Đồ Án Thiết kế hệ thống hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng, nồng độ nhập liệu 92%, nồng độ sản phẩm cồn khan

Mục Lục
Chương 1. 6
I. Mục đích đề tài6
1. Tính thực tiễn của đề tài6
2. Lợi ích của việc dùng gasohol7
II. Những đặc tính của cồn tinh luyện. 8
1. Các phương pháp sản xuất cồn. 8
2. Tính chất và ứng dụng của cồn. 8
III. Cồn nhiên liệu. 9
1. Lịch sử phát triển. 9
2. Yêu cầu về chất lượng. 9
3. Các phương pháp pha cồn vào xăng. 12
4. Ưu nhược điểm của xăng pha cồn với xăng truyền thống. 12
IV. Các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu. 13
1. Phương pháp chưng luyện. 13
2. Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua màng. 13
3. Phương pháp hấp phụ (rây phân tử)14
4. Phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp. 17
V. Vật liệu hấp phụ Zeolite. 18
1. Cấu trúc của zeolite. 18
2. Phân loại Zeolite. 18
3. Xác định bề mặt riêng của zeolite. 19
4. Một số đặc trưng của Zeolite 4A20
Chương 2. 21
I. Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir. 21
II. Thuyết hấp phụ Fruendlich. 22
III. Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Brunauer – Emmett – Teller (BET)23
IV. Một số thực nghiệm về phương pháp hấp phụ sản xuất cồn bằng vật liệu zeolite. 23
Chương 3. 28
I. Lựa chọn quy trình công nghệ. 28
II. Thuyết minh quy trình công nghệ. 28
Chương 4. 29
I. Cân bằng vật chất cho quá trình hấp phụ. 29
II. Tính toán chiều cao lớp hấp phụ. 31
1. Đường kính của tháp. 31
2. Tính chiều cao tháp. 32
3. Tính toán thời gian hấp phụ. 32
4. Tính toán lượng zeolite cần thiết33
III. Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình hấp phụ. 33
Chương 5. 35
I. Chọn tác nhân giải hấp phụ. 35
II. Cân bằng vật chất cho quá trình nhả hấp phụ. 35
II. Tính toán vận tốc hơi giải hấp đi trong tháp. 37
II. Các giai đoạn nhả hấp phụ. 37
Chương 6. 39
I. Tính toán chiều cao toàn bộ tháp. 39
II. Tính tổn thất áp suất của dòng khí qua lớp hấp phụ. 39
III. Tính toán cơ khí cho thân tháp. 39
1. Tính bề dày cho thân trụ hàn chịu áp suất trong. 40
2. Tính đáy, nắp tháp. 40
3. Tính đường kính và bích ghép các ống dẫn. 41
4. Tính chân đỡ tai treo cho tháp. 44
Chương 7. 47
I. Tính toán nồi đun. 47
1. Lượng hơi đốt cần dùng. 47
2. Hiệu nhiệt độ trung bình 48
3. Hệ số cấp nhiệt của cồn sôi sủi bọt trong thiết bị đun sôi48
4. Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ phía trong ống. 48
5. Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách. 49
6. Hệ số truyền nhiệt tổng quát 49
7. Bề mặt truyền nhiệt50
II. Năng suất nhiệt của caloriphe. 50
III. Tính toán thiết bị ngưng tụ sản phẩm50
1. Lượng nước cần dùng để giải nhiệt50
2. Hiệu nhiệt độ trung bình. 51
3. Hệ số cấp nhiệt hơi cồn tình khiết ngưng tụ trên bề mặt ống đứng 51
4. Hệ số cấp nhiệt của nước giải nhiệt đi trong ống 51
5. Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách 52
6. Hệ số truyền nhiệt tổng quát 52
7. Bề mặt truyền nhiệt 53
Kết Luận
Tài Liệu tham khảo

