Đồ Án Thiết kế nhà máy sản xuất rượu cồn năng suất 20000lit/ngày

LỜI MỞ ĐẦU
Công nghệ cồn etylic là khoa học về phương pháp và quá trình chế biến các nguyên liệu chứa tinh bột, đường, xenluloza, etylen thành sản phẩm rượu etylic hay etanol. Đây là ngành công nghệ được biết đến rất sớm và ngày càng được quan tâm phát triển bởi cồn có rất nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực và đời sống xã hội. Cồn pha với nước thành rượu để uống, chế biến thức ăn, chế biến các loại hương hoa quả. Trong y tế cồn được dùng để sát trùng, sản xuất dược phẩm, để chữa bệnh . Cồn còn là một sản phẩm hoá học vì cồn có thể sử dụng trực tiếp hoặc là nguyên liệu trung gian để sản xuất axit acetic, andehyt acetic, etyl acetat và các hoá chất khác, có thể tạo ra hoá chất dầu mỏ. Cồn còn được dùng trong công nghiệp để làm chất đốt, làm dung môi hòa tan các hợp chất vô cơ và hữu cơ, trong cao su tổng hợp
Ngoài ra hiện nay cồn tuyệt đối (≥ 99,5%V) còn được dùng để thay thế một phần nhiên liệu cho động cơ ô tô. Cồn có thể thay thế 20%ư22% trong tổng lượng xăng thành "gasohol" để sử dụng trong ôtô và các phương tiện khác dùng động cơ xăng. Đây là một hướng phát triển mới và đầy triển vọng của ngành công nghiệp vì việc sử dụng cồn thay thế một phần cho xăng sẽ làm giảm bớt sự ô nhiễm môi trường, để tiết kiệm năng lượng của các loại động cơ. Nó làm tăng chỉ số octan của xăng, ngăn cản sự cháy kích nổ và dẫn đến có thể thay thế tetra etyl chì là một chất độc hại. Cồn có rất nhiều ứng dụng, chính vì vậy sản xuất cồn là công việc cần thiết và được quan tâm phát triển.
Nước ta với nền tảng của một quốc gia có nền sản xuất nông nghiệp, các sản phẩm ngũ cốc dồi dào, phong phú đã tạo nên sự đa dạng trong nguồn nguyên liệu chứa tinh bột cung cấp cho ngành sản xuất rượu cồn. Tuy nhiên, hiện nay ngành công nghiệp sản xuất cồn của nước ta vẫn chưa thực sự phát triển, công nghệ, thiết bị lạc hậu, năng suất và chất lượng sản phẩm chưa cao, chủng loại sản phẩm nghèo nàn, chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ. Ứng dụng của cồn trong các ngành công nghiệp chưa được rộng rãi, công suất của các nhà máy sản xuất còn thấp.
Do vậy, thiết kế và xây dựng thêm nhà máy sản xuất rượu cồn với năng suất và chất lượng sản phẩm cao hơn là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của ngành công nghiệp rượu cồn cũng như yêu cầu của nền kinh tế nước nhà.

