1. Trang Chủ
  2. Công nghệ - Môi trường
  3. Đề tài

Đề tài

Các nhà khoa học cho biết, chúng ta đang sống trong một giai đoạn lịch sử mới của trái đất – kỷ nguyên loài người – khi chúng ta là nguồn lực chính của trái đất. Nhưng hiện nay sự thành công thái quá của con người đã gây ra những áp lực chưa từng thấy cho hệ sinh thái trái đất và đe dọa chính loài người. Đề tài Thiết kế hệ thống hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHÓA VIỆT NAM TRƯỜNG Đ ẠI H ỌC BÁCH KHOA Độc l

Thể loại Tài liệu miễn phí Công nghệ - Môi trường

Số trang 58

Ngày tạo 8/29/2018 7:58:42 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước

Tên tệp

Tải Đề tài (.pdf)

Xem mẫu

  1. Đề tài "Thiết kế hệ thống hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng"
  2. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHÓA VIỆT NAM TRƯỜNG Đ ẠI H ỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh Khoa: Công nghệ Hóa & Thực phẩm Bộ môn: Quá trình và Thiết b ị Đ Ồ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN CHUYN NGNH QT&TB MÃ SỐ: 605109 Họ và tên sinh viên: Vũ Tiến Dũng Lớp: HC06MB Ngành (nếu có): Qu Trình & Thiết Bị 1. Đầu đ ề đồ án: Thiết kế hệ thố ng thp hấp phụ tinh luyện cồn pha xăng 2. Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu): Nồng độ nhập liệu: xF= 92%phần khố i lượng - Nồng độ sản p hẩm cồ n khan: xW = 99,5% phần khối lượng - Ngu ồn năng lượng và các thông số khác tự chọn - 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: Xem ở p hần mụ c lục 4. Các bản vẽ và đồ thị (loại và kích thước b ản vẽ): Gồm 2 b ản vẽ A1: b ản vẽ quy trình công nghệ và b ản vẽ chi tiết thiết b ị 5. Ngày giao đồ án: 5/07/2010 6. Ngày hoàn thành đồ án: 4/9/2010 7. Ngày bảo vệ hay chấm: 7/9/2010 Ngày 4 tháng 09 năm 2010 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Trang 1
  3. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Cán bộ hướng dẫn. Nhận xét: ________________________________ ____________ _ _______________________________ ________________________________ __ _ _______________________________ ________________________________ __ _ _______________________________ ________________________________ __ Điểm:________________ Chữ ký: ____________________ Cán bộ chấm hay Hội đồng bảo vệ. Nhận xét: _______________________________ _ _______________________________ ________________________________ __ _ _______________________________ ________________________________ __ _ _______________________________ ________________________________ __ Điểm:________________ Chữ ký: ____________________ Điểm tổng kết: Trang 2
  4. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Mục Lục Chương 1 ............................................................................................................................. 6 I. Mục đích đề tài .......................................................................................................................... 6 1. Tính thực tiễn của đề tài ................................ ................................ ...................................... 6 2. Lợi ích của việc dng gasohol ................................................................................................ 7 II. Những đặc tính của cồn tinh luyện ........................................................................................... 8 1. Các phương pháp sản xuất cồn ................................ ................................ ........................... 8 2. Tính chất v ứng dụng của cồn................................................................ .............................. 8 III. Cồn nhiên liệu .......................................................................................................................... 