Tìm hiểu quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô ppt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN
NHẬP MÔN KĨ THUẬT HÓA HỌC
Đề tài: Tìm hiểu về quá trình sản xuất cồn nhiên liệu từ sắn lát khô
Giảng viên hướng dẫn: T.S Trần Trung Kiên
Lớp: kỹ thuật hóa học 5 – K55
Nhóm sinh viên thực hiện:
1. Võ Đức Duy
2. Đỗ Tiến Đạt
3. Phạm Hữu Đô
4. Nguyễn Việt Đức
5. Hoàng Văn Hiếu
Kết luận
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học
Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học
I.Khái niệm
- Là hóa học ứng dụng và việc áp
dụng những kĩ thuật cho nhưng hóa
chất cơ bản.
II.Sự ra đời ngành KTHH
- Ngành KTHH ra đời muộn hơn khá
nhiều, vào khoảng nửa sau thế kỉ
XIX, gắn liền với cuộc cách mạng
khoa học lần thứ hai.
- Ngành KTHH được cho là bắt đầu
hình thành từ khi John Danton công

bố khối lượng nguyên tử năm 1805
III.Vài nét về ngành KTHH ở Việt Nam
và chương trình đào tạo
•
Ra đời và phát triển chưa lâu, ngành kĩ
thuật hóa học của Việt Nam vẫn còn phát
triển khá khiêm tốn.
•
Từ năm 1960 – 1975: công nghiệp hoá
chất chủ yếu phát triển ở miền Bắc với 15
nhà máy. Từ năm 1986 đến nay, nhiều dự
án và nhà máy lớn được xây dựng,như:

Tổ hợp Khí - Điện - Đạm Cà Mau,nhà máy
lọc dầu Nghi Sơn, Nhà máy Lọc dầu Dung
quất…

Nhiều trung tâm giáo dục trong nước và
trên thế giới đang xây dựng và tập trung đào
tạo những cử nhân, kĩ sư của ngành kĩ thuật
hóa học 1 cách chất lượng như: Đại học
bách khoa Hà Nội, bách khoa Hồ Chí Minh,
bách khoa Đà Nẵng…
Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học
Một vài hình ảnh về nhà
máy lọc dầu Dung Quất
Kết luận
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
Tổng quan về ngành kỹ thuật hóa học

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
I.Tổng quan về cồn nhiên liệu
I.Thực trạng sản xuất và sử dụng cồn nhiên liệu ở Việt Nam
và thế giới
•
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 trồng sắn
•
Tình hình xăng dầu thế giới hiện nay
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
Hiện nay trên thế giới mà tập trung chủ yếu ở Mỹ và Braxin với
những công nghệ sản xuất các chế phẩm sinh học hỗ trợ sản xuất
nguyên liệu thay thế cho các nguyên liệu hóa thạch. Đó là ethanol fuel
từ 99.5% đến 100% dùng để pha trực tiếp vào xăng
Ở Braxin, từ những năm đầu thế kỷ 20 họ đã đưa ra công nghệ sản xuất
Ethanol Fuel, với phương pháp thường dùng là Chưng cất.
Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
I.Tổng quan về cồn nhiên liệu
PGS Trần Khắc Chương, ÐH Bách khoa TP HCM,
vừa công bố nghiên cứu thành công một quy trình công
nghệ có thể sản xuất ra những loại hóa chất phục vụ Ðiều
chế xăng sinh học từ những nguồn nguyên liệu rẻ tiền
của Việt Nam.
Vì vậy khi bỏ chất hóa học này vào trong cồn chứa
nước ( 95,5% ) thì chúng sẽ “ăn” hết nước có trong cồn
giúp cồn trở nên tinh khiết đạt 100% .
Thật là một khám phá bất ngờ, nó sẽ giúp chúng ta

