thiết kế công nghệ tự động chuẩn hóa cồn trong công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu bằng phương pháp rây phân tử
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.18 MB, 122 trang )
Luận văn tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
------
------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG CHUẨN
HÓA CỒN TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
CỒN NHIÊN LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP
RÂY PHÂN TỬ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Ts. Huỳnh Quyền
Nguyễn Ngọc Trai
Ths. Hoàng Minh Nam
MSSV: 2082243
Ngành: Công nghệ hóa học - K34
Tháng 4/2012
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
i
Luận văn tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Ngày …. tháng …. Năm 2012
Cán bộ hướng dẫn
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
i
Luận văn tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA BỘ MÔN HƯỚNG DẪN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Ngày …. tháng …. Năm 2012
Bộ môn công nghệ hóa học
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
ii
Luận văn tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 4 tháng thực hiện luận văn, đến nay luận văn của em đã được hoàn
tất, đó là nhờ vào sự tận tình giúp đỡ của quý thầy cô, bạn bè và người thân. Mọi
người luôn động viên, khích lệ em thực hiện tốt luận văn của mình.
Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy cô trường Đại học Cần Thơ, nhất
là các thầy cô thuộc “Bộ môn Công Nghệ Hóa Học - khoa Công Nghệ” đã truyền
đạt những kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập tại trường và nhất là tạo
điều kiện cho em có cơ hội nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp.
Bên cạnh đó, em cũng thành thật biết ơn các thầy cô thuộc khoa Công Nghệ
Hóa Học, Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, đã tạo điều kiện
cho em được thực tập và hoàn thành luận văn tại trung tâm nghiên cứu công nghệ
lọc hóa dầu. Đặc biệt, cám ơn thầy Hoàng Minh Nam, thầy Huỳnh Quyền, anh Đỗ
Hải Sâm những người đã tận tâm chỉ dẫn em hoàn tất luận văn và các cán bộ, anh
chị, trong trung tâm nghiên đã tận tình chỉ bảo cho em.
Xin cám ơn gia đình, bạn bè đã luôn động viên, cổ vũ tinh thần em cả trong
học tập và cuộc sống hàng ngày.
Xin chân thành cám ơn tất cả mọi người!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Trai
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
iii
Luận văn tốt nghiệp
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Hiện nay có nhiều công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu công nghệ hiên đại, tuy
nhiên để có được sản phẩm cồn đạt chuẩn cần phải trải qua nhiều công đoạn. Và
tinh luyện cồn bằng phương pháp rây phân tử là công nghệ hiện đại được áp dụng
khá nhiều hiện nay. Công nghệ này gồm có 3 cụm thiết bị chính: cụm chuẩn hóa,
cụm hấp phụ, cụm giải hấp. Trong đó, cụm chuẩn hóa đóng vai trò rất quan trọng
trong việc loại bỏ tạp chất trong nguyên liệu ban đầu để cồn sau tinh luyện đạt tiêu
chuẩn về lượng tạp chất cho phép theo qui chuẩn quốc gia (viêc xây dựng hệ thống
chuẩn hóa thực hiên trên phần mềm Pro II).
Nội dung luận văn gồm :
Chương 1: Đặt vấn đề. Nguồn năng lượng hóa thạch cạn kiệt và nguồn năng lượng
mới that thế.
Chương 2: Tổng quan giới thiệu nguyên liệu sinh học, cồn nhiên liệu, phần mềm
ProII.
Chương 3: Thực nghiệm xây dựng hệ thống chuẩn hóa, thiết lặp hệ thống điều
khiển tự động.
Chương 4: chọn các thiết bị điều khiển như van, bơm, cảm biến lưu lượng, áp suất.
Chương 5: Kết luận và kiến nghị.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
iv
Luận văn tốt nghiệp
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH .............................................................................................. 3
2.1. Nhiên liệu sinh học: ................................................................................................................... 3
2.1.1. Nhiên liệu sinh học hiện trạng sản xuất và sử dụng ở việt nam:..................3
2.1.1.1. Ethanol và Butanol sinh học. ......................................................................................... 3
2.1.1.2. Diesel truyền thống và diesel sinh học :.................................................................... 4
2.1.2. Thuận lợi và khó khăn trong sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam: ......5
2.2. Cồn nhiên liệu : ............................................................................................................................ 7
2.2.1. Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu: .........................................................................8
2.2.2. Công nghệ tinh luyện cồn trên thế giới:......................................................9
2.3. Nguyên liệu cồn từ mật rỉ: .................................................................................................... 11
2.3.1. Mật rỉ:......................................................................................................11
2.3.2. Công nghệ sản xuất cồn từ mật rỉ: ............................................................11
2.3.2.1. Pha loãng và xử lý mật rỉ: .............................................................................................. 11
2.3.2.2. Pha loãng tới nồng độ lên men và gây men:.......................................................... 12
2.3.2.3. Gây men giống và lên men dung dịch đường: ...................................................... 13
2.3.2.4. Xử lý dịch lên men: .......................................................................................................... 13
2.3.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rỉ đường: ................................... 14
2.4. Đặc điểm ethanol – nước : .................................................................................................... 15
2.5. Tính chất của hỗn hợp ethanol – methanol : ................................................................. 16
2.6. Tháp chưng cất:.......................................................................................................................... 16
2.6.1. Các phương pháp chưng cất: ....................................................................16
2.6.2. Thiết bị chưng cất: ...................................................................................17
2.7. Giới thiệu phần mềm pro II :................................................................................................ 19
2.7.1. Mục đích và vai trò của việc thiết kế mô phỏng: ......................................19
2.7.2. Thiết kế mô phỏng thường được sử dụng để: ...........................................19
2.7.3. Lĩnh vực sử dụng: ....................................................................................19
2.7.4. Quá trình mô phỏng bằng pro II:..............................................................20
CHƯƠNG 3: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ TỰ
ĐỘNG CHUẨN HÓA NGUYÊN LIỆU CỒN ..................................................................... 21