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 3
MỤC LỤC 4
LỜI MỞ ĐẦU 10
CHƯƠNG I - LẬP LUẬN KINH TẾ 12
1.1. Thực trạng ngành công nghiệp sản xuất rượu cồn ở nước ta. 12
1.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất rượu cồn. 13
1.2.1. Nguồn cung cấp nguyên liệu. 14
1.2.2. Địa hình. 14
1.2.3. Giao thông. 14
1.2.5. Nguồn điện. 15
1.2.6. Nguồn nhân lực. 15
1.2.7. Thị trường tiêu thụ. 15
1.2.8. Thông tin, liên lạc. 15
CHƯƠNG II - CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 16
2.1. Tổng quan về nguyên liệu và sản phẩm. 16
2.1.1. Nguyên liệu. 16
c) 2.1.1.2. Thành phần cấu tạo hóa học của sắn. 16
2.1.2. Rượu etylic. 18
d) 2.1.2.1. Tính chất vật lý của rượu etylic. 18
e) 2.1.2.2. Tính chất hóa học của rượu etylic. 18
f) 2.1.2.3. Tính chất sinh học. 20
2.2. Quy trình công nghệ sản xuất 20
2.2.1. Nghiền nguyên liệu. 21
2.2.1. Nghiền nguyên liệu. 22
g) 2.2.1.1. Mục đích. 22
h) 2.2.1.2. Các phương pháp nghiền. 22
i) 2.2.1.3. Yêu cầu bột sắn sau khi nghiền. 22
2.2.2. Hòa bột. 22
j) 2.2.2.1. Mục đích. 22
k) 2.2.2.2. Tiến hành. 22
2.2.3. Công đoạn nấu. 23
l) 2.2.3.1. Mục đích. 23
m) 2.2.3.2. Các phương pháp nấu. 23
n) 2.2.3.3. Chọn phương pháp nấu. 26
2.2.4. Công đoạn đường hóa. 27
o) 2.2.4.1. Mục đích. 27
p) 2.2.4.2. Tác nhân đường hóa. 27
q) 2.2.4.3. Các phương pháp đường hóa. 27
r) 2.2.4.4. Chọn phương pháp đường hóa. 29
2.2.5. Công đoạn lên men. 30
s) 2.2.5.1. Mục đích. 30
t) 2.2.5.2. Các phương pháp lên men. 30
u) 2.2.5.3. Chọn phương pháp lên men. 31
2.2.6. Công đoạn chưng luyện và tinh chế. 33
v) 2.2.6.1. Mục đích. 33
w) 2.2.6.2. Các phương pháp chưng luyện. 33
x) 2.2.6.3. Chọn phương pháp chưng luyện. 35
y) 2.2.6.3.1. Tiến hành. 35
CHƯƠNG III - TÍNH CÂN BẰNG SẢN PHẨM 37
3.1. Tính hiệu suất lý thuyết. 37
3.2.Tính hiệu suất thực tế 37
3.3. Tính cân bằng cho nguyên liệu. 38
3.4. Tính cân bằng sản phẩm cho công đoạn nấu và công đoạn đường hóa. 39
3.4.1. Tính lượng dịch cháo sau khi nấu. 39
3.4.2. Tính lượng dịch đường hóa (lượng chất khô hòa tan). 40
3.4.3. Tính lượng chế phẩm. 42
z) 3.4.3.1. Lượng Termamyl. 42
aa) 3.4.3.2. Lượng Sansuper. 42
bb) 3.4.3.3. Tính lượng chất sát trùng Na2SiF6 42
cc) 3.4.3.4. Tính lượng men khô. 42
3.5. Tính cân bằng cho công đoạn lên men. 43
3.5.1. Lượng cồn khan thu được sau khi lên men. 43
3.5.2. Tính độ cồn trong giấm chín sau lên men. 43
3.5.3. Tính lượng urê cần bổ sung. 44
3.6. Tính cân bằng cho công đoạn chưng cất. 44
3.7. Tính cân bằng cho hệ thống chưng luyện. 45
3.7.1. Tính cân bằng cho tháp thô. 45
dd) 3.7.1.1. Cân bằng vật chất (tính theo 100 kg giấm chín). 45
ee) 3.7.1.2. Cân bằng hơi rượu. 46
ff) 3.7.1.3. Cân bằng nhiệt lượng. 47
3.7.2. Tính cân bằng cho tháp aldehyt. 48
gg) 3.7.2.1. Cân bằng hơi. 48
hh) 3.7.2.2. Cân bằng vật chất. 49
