. Tính toán chiều cao của tháp . 60

I.1.3. Tính tổn thấp áp suất qua lớp hạt. 63

I.2. Tính chiều dày thân tháp 65

66

I.3. Tính đường kính ống dẫn hơi vào tháp. 66

.

II. TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 70

II.1. Thiết bị trao đổi nhiệt . 70

II.1.1. Thiết bị truyền nhiệt loại vỏ bọc ngoài [4-113] 70

II.1.2. Thiết bị truyền nhiệt loại ống . 71

II.1.4. Thiết bị truyền nhiệt loại xoắn ốc. 76

II.1.5. Thiết bị truyền nhiệt loại ống có gân 77

II.1.6. So sánh và lựa chọn thiết bị trao nhiệt 77

II.2. Calorifier cấp nhiệt . 78

II.2.3. Calorifier khói – khí 82

II.2.4. Lựa chọn calorifier cấp nhiệt . 83

II.3. Nồi hơi . 84

II.4. Thiết bị ngưng tụ 85

II.4.1. Ngưng tụ gián tiếp . 86

II.5. Lựa chọn thiết bị lọc bụi . 87

II.5.1. Thiết bị đường lắng . 87

II.5.2. Thiết bị buồng lắng 88

II.5.3 Xyclon lọc bụi 89

II.5.4. Thiết bị lọc tay áo 89

II.5.4. Thiết bị lọc kiểu vách ngăn 90

II.5.5 Một số thiết bị khác 91

II.6. Lựa chọn bơm 92

II.6.1 Bơm vận chuyển chất lỏng 92

II.6.2. Bơm vận chuyển chất khí 92

PHẦN V – XÂY DỰNG 94

I. XÁC ĐỊNH ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY. 94

I.1. Các cơ sở để xác định địa điểm xây dựng 94

I.2. Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng 95

I.2.1. Các yêu cầu chung 95

I.2.2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng . 96

II. THIẾT KẾ TỔNG MẶT BẰNG . 96

II.1. Các nhiệm vụ chính khi thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 97

II.2. Các yêu cầu thiết kế tổng mặt bằng nhà máy 97

121

II.3. Nguyên tắc phân vùng trong nhà máy . 98

II.3.1. Vùng trước nhà máy 98

II.3.2. Vùng sản xuất 99

II.3.3. Vùng các công trình phụ 99

II.3.4. Vùng kho tàng và khu vực giao thông . 99

II.3.5. Ưu nhược điểm của phương pháp phân vùng . 100

II.4. Những căn cứ để sản xuất phân xưởng sản xuất cồn tuyệt đối theo phương pháp

hấp phụ Zeolite 100

II.5. Tính toán và xác định kích thước chính của các công trình trong nhà máy. . 100

II.6. Cấu tạo phân xưởng sản xuất. . 101

II.6.1. Kết cấu móng 101

II.6.2. Cột 101

II.6.3. Mái 102

II.6.4. Cửa sổ . 102

II.6.5. Cửa ra vào phân xưởng 102

PHẦN VI: ĐIỆN, NƯỚC .105

I.ĐIỆN 105

I.1. Tính phụ tải chiếu sáng 105

I.2. Tính phụ tải động lực. 106

I.3.Lượng điện tiêu thụ hàng năm của nhà máy 106

I.3.1. Điện năng thắp sáng 106

I.3.2. Điện năng cho phụ tải động lực . 107

I.3.3. Điện năng tiêu thụ toàn phân xưởng trong một năm 107

II. NƯỚC 107

II.1. Nước sinh hoạt . 107

II.2. Nước sản xuất 108

PHẦN VII: KINH TẾ .109

I.TÓM LƯỢC DỰ ÁN 109

II. KẾ HOẠCH SẢN XUẤT . 109

II.1. Kế hoạch sản xuất 109

II.2. Tính toán kinh tế 109

II.2.1. Vốn cố định. 109

II.2.2. Vốn lưu động. 111

II.2.3. Chi phí nhu cầu về nước. . 112

II.2.4. Tính nhu cầu lao động . 112

II.2.5. Giá thành sản phẩm. 113

II.2.6. Lãi và thời gian thu hồi vốn . 114