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 [3] 10 II.2. Phương pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc – Zeolite .11 II.2.1. Giới thiệu về Zeolite [1] .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 [7]: . 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 v ρ và rρ .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 107oC trong một mẻ: 38 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 107o C ư 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 ư 350oC .41 II.3. Nhiệt lượng Q2E để nâng nhiệt của Etanol bị hấp phụ từ 107 ư 350oC .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 ư 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 115o C ư 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 IX.2.1. Tính toán nhiệt lượng cần thiết đưa nước trong nồi hơi lên 600o C 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 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 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