hoàn thiện, và nâng cao công nghệ và khám phá ra những
nguồn nguyên liệu mới hơn nữa.
II. Cồn
•
Ethanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là
một thành phần gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn.
•
Tính chất : là chất lỏng không màu, mùi thơm đặc trưng và dễ
chịu , dễ hút ẩm
•
Ứng dụng : Cồn pha với nước thành đồ uống, chế biến thức ăn,
pha với nhiên liệu pha xăng E10, E20, E85, E100…
Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
III. Cồn nhiên liệu
•
Năm 1973 với cuộc khủng hoảng năng
lượng thì vấn đề dùng cồn nhiên liệu lại
được đề cập nhưng phải đến đầu thế kỷ
XXI thì hướng phát triển cồn nhiên liệu
mới được ưu tiên phát triển tuy vậy nó vẫn
chỉ đóng vai trò thứ yếu so với các nhiên
liệu hóa thạch, nhưng trong tương lai nó
có thể là nguồn năng lượng chính khí dầu
mỏ cạn kiệt.
•
Trên thế giới hiện nay có các nước Mỹ, Tây Âu, Brasil, Trung Quốc,
Nhật Bản đang là các nước sản xuất cồn nhiên liệu nhiều nhất.
Ưu nhược điểm của xăng pha cồn với xăng truyền thống
Ưu điểm :
- Đốt cháy hoàn toàn các chất trong hỗn hợp cháy nhờ có thêm oxy trong

Ethanol giảm tiêu hao năng lượng do cháy không hết
- Oxy hóa các khí độc hại trong quá trình cháy lên số oxy hóa cao nhất ít độc
hại hơn với môi trường
Nhược điểm :
- Ethanol khan rất háo nước do đó quá trình bảo quản sẽ khó khăn
- Ethanol khó bay hơi hơn phần nhẹ trong xăng nên khi nhiệt độ xuống thấp sẽ khó
khởi động động cơ
- Nước có trong cồn pha xăng có thể làm tách lớp
- Giá cồn hiện nay tương đối cao
- Ngoài nhược điểm trên, do ethanol chủ yếu được sản xuất từ nông nghiệp nên cần
phải cân đối hợp lý giữa việc sử dụng lương thực để làm nguyên liệu sản xuất cồn và
thực phẩm sinh hoạt.
Kết luận
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
Tổng quan về ngành hóa học
I.Nguyên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Ethanol có thể được sản xuất bằng phương pháp hóa học hay biện pháp
sinh học. Nguyên liệu trong biện pháp hóa học đó là dầu mỏ và than còn
phương pháp sinh học, nguồn nguyên liệu chứa đường, Xenlulozo
Trong đồ án này chúng em xin giới thiệu quy trình sản xuất từ sắn lát khô!
Thành phần hóa học Hàm lượng %
Protein 0.205
Chất béo 0.41
Xenlulo 1.11
Tro 1.69
Tinh bột 74.74
Nước 13.12

Bảng 2: Thành phần các chất trong sắn lát khô
Quá trình sản xuất Ethanol Fuel này được trải qua 2 giai
đoạn:
+ Giai đoạn 1: chế biến tạo thành ethanol 96% từ sắn lát khô
+ Giai đoạn 2: chế biến tạo thành ethanol tinh khiết (99.5%)
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện
Chưng cất
và tinh chế
Lên men
Hình 1: Máy nghiền búa
-Mục đích: Phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực
vật, tạo điều kiện giải phóng hạt tinh bột khỏi
các mô, để khi đưa vào nấu ở áp suất và nhiệt
độ phù hợp biến tinh bột thành dạng hòa tan.
-Sắn lát được đưa vào máy nghiền búa .
-Trong quá trình nghiền: các phần nhỏ lọt

qua rây được quạt hút và đẩy ra ngoài, phần
chưa lọt qua rây tiếp tục được nghiền nhỏ.
-Đối với sắn khô ta phải nghiền càng mịn
càng tốt.
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện
Chưng cất
và tinh chế
Lên men
Mục đích
-Phá vỡ màng tế bào tinh bột, tạo điều kiện chúng hình thành trạng thái hòa
tan trong dung dịch.
-Hơn nữa nấu nguyên liệu là một quá trình ban đầu nhưng rất quan trọng
trong sản xuất cồn, sản phẩm tốt hay xấu phụ thuộc nhiều vào kết quả nấu.
Quy trình nấu
Tùy vào điều kiện trang thiết bị của các cơ sở sản xuất có thể chọn các
phương pháp nấu: gián đoạn, bán liên tục và liên tục