ii) 3.7.3. Cân bằng cho tháp tinh. 50
jj) 3.7.3.1. Cân bằng vật chất. 50
kk) 3.7.3.2. Cân bằng nhiệt lượng. 51
CHƯƠNG IV - TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 54
4.1. Chọn thiết bị cho khâu chuẩn bị nguyên liệu. 54
4.1.1. Cân. 54
4.1.2. Máy nghiền và thùng chứa bột nghiền. 54
4.1.3. Vít tải và gầu tải. 55
4.2. Chọn và tính toán cho nồi nấu (hòa bột trong nồi nấu). 55
4.2.1. Thời gian tiến hành một nồi nấu 55
4.2.2. Tính toán kích thước nồi. 55
4.3. Chọn và tính toán cho thiết bị khâu đường hóa. 56
4.3.1. Tính chu kỳ làm việc của nồi đường hóa. 56
4.3.2. Tính kích thước cho nồi đường hóa. 57
4.3.3. Tính toán cho hệ thống làm lạnh. 57
4.4. Tính toán cho thùng lên men. 60
4.4.1. Tính chu kỳ làm việc của thùng lên men. 60
4.4.2.Tính toán thùng lên men. 61
4.4.3. Tính toán cho hệ thống làm mát kiểu ống lồng ống. 62
4.5. Tính và chọn thiết bị hoạt hóa men giống. 64
4.5.1. Tính kích thước thùng. 64
4.5.2. Tính diện tích truyền nhiệt. 65
4.6. Tính và chọn bơm. 66
4.7. Tính và chọn cho thiết bị chưng cất. 66
4.7.1. Tính cho tháp thô. 66
ll) 4.7.1.1. Đường kính tháp. 66
mm) 4.7.1.2. Chiều cao của tháp. 67
4.7.2. Tính cho tháp aldehyt 68
nn) 4.7.2.1. Đường kính tháp. 68
oo) 4.7.2.2. Chiều cao tháp. 68
4.7.3.Tính cho tháp tinh. 68
pp) 4.7.3.1. Đường kính tháp tinh. 68
qq) 4.7.3.2. Chiều cao tháp. 68
4.7.4. Các thiết bị phụ. 68
rr) 4.7.4.1. Bình hâm giấm. 68
ss) 4.6.3.2. Bình ngưng tụ hồi lưu của tháp thô. 71
tt) 4.6.3.3. Bình ngưng tụ hồi lưu và bình khí khó ngưng của tháp aldehyt. 74
uu) 4.6.3.4. Bình ngưng tụ hồi lưu và bình ngưng tụ khí khó ngưng cho tháp tinh. 75
vv) 4.6.3.5. Thùng làm mát cồn sản phẩm, bình làm mát cồn đầu và bình làm mát dầu fusel. 78
ww) 4.6.3.6. Thùng cao vị. 80
xx) 4.6.3.7. Thùng chứa cồn thực phẩm, thùng chứa cồn đầu và thùng chứa dầu fusel. 80
yy) 4.6.3.8. Bình tách CO2 và bình chống phụt giấm. 81
CHƯƠNG V - TÍNH ĐIỆN, HƠI, NƯỚC 84
5.1. Tính điện. 84
5.1. 1. Tính phụ tải chiếu sáng. 84
zz) 5.1.1.1. Lựa chọn và tính toán chung. 84
aaa) 5.1. 1.2. Tính toán cụ thể cho từng phòng và từng phân xưởng sản xuất. 86
5.1.2. Tính phụ tải động lực. 103
5.1.3. Tính hệ số cos F và dung lượng bù. 104
bbb) 5.1.3.1. Tính hệ số cos F. 104
ccc) 5.1.3.2. Xác định dung lượng bù. 105
5.1.4. Tính lượng điện tiêu thụ hằng năm. 105
ddd) 5.1.4.1. Điện thắp sáng Acs. 105
eee) 5.1.4.2. Điện động lực Ađl. 106
fff) 5.1.4.3. Điện cả nhà máy. 106
5.2. TÍNH HƠI. 106
5.2.1. Hơi dùng cho xưởng chưng luyện. 107
5.2.2. Lượng hơi dùng trong phân xưởng nấu, đường hóa, và cho hệ thống xông hơi sát trùng. 107
5.2.3. Chọn nồi hơi và tính nhiên liệu. 107
ggg) 5.2.3.1. Chọn nồi. 107
hhh) 5.2.3.2.Tính nhiên liệu cho nồi hơi. 108
5.3. TÍNH NƯỚC. 108
5.3.1. Tính nước dùng cho sản xuất. 109
