Đồ Án Thiết kế xưởng sản xuất cồn tuyệt đối bằng phương pháp hấp phụ (DHBK HN)

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 r
ρ .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 C 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 107oC 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 350 oC 41
II.3. Nhiệt lượng Q2E để nâng nhiệt của Etanol bị hấp phụ từ 107 ư 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 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 115oC 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 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
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