3.1. Xác lập qui trình: ....................................................................................................................... 21
3.1.1. Xây dựng phương án:...............................................................................21
3.1.2. mô phỏng tính toán xác định thông số:.....................................................21
3.1.2.1. Xác định thông số công nghệ: ..................................................................................... 21
3.1.2.2. Xây dựng lưu trình: .......................................................................................................... 21
3.1.2.3. Chọn đơn vị cho hệ thống: ............................................................................................ 23
3.1.2.4. Chọn mô hình nhiệt động: ............................................................................................. 27
3.1.2.5. Dòng nguyên liệu: ............................................................................................................. 28
3.1.2.6. Thiết bị trao đổi nhiệt: ..................................................................................................... 31
3.1.2.7. Tháp chưng cất (Distillation): ...................................................................................... 33
3.1.2.8. Mô phỏng cho tháp thứ hai :......................................................................................... 37
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
v
Luận văn tốt nghiệp
3.1.2.9. Chạy chương trình: ........................................................................................................... 39
3.1.2.10. Kết quả mô phỏng: ......................................................................................................... 39
3.1.2.11. Kết quả mô phỏng bằng Pro II: ................................................................................ 41
3.2. Thiết kế bản vẽ PFD: ............................................................................................................... 42
3.3. Thiết kế bản vẽ P&ID: ............................................................................................................ 44
3.3.1. Thiết kế hệ thống điều khiển: ...................................................................44
3.3.1.1. Lý thuyết điều khiển quá trình: ................................................................................... 44
3.3.1.2. Thuật toán thường dùng trong điều khiển: ............................................................. 52
3.3.2. Mô hình hóa hệ thống điều khiển: ............................................................56
3.3.2.1. Phân tích xây dựng mô hình điều khiển:................................................................. 56
3.3.2.2. Chọn công nghệ chuẩn hóa nguyên liệu : ............................................................... 59
3.3.3. Bản vẽ thiết kế P&ID:..............................................................................81
CHƯƠNG 4: LỰA CHỌN CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN ...................................................................................................................................... 82
4.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển:.............................................................................. 82
4.2. Các cảm biến: ............................................................................................................................. 82
4.3. Các thiết bị chấp hành: ........................................................................................................... 86
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ : ...................................................................... 90
5.1. Kết luận: ........................................................................................................................................ 90
5.2. Kiến nghị: ..................................................................................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
vi
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: So sánh khí thải của diesel sinh học/diesel dầu mỏ: .................................5
Bảng 2.2: Tóm tắt một số nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu ở Việt Nam: .................7
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của etanol nhiên liệu biến tính phải phù hợp
với các quy định trong bảng sau: .............................................................................8
Bảng 2.4: So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp:.........................................18
Bảng 3.1: Số liệu xác định Rtối ưu: .......................................................................40
Bảng 3.2: Thông số công nghệ của hệ thống chưng cất:.........................................41
Bảng 3.3: Bản cân bằng vật chất năng lượng: ........................................................43
Bảng 4.1: Cảm biến đo nhiệt độ:............................................................................82
Bảng 4.2: Cảm biến đo lưu lượng: .........................................................................84
Bảng 4.3: Các cảm biến đo mức chất lỏng: ............................................................85
Bảng 4.4: Cảm biến đo áp suất: .............................................................................86
Bảng 4.5: Các van tuyến tính:................................................................................86
Bảng 4.6: Các bơm chất lỏng :...............................................................................89
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
vii
Luận văn tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1:Sơ đồ pha loãng mật rỉ. ...........................................................................12
Hình 2.2: Tính chất hỗn hợp ethanol - nước...........................................................15
Hình 2.3: Tính chất hỗn hợp ethanol – methanol. ..................................................16
Hình 3.1: Hệ thống chuẩn hóa mới. .......................................................................22
Hình 3.2: Mô phỏng hệ thống trên Pro II. ..............................................................23
Hình 3.3: Chọn đơn vị cho hệ thống. .....................................................................24
Hình 3.4: Chọn cấu tử cần thiết. ............................................................................25
Hình 3.5: Chọn ngân hàng cấu tử..........................................................................26
Hình 3.6: Các cấu tử lựa chọn................................................................................27
Hình 3.7: Chọn mô hình nhiệt động.......................................................................28
Hình 3.8: Nhập trạng thái dòng nguyên liệu...........................................................29
Hình 3.9: Nhập lưu lượng và thành phần dòng nguyên liệu. ..................................30