9 1. Lịch sử pht triển................................................................................................................... 9 2. Yêu cầu về chất lượng ........................................................................................................ 10 3. Các phương pháp pha cồn vào xăng................................ ................................ .................. 12 4. Ưu nhược điểm của xăng pha cồn với xăng truyền thống ................................................ 12 IV. Các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu ............................................................................. 13 1. Phương pháp chưng luyện ................................................................................................. 13 2. Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua màng ...................................................................... 14 3. Phương pháp hấp phụ (rây phân tử)................................................................................. 14 4. Phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp............................................................. 17 V. Vật liệu hấp phụ Zeolite .......................................................................................................... 19 1. Cấu trc của zeolite ................................ ................................ ................................ .............. 19 2. Phn loại Zeolite ................................ ................................ ................................ .................. 19 3. Xác định bề mặt riêng của zeolite ...................................................................................... 20 4. Một số đặc trưng của Zeolite 4A ....................................................................................... 21 Chương 2 ........................................................................................................................... 22 I. Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir ...................................................................................... 22 II. Thuyết hấp phụ Fruendlich ..................................................................................................... 23 III. Thuyết hấp phụ đẳng nhiệt Brunauer – Emmett – Teller (BET) .............................................. 24 IV. Một số thực nghiệm về phương pháp hấp phụ sản xuất cồn bằng vật liệu zeolite ................ 25 Chương 3 ........................................................................................................................... 30 I. Lựa chọn quy trình công nghệ .................................................................................................. 30 II. Thuyết minh quy trình công nghệ ........................................................................................... 30 Chương 4 ........................................................................................................................... 31 I. Cn bằng vật chất cho qu trình hấp phụ..................................................................................... 31 Trang 3
  5. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải II. Tính tốn chiều cao lớp hấp phụ............................................................................................... 33 1. Đường kính của tháp ......................................................................................................... 33 2. Tính chiều cao thp................................ ................................ ................................ .............. 34 3. Tính tốn thời gian hấp phụ ................................ ................................ ................................ 34 4. Tính toán lượng zeolite cần thiết ....................................................................................... 