Chương 1

TỔNG QUAN​ I. Mục đích đề tài
1. Tính thực tiễn của đề tài
Các nhà khoa học cho biết, chúng ta đang sống trong một giai đoạn lịch sử mới cảu trái đất – kỷ nguyên loại người – khi chúng ta là nguồn lực chính của trái đất. Nhưng hiện nay sự thành công thái quá của con người đã gây ra những áp lực chưa từng thấy cho hệ sinh thái trái đất và đe dọa chính loài người .
Theo các chuyên gia, chúng ta đang phải đối mặt với sáu vấn đề có liên quan tới nhau và rất cấp bách:
- Lương thực: Cứ sáu người thì có một người bị đói và suy dinh dưỡng trong khi đó quá trình công nghiệp hóa và dân số tăng đang làm giảm diện tích trồng cây lương thực
- Nước: Đến năm 2025, 2/3 dân số thế giới phải sống trong vùng thiếu nước sạch
- Năng lượng: Hiện nay nguồn năng lượng chính của chúng ta đến từ dầu mỏ và khí đốt, trong khi đó nguồn nhiên liệu hóa thạch này đang khan hiếm dần và dự đoán sẽ hết trong một tương lai rất gần
- Biến đổi khí hậu: Biến đổi khí hậu đã và đang diễn ra trên toàn thế giới, nó có ảnh hưởng rất lớn đến đời sống con người trên trái đất
- Đa dạng sinh học: Nhiều nhà khoa học cho rằng thế giới đang bước vào cuộc “đại tuyệt chủng” lần thứ 6 do các vấn đề về ô nhiễm môi trường và tăng dân số
- Ô nhiễm: Các chất được cho là ô nhiễm đã có trong tự nhiên từ rất lâu nhưng hiện giờ chúng đang có nồng độ cao đến mức báo động, nó đang gây ra nhưng thiệt hại và biến đổi to lướn đối với con người và sinh vật trên trái đất. Như trên đã nêu, năng lượng và ô nhiễm là hai vấn đề quan trọng cấp bách cần giải quyết nhanh chóng
Thực tế cho thấy, cùng với sựu phát triển mạnh mẽ của nền đại công nghiệp thì kéo theo là lượng năng lượng cần cho nó cũng tăng lên rất lớn. Trong khi đó nguồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, theo như dự báo của các nhà khoa học thì trữ lượng xăng dầu của toàn thế giới chỉ đủ cho khoảng 50 năm nữa Mặt khác việc sử dụng các nguồn nhiên liệu hóa thạch làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng. Việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thải ra rất nhiều khí ô nhiễm như COx, NOx, SOx, các hợp chất hydrocacbon Gây nên nhiều hiệu ứng xấu đến môi trường sống, ảnh hưởng lơn đến chất lượng cuộc sống Vì vậy việc tìm ra nguồn năng lượng mới có khả năng tái tạo và thân thiện với môi trường là điều rất quan trọng và cần thiết. Bên cạnh việc sử dụng các nguồn năng lượng như năng lượng thủy điện, năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều Thì năng lượng có nguồn gốc sinh học đang rất được quan tâm. Ethanol là nhiên liệu đi từ nguồn gốc sinh học đang được cả thế giới quan tâm.
Và hiện nay Ethanol được sử dụng như một phụ gia để pha vào xăng tạo thành một loại nhiên liệu được gọi là gasohol hay gasoline – alcohol Đặc biệt nước ta 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 trồng lúa gạo.
Nước ta là nước có sản lượng lúa gạo xuất khẩu đứng thứ hai trên thế giới với những năm gần đây kim nghạch xuất khẩu gạo tăng liên tục. Bên cạnh đó ngành trồng trọt rau củ quả cũng phát triển rất mạnh. Tất cả các yếu tố trên cho thấy việc sản xuất Ethanol pha xăng từ các phụ phẩm của sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam là rất khả thi Vì những lý do trên, đề tài “ Thiết kế phân xưởng tinh luyện cồn tuyệt đối dùng để pha xăng” là công đoạn cuối cùng của dây chuyền sản xuất cồn pha xăng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của loại nhiên liệu mới này
2. Lợi ích của việc dùng gasohol
Xét về mặt năng lượng thì cồn tinh luyện không có lợi hơn so với xăng (năng lượng sinh ra khi đốt cháy cồn chỉ bằng 62% khi đốt cháy xăng) nhưng việc ứng dụng gasohol vào thực tế sẽ mang nhiều lợi ích kinh tế:
- Tiết kiệm được lượng xăng nhập khẩu nếu pha thêm 10% Ethanol vào xăng mà bảo đảm động cơ vẫn hoạt động bình thường thì có nghĩa là ta sẽ giảm được 10% lượng xăng nhập khẩu qua đó tiết kiệm được rất nhiều ngân sách dành cho việc nhập khẩu xăng.
- Ethanol có chỉ số octane cao, nên khi pha thêm Ethanol vào xăng làm tăng thêm chỉ số này và cũng đồng thời tăng chất lượng xăng
- Tận dụng các nguồn phụ phế phẩm của nông nghiệp để sản xuất cồn như rơm rạ, mật rỉ, ngô, sắn Đồng thời tạo công ăn việc làm cho nhân dân. Hàng năm nước ta có khoảng 31 triệu tấn rơm rạ, ngoài việc sản xuất nấm rơm ra thì đây là ngồn sản xuất cồn rất lớn, rất có triển vọng
- Giúp ổn định vấn đề về an ninh năng lượng và giảm bớt phụ thuộc năng lượng vào các quốc gia khác