I. Giới thiệu
Bài viết tập trung vào thiết kế hệ thống chưng cất liên tục nhằm tách ethanol từ hỗn hợp ethanol - nước, hướng đến năng suất 900 l/h. Hệ thống này đặc biệt hữu ích trong sản xuất ethanol tinh khiết từ nguồn nguyên liệu như khoai mì sau lên men. Điểm mấu chốt của bài viết nằm ở việc thiết kế tháp chưng cất, một thiết bị chưng cất quan trọng, quyết định hiệu suất chưng cất của toàn hệ thống.
II. Chọn lựa công nghệ
Chưng cất là phương pháp tối ưu để tách ethanol và nước do sự khác biệt về nhiệt độ sôi. Bài viết lựa chọn chưng cất liên tục với cột chưng cất dạng mâm xuyên lỗ, vận hành ở áp suất thường và cấp nhiệt trực tiếp tại đáy tháp. Phương pháp này đảm bảo sản xuất ethanol liên tục với nồng độ cao và ổn định.
III. Thiết kế hệ thống
Hệ thống bao gồm các thiết bị chưng cất chính như tháp chưng cất, thiết bị ngưng tụ, thiết bị gia nhiệt, bồn chứa. Thiết kế hệ thống cần đảm bảo quá trình chưng cất diễn ra liên tục, hiệu quả với năng suất 900 l/h. Đặc biệt, thiết kế tháp chưng cất cần tính toán kỹ lưỡng số mâm lý thuyết, đường kính tháp, loại mâm, đảm bảo tối ưu hóa chưng cất.
3.1. Tháp chưng cất
Thiết kế tháp chưng cất là trọng tâm, với việc xác định số mâm lý thuyết dựa trên giản đồ cân bằng lỏng - hơi của hỗn hợp ethanol - nước. Đường kính tháp được tính toán dựa trên lưu lượng hơi và lỏng trong tháp, đảm bảo trở lực của tháp nằm trong giới hạn cho phép. Việc lựa chọn loại mâm, vật liệu chế tạo, cũng như bố trí các thiết bị phụ trợ cho tháp cần được tính toán chi tiết.
3.2. Thiết bị gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt cung cấp nhiệt cho quá trình chưng cất, thường là nồi hơi hoặc thiết bị trao đổi nhiệt. Công suất thiết bị gia nhiệt cần đáp ứng đủ lượng nhiệt cần thiết để hóa hơi ethanol và nước trong tháp. Việc lựa chọn loại thiết bị gia nhiệt phụ thuộc vào nguồn nhiệt sẵn có và yêu cầu về điều khiển nhiệt độ.
3.3. Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ethanol thành ethanol lỏng. Công suất thiết bị ngưng tụ cần đảm bảo ngưng tụ hoàn toàn lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp. Bài viết có thể đề cập đến các loại thiết bị ngưng tụ thường được sử dụng như thiết bị ngưng tụ ống chùm, thiết bị ngưng tụ bản.
IV. Kết luận
Bài viết cung cấp mô hình hóa chưng cất hỗn hợp ethanol - nước với năng suất 900 l/h, nhấn mạnh thiết kế hệ thống chưng cất, đặc biệt là thiết kế tháp chưng cất. Ứng dụng chưng cất này hứa hẹn mang lại hiệu quả kinh tế cao trong sản xuất ethanol tinh khiết từ nguồn nguyên liệu sinh khối.