35 ......................................................................... 35 III. Cân bằng nhiệt lượng cho quá trình hấp phụ Chương 5 ........................................................................................................................... 37 I. Chọn tc nhn giải hấp phụ.......................................................................................................... 37 II. Cn bằng vật chất cho qu trình nhả hấp phụ............................................................................. 37 II. Tính toán vận tốc hơi giải hấp đi trong tháp .......................................................................... 39 II. Các giai đoạn nhả hấp phụ ...................................................................................................... 40 Chương 6 ........................................................................................................................... 41 I. Tính tốn chiều cao tồn bộ thp .................................................................................................. 41 II. Tính tổn thất p suất của dịng khí qua lớp hấp phụ .................................................................. 41 III. Tính toán cơ khí cho thân tháp .............................................................................................. 42 1. Tính bề dy cho thn trụ hn chịu p suất trong ..................................................................... 42 2. Tính đáy, nắp tháp ............................................................................................................. 43 3. Tính đường kính và bích ghép các ống dẫn ...................................................................... 44 4. Tính chân đỡ tai treo cho tháp .......................................................................................... 46 Chương 7 ........................................................................................................................... 49 I. Tính toán nồi đun ..................................................................................................................... 49 1. Lượng hơi đốt cần dùng..................................................................................................... 49 2. Hiệu nhiệt độ trung bình ................................................................................................ ... 50 3. Hệ số cấp nhiệt của cồn sơi sủi bọt trong thiết bị đun sôi ................................................. 50 4. Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ phía trong ống.............................................................. 51 5. Mật độ dịng nhiệt truyền qua vch ................................ ................................ ..................... 51 6. Hệ số truyền nhiệt tổng qut .............................................................................................. 52 7. Bề mặt truyền nhiệt ................................ ................................ ................................ ........... 52 II. Năng suất nhiệt của caloriphe ................................................................................................. 52 III. Tính tốn thiết bị ngưng tụ sản phẩm ...................................................................................... 52 1. Lượng nước cần dùng để giải nhiệt ................................................................................... 53 2. Hiệu nhiệt độ trung bình................................ ................................ .................................... 53 3. Hệ số cấp nhiệt hơi cồn tình khiết ngưng tụ trên bề mặt ống đứng ................................. 53 Trang 4