Trong đồ án này chúng em lựa chọn phương pháp nấu bán liên tục
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Quy trình nấu
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
*Quá trình nấu bán liên tục:
-Đầu tiên cho nước ở 40-50
0
C
cùng tỉ lệ bột 3.5-4 l/kg.
-Cho cánh khuấy làm việc đổ
bột vào dung hơi thứ duy trì 60
phút.
-Tháo cháo xuống nồi nấu chín
-Nấu chín xong cháo phóng
sang nồi nấu chín thêm với P=0.6
atm, T= 105
0
C và t= 55 phút.
Nồi
nấu
chín
Thùng
chứa nước
*Ưu điểm:
-Giảm thời gian nấu ở P và T
cao nhờ sử dụng hơi thứ sơ bộ
mà giảm tổn thất và tăng hiệu

suất .
*Nhược điểm:
-Tốn nhiều kim loại để chế
tạo thiết bị.
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện
Chưng cất
và tinh chế
Lên men
-Là quá trình dung ezim amylaza để chuyển hóa tinh bột thành đường dễ lên
men.Quá trình này quyết định phần lớn hiệu suất thu hồi cồn.
- Đường hóa dịch cháo có thể tiến hành theo phương pháp gián đoạn hoặc
liên tục trên các sơ đồ thiết bị khác nhau. Nhưng dù theo phương pháp nào
cũng bao gồm các công đoạn chính sau:
-Làm lạnh dịch cháo tới nhiệt độ đường hóa
-Cho chế phẩm amylase vào dịch cháo và giữ ở nhiệt độ trong thời
gian xác định để amylaza chuyển hóa tinh bột thành đường.

-Làm lạnh dịch đường hóa tới nhiệt đọ lên men.
Đường hóa liên tục
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Hình 4:Sơ đồ đường hóa liên tục
*Quy trình đường hóa liên tục
-Cháo được chứa ở nồi nấu
chín thêm liên tục được đưa vào
thùng đường hóa lần 1
Nồi
nấu
chín
thê
m
Đường
hóa lần
1
-Khoảng 30% dịch amylase từ
thùng chứa qua bộ phận phân phối
đi vào thùng đường hóa lần 1 ở
T=60
0
C
-Ra khỏi thùng đường hóa lần 1,
dịch đường được bổ sung 70% chế
phẩm amylase từ thùng chứa
-Sau đó qua bơm đi vào thiết bị
đường hóa lẩn 2
Bơm
Bơm

-Đường hóa xong, một phần dịch
đường đưa vào phân xưởng lên men,
90% còn lại tiếp tục qua thiết bị làm
lạnh kiểu “ ống lồng ống”, rồi cho vào
thùng lên men.
Đường
hóa
lần 2
Làm
lạnh
Làm
lạnh
Đường hóa
dịch cháo
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện
Chưng cất

và tinh chế
Lên men
Ethanol là một trong số các sản phẩm lên men phổ biến nhất gặp ở vi sinh
vật. Vi sinh vật sản sinh ethanol chủ yếu là nấm men, đặc biệt là các chủng
thuộc loài Saccharomyces cerevisiae. Giống như đa số nấm, nấm men là
những cơ thể hô hấp hiếu khí, nhưng khi vắng mặt không khí chúng sẽ lên
men hiđrat cacbon thành ethanol và CO2
Dịch đường lên men không chỉ là môi trường dinh dưỡng tốt cho nấm men mà
các vi sinh vật khác như: vi khuẩn lactic, vi khuẩn acetic Các vi sinh vật này
nếu lẫn vào dịch đường chúng sẽ biến đường thành các sản phẩm khác và do đó
làm ảnh hưởng đến hiệu suất của lên men.
Lên men
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Chuẩn bị men giống Lên men.
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện

Chưng cất
và tinh chế
Lên men
Chưng cất là quá trình tách
rượu và các tạp chất dễ bay
hơi khỏi giấm chín.Kết quả ta
nhận được là cồn thô
Tinh chế là quá trình tách
các tạp chất ra khỏi cồn thô
và nâng cao nồng độ cồn.
Sản phẩm thu được có
nồng độ 95-96%.
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Nghiền
Nguyên
Liệu
Nấu
Nguyên
Liệu
Đường hóa
dịch cháo
Men
giống
Cồn tinh
luyện
Tinh luyện
Chưng cất
và tinh chế
Lên men

Để thu được sản phẩm là cồn có nồng độ cao trên thế giới hiện nay đã sử
dụng nhiều phương pháp tách nước từ cồn công nghiệp, cụ thể có thể liệt kê
các phương pháp điển hình như sau:
+ Phương pháp chưng cất:
- Phương pháp chưng đẳng phí
- Phương pháp chưng phân tử
+ Phương pháp dùng chất hấp phụ chọn lọc Zeolite.
+ Phương pháp dùng các chất hút ẩm.
+ Phương pháp thẩm thấu qua màng.
+ Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu qua màng và dây phân tử.
Trong đồ án này chúng em lựa chọn phương pháp:
Zeolite
II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Tinh luyện
Zeolite
- Khái niệm : là các Aluminosilicat tinh thể
có cấu trúc không gian 3 chiều với hệ thống lỗ
xốp đồng đều và rất trật tự. Hệ thống mao quản
(pore) này có kích cỡ phân tử, cho phép chia
(rây) các phân tử theo hình dạng và kích thước.
Vì vậy zeolite còn được gọi là chất rây phân tử
-Phân loại Zeolite:
* Zeolite có mao quản rộng: Dmq > 8 Ao
* Zeolite có mao quản trung bình: Dmq = 5 ÷ 8 Ao
* Zeolite có mao quản nhỏ: Dmq < 5 Ao
Dmq là đường kính mao quản.
Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc
Hấp phụ là quá trình hút các chất trên bề mặt các vật liệu xốp nhờ các lực bề mặt.
Các vật liệu xốp được gọi là chất hấp phụ, chất bị hút được gọi là chất bị hấp phụ.

II. Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Tinh luyện
Zeolite
Phương pháp sản xuất cồn tuyệt đối bằng vật liệu hấp phụ chọn lọc
- Nguyên tắc của phương pháp:
+ Dựa vào kích thước mao quản của zeolite 3A chất hấp phụ này có thể hấp
phụ những phân tử có kích thước nhỏ hơn kích thước mao quản và không hấp phụ
những phân tử có kích thước lớn hơn.
+ Khi sử dụng zeolite 3A để hấp phụ sản xuất cồn tuyệt đối, bản chất là chất
hấp phụ chọn lọc nước trong hỗn hợp nước và etanol có nồng độ thấp hơn.
+ Kích thước động học của nước là 2,75 Å < 3
Å.
+ Kích thước động học của rượu là 3,95 Å > 3 Å.
Như vậy: zeolite 3A hấp phụ nước nhưng không hấp phụ rượu etanol.
Kết luận

Giới thiệu chung về cồn nhiên liệu
Tổng quan về ngành hóa học
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu
Trên đây là quy trình công nghệ sản xuất ethanol Fuel từ sắn lát khô. Mặc
dù chúng em đã cố gắng rất nhiều song do còn thiếu những kinh nghiệm thực
tế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót nhất định. Em rất mong được
sự góp ý chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn TS. Trần Trung
Kiên và các thầy cô trong toàn khoa và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn
thành đồ án này.