Đồ án HCMUTE: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống chưng cất ethanol công nghiệp

• Tác giả: Lưu Thành Đạt
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trương Nguyễn Luân Vũ
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Thống Chưng Cất Ethanol Công Nghiệp
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 0.1. Tổng phụ lục
• 0.2. Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp
• 0.3. Phiếu nhận xét giảng viên hướng dẫn
• 0.4. Phiếu nhận xét giảng viên phản biện
• 0.5. Danh mục bảng biểu
• 0.6. Danh mục hình ảnh, biểu đồ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu nước ngoài
• 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3.1. Phương pháp chưng cất
• 1.3.2. Các phương pháp chưng cất
• 1.3.3. Thiết bị chưng cất
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu sơ bộ nguyên liệu
• 2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất ethanol
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ MỘT SỐ CHI TIẾT
• 3.1. Tính toán thiết kế thùng nhập liệu sản phẩm
• 3.2. Tính đường kính thân (bồn gia nhiệt)
• 3.3. Tính và chọn chiều thân (bồn gia nhiệt)
• 3.4. Tính toán bề dày thiết bị
• 3.5. Áp suất tấm vỉ và vật liệu thiết bị
• 3.6. Hệ số bổ sung chiều dày thiết bị. Chiều dày thân thiết bị. Độ bền đàn hồi
• 3.7. Tính toán thiết kế tháp chưng cất
• 3.8. Tính toán thiết kế ống hạ tầng
• 3.9. Tính toán thiết kế mâm đỡ
• 3.10. Chọn mặt bích ghép nối thân – đáy
• 3.11. Thiết bị ngưng tụ. Bình sản phẩm ngưng tụ
• 4. CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CHẾ TẠO, LẮP RÁP VÀ VẬN HÀNH THÁP
• 4.1. Quy trình hàn một số chi tiết thiết bị
• 4.2. Quy trình hàn bồn gia nhiệt
• 4.3. Quy trình hàn thùng nhập liệu sản phẩm
• 4.4. Quy trình hàn mặt bích và ngăn nối
• 4.5. Quy trình hàn lắp áp tháp chưng cất
• 4.6. Xử lý sơn và vận hành
• 5. CHƯƠNG 5: CÁC THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
• 5.1. Bộ điều hiển nhiệt độ (SCR)
• 5.2. Thông số thiết bị
• 5.3. Nguyên hoạt động
• 5.4. Cảm biến nhiệt độ Thermopile K
• 5.5. Bộ điều hiển điện tử và vận điều hiển sản phẩm
• 5.6. Mạch ngõ vào và hình ảnh
• 5.7. Rơle điều hiển nhiệt độ
• 5.8. Phần mềm hướng tinh điều hiển mạch bộ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hệ thống chưng cất ethanol

Hệ thống chưng cất ethanol là một phần quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến và sản xuất ethanol. Chưng cất ethanol không chỉ giúp tách biệt ethanol khỏi các tạp chất mà còn nâng cao nồng độ của sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế một hệ thống chưng cất ethanol công nghiệp tại HCMUTE, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả. Hệ thống chưng cất được thiết kế với mục tiêu đạt được sản phẩm ethanol có chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường. Theo đó, quy trình chưng cất sẽ được phân tích và tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ hiện đại trong thiết kế hệ thống sẽ giúp giảm thiểu chi phí sản xuất và tăng cường tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

1.1. Quy trình chưng cất ethanol

Quy trình chưng cất ethanol bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình chưng cất và thu hồi sản phẩm. Quy trình chưng cất được thực hiện thông qua các thiết bị chuyên dụng, trong đó có tháp chưng cất. Tháp chưng cất là thiết bị chính trong hệ thống, giúp tách biệt các thành phần trong hỗn hợp lỏng dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp chưng cất, bao gồm nhiệt độ, áp suất và lưu lượng nguyên liệu. Việc tối ưu hóa các yếu tố này sẽ giúp nâng cao năng suất chưng cất và chất lượng sản phẩm ethanol. Các phương pháp tính toán và mô phỏng sẽ được áp dụng để dự đoán hiệu suất của hệ thống chưng cất trong các điều kiện khác nhau.

II. Thiết kế hệ thống chưng cất

Thiết kế hệ thống chưng cất ethanol công nghiệp tại HCMUTE được thực hiện dựa trên các nguyên lý cơ bản của công nghệ chưng cất. Hệ thống được thiết kế với các thiết bị hiện đại, bao gồm tháp chưng cất, bồn chứa, và hệ thống điều khiển tự động. Thiết kế hệ thống sẽ đảm bảo tính hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành. Các thông số kỹ thuật của thiết bị sẽ được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo rằng hệ thống có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong thiết kế sẽ giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, từ đó nâng cao độ chính xác và hiệu quả của quy trình sản xuất. Hệ thống cũng sẽ được trang bị các cảm biến để theo dõi và điều chỉnh các thông số trong thời gian thực, đảm bảo chất lượng sản phẩm đầu ra.

2.1. Các thiết bị trong hệ thống

Hệ thống chưng cất ethanol bao gồm nhiều thiết bị quan trọng, mỗi thiết bị đóng vai trò riêng trong quy trình sản xuất. Thiết bị chưng cất chính là tháp chưng cất, nơi diễn ra quá trình tách biệt ethanol khỏi các tạp chất. Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm bồn chứa nguyên liệu, bồn chứa sản phẩm, và các thiết bị điều khiển. Mỗi thiết bị sẽ được thiết kế với các thông số kỹ thuật phù hợp để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Việc lựa chọn nguyên liệu cho quá trình chưng cất cũng rất quan trọng, vì chất lượng nguyên liệu sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm ethanol. Nghiên cứu này sẽ phân tích các loại nguyên liệu có thể sử dụng và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến quy trình chưng cất.

III. Ứng dụng và lợi ích của ethanol

Ethanol là một loại nhiên liệu sinh học có nhiều ứng dụng trong đời sống và công nghiệp. Ứng dụng ethanol không chỉ giới hạn trong lĩnh vực năng lượng mà còn mở rộng ra nhiều lĩnh vực khác như thực phẩm, dược phẩm và hóa chất. Việc sản xuất ethanol từ nguồn nguyên liệu tái tạo giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra những lợi ích của việc sử dụng ethanol như một nguồn năng lượng thay thế, đồng thời phân tích tiềm năng phát triển của ngành công nghiệp ethanol tại Việt Nam. Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ cũng sẽ được xem xét để thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp này.

3.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Việc sản xuất và sử dụng ethanol mang lại nhiều lợi ích kinh tế và môi trường. Lợi ích kinh tế bao gồm việc tạo ra nhiều việc làm trong ngành công nghiệp chế biến và sản xuất ethanol, đồng thời giảm thiểu sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng hóa thạch. Về mặt môi trường, ethanol được coi là một nguồn năng lượng sạch, giúp giảm lượng khí thải carbon và ô nhiễm không khí. Nghiên cứu này sẽ phân tích các tác động tích cực của việc sử dụng ethanol đối với môi trường và kinh tế, từ đó khuyến khích các nhà đầu tư và doanh nghiệp tham gia vào ngành công nghiệp này.