  6. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải 4. Hệ số cấp nhiệt của nước giải nhiệt đi trong ống ............................................................. 53 5. Mật độ dịng nhiệt truyền qua vch .................................................................................... 54 6. Hệ số truyền nhiệt tổng qut .............................................................................................. 55 7. Bề mặt truyền nhiệt ................................ ................................ ................................ ........... 55 Kết Luận Ti Liệu tham khảo Trang 5
  7. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Chương 1 TỔNG QUAN I. Mục đích đề ti 1. Tính thực tiễn của đề ti Các nh khoa học cho biết, chúng ta đang số ng trong một giai đoạn lịch sử mới cảu trái đất – kỷ nguyn loại người – khi chng ta l nguồn lực chính củ a trái đ ất. Nhưng hiện nay sự thnh công thi qu củ a con người đ gy ra những p lực chưa từ ng thấy cho hệ sinh thái trái đ ất và đe dọa chính loài người . Theo các chuyên gia, chúng ta đang phải đ ối mặt với su vấn đề có lin quan tới nhau v rất cấp bch: Lương thực: Cứ sáu người thì có một người bị đói và suy dinh dưỡng trong khi đó quá - trình công nghiệp hóa v dn số tăng đang làm giảm diện tích trồ ng cây lương thực Nước: Đến năm 2025, 2/3 dân số thế giới phải số ng trong vng thiếu nước sạch - Năng lượ ng: Hiện nay ngu ồn năng lượng chính củ a chúng ta đến từ dầu mỏ và khí đố t, - trong khi đó ngu ồn nhiên liệu hóa thạch này đang khan hiếm d ần v dự đoán sẽ hết trong một tương lai rất gần Biến đổi khí hậu: Biến đổ i khí hậu đ v đang diễn ra trn tồ n thế giới, nĩ có ảnh hưởng rất - lớn đ ến đ ời số ng con người trên trái đ ất Đa dạng sinh học: Nhiều nh khoa học cho rằng thế giới đang bước vào cuộc “đại tuyệt - chủ ng” lần thứ 6 do các vấn đề về ơ nhiễm môi trường và tăng dân số Ơ nhiễm: Các chất được cho l ơ nhiễm đ có trong tự nhiên từ rất lâu nhưng hiện giờ - chúng đang có nồng đ ộ cao đ ến mức báo độ ng, nó đang gây ra nhưng thiệt hại v biến đ ổi to lướn đố i với con người v sinh vật trên trái đ ất. Trang 6
  8. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Như trên đ nu, năng lượng v ơ nhiễm l hai vấn đ ề quan trọng cấp bch cần giải quyết nhanh chóng Thực tế cho thấy, cng với sựu pht triển mạnh mẽ củ a nền đại công nghiệp thì ko theo l lượng năng lượng cần cho nó cũng tăng lên rất lớn. Trong khi đó ngu ồn năng lượng hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, theo như dự bo củ a các nh khoa học thì trữ lượng xăng d ầu của tồ n thế giớ i chỉ đủ cho khoảng 50 năm nữa Mặt khác việc sử dụ ng các ngu ồn nhiên liệu hóa thạch làm cho môi trường b ị ơ nhiễm nghim trọng. Việc đ ốt chy nhiên liệu hóa thạch thải ra rất nhiều khí ơ nhiễm như COx, NOx, SOx, các hợp chất hydrocacbon… Gy nn nhiều hiệu ứng xấu đ ến môi trường số ng, ảnh hưởng lơn đến chất lượng cuộ c sống Vì vậ y việc tìm ra nguồ n năng lượng mới có khả năng tái tạo v thn thiện với môi trường là điều rất quan trọng v cần thiết. Bn cạnh việc sử d ụng các ngu ồn năng lượng như năng lượng thủ y điện, năng lượng nguyn tử, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủ y triều…Thì năng lượng có ngu ồn gố c sinh học đang rất được quan tm. Ethanol l nhiên liệu đi từ nguồ n gốc sinh họ c đang được cả thế giới quan tm. V hiện nay Ethanol được sử dụng như mộ t phụ gia để pha vào xăng tạo thnh mộ t lo ại nhiên liệu được gọi l gasohol hay gasoline – alcohol Đặc biệt nước ta l mộ t nước có nền kinh tế nơng nghiệp l chủ yếu với thế mạnh chính l các ngnh trồng trọt và chăn nuôi đ ặc b iệt l ngnh trồ ng la gạo. Nước ta là nước có sản lượng la gạo xu ất khẩu đ ứng thứ hai trn thế giới với những năm gần đây kim nghạch xuất khẩu gạo tăng liên tục. Bn cạnh đó ngành trồ ng trọ t rau củ quả cũng pht triển rất mạnh. Tất cả các yếu tố trn cho thấy việc sản xuất Ethanol pha xăng từ các phụ phẩm của sả n xuất nơng nghiệp ở Việt Nam l rất khả thi Vì nhữ ng lý do trn, đề ti “ Thiết kế p hân xưởng tinh luyện cồn tuyệt đố i dùng đ ể pha xăng” là công đo ạn cuố i cng của dy chuyền sản xu ất cồn pha xăng có ảnh hưởng lớn đ ến chất lượng của loại nhiên liệu mới này 2. Lợi ích của việc dng gasohol Xt về mặt năng lượng thì cồ n tinh luyện khơng có lợi hơn so với xăng (năng lượng sinh ra khi đốt chy cồn chỉ b ằng 62% khi đốt cháy xăng) nhưng việc ứ ng dụ ng gasohol vào thực tế sẽ mang nhiều lợi ích kinh tế: Tiết kiệm được lượng xăng nhập khẩu nếu pha thêm 10% Ethanol vào xăng mà bảo - đảm động cơ vẫn ho ạt độ ng bình thường thì có nghóa l ta sẽ giảm được 10% lượng xăng nhập khẩu qua đó tiết kiệm được rất nhiều ngn sch dnh cho việc nhập khẩu xăng. Trang 7
  9. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Ethanol có chỉ số octane cao, nên khi pha thêm Ethanol vào xăng làm tăng thêm chỉ - số này và cũng đ ồng thờ i tăng chất lượng xăng Tận dụng các nguồ n phụ p hế phẩm củ a nơng nghiệp để sản xuất cồn như rơm rạ, mật - rỉ, ngơ, sắn…Đồ ng thời tạo công ăn việc lm cho nhn dn. Hng năm nước ta có kho ảng 31 triệu tấn rơm rạ, ngồ i việc sản xuất nấm rơm ra thì đ ây là ngồn sản xuất cồn rất lớn, rất có triể n vọng Gip ổn định vấn đ ề về an ninh năng lượng v giảm bớt phụ thuộc năng lượng vào các - quốc gia khác II. Những đặc tính của cồn tinh luyện 1. Các phương pháp sản xuất cồn 1.1. Hydrat hóa ethylen Ethanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp và thông thường nó được sản xuất từ các nguyn liệu d ầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydat hóa et hylen trên xúc tác axit, được trình bày theo phản ứ ng hóa họ c sau. Cho ethylen hợp nước ở 3000C p suất 70 – 80 atm với xc tc l axit photphoric: H2C = CH2 +H2O → CH3CH2OH 1.2. Phương pháp lên men Ethanol sử dụ ng trong đ ồ uống chứa cồn cũng như phần lớn ethanol sử dụ ng trong công nghiệp, nhiên liệu… được sản xuất theo phương pháp lên men: quá trình này l chuyể n hóa đường thnh ethanol bằng nấm men (người ta thường dng lo ại Sacácharomyses cerevisiae) trong điều kiện không có oxy hay điều kiện yếm khí, phản ứ ng hóa học tổ ng qut được viết như sau: C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2CO2 Qu trình nuơi cấy men rượu được gọ i l ủ men. Sau khi chuyển hóa hết đường người ta lọc lấ y dung d ịch và đem chưng cất đ ể nng cao nồ ng độ ethanol 2. Tính chất v ứng dụng của cồn 2.1. Tính chất vật lý Ethanol l chất lỏng không màu, mùi thơm, dễ chy, dễ ht ẩm, có độ phn cực mạnh. Ethanol có thể hịa tan nhiều chất vô cơ cũng như hữu cơ nên được sử dụ ng lm dung mơi rất Trang 8
  10. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải tố t. Ethanol d ễ chy v có thể tạo hỗn hợp nổ với khơng khí. Ethanol tạo hỗn hợp đẳng phí với nước ở 89,4% mol, nhiệt độ sơi củ a hỗn hợp này ở 1 atm l 78,40C Nhiệt đ ộ sơi của ethanol nguyn chất 78,390C, tỷ trọ ng d154 = 0,794, nhiệt dung riêng đẳng p Cp(160C -210C) = 2,42 J.g-1.K-1, nhiệt chy 1370,82 kJ/mol 2.2. Ứng dụng Cồn l hỗn hợp Ethanol và nước có ứng d ụng trong rất nhiều lĩnh vực của đ ời số ng x hội: Cồn pha với nước thành đồ uống, chế b iến thức ăn, chế biến các loại hương - Trong y tế cồ n l nguyn liệu trung gian đ ể sản xu ất nhiều lo ại thuốc, cồ n cịn lm chất st - trng Trong ngnh công nghiệp sơn cồ n dng lm dung mơi - Trong công nghiệp hương liệu và nước hoa cồn dn lm dung mơi - Trong hóa học cồn l chất trung gian sản xu ất ra các hóa chất khác như: axit acetic, - andehyt acetic, etyl acetat… Dng lm nhiên liệu pha xăng E10, E20, E85, E100… - III. C ồn nhiên liệu 1. Lịch sử pht triển Từ những năm 20 củ a thế kỉ XX cồn đ được nghin cứu, sử d ụng lm nhiên liệu cho động cơ ôtô xe máy thay thế cho xăng d ầu. Điển hình cho hướng đi tiên phong này là M ỹ v Brasil. Tuy nhiên với việc pht hiện ra các mỏ d ầu có trữ lượng lớn cng với sự pht triển mạnh mẽ của ngnh công nghiệp lọ c hóa dầu đ sản xu ất ra sản phẩm xăng d ầu chất lượng cao gi thnh hạ đ lm cho cồn nhiên liệu b ị đ ẩy li Năm 1973 với cu ộc khủng hoảng năng lượng thì vấn đề d ng cồ n nhiên liệu lại đ ược đề cập nhưng phải đ ến đầu thế kí XXI hì hướ ng pht triển cồ n nhiên liệu mới được ưu tiên phát triển tuy vậy nĩ vẫn chỉ đ óng vai tr ị thứ yếu so với các nhiên liệu hóa thạch, nhưng trong tương lai nó có thể l nguồn năng lượng chính khí dầu mỏ cạn kiệt. Trang 9