Hình 3.10: Nhập thông số thiết bị gia nhiệt nhập liệu. ...........................................31
Hình 3.11: Chọn thông số valve............................................................................32
Hình 3.12: Cửa sổ nhập thông số cho tháp chưng cất.............................................33
Hình 3.13: Dự đoán tỉ lệ dòng................................................................................34
Hình 3.14: Nhập thông số áp suất trong tháp. ........................................................35
Hình 3.15: Nhập thông số cho hàm tính toán của tháp. ..........................................36
Hình 3.16: Dự đoán tỉ lệ dòng................................................................................37
Hình 3.17: Nhập thông số áp suất trong tháp. .......................................................38
Hình 3.18: Nhập thông số cho hàm tính toán của tháp. ..........................................39
Hình 3.19: Đồ thị xác định Rtối ưu. .......................................................................40
Hình 3.20: Bảng vẽ PFD........................................................................................42
Hình 3.21: Các biến của hệ thống điều khiển quá trình. .........................................45
Hình 3.22: Phân loại biến quá trình........................................................................45
Hình 3.23: Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển. ...........................49
Hình 3.24: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị đo. .....................................................50
Hình 3.25: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị điều khiển quá trình...........................51
Hình 3.26: Sơ đồ hoạt động của khâu PID. ............................................................53
Hình 3.27: Cấu trúc cơ bản của một thiết bị chấp hành. .........................................54
Hình 3.28: Cấu trúc cơ bản của một hệ thống vận hành, giám sát quá trình. ..........55
Hình 3.29: Bài toán điều khiển thiết bị truyền nhiệt. ..............................................60
Hình 3.30: Nhận biết các biến quá trình truyền nhiệt. ............................................61
Hình 3.31: Phân tích bài toán thiết bị truyền nhiệt. ................................................61
Hình 3.32: Bài toán điều khiển mức lỏng...............................................................62
Hình 3.33: Đặt bài toán mô hình hóa tháp chưng luyện..........................................65
Hình 3.34: Phân biệt các biến quá trình trong tháp chưng cất.................................68
Hình 3.35: Sách lược điều khiển lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu tháp chưng cất
C2. ........................................................................................................................74
Hình 3.36: Kết quả nghiên cứu điều khiển tháp chưng cất của Béla Lipták............75
Hình 3.37: Sách lược điều khiển tháp chưng cất đã lựa chọn C2............................76
Hình 3.38: Bảng vẽ P&ID......................................................................................81
Hình 3.39: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển....................................................82
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
viii
Luận văn tốt nghiệp
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, tình hình dân số tăng nhanh đã gây ảnh hưởng
nhiều đời sống kinh tế xã hội, đặc biệt là vấn đề năng lượng. các nguồn nguyên liệu
hóa thạch như dầu mỏ, than đá ngày càng cạn kiệt do khai thác quá mức, nguồn
nguyên liệu cạn kiệt làm giá nhiên liệu tăng cao các nước tranh giành khai thác và
dẫn đến xung đột, dẫn đến giá cả hàng hóa tăng vọt gây áp lực đến đời sống người
dân. Việc cấp bách hiện nay là tìm ra nguồn năng lượng mới dễ khai thác và sử
dụng hơn, gần đây trên thế giới đã tìm ra được nhiều nguồn năng lượng mới như
năng lượng từ mặt trời, gió nước, đặc biệt là năng lượng sinh học cụ thể là cồn. Cồn
được chế tạo từ các nguồn tự nhiên như rỉ đường, sắn, gỗ…các nguồn nguyên liệu
này rất dễ tìm và rẻ tiền nên sẽ đem lại một hiệu quả kinh tế rất lớn, góp phần giải
quyết vấn đề giá cả nhiên liệu tăng vọt. Hiện nay, trên thế giới cồn được sử dụng
làm nhiên liệu cho các loại xe, ở Việt Nam tình hình nghiên cứu và sản xuất cồn
nhiên liệu phát triển khá muộn , trình độ khoa học kĩ thuật còn thấp so với các nước
trong khu vực, tuy nhiên kể từ năm 2006 nhiều nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu đã
đi vào hoạt động, năm 2008 Việt Nam chính thức tung ra thị trường sản phẩm xăng
pha cồn gọi tắc là E5, tức là xăng pha 5% cồn.
Công nghệ sản xuất cồn nhiên liệu hiện nay:
Cồn công
nghiệp
Tách
nước
Cồn
nhiên liệu
Tuy nhiên với nguồn nguyên liệu sản xuất lấy từ thiên nhiên trong cồn còn lẫn
nhiều tạp chất nhất là methanol gây ảnh hưởng đến chất lượng cồn. Để có thể làm rõ
vấn đề này, em đã chọn nghiên cứu - thực hiện đề tài “ Thiết kế công nghệ tự động
chuẩn hóa cồn trong công nghệ sản xuất cồn nguyên liệu bằng phương pháp
rây phân tử”. Năng suất tối thiểu 10000 lít /ngày.
Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của đề tài:
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
1
Luận văn tốt nghiệp
Thiết kế hệ thống tự động chuẩn hóa nguyên liệu trong công nghệ tinh luyện
cồn bằng rây phân tử, công suất 10000 lít/ngày.
Cồn nguyên liệu ban đầu với thành phần 85% wt ethanol, 5% wt methanol và
còn lại là nước, sản phẩm cuối cùng methanol dưới 0.5% wt.
Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay Việt Nam đang xúc tiến sử dụng nguyên liệu xăng pha cồn nên việc
tinh luyện cồn là hết sức cần thiết để đảm bảo an toàn cho động cơ cũng như người
sử dụng.
Ý nghĩa khoa học thực hiện của đề tài:
Việt Nam là một nước nông nghiệp có nguồn nguyên liệu sản xuất cồn dồi
dào và nguồn lao động đông đúc. Bênh cạnh các nhà máy mía đường đang hoạt
động thì Việt Nam còn có những chế phẩm thu từ nông nghiệp như rơm rạ, trấu
…là nguồn nguyên liệu dồi dào cho sản xuất cồn.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
2
Luận văn tốt nghiệp
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG CHÍNH
2.1. Nhiên liệu sinh học:
2.1.1. Nhiên liệu sinh học hiện trạng sản xuất và sử dụng ở việt nam:
Trong số các nguồn năng lượng thay thế dầu mỏ đang sử dụng hiện nay (năng
lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang
là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu,
do các lợi ích của như: công nghệ sản xuất không quá phức tạp, tận dụng nguồn
nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế, không cần thay đổi cấu trúc động cơ cũng
như cơ sở hạ tầng hiện có và giá thành cạnh tranh so với xăng dầu.
2.1.1.1. Ethanol và Butanol sinh học:
Ethanol C2H5OH là một chất lỏng không màu, sôi ở 78,3o C và là một dung
môi hữu cơ đa dụng, có thể sản xuất từ dầu khí thông qua phản ứng hydrat hóa
ethylene (ethanol tổng hợp, không sử dụng vào mục đích năng lượng) hoặc từ
nguyên liệu sinh học (ethanol sinh học, sử dụng chủ yếu vào mục đích năng lượng).