iii) 5.3.1.1. Nước dùng cho nấu ( hòa bột và nấu). 109
jjj) 5.3.1.2. Nước dùng cho đường hóa. 109
kkk) 5.3.1.3. Nước dùng trong lên men. 110
lll) 5.3.1.4. Nước dùng cho chưng cất. 110
mmm) 5.3.1.5. Lượng nước cấp cho lò hơi 112
nnn) 5.3.1.6. Lượng nước dùng cho vệ sinh thiết bị, nhà xưởng. 112
5.3.2. Tính nước dùng cho sinh hoạt. 113
CHƯƠNG VI - TÍNH TOÁN XÂY DỰNG 113
6.1. Giới thiệu sơ bộ luận chứng xây dựng nhà máy. 113
6.1.1. Vị trí địa lý. 114
6.1.2. Địa chất công trình. 114
6.2. Thuyết minh về khu đất và bố trí tổng mặt bằng nhà máy. 115
6.2.1. Nguyên tắc thiết kế tổng mặt bằng. 115
6.2.2. Tính diện tích nhà máy. 117
ooo) 6.2.2.1. Khu sản xuất. 117
ppp) b. Khu vực kho. 120
qqq)  Kho cồn thành phẩm, kho rượu thành phẩm và phân xưởng rượu mùi, kho chứa vỏ chai. 121
rrr) 6.2.2.2. khu vực đảm bảo năng lượng. 121
sss) a. Phân xưởng lò hơi. 121
ttt) b. Xưởng cơ điện. 121
uuu) c. Trạm biến áp. 121
vvv) d. Trạm xử lý nước sạch, trạm bơm và trạm xử lý nước thải. 121
www) b. Nhà ăn và hội trường. 122
xxx) c. Nhà để xe đạp, xe máy và bãi đỗ xe ô tô. 122
yyy) d. Phòng bảo vệ. 122
6.2.2.4. Các công trình giao thông, cây xanh và đất dự trữ. 122
6.3. Thuyết minh về giải pháp kiến trúc và kết cấu xây dựng phân xưởng sản xuất và các công trình. 123
6.3.1. Khu sản xuất. 123
zzz) 6.3.1.1. Phân xưởng nấu – đường hoá 123
aaaa) 6.3.1.2. Phân xưởng lên men. 124
bbbb) 6.3.1.3. Phân xưởng chưng cất. 124
6.3.2. Các công trình khác. 125
cccc) 6.3.2.1. Khu hành chính. 125
6.3.3. Cách bố trí thiết bị trong phân xưởng sản xuất chính. 126
6.4. Kết luận. 127
6.5. Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản. 129
6.4.1. Hệ số xây dựng. 129
6.4.2. Hệ số sử dụng. 130
CHƯƠNG VII - TÍNH KINH TẾ 131
7.1. Mục đích và ý nghĩa của việc tính kinh tế. 131
7.2. Nội dung tính toán kinh tế. 131
7.2.1. Chi phí nhân công. 131
7.2.1.1. Chi phí lao động trực tiếp. 131
dddd) 7.2.1.2. Chi phí lao động gián tiếp 132
7.2.2. Chi phí sản xuất trong 1 năm của nhà máy. 133
eeee) 7.2.2.1. Chi phí nguyên liệu sản xuất trực tiếp. 133
ffff) 7.2.2.2. Chi phí sản xuất chung của nhà máy. 136
7.2.3. Tổng giá thành sản phẩm. 137
7.2.4. Vốn đầu tư cố định của nhà máy. 138
gggg) 7.2.4.1. Vốn đầu tư xây dựng. 138
hhhh) 7.2.4.2. Vốn đầu tư thiết bị. 140
7.2.5. Doanh thu, lợi nhuận và vốn đầu tư của nhà máy. 141
7.2.6. Nguồn vốn của nhà máy. 142
7.2.7. Điểm hòa vốn và giá trị hiện tại ròng. 143
iiii) 7.2.7.1. Điểm hòa vốn. 143
jjjj) 7.2.7.2. Tính chỉ số NPV. 143
CHƯƠNG VIII: AN TOÀN LAO ĐỘNG – VỆ SINH CÔNG NGHIỆP – PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ 145
8.1. An toàn lao động. 145
8.1.1. An toàn máy móc. 145
8.1.2. An toàn cho người lao động. 145
8.2. Vệ sinh công nghiệp. 146
8.3. Phòng chống cháy nổ. 146
KẾT LUẬN 148
TÀI LIỆU THAM KHẢO 149