  11. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Trn thế giới hiện nay có các nước Mỹ, Ty u, Brasil, Trung Quốc, Nhật Bản đang là các nước sản xu ất cồn nhiên liệu nhiều nhất 2. Yu cầu về chất lượng Thực ra cồn cũng l hợp chất cacbuahydro như dầu mỏ nn có tính chy nổ tốt. Vì vậy về nguyn tắc với cồn khan 99,5% trở ln l có thể cho vào động cơ chạ y được, tuy nhiên cồ n có nhiều đ ặc tính như ăn mịn kim lo ại, lăm hư các chi tiết cao su hay nhựa trong đ ộng cơ nên nếu khơng cải tiến độ ng cơ thì khơng thể thay thế hồ n tồn xăng bằng cồn khan đ ể chạ y đ ộng cơ được. Đối với ơtơ, xe gắn máy thông thường chỉ được sử dụng xăng pha cồ n với nồ ng đ ộ tối đa là 10% (xăng E10). Với xăng E10 không cần cải tiến hay thay đổ i độ ng cơ mà có thể chạ y hồn tồn bình thường so với việc dng 100% xăng. Cồ n pha xăng ngày nay đ được tiu chuẩn hóa về chất lượ ng, ty theo quố c gia quy định, sau đây là một số tiu chuẩn điển hình Bảng 1: Yu cầ u kỹ thuậ t của cồ n nhiên liệu STT Tn chỉ tiu Giới hạn Ethanol, % thể tích, min 1 92,1 Methanol, % thể tích, max 2 0,5 Hàm lượng nhựa đ rửa qua dung mơi, 3 5,0 mg/100ml, max Hàm lượng nước, % thể tích, max 4 1,0 Hàm lượng chất biến tính (xăng, naphta), 5 1,96 – 5,0 % thể tích, min – max Hàm lượng Clorua vô cơ, mg/l, max 6 32 Hàm lượng đ ồng, mg/kg, max 7 0,1 Độ axit (axit acetic), mg/l, max 8 0,007 Độ p H, min – max 9 6,5 – 9,0 Lưu hu ỳnh, mg/kg, max 10 30 11 Sulfat, mg/kg, max 4 Khối lượ ng ring ở 15 0C, kg/m3 12 - Ngo ại quan 13 Trong Trang 10
  12. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Bảng 2: Tiu chuẩ n cồn nhiên liệu của Mỹ năm 2003 Tn chỉ tiu Đơn vị Giới hạn STT 0 Tỷ trọ ng tại 1 5,6 C, max 1 g/ml 0,796 Nồng độ ethanol ở 15,6 0C, min 2 % tt 99,5 Tính kiềm Khơng có 3 - Axit qui về axit acetic, max 4 % KL 0,006 Lượng chất rắn cịn lại khi bố c hơi 5 % KL 0,005 nguyên liệu, max Lượng aldehyde qui về CH3COOC2H5 6 g/100ml 0,10 Khơng có 7 Chì (Pb), max g/100ml Thỏ a mn các yu 8 Methyl alcohol Ppm cầu môi trường Thỏ a mn các yu 9 Ketones, isopropyl, tertiary butyl Ppm cầu môi trường Các hợp chất chứa lưu hu ỳnh Khơng có 10 % tt Bảng 3: Tiu chuẩ n cồn nhiên liệu của Ấn Độ Tn chỉ tiu Đơn vị Giới hạn STT 0 Tỷ trọng tại 15,6 C, max 1 g/ml 0,7961 Nồ ng đ ộ ethanol ở 15,60C, min 2 % tt 99,5 Tính kiềm Khơng có 3 - Axit qui về axit acetic, max 4 mg/l 30 Lượng chất rắn cịn lại khi bốc hơi 5 %KL 0,005 nguyên liệu, max Trang 11
  13. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Lượng aldehyde qui về 6 mg/l 60 CH3COOC2 H5, max Đồ ng (Cu), max 7 mg/kg 0,1 8 Methyl alcohol, max mg/kg 300 Khả năng dẫn điện, max 9 microS/m 300 3. Các phương pháp pha cồn vào xăng Cồn có thể được sử d ụng lm nhiên liệu cho vào độ ng cơ ở nhiều dạng khác nhau, cụ thể l pha lẫn với xăng với t ỷ lệ nào đó ho ặc sử dụng 100% cồ n. Qua việc thử nghiệm trn các lo ại độ ng cơ với nhiên liệu có cồn người ta thấy rằng nếu tỉ lệ cồn khơng qu 10%tt thì khơng cần thay đ ổi kết cấu động cơ Hiện nay trn thị trường đang lưu hành các lo ại xăng pha cồ n như E5, E7, E10, E15, E20, E85, E95, E100. Ký hiệu E có nghóa là xăng pha cồ n cịn chỉ số có nghóa l phần trăm thể tích của cồ n trong xăng 4. Ưu nhược điểm của xăng pha cồn với xăng truyền thố ng Ethanol