Ethanol sinh học có khả năng thay thế hoàn toàn xăng sản xuất từ dầu mỏ hoặc có
thể pha trộn với xăng để tạo ra xăng sinh học. Xăng sinh học được ghi danh bằng ký
tự “E” kèm theo một con số chỉ số phần trăm của ethanol sinh học được pha trộn
trong xăng đó. Trên thị trường ta thường gặp các loại xăng sinh học như E5, E20,
E95… tức là xăng sinh học chứa 5%, 20%, 95% ethanol.
Butanol có công thức C4H9OH, tức là có cùng nhóm chức OH như ethanol
nhưng số nhóm CH2 nhiều hơn gấp 3 lần nên thuộc loại rượu mạnh. Tuy có cùng
nhóm chức OH nhưng chứa cấu trúc mạch cacbon dài hơn và có nhiều nhánh nên
butanol ít hoặc khó hòa vào nước so với ethanol. Cũng giống như ethanol, butanol
thu được thông qua tổng hợp hóa học gọi là butanol tổng hợp, được dùng chủ yếu
như một dung môi trong công nghiệp, còn nếu thu được bằng con đường sinh học
thì gọi là butanol sinh học, được dùng như nhiên liệu. Butanol sinh học có nhiều ưu
điểm hơn ethanol sinh học, như dễ tan lẫn vào xăng, máy móc ít nguy cơ bị ăn mòn
do tính không hút nước; không tan lẫn vào nước nên dễ chưng cất đạt độ tinh khiết
tuyệt đối; mật độ năng lượng cao hơn ethanol sinh học 25%, gần bằng mật độ năng
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
3
Luận văn tốt nghiệp
lượng của xăng chế từ dầu mỏ; chỉ số octan cao xấp xỉ chỉ số octan của xăng trung
bình (RON96) nên khi sử dụng không phải hoán cải động cơ chạy xăng thông
thường; có áp suất hơi thấp hơn nhiều so với xăng cũng như ethanol sinh học nên ít
bị hao hụt do bay hơi trong quá trình tàng trữ, vận chuyển, phân phối và an toàn khi
sử dụng. Do những ưu việt nói trên nên hiện nay butanol sinh học được coi là chọn
lựa ưu tiên làm nhiên liệu thay thế xăng sản xuất từ dầu mỏ. Ngoài ra ethanol sinh
học và butanol sinh học còn được chọn làm nhiên liệu cho pin nhiên liệu (fuel cell)
dùng trong giao thông vận tải thay cho hydrogen, tuy nhiên phải dùng bộ tái tạo ra
hydrogen (hydrogen reformer) ngay trong xe để có hydrogen trước khi cung cấp
cho pin nhiên liệu. Lượng khí CO2 do pin thải ra trong trường hợp này chính là
lượng CO2 trong khí quyển được thực vật hấp thụ trong quá trình quang hợp trước
đó nên có thể xem như cân bằng về CO2 trong môi trường, không có phát thải thêm.
2.1.1.2. Diesel truyền thống và diesel sinh học :
Dầu diesel truyền thống còn được biết dưới tên gọi là dầu DO, chứa các
hydrocacbon nằm trong phân đoạn kerosen và phân đoạn trung bình trong quá trình
lọc dầu, tức là ở khoảng nhiệt độ sôi từ 200oC đến 350oC. Công dụng chính của
diesel là làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong với tính chất cháy được đặc trưng
bằng khả năng tự cháy, biểu thị bằng trị số cetan. Hydrocacbon có mạch n-parafin
càng dài thì trị số cetan càng cao, ngược lại, các hydrocacbon thơm, nhiều vòng có
trị số cetan thấp. Hexadecan n-C16H34có trị số cetan bằng 100 và alphamethylnapthalen C11H10 có trị số cetan bằng 0. Xu thế diesel hóa các động cơ đốt
trong dựa trên các ưu điểm của diesel so với xăng như công suất lớn hơn khi sử
dụng cùng một lượng nhiên liệu, động cơ diesel tăng tốc nhanh hơn, giá diesel có
thể rẻ hơn khi giá dầu thô quá cao và có thể giảm hàm lượng các chất độc hại trong
khí thải.
Diesel sinh học là nhiên liệu diesel được sản xuất từ nguyên liệu sinh học với
thành phần hóa học chủ yếu là methyl ester của các axit béo. So với diesel truyền
thống, sản xuất từ dầu mỏ, thì diesel sinh học có nhiều ưu điểm về mặt bảo vệ môi
trường như chứa ít lưu huỳnh (2-11ppmS), dễ phân hủy bằng vi sinh, giảm ô nhiễm
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
4
Luận văn tốt nghiệp
không khí (bảng 1). Ngoài ra chúng có tính bôi trơn cao hơn diesel dầu mỏ nên tuổi
thọ của động cơ sẽ dài hơn và nguồn nguyên liệu lấy từ sản phẩm hoặc phế thải
nông nghiệp, thủy sản nên có thể tái sinh nhanh, góp phần tăng giá trị nông nghiệp,
sử dụng được lao động dư thừa, đất cằn cỗi, giảm nhập khẩu tốn kém ngoại tệ. Ngày
nay, tùy theo nguồn nguyên liệu khác nhau mà mỗi nước sản xuất nhiều loại diesel
sinh học khác nhau rồi đem trộn với diesel truyền thống theo tỷ lệ quy định trong
các tiêu chuẩn sản phẩm như B5 (5%diesel sinh học,95% diesel dầu mỏ), B10
(10%diesel sinh học, 90% diesel dầu mỏ), B20( 20% diesel sinh học, 80% diesel
dầu mỏ) v.v..
Bảng 2.1: So sánh khí thải của diesel sinh học/diesel dầu mỏ:
Nguồn:
2.1.2. Thuận lợi và khó khăn trong sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt
Nam:
Việt Nam là một nước có lợi thế nông nghiệp, giàu tài nguyên thiên nhiên, có
rất nhiều thuận lợi cho phát triển nghiên cứu đề tài về nhiên liệu sinh học. Nước ta
đã có quy hoạch phát triển ngành mía đường, đến năm 2010 diện tích trồng mía dự
kiến đạt khoảng 300.000 ha, năng suất 65 tấn/ ha. Phụ phẩm của mía đường rất dồi
dào, chất lượng cao, thích hợp cho sản xuất nhiên liệu sinh học. Tổng sản lượng
đường đạt dưới 1 triệu tấn/năm, sản lượng rỉ đường đạt 1,8 triệu tấn/năm và giá
thành lên khá cao, dùng cho sản xuất nhiên liệu lỏng sẽ khó có lãi. Đối với sắn, diện
tích trồng năm 2008 đạt 555,7 nghìn ha, năng suất bình quân 16,9 tấn/ha, đưa nước
ta trở thành nước đứng thứ 7 trên thế giới về sản lượng sắn. Triển vọng về diện tích
và năng suất sắn còn có thể được nâng cao hơn nữa nếu có quy hoạch vùng chuyên
canh và có giải pháp bảo đảm giá đầu ra cho sản phẩm một cách hợp lý và ổn định
lâu dài. Đầu năm 2010 đến nay, 1/3 tổng sản lượng sắn ở nước ta bị nấm bệnh vì đất
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
5
Luận văn tốt nghiệp
xấu, lạm dụng phân vô cơ, giống bị thoái hóa, thời tiết không thuận lợi. Thông
thường độ tinh bột trong sắn củ lớn hơn 25% nhưng ở nước ta hầu hết chỉ đạt ít hơn
20%, giá bán sắn củ lại cũng khá cao vì nhu cầu cho lương thực và chăn nuôi cũng
ngày một tăng. Đến sau năm 2012, khi 3 nhà máy sản xuất cồn của PVN đi vào
hoạt động thì cung sẽ không đủ cầu, giá sẽ còn tăng hơn nữa. Mặt khác cơ chế thị
trường làm cho nông dân vốn quen với cách làm ăn cá thể, tiểu nông tự do, dễ dàng
không tôn trọng tính ràng buộc pháp lý của hợp đồng làm cho khủng hoảng nguyên
liệu xảy ra đột ngột và trầm trọng. Bên cạnh đó việc tổ chức thu mua trên một thị
trường nhỏ lẻ, phân tán cũng không phải dễ dàng giải quyết. Với nhà máy sản xuất
tinh bột sắn công suất 200 tấn củ/ngày sẽ thải ra 100 tấn bã/ngày, có thể gây ô
nhiểm môi trường nghiêm trọng. Việc chế biến chúng thành thức ăn gia súc có hiệu
quả còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố kinh tế – kỹ thuật và xã hội, việc dùng bã sắn để
sản xuất cồn ở nước ta đến nay vẫn chưa nơi nào thực hiện.
Về thiết bị, công nghệ, các nhà máy sản xuất cồn công suất 100.000 lít/ngày
hiện đại nhập từ nước ngoài sẽ đưa lại hiệu suất tạo cồn cao (1 lít cồn chỉ cần dưới 3
kg rỉ đường hoặc dưới 2,5 kg sắn lát); hầu hết đều tận dụng phụ phế phẩm từ sản
xuất cồn để sản xuất các sản phẩm phụ như CO2 lỏng, thức ăn gia súc, phân bón
hữu cơ, tận dụng nước thải sau chưng cất để sản xuất khí sinh học phục vụ sản xuất
điện, nhiệt cho nhà máy, góp phần giảm chi phí sản xuất, tăng lợi nhuận. Tuy nhiên
chi phí đầu tư cao (khoảng 100 triệu USD/ nhà máy), nhu cầu nguyên liệu khối
lượng lớn trong lúc giá mua ngày càng tăng, chi phí xử lý nước thải lớn.
Về tiêu thụ sản phẩm, nhu cầu xăng dầu trong tương lai gần sẽ rất lớn, nhiên
liêu sản xuất từ dầu mỏ không đáp ứng đủ nên thị trường nhiên liệu sinh học rất
thuận lợi. Tuy nhiên nếu giá dầu mỏ không tăng quá cao như dự báo trong lúc giá
thành sản xuất nhiên liệu sinh học lại cao và nhà nước giảm dần, tiến tới loại bỏ trợ
cấp giá thì khâu phân phối cũng sẽ có nhiều vấn đề phải đối mặt.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
6
Luận văn tốt nghiệp
Bảng 2.2: Tóm tắt một số nhà máy sản xuất cồn nhiên liệu ở Việt Nam:
Nguồn: orientbiofuels.com.vn
2.2. Cồn nhiên liệu :
Cồn là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, dễ hút ẩm, tạo hỗn hợp đẳng
phí với nước, cồn etylic là chất phân cực mạnh. Cồn có thể trộn lẫn với ete và nhiều
dung môi khác, cồn có thể hòa tan nhiều chất hữu cơ và vô cơ. Cồn dễ cháy và tạo
hỗn hợp nổ với không khí. Cồn được dùng làm chất đốt, chế biến thức ăn, chế biến
các loại hương hoa quả,…trong y tế cồn dùng để sát trùng, sản xuất dược phẩm.
Cồn có thể sử dụng trực tiếp hay là nguyên liệu trung gian sản xuất axit acetic,
andehyt acetic, etyl acetate và các hóa chất dầu mỏ. Hiện nay cồn tuyệt đối trên trên
99,5% wt dùng để thây thế một phần nhiên liệu cho động cơ. Sản phẩm xăng pha
cồn gọi là “gasohol” đây là một hướng phát triển mới đầy triển vọng của ngành
công nghiệp vì sử dụng xăng pha cồn sẽ làm giảm bớt sự ô nhiễm môi trường, tiết
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
7
Luận văn tốt nghiệp
kiệm năng lượng, cồn làm tăng chỉ số óc tan của xăng nên sẽ là giảm khả năng cháy
nổ có thể thây thế cho etyl chì là một chất rất độc đang sử dụng pha trong xăng hiện
nay.
2.2.1. Tiêu chuẩn cồn nhiên liệu:
( Trích trong VCVN 1 : 2009/BKHCN Qui Chuẩn Kĩ Thuật Quốc Gia Về
Xăng, Nhiên Liệu Diezen và Nhiên Liệu Sinh Học )
Etanol (C2H5OH) được pha thêm các chất biến tính, để sử dụng pha chế trong
nhiên liệu cho động cơ xăng và không được sử dụng cho mục đích chế biến đồ
uống.
Xăng không chì hoặc naphta, không chứa các hợp chất keton, được dùng để
pha thêm vào etanol, làm cho etanol trở thành etanol biến tính để sử dụng làm nhiên
liệu và không sử dụng cho mục đích chế biến đồ uống.
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của etanol nhiên liệu biến tính phải phù
hợp với các quy định trong bảng sau:
Tên chỉ tiêu
Mức
Phương pháp thử
1. Hàm lượng etanol, % thể
92,1
TCVN 7864 (ASTM D
tích, không nhỏ hơn
2. Hàm lượng methanol, % thể
5501)
0,5
TCVN 7894 (EN 14110)
1,0
TCVN 7893 (ASTM E
tích, không lớn hơn
3. Hàm lượng nước, % thể
tích, không lớn hơn
1064)
4. Độ axit (tính theo axit
axetic CH3COOH), % khối lượng,
0,007
TCVN 7892 (ASTM D 1613)
không lớn hơn
5. Hàm lượng clorua vô cơ,
mg/kg, không lớn hơn
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
40
TCVN 7716 (ASTM D
4806)
8
Luận văn tốt nghiệp
Ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật quy định tại điểm 2.4.1 khoản 2.4 Mục 2, etanol
nhiên liệu biến tính phải chứa một lượng chất biến tính với hàm lượng từ 1,96 % đến
5,0 % thể tích. Lượng chất biến tính có trong etanol nhiên liệu được kiểm soát qua quy
trình sản xuất.
Các loại phụ gia sử dụng để pha xăng không chì, xăng E5, nhiên liệu điêzen và
nhiên liệu điêzen B5 phải đảm bảo phù hợp với các quy định về an toàn, sức khoẻ,
môi trường và không được gây hư hỏng cho hệ thống động cơ.
Việc sử dụng phụ gia không thông dụng để sản xuất, chế biến và pha chế xăng
không chì, xăng E5, nhiên liệu điêzen và nhiên liệu điêzen B5 phải được đăng ký và
chấp thuận theo quy định tại Thông tư 15/2009/TT-BKHCN ngày 02/6/2009 của
Bộ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ về việc hướng dẫn trình tự, thủ tục đăng ký
việc sử dụng phụ gia không thông dụng để sản xuất, chế biến, pha chế xăng và
nhiên liệu điêzen.
2.2.2. Công nghệ tinh luyện cồn trên thế giới:
Phương pháp chưng cất :
Chưng cất đẳng phí.
Chưng cất phân tử.
Phương pháp rây phân tử dùng chất hấp phụ chọn lọc zeolite.
Phương pháp dùng chất hút ẩm.
Phương pháp thẩm thấu qua màng.
Phương pháp kết hợp bốc hơi thẩm thấu qua màng và rây phân tử.
Công nghệ sản xuất cồn tự động và hiện đại:
Công nghệ sản xuất cồn bằng phương pháp chưng cất đẳng phí ứng dụng tại
Brazil. Brazil là nước đi đầu trong lĩnh vực sử dụng năng lượng sinh học, năm 1931
đã tiến hành pha ethanol với xăng. Quy trình chưng cất đẳng phí dùng cấu tử lôi
cuốn là benzene, heptan hoặc cylohexan. Dòng nguyên liệu ethanol 96% wt sau khi
gia nhiệt được đưa vào cột tách nước tại vị trí giữa tháp. Hỗn hợp ba cấu tử đẳng
phí có nhiệt độ sôi thấp thu được tại đỉnh, dòng ethanol nguyên chất có nhiệt độ sôi
cao thu được tại đáy. Phần sản phẩm đỉnh được đưa về thùng lắng gạn, lớp trên của
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
9
Luận văn tốt nghiệp
thùng lắng gạn là hydrocacbon phá dẳng phí, ethanol, một lượng hơi nước được đưa
tuần hoàn về tháp tách nước.phần dưới đưa về tháp tách hydrocacbon.
Ưu điểm :
Phương pháp thiết kế công nghệ và thiết bị đã hoàn thiện.
Nhược điểm:
Chi phí vận hành cao.
Sử dụng dung môi gây ô nhiễm môi trường trong quá trình vận hành hay trong
việc sử dụng sản phẩm cồn nhiên liệu.
Công nghệ sản xuất cồn bằng phương pháp rây phân tử ứng dụng tại Thái Lan
và Ấn Độ. Việc nghiên cứu sử dụng nguyên liệu tại Thái Lan phát triển mạnh so với
các nước trong khu vực. Năm 1985, nhà vua đã khởi xướng dự án hoàng gia về
nhiên liệu sinh học với mục tiêu giảm thiểu vấn đề gây ô nhiễm môi trường và giảm
giá thành sản xuất trong công nghệ sản xuất nhiên liệu nhất là sản xuất cồn nhiên
liệu, hiện nay đa số các nhà máy cồn nhiên liệu của Thái lan đang sử dụng công
nghệ rây phân tử, bên cạnh đó công nghệ màng membrane cũng đang được thử
nghiệm. Dòng nguyên liệu sau khi qua tháp chưng cất đạt nồng độ thể tích 95,5
phần trăm được đưa vào tháp hấp phụ ở dạng hơi. Mỗi tháp hấp phụ hoạt động 4
chu kì : chu kì tăng áp, chu kì hấp phụ, chu kì giảm áp, chu kì tăng áp. Mỗi mẻ hấp
phụ 30 phút, giải hấp 25 phút, hai tháp hoạt động luân phiên liên tục, dòng sản
phẩm cuối cùng có nồng độ khoảng 99,5 phần trăm.
Ưu điểm :
Công nghệ hiện đại.
Chi phí vận hành thấp.
Hệ thống vận hành liên tục.
Nhược điểm:
Chưa có phương án thiết hoàn thiện mà phải dựa trên số liệu thực nghiệm.
Cần tính toán để lựa chọn tối ưu hóa quá trình giải hấp cũng như thu hồi sản
phẩm cồn sau khi giải hấp.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
10
Luận văn tốt nghiệp
2.3. Nguyên liệu cồn từ mật rỉ:
2.3.1. Mật rỉ:
Mật rỉ là thứ phẩm của công nghệ sản xuất đường, thường chiếm khoảng 3-5
% so với lượng mía đưa vào sản xuất. Tỷ lệ này phụ thuộc vào chất lượng mía và
công nghệ sản xuất.
Từ 1 tấn mật rỉ có thể thu được 300 lít cồn 1000, 50 kg nấm men bánh mì, 160
kg CO2 lỏng, 14 kg glyxerin, 14.2 kg mì chính và một số sản phẩm khác.
2.3.2. Công nghệ sản xuất cồn từ mật rỉ:
Pha loãng
Xử lý mật
Tách cặn
Pha loãng
tới nồng độ
lên men
Lên men
Xử lý
Cồn thô
Quy trình sản xuất cồn từ mật rỉ.
2.3.2.1. Pha loãng và xử lý mật rỉ:
Trong mật rỉ thường chứa rất nhiều tạp khuẩn trong điều kiện chất khô trong
mật rỉ lớn hơn 75 % chúng không sinh trưởng và phát triển nhưng vẫn bảo vệ được
chính mình. Vậy cần xử lý nhằm diệt hết các tạp khuẩn, đồng thời phá hủy các chất
keo và loại bớt tạp chất. Trong điều kiện pha loãng mật rỉ đến nồng độ 40-50 % giữ
nhiệt độ 110 oC trong 10 phút có thể diệt hầu hết vi khuẩn. Trong điều kiện không
có thùng pha loãng chịu áp lực, chúng ta có thể gia nhiệt đến 85-90oC, giữ khoảng
45-50 phút.
Mật rỉ và nước cho vào thùng theo tỉ lệ 1:1, sau đó cho axit sunfuric với tỉ lệ
0.4-0.6 % so với mật rỉ, khuấy đều rồi cho chất sát trùng fluosilicat natri nồng độ
hai phần ngàn, sau khi cho đầy đủ các chất trên, khấy đều và để yên trong 1-4 giờ.
Sau đó bơm dung dịch lên thùng chứa, cặn bơm để loại bỏ tạp chất, tốt nhất là nên
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
11
Luận văn tốt nghiệp
gia nhiệt đến 85-90oC. Mật rỉ sau khi pha loãng sơ bộ và sử lý được bơm lên chứa ở
thùng cao vị hoặc trực tiếp pha luôn tới nồng độ gây men và lên men.
Hình 2.1:Sơ đồ pha loãng mật rỉ.
2.3.2.2. Pha loãng tới nồng độ lên men và gây men:
Pha loãng theo sơ đồ một nồng độ thì chỉ tiêu của dịch lên men vào khoảng
sau:
Chất khô 20-22%, tương đương 15-16% đường.
PH dịch đường 4.5-5 tương đương độ chua 1-1.5g H2SO4/lít.
Ure cần bổ sung 0.5 g/l
Nồng độ flousilicat natri 2 phần ngàn.
Đối với lên men hai nồng độ:
Nồng độ chất khô 12-14%
PH 4-5%
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
12
Luận văn tốt nghiệp
Ure cần bổ sung là 0.5 g /l.
Nồng độ natri 2 phần ngàn.
Dung dịch lên men cũng tương tự chỉ khác là nồng độ chất khô từ 30-32%.
2.3.2.3. Gây men giống và lên men dung dịch đường:
Qui trình và điều kiện lên men giống gồm 2 giai đoạn nhân giống trong phòng
thí nghiệm và ngoài sản xuất. Dịch đường trong phòng thí nghiệm phải được tiệt
trùng và không cần sục khí trong thời gian nuôi, còn dịch đường nhân giống ngoài
sản xuất có thể không cần tiệt trùng nhưng cần phải có độ chua cao hơn và PH xấp
xỉ 4.
Lên men gián đoạn theo sơ đồ một nồng độ. Sau khi vệ sinh và thanh trùng
thùng lên men ta cho 10% men giống vào và từ từ cho dung dịch đường có nồng độ
20-22% với tốc độ 5-6 giờ thì đầy. tiếp đó cho lên men khoảng 40-48 giờ. Trong
thời gian lên men cần kiểm tra nồng độ, độ chua, vi sinh vật của dung dịch lên men.
Giữ cho nhiệt độ ổn định 30-32%. Tuy theo nồng độ thuần khiết của dịch đường,
nồng độ biểu kiến cuối lên men có thể từ 0 đến 4.5 - 6 %.
Lên men gián đoạn theo sơ đồ hai nồng độ. Toàn bộ men giống 10% được cho
vào thùng, sau đó cho từ từ rỉ loãng 12-14% , với tốc độ 3 giờ thì đầy 50% thùng
lên men. Cho rỉ đường đặc 30-32% với tốc độ sau cho 3-4 giờ thì đầy nữa thùng còn
lại. theo dõi kiểm tra giống như pha loãng nồng một nồng độ, thời gian lên men
khoảng 32-40 giờ.
Xét về hiệu xuất thu hồi thì lên men hai nồng độ luôn đạt hiệu quả cao hơn
0.5-1% so với sơ đồ một nồng độ. Nhưng sơ đồ một nồng độ đơn giản hơn, mặt
khác nếu sau khi len men đem tách nấm men để dùng làm lên men bánh mì thì nấm
men có độ hoạt động cao hơn, làm nở bánh nhiều hơn. Vì vậy phương pháp sản xuất
cần phải luôn xuất phát từ thực tế mục đích sản xuất hướng tới hiệu quả kinh tế cao
nhất.
2.3.2.4. Xử lý dịch lên men:
Dịch nhận được sau khi lên men gọi là giấm chín, được đưa qua xư lý chủ yếu
bằng hệ thống chưng luyện để tách rượu và tạp chất dễ bay hơi ra khỏi giấm chín.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
13
Luận văn tốt nghiệp
Sau đó đem đi tinh luyện để nhận được cồn sản phẩm, thỏa mãn tiêu chuẩn và yêu
cầu tiêu dùng. Sản phẩm thu được sau xử lý bao gồm cồn đầu, dầu fusel hoặc alcol
cao phân tử. Ngoài ra còn thu được bã rượu chứa nhiều chất hữu ích, có thể dùng
trong chăn nuôi hay chế biến kháng sinh, phụ gia cho vật liệu xây dựng.
2.3.2.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rỉ đường:
Nồng độ đường: ảnh hưởng đến hiệu suất lên men. Nấm men chỉ có khả năng
lên men đường thành rượu trong khoảng nồng độ đường phù hợp 10- 15% nồng độ
đường quá cao sẽ gây ức chế nấm men và khả năng lên men rượu giảm.
Ảnh hưởng của oxy: nấm men là loại vi sinh vật hô hấp tùy tiện. Trong điều
kiện yếm khí nó sẽ lên men đường tạo thành rượu và CO2. Do đó trong sản xuất
rượu thì giai đoạn đầu cần điều kiện hiếu khí để nấm men sinh sản tăng sinh khối,
phát triển đủ lượng tế bào cần thiết cho quá trình lên men rượu và sau đó phải yếm
khí cho quá trình lên men rượu, tiếp đó phải yếm khí tuyệt đối để nấm men chuyển
hóa đường thành rượu.
Ảnh hưởng của pH: nó có ảnh hưởng lớn đến quá trình lên men, tạo sản phẩm
chính phụ khác nhau. Nếu pH 4-5 lên men rượu bình thường tạo sản phẩm chính là
etanol. Đây là điều kiện cần thiết trong quá trình lên men rượu trong các nhà máy
rượu hiện nay. Để axits hóa môi trường môi trường thường dùng H2SO4 hay axit
lactic. Nếu pH môi trường kiềm, sản phẩm chính là glycerin, ứng dụng trong lên
men glycerin.
Ảnh hưởng của nhiệt độ: đây là yếu tố cần thiết ảnh hưởng lớn đến nấm men
và sự lên men. Thông thường nhiệt độ phù hợp cho lên men là 28-30oC. nhiệt độ
hơn 50 oC và dưới 0oC sự lên men đình chỉ.
Ảnh hưởng của độ rượu tạo thành: rượu tạo thành trong quá trình lên men có
ảnh hưởng đến sự lên men. Thông thường nấm men lên men đến nồng độ đạt 1214%. Một số ít nấm men có thể đạt nồng độ 17-20% với nồng độ rượu cao hơn sẽ
ức chế nấm men và hầu như kìm hãm lên men rượu.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
14
Luận văn tốt nghiệp
2.4. Đặc điểm ethanol – nước :
T-X-Y Plot for ETHANOL and H2O
102.5 0
D
BB
Bubble P oint
D
Dew P oint
Te m pe r a tur e , C
97.50
92.50
D
B
87.50
B
D
B
D
B
82.50
D
B
D
B
D
B
D
B
B
B
D
D
B
B
77.50
0
0.2
0.4
0.6
D
B
D
D
B
D
B
D
DB
D
BD
B
D
0.8
DB
B
D
1.0
Composition, Mole Fraction ETHANOL, (P = 1.0000 atm)
Hình 2.2: Tính chất hỗn hợp ethanol - nước.
Hệ ethanol - nước có điểm đẳng phí ở 1 atm ứng với 89,4% mol ethanol
(khoảng 96% wt ethanol), sôi ở 78,2oC. Với hỗn hợp này dùng phương pháp chưng
luyện thông thường nồng độ ethanol tối đa đạt được chỉ là 96% wt ứng với điểm
đẳng phí dù tháp vô cùng cao và lượng hồi lưu là rất lớn. Như vậy, để có được cồn
tinh khiết phù hợp với các tiêu chuẩn trên cần phải sử dụng những phương pháp đặc
biệt hơn.
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
15
Luận văn tốt nghiệp
2.5. Tính chất của hỗn hợp ethanol – methanol :
T-X-Y Plot for ETHANOL and METHANOL
80.0
B
Bub ble Poin t
D
Dew Point
B
D
D
76.0
D
D
Temperature, C
D
B
D
B
D
B
D
B
D
B
D
B
D
68.0
B
D
B
D
D
D
D
D
D
B
B
B
B
D
72.0
B
B
B
B
B
B
DB
B
D
64.0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Composition, Mole Fraction ETHANOL, (P = 1.0000 atm)
Hình 2.3: Tính chất hỗn hợp ethanol – methanol.
2.6. Tháp chưng cất:
2.6.1. Các phương pháp chưng cất:
Chưng cất là quá trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu
tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác
nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ,
trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng
cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá
trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và
thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản
chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử
có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay
hơi bé (nhiệt độ sôi lớn) .
Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học
16