có chỉ số o ctane cao RON = 120 – 135, MON = 100 – 106, thường được pha vào xăng với tỉ lệ 10%tt – 15%tt. Khi pha vào xăng do bản thn ethanol có chỉ số o ctane cao nên nó cũng làm tăng chỉ số octane chung của xăng Mặt khác, do bản thn qu trình chy trong đ ộng cơ là cháy cưỡng b ức trong điều kiện thiếu oxy nn mộ t số chất không cháy hoàn toàn và sinh ra CO gây độc hại. Khi đưa ethanol vào thì sẽ có các ưu điểm sau: Đốt chy hồn tồn các chất trong hỗ n hợp chy nhờ có thm oxy trong ethnol giảm tiêu - hao năng lượng do chy khơng hết Oxy hóa các khí đ ộc hại trong q u trình chy ln số oxy hóa cao nhất ít đ ộc hại hơn với - môi trường Bn cạnh đó sử dụng ethanol pha xăng cũng có những 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 xuố ng thấp sẽ khó - khởi độ ng động cơ Nước có trong cồn pha xăng có thể lm tch lớp - Trang 12
  14. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Gi cồn hiện nay tương đối cao - Ngoài nhược điểm trn, do ethanol chủ yếu được sản xu ất từ nơng nghiệp nn cần phả i - cân đ ối hợp lý giữa việc sử d ụng lương thực đ ể lm nguyn liệu sản xuất cồn v thực phẩm sinh hoạt IV. Các phương pháp sản xuất cồn nhiên liệu Ethanol thu được sau qu trình ln men rỉ đường, tinh b ột hoặc xenllulo có nồng đ ộ kho ảng 10%tt – 12%tt. Để thu được cồ n có nồng đ ộ lớn hơn nồng độ tại điểm đ ẳng phí thông thường phải trải qua các giai đo ạn chính sau:  Giai đo ạn 1: Sử dụng các phương pháp chưng cất thông thường đ ể nâng cao độ cồ n tới gần điểm đ ẳng phí (96,4%tt)  Giai đoạn 2: Sử dụng các phương pháp đặc biệt khác đ ể tinh chế, lm khan cồ n. Để lm khan cồ n hiện nay người ta thường sử dụ ng các phương pháp:  Chưng luyện: Chưng luyện đẳng phí Trích ly mu ối rắn  Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua mng  Phương pháp hấp phụ 1. Phương pháp chưng luyện 1.1. Phương pháp chưng luyện đẳ ng phí Nguyn tắc củ a phương pháp này là cho thêm cấu tử thứ ba vào hỗn hợp đ ể p há điểm đẳng phí, cấu tử thứ b a này sẽ tạo thnh vớ i cấu tử dễ b ay hơi thành một dung d ịch đ ẳng phí có độ b ay hơi lớn hơn và sản phẩm đáy tháp sẽ ở d ạng nguyn chất. Cấu tử thứ ba thường dng l Benzene, Clorofom, toluene… 1.2. Phương pháp trích ly với muối rắ n Trang 13
  15. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Trong một vi hệ nào đó khi đ ộ hịa tan cho php thì ta có thể hịa tan mu ối vào trong pha lỏ ng, đúng hơn là thêm vào chất lỏng như là mộ t tc nhn ring cho qu trình chưng luyện trích ly. Khi đó muối sẽ làm thay đ ổi thnh phần hỗn hợp ở trạng thi cn bằng mà không làm thay đổi hỗn hợp ở trạng thái đ ầu, đối với hệ ethanol – nước khi thm muố i khan làm cho độ bay hơi thay đổi đáng kể 2. Phương pháp bay hơi thẩ m thấu qua mng Phương pháp bay hơi thẩm thấu qua mng lọc dựa trn nguyn tắc sử dụng mng có khả năng hút nước cao, có khả năng thẩm thấu ngược để tách nước ra khỏ i hỗn hợp các cấu tử. Bay hơi qua màng rất hiệu quả cho qu trình phn tch hỗ n hợp lỏ ng ví dụ như loại nước ra khỏi hỗn hợp ethanol – nước đ ể sản xuất cồn cao độ . Kích thước củ a mng phụ thuộc lưu lượng chả y qua màng. Phương pháp này màng lọc rất dễ bị ngộ độ c hay mất dần khả năng thầm thấu nên thường xuyn thay mng Hình 1. Nguyn tắc củ a phương pháp thẩm thấu qua mng 3. Phương pháp hấp phụ (rây phân tử) Ry phn tử (ha y cịn gọi l sng phn tử) l qu trình sử dụ ng các chất hấp phụ chọn lọc để phn ring hỗn hợp có nồng độ thấp. Khi cho mộ t hỗ n hợp các cấu tử có kích thước khác nhau đi qua chất hấp phụ thì cấu tử có kích thước nhỏ hơn kích thước mao quản chất hấp phụ sẽ được giữ lại cịn cấu tử có kích thước lớn hơn sẽ đi ra ngoài và ta thu được dịng vật chất có nồng đ ộ cao hơn. Lợi d ụng tính chất này của các chất hấp phụ người ta đ sử dụng để lm khan hỗn hợp ethnol – nước, với chất hấp phụ thường dng l zeolite, than hoạt tính, silicagel… Kích thước độ ng học của ethanol và nước được biết hiện nay l:  Kích thước độ ng học của nước 2,57 A0  Kích thước độ ng học của ethnol 4,46 A0 Trang 14
  16. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Do đó vật liệu hấp phụ có kích thước mao qu ản nằm trong khoảng 2,57 A0 – 4,46 A0 sẽ có khả năng làm khan đ ược cồn và người ta thường dng Zeolite 3A hoặc 4A đ ể lm chất hấp phụ. Tuy vậ y vẫn chưa có kết luận cu ối cng no cho thấy zeolite 3A hay 4A có khả năng làm khan cồn tố t hơn. Khi nhả hấp phụ thì sẽ d ùng khí Nitơ nóng ho ặc dng trực tiếp cồn khan để nhả hấp… Trong công nghệ lm khan cồn bằng chất hấp phụ lại được thực hiện bằng rất nhiều cách: hấp phụ cồn dưới dạng hơi, cồn d ạng lỏng, thực hiện hấp phụ bằng hai thp hay ba thp, thp tầng cố định ho ặc tầng sôi…Dưới đây là sơ đồ công nghệ củ a các phương pháp trên Trang 15
  17. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Hình 2. Sơ đồ hấp thụ cồ n d ạng hơi sử dụ ng hai thp Trang 16
  18. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải Hình 3. Sơ đồ hấp thụ cồn dạng hơi sử d ụng ba thp 4. Phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp Trang 17
  19. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải 4.1. Phương pháp chưng luyện đẳ ng phí  Ưu điểm: Là phương pháp tách hiệu qu ả hệ hai hay nhiều cấu tử có tạo thnh điểm đ ẳng phí khi - tiến hành chưng ở điều kiện thường Với việc lựa chọn dung mơi hợp lý qu trình chưng cất sẽ đơn giản dễ vận hnh -  Nhược điểm: Bằng việc thm vào Benzene, cyclohexane trong sản phẩm sẽ cịn lại mộ t lượng dư - lượng nhỏ những chất này, nhưng đây là những chất rất độ c hại với cơ thể con người Yu cầu về năng lượng nhiệt cao - Gi thnh sản phẩm tương đối cao - 4.2 Phương pháp chưng luyện trích ly với muối khan  Ưu điểm Chưng luyện trích ly có thể tao ra độ sạch cao hơn các tháp làm sạch thông thường. - Cả vốn đầu tư và chi phí vận hành đ ều giảm Phương pháp này sử dụ ng tc nhn l muố i tương đ ối dễ kiếm v rẻ tiền , thiết b ị vận hành - đơn giản, nông độ sản phẩm cao  Nhược điểm Ring với cồ n nhiên liệu người ta đ ịi hỏi hàm lượ ng chất rắn hồ tanrất ít vì vậ y có thể - phải có công đo ạn tch muố i Sự có mặt củ a muối d ẫn đ ến độ ăn mịn vật liệu cao, phải ch tao thiết bị chịu ăn mịn - tố t Trang 18
  20. ĐAMH CN Quá Trình & Thiết Bị GVHD: Lê Xuân Hải 4.3. Phương pháp rây phân tử  Ưu điểm Có thể nâng cao độ cồn ln tới 99,9% tt với phương pháp hấp phụ ph hợp - Có thể thay thế các thơng số vận hnh trong khoảng rộ ng - Không có các tác nhân độ c hại - Có thể sử dụ ng chất hấp phụ sau nhiều lần ti sinh - Thiết bị cấu tạo đơn giản d ễ vận hnh -  Nhược điểm Phương pháp này chỉ p dụ ng vớ i nồng đ ộ đ ầu vào củ a cồ n cao,thường l ngay tại gầ n - điểm đ ẳng phí. Bởi vì nếu lượng nước chứa trong hỗn hợp cồn nhiều sẽ lm cho lớp hấp phụ nhanh chóng bị bo hịa năng suất sẽ thấp, qu trình ti sinh tố n nhiều năng lượng V. Vật liệu hấp phụ Zeolite 1. Cấ u trc của zeolite Zeolite l vật liệu xốp được biết đ ến đ ầu tiên vào năm 1756 bởi nh khống vật học người Thụ y Điển A.F. Cronsteds. Zeolite tự nhiên được hình thnh trong qu trình hoạt động của ni lửa v l các Aluminosilicat tinh thể cấu trc mao qu ản rất đồ ng đ ều cho php chng sng lọ c nhữ ng phn tử theo cấu trúc xác đ ịnh. Hiện nay có hơn 40 lo ại Zeolite được tìm thấ y trong tự nhiên v có khoảng 100 lo ại zeolite tổng hợp với kích thước mao qu ản nằm trong kho ảng 3A0 – 30A0. Kích thước mao quản dùng để đặt tn cho vật liệu này v nĩ cũng l yếu tố quyết định đến tính chất của zeolite. Thnh phần cơ bản củ a zeolite như sau: (M+)x.(AlO2)x.(SiO2)y.zH2O Trong đó: M: l cation b trừ điện tích khung x: l số cation b trừ đ iện tích z: Số p hn tử nước kết tinh trong Zeolite 2. Phn loại Zeolite Trang 19
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược