TỔNG QUAN VỀ PHÒNG THÍ NGHIỆM
Cơ cấu tổ chức nhân sự
Tổ chức nhân sự của phòng thí nghiệm gồm các nhân sự thể hiện trên hình 1.3:
Hình 1.3 : Cơ cấu tổ chức nhân sự.
1.4 Sản phẩm và sơ đồ bố trí mặt bằng.
Phòng thí nghiệm nghiên cứu quy trình sản xuất nhiên liệu Ethanol sinh học từ rơm rạ và trấu, hai nguồn phế phẩm nông nghiệp quý giá Rơm rạ, bao gồm phần thân và cành lá của cây lúa sau khi thu hoạch, chiếm khoảng một nửa sản lượng của các loại cây ngũ cốc như lúa mạch, lúa mì và lúa gạo Việc tận dụng nguồn phế thải này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu mới cho sản xuất nhiên liệu Sơ đồ bố trí các thiết bị trong phòng thí nghiệm được minh họa trong hình 1.4.
Hình 1.4 : sơ đồ bố trí mặt bằng tầng trệt.
Hình 1.5 : Bên trong xưởng thực nghiệm.
Hình 1.6: Sơ đồ thiết bị thí nghiệm tầng 1.
Hình 1.7: Sơ đồ thiết bị thí nghiệm tầng 2.
1.5 Nội quy an toàn lao động.
1 Vận hành máy theo đúng trình tự đã được hướng dẫn.
2 Phải thực hiện theo sự chỉ dẫn của các bảng cấm, bảng hướng dẫn, chỉ dẫn treo tại nơi sản xuất hoặc gắn tại máy, thiết bị.
3 Không được sử dụng sửa chữa các máy thiết bị khi chưa được huấn luyện về các quy tắc an toàn và quy trình vận hành máy thiết bị đó.
4 Trong lúc làm việc phải giữ gìn các trang bị, phương tiện bảo hộ cá nhân và các dụng cụ đã được cấp phát.
5 Không được tháo gỡ hoặc giảm hiệu quả các thiết bị an toàn.
6 Không được tự do đi lại các nơi không thuộc trách nhiệm của mình.
7 Phải báo ngay cho quản lí khi máy, thiết bị đó có sự cố hoặc nghi ngờ có sự cố.
8 Các phương tiện vật liệu, sản phẩm, phế liệu không được để sát lối đi, cửa thoát hiểm, tủ điện, phương tiện chữa cháy, tủ thuốc sơ cấp cứu.
9 Nơi làm việc phải ngăn nắp, không được để dụng cụ, dây điện, vật tư, trang bị, các phương tiện gây cản trở sự hoạt động và đi lại.
10 Có nghĩa vụ thông báo và khai báo với cấp trên về sự cố tai nạn lao động, về việc vi phạm nguyên tắc an toàn lao động xảy ra tại nơi làm việc.
Ngoài ra trong từng giai đoạn cũng cần có những lưu ý riêng để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị :
Khi vận hành thiết bị, người sử dụng cần nắm rõ các thao tác và giới hạn an toàn để tránh sự cố cho cả thiết bị và người vận hành Đặc biệt, với nồi hơi hoạt động ở áp suất và nhiệt độ cao, việc này càng trở nên nguy hiểm hơn, do đó, người vận hành nên có ít nhất 2 năm kinh nghiệm.
Trong giai đoạn cắt rơm, người lao động cần tuân thủ các biện pháp an toàn như mặc áo bảo hộ, đeo kính bảo hộ và khẩu trang chống bụi rơm Ngoài ra, việc mang găng tay bảo vệ là cần thiết để tránh ngứa khi xử lý rơm và giày bảo hộ cũng phải được sử dụng thay vì dép để phòng ngừa các rủi ro có thể xảy ra, như dị ứng với bụi rơm Trước khi bắt đầu công việc, hãy đọc kỹ bảng hướng dẫn an toàn sử dụng thiết bị cắt để đảm bảo an toàn lao động.
Trong giai đoạn ngâm kiềm và trung hòa acid, việc bảo vệ bản thân là vô cùng quan trọng Người thực hiện cần đeo bao tay chống thấm, mặc áo bảo hộ, và mang tạp dề bằng nhựa dẻo để bảo vệ phía trước cơ thể Ngoài ra, đeo khẩu trang, đi ủng cao su để bảo vệ chân, và đội mũ có tấm kính bảo vệ mặt cũng là những biện pháp cần thiết nhằm tránh tiếp xúc với hóa chất gây hại.
- Giai đoạn chưng cất: cho lượng nguyên liệu vào thiết bị chưng cất sao cho không vượt mức quy định an toàn của thiết bị.
Nội quy an toàn lao động
1 Vận hành máy theo đúng trình tự đã được hướng dẫn.
2 Phải thực hiện theo sự chỉ dẫn của các bảng cấm, bảng hướng dẫn, chỉ dẫn treo tại nơi sản xuất hoặc gắn tại máy, thiết bị.
3 Không được sử dụng sửa chữa các máy thiết bị khi chưa được huấn luyện về các quy tắc an toàn và quy trình vận hành máy thiết bị đó.
4 Trong lúc làm việc phải giữ gìn các trang bị, phương tiện bảo hộ cá nhân và các dụng cụ đã được cấp phát.
5 Không được tháo gỡ hoặc giảm hiệu quả các thiết bị an toàn.
6 Không được tự do đi lại các nơi không thuộc trách nhiệm của mình.
7 Phải báo ngay cho quản lí khi máy, thiết bị đó có sự cố hoặc nghi ngờ có sự cố.
8 Các phương tiện vật liệu, sản phẩm, phế liệu không được để sát lối đi, cửa thoát hiểm, tủ điện, phương tiện chữa cháy, tủ thuốc sơ cấp cứu.
9 Nơi làm việc phải ngăn nắp, không được để dụng cụ, dây điện, vật tư, trang bị, các phương tiện gây cản trở sự hoạt động và đi lại.
10 Có nghĩa vụ thông báo và khai báo với cấp trên về sự cố tai nạn lao động, về việc vi phạm nguyên tắc an toàn lao động xảy ra tại nơi làm việc.
Ngoài ra trong từng giai đoạn cũng cần có những lưu ý riêng để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị :
Khi vận hành thiết bị, việc nắm rõ thao tác và giới hạn an toàn là rất quan trọng để tránh sự cố cho cả thiết bị và người vận hành Đặc biệt, với nồi hơi, thiết bị làm việc ở áp suất và nhiệt độ cao, người vận hành cần có ít nhất 2 năm kinh nghiệm để đảm bảo an toàn.
Trong giai đoạn cắt rơm, người lao động cần tuân thủ các biện pháp an toàn như mặc áo bảo hộ, đeo kính bảo hộ và khẩu trang chống bụi rơm Để bảo vệ tay khỏi ngứa khi bốc rơm, nên mang găng tay và chọn giày bảo hộ thay vì dép để giảm thiểu rủi ro dị ứng với bụi rơm Trước khi bắt đầu công việc, hãy đọc kỹ bảng hướng dẫn an toàn sử dụng thiết bị cắt.
Trong giai đoạn ngâm kiềm và trung hòa acid, việc bảo vệ bản thân là rất quan trọng Người thực hiện cần đeo bao tay chống thấm, mặc áo bảo hộ và tạp dề bằng nhựa dẻo để bảo vệ cơ thể Ngoài ra, cần đeo khẩu trang, đi ủng cao su để bảo vệ chân và đội mũ có tấm kiếng bảo vệ mặt nhằm tránh hóa chất tiếp xúc với mặt và mắt.
- Giai đoạn chưng cất: cho lượng nguyên liệu vào thiết bị chưng cất sao cho không vượt mức quy định an toàn của thiết bị.
NGUYÊN LIỆU – SẢN PHẨM – CHẤT THẢI
Nguyên liệu
Nguyên liệu của xưởng thực nghiệm bao gồm:
Rơm rạ là nguồn nguyên liệu phong phú, dễ tìm và giá thành thấp tại Việt Nam Thành phần hóa học của rơm chủ yếu bao gồm khoảng 60% cellulose và hemi-cellulose, 14% lignin, cùng với các chất khác như protein và lipid.
Cấu trúc rơm trình bày theo hình 2.1:
Hình 2.1: Cấu trúc của rơm.
Cellulose là một carbohydrate màu trắng, không mùi, không vị và không tan trong nước, kể cả khi đun nóng, cũng như không hòa tan trong các dung môi hữu cơ thông thường Đây là thành phần chính cấu tạo nên lớp màng tế bào thực vật Cellulose có cấu trúc cao phân tử, với đơn vị mắt xích là D-Glucopyrano và các liên kết 1,4 Glucoside.
Cellulose có chiều dài từ 5.2 đến 7.7mm, với khoảng 2000 đến 10000 mắt xích Các sợi Cellulose liên kết tạo thành sợi sơ cấp có đường kính khoảng 3mm, và những sợi sơ cấp này tiếp tục kết hợp để hình thành vi sợi, tồn tại dưới hai dạng: vùng kết tinh và vùng vô định hình.
Khu vực kết tinh của cellulose có cấu trúc bền vững do các mạch cellulose liên kết với nhau bằng liên kết hydro, khiến enzyme cellulase chỉ có thể tác động trên bề mặt của vùng này.
Vùng vô định hình, các mạch Cellulose liên kết yếu với nhau bằng liên kết Valder- Waals nên chúng dễ bị tác động và thay đổi cấu trúc.
Hemi-Cellulose là một loại carbohydrate có cấu trúc tương tự như cellulose, nhưng ít bền vững hơn do chứa các đơn vị đường pentose, có độ trùng hợp thấp và dễ bị thủy phân.
Lignin là một loại nhựa nhiệt dẻo, có khả năng mềm khi chịu tác động của nhiệt độ và có thể bị hòa tan trong một số hóa chất Trong gỗ, lignin có màu trắng và có cấu trúc rất phức tạp, thuộc nhóm Polyphenol với mạng không gian mở Đơn vị cơ bản của lignin là Phenyl Propane, trong đó luôn có nhóm Metoxyl (-OCH3) Các đơn vị này liên kết với nhau thông qua nhiều kiểu liên kết khác nhau, trong đó β-O-4 chiếm chủ yếu từ 40-60%, α-O-4 từ 5-10%, cùng với các liên kết C-O-C và C-C.
Lignin có mối liên kết chặt chẽ với carbohydrate, đặc biệt là hemi-cellulose Trong quy trình chế biến bột giấy, các phương pháp cơ học hoặc hóa học được áp dụng để hòa tan hoặc biến tính lignin, nhằm giải phóng các bó sợi cellulose.
Hình 2.3: Các đơn vị mắt xích của Lignin và cách liên kết.
Trấu, lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa, được tách ra trong quá trình xay xát và có thành phần hóa học không ổn định, phụ thuộc vào giống lúa, mùa vụ và loại đất Vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi, cháy trong quá trình đốt, trong khi 25% còn lại chuyển thành tro Mặc dù các thành phần trong vỏ trấu hầu hết không thể sử dụng trực tiếp, nhưng chúng là nguyên liệu lý tưởng cho quá trình khí hóa, tạo ra hỗn hợp khí tổng hợp (Syngas) phục vụ cho quá trình đốt khí.
Sử dụng dung dịch NaOH để kiềm hóa, hòa tan thành phần Lignin có trong rơm, sau đó loại bỏ bằng quá trình lọc ép.
Sử dụng dung dịch HCl để trung hòa rơm sau kiềm hóa để chuẩn bị cho quá trình thủy phân và lên men đồng thời.
Dung dịch HCl còn được dùng để trung hòa phần nước thải Lignin sau kiềm hóa.
Phức hệ enzyme cellulase đóng vai trò quan trọng trong việc xúc tác phản ứng thủy phân cellulose thành glucose, cung cấp nguyên liệu thiết yếu cho quá trình lên men Hệ enzyme này bao gồm các thành phần chính: endoglucanase (EC3.2.1.4), exoglucanase (EC3.2.1.91) và β-glucosidase (EC3.2.1.21).
Nhiệt độ thích hợp hoạt động 55 o C, bền ở 30 – 45 o C.
Bền ở pH = 5.5 và hoạt tính cao ở pH = 6.
Nấm men sử dụng trong quá trình lên men đường Glucose thành Ethanol là giống
Saccharomyces Cerevisiae Quá trình sinh trưởng của nấm men gồm 4 pha :
1 Pha thích nghi: giống nấm men mới được cấy vào môi trường, dần thích nghi với môi trường dinh dưỡng, phát triển kích thước tế bào.
2 Pha tăng trưởng: nấm men trưởng thành, bắt đầu sinh sản theo cấp số nhân, tăng sinh khối, giảm chất dinh dưỡng (Glucose) và tăng sản phẩm trao đổi (Ethanol).
3 Pha cân bằng: nồng độ Ethanol tăng, Glucose giảm nên nấm men bị ức chế rồi chết dần, vận tốc chết bằng với vận tốc sinh sản nên sinh khối không tăng.
4 Pha suy vong: nồng độ Ethanol cao, không còn chất dinh dưỡng nên nấm men chết rất nhiều.
Cơ chế của quá trình lên men của nấm men theo chu trình hô hấp yếm khí (hình 2.4) :
Hình 2.4 : Cơ chế lên men của nấm men.
Sử dụng nguyên liệu cho các quá trình như lò khí hóa, lò đốt và lò hơi nhằm tạo ra hơi nước quá nhiệt hoặc nước làm mát, phục vụ cho việc trao đổi nhiệt trong các thiết bị.
Tạo áp suất đẩy sản phẩm lên men ra khỏi bồn thủy phân và lên men đồng thời qua bồn chứa.
Sản phẩm
Là sản phẩm của quá trình khí hóa, sử dụng làm nhiên liệu cho lò đốt, sinh nhiệt cho nồi hơi. Thành phần chủ yếu là khí H2 và CO.
Là sản phẩm của lò hơi, được dùng làm tác nhân trao đổi nhiệt trong các quá trình khác.
Ethanol thô được sản xuất thông qua quá trình thủy phân và lên men đồng thời với nồng độ thấp khoảng 5-10% Để đạt được nồng độ cao hơn, sản phẩm cần phải trải qua quá trình chưng cất Để có được ethanol với nồng độ mong muốn, cần sử dụng hai tháp chưng cất: chưng cất thô và chưng cất tinh.
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU – SẢN PHẨM – CHẤT THẢI
Sau quá trình lên men, ethanol thô sẽ được chuyển vào tháp chưng cất thô (tháp chóp), đạt nồng độ khoảng 70% Tiếp theo, sản phẩm này sẽ được đưa vào tháp chưng cất tinh (tháp đệm) để nâng cao nồng độ lên khoảng 97% theo yêu cầu.
Chất thải
Gồm 3 dạng: chất thải rắn, nước thải và khí thải Cách xử lý trình bày trong bảng 2.1:
Bảng 2.1 : Phương pháp xử lý chất thải
Loại chất thải Chất thải rắn Nước thải Khí thải
Thành phần Tro của quá trình khí hóa
Dịch ép sau kiềm hóa.
Dung dịch ép rơm đã được trung hòa
Khí nóng sau lò đốt và lò hơi
Lượng chất thải Tùy thuộc thông số hoạt động của quy trình sản xuất.
Than trấu được đem ra sân chứa.
Rơm chưa lên men hoàn toàn sẽ được phơi nắng cùng với rơm thừa từ quá trình cắt và các hoạt động như nổ hơi nhẹ.
Cả than trấu và rơm thừa sẽ được công ty môi trường thu nhận dùng làm phân bón cho cây trồng.
Quá trình dịch ép sau kiềm hóa là bước quan trọng trong xử lý nước thải, trong đó nước thải sẽ được trung hòa bằng dung dịch acid Acid được thêm từ từ cho đến khi pH của nước thải đạt khoảng 6-7, sau đó nước thải sẽ được thải ra đường cống.
Dung dịch ép rơm đã được trung hòa với pH được đo trong quá trình sử dụng acid, do đó không cần kiểm tra lại pH trước khi thải trực tiếp ra đường cống.
Trộn với không khí để giảm nhiệt rồi thải ra môi trường Đo nồng độ CO 2 thải ra môi trường đã đủ tiêu chuẩn hay không.
QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL SINH HỌC
Quy trình công nghệ sản xuất Ethanol từ rơm rạ
Gồm các quá trình: cắt, nổ hơi, kiềm hóa, lọc ép, trung hòa, tiệt trùng, thủy phân và lên men đồng thời, chưng cất.
Mục đích: Dùng để cắt nhỏ rơm ban đầu thành rơm có chiều dài 2 – 3 cm để thuận lợi cho quá trình nổ hơi.
Nguyên lý: sử dụng lực cắt từ các bánh răng quay roto Gồm 2 giai đoạn: cắt thô cho chiều dài rơm 7 – 8cm và cắt tinh cho chiều dài 2 – 3cm.
Thiết bị: máy cắt thô và máy cắt tinh.
Yếu tố ảnh hưởng: lượng nhập liệu, vận tốc quay roto và kích thước bánh răng cắt.
Hình 3.3: Máy cắt thô và máy cắt tinh.
Mục đích: nhằm phá vỡ cấu trúc sợi rơm, chuẩn bị cho quá trình tiền xử lý Phá vỡ lớp
Lignin bao bọc cấu trúc Lignocellulose của rơm, giúp giải phóng các bó sợi Cellulose Quá trình này kết hợp với việc thủy phân Hemicellulose, chuẩn bị cho bước xử lý hóa học tiếp theo bằng kiềm NaOH.
Nguyên lý: rơm sau khi cắt được nén lại cùng với hơi nước ở áp suất cao và nhiệt độ cao.
Sau khi được chuyển sang không gian rộng hơn với áp suất thấp, chênh lệch áp suất khiến khối rơm và hơi nước giãn nở Sự giãn nở của hơi nước sẽ làm phá vỡ cấu trúc sợi rơm.
Thiết bị: hệ thống nổ hơi.
Input container: thùng nhập liệu rơm
Weight feeder: trục vít nhập liệu
Main screw: trục vít chính, cấp rơm rạ cho quá trình nổ hơi
Inclination CV: trục vít tháo liệu
Detector of blocking: đầu dò phân phối nguyên liệu, kiểm tra mức độ đồng đều
Detector of water pressure: đầu dò áp suất hơi nước
Water service control valve: thiết bị điều khiển áp suất hơi nước
Water supply: cung cấp nước
Detector of material: đầu dò mức nhập liệu
Mục đích: nhằm loại bỏ thành phần Lignin có trong rơm.
Nguyên lý: Lignin sẽ tan trong dung dịch xút, thông qua quá trình lọc ép sẽ tách được phần rơm và phần dung dịch hòa tan Lignin.
Hình 3.5: Phản ứng giữa Lignin với dung dịch xút.
Mục đích: nhằm phân riêng phần rơm với nước thải (phần dung dịch hòa tan).
Nguyên lý: sử dụng máy ép nén vật chất, phần rơm sẽ giữ lại trên khung, phần nước thải sẽ thoát qua lỗ nhỏ trong khung.
Hình 3.6: Máy ép và khung lọc.
Mục đích của quá trình này là trung hòa xút trong rơm, đưa giá trị pH của rơm về mức tối ưu cho thủy phân và lên men đồng thời Đồng thời, việc trung hòa pH cao trong nước thải sau quá trình kiềm hóa giúp đảm bảo an toàn khi thải ra môi trường.
Nguyên lý: dùng dung dịch HCl phản ứng trung hòa với NaOH dư.
Mục đích của việc diệt vi sinh vật trong rơm là để loại bỏ hoàn toàn các vi sinh vật có thể cạnh tranh với nấm men trong quá trình thủy phân và lên men đồng thời Sự hiện diện của các vi sinh vật này có thể dẫn đến giảm hiệu suất lên men và tạo ra các sản phẩm phụ không mong muốn Do đó, để đảm bảo chất lượng và hiệu suất sản phẩm, việc tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật trước khi cấy nấm men là rất cần thiết.
Nguyên lý: sử dụng nhiệt độ cao từ hơi nước quá nhiệt để diệt hết vi sinh vật Điều kiện tiệt trùng 90 o C trong 15 phút.
Thiết bị tiệt trùng trong bồn thủy phân và lên men đồng thời có cấu trúc dạng vỏ áo, với hơi nước quá nhiệt được đưa vào phần áo để gia nhiệt cho khối rơm bên trong.
Yếu tố ảnh hưởng: nhiệt độ và thời gian tiệt trùng.
3.4.7 Quá trình thủy phân và lên men.
Mục đích: chuyển hóa Cellulose trong rơm thành Ethanol.
Nguyên lý của quá trình này là sử dụng enzyme Cellulase để xúc tác phản ứng thủy phân, cắt mạch Cellulose thành đường Glucose Ngay sau đó, nấm men sẽ chuyển hóa đường Glucose thông qua quá trình lên men để sản xuất Ethanol.
Thiết bị: bồn thủy phân và lên men
Nhiệt độ để nấm men và enzyme có thể hoạt động tốt là 35 o C.
pH tối ưu là từ 4.6 – 5.
Mục đích: nhằm thu được sản phẩm Ethanol với độ tinh khiết cao (95%).
Nguyên lý: sử dụng quá trình chưng cất, dựa trên chênh lệch nhiệt độ bay hơi để thu được sản phẩm với độ tinh khiết cao hơn.
Thiết bị: gồm tháp mâm để chưng cất thô và tháp đệm để chưng cất tinh.
Yếu tố ảnh hưởng: lượng nhập liệu, lượng hoàn lưu, số bậc chưng cất.
THIẾT BỊ CHI TIẾT
Tháp chưng cất
Tháp chưng cất thô -Tháp mâm chóp:
Chiều cao từ đỉnh tháp đến đáy là 3600mm
Nồi đun: chiều cao 900mm, đường kính 550mm.
Tháp có đường kính 250mm, chiều cao mỗi mâm là 250mm.
Mâm chóp gắn bằng ốc vào thân thiết bị, mỗi mâm có 17 chóp đường kính 25mm
Ống chảy tràn có đường kính trong là 43mm, đường kính ngoài là 45mm.
Chiều cao chân đỡ là 460mm.
Cửa nhập liệu ở phía trên nồi đun có đường kính 70mm.
Ống tháo sản phẩm đáy đường kính 84mm.
Thiết bị hoạt động gián đoạn gồm phần đế và tháp chưng cất.
Phần đế: dùng để nâng đỡ toàn bộ thiết bị, thuận tiện trong việc vận hành, vệ sinh, bảo dưỡng.
Phần tháp chưng: gồm nồi đun đáy tháp, các mâm chóp, và thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp Toàn bộ thân thiết bị được bọc lớp cách nhiệt.
Phần nồi đun đáy tháp: cấp nhiệt bằng hơi nước gián tiếp qua lớp vỏ áo Phía dưới đáy nồi có ống tháo sản phẩm đáy.
Ngoài ra còn có đồng hồ áp đo áp suất trong nồi, và đầu đo nhiệt độ của dung dịch.
Tháp gồm 8 mâm, mỗi mâm có 2 cửa quan sát Mâm có 17 chóp, với đường kính mỗi chóp là 25mm, được sắp xếp theo kiểu tam giác đều Ống chảy tràn có đường kính 45mm và chiều cao mỗi đoạn là 250mm.
Thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp là một ống trụ dài 0,67m, hoạt động theo kiểu ống chùm với cơ chế truyền nhiệt ngược chiều Nước lạnh được dẫn chảy bên ngoài ống từ dưới lên, trong khi hơi từ tháp chưng đi từ trên xuống.
Năng suất nhập liệu: 80kg/ mẻ.
Hiệu suất chưng thô trung bình là 83,5%
Dùng cất hỗn hợp sản phẩm lên men (Ethanol 3-5% và cặn rơm) thành ethanol với nồng độ cao hơn vào khoảng 70%.
4.3.7 Vị trí nhập liệu và tháo liệu
Cửa nhập liệu ở phía trên nồi đun có đường kính 70mm. Ống tháo sản phẩm đáy đường kính 70mm.
Quá trình chưng cất gián đoạn được thực hiện bằng tháp chưng cất thô, nhằm tách ethanol từ hỗn hợp sản phẩm lên men có nồng độ 3-5% và cặn rơm, thu được ethanol với nồng độ khoảng 70% Sau đó, ethanol sẽ được đưa qua tháp chưng cất tinh để nâng cao nồng độ, đạt khoảng 95.6% sau quá trình này Đây là nồng độ ethanol trong hỗn hợp ethanol – nước tại điểm đẳng phí, với nhiệt độ sôi của hỗn hợp là 78.15 °C.
Nhập liệu gián đoạn vào nồi đun đáy tháp với mỗi mẻ khoảng 80 kg, sử dụng hơi nước gián tiếp để đun sôi dung dịch Các chất rắn và nước có nhiệt độ sôi cao sẽ lắng ở đáy, trong khi ethanol có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi lên đỉnh tháp qua thiết bị ngưng tụ Một phần ethanol sẽ được hoàn lưu về tháp ngưng tụ, phần còn lại chính là sản phẩm thu được Khi nhiệt độ dung dịch đạt 98 °C, quá trình sẽ được dừng lại.
Hình 4.4: Sơ đồ tháp chưng cất thô.
4.3.9 Thông số kỹ thuật Áp suất: Áp suất làm việc và áp suất hơi nước là áp suất khí quyển.
Nhiệt độ: Nhiệt độ dung dịch đầu vào là nhiệt độ phòng và nhiệt độ dung dịch đạt 98 o C thì ta dừng quá trình.
Thời gian lưu: tùy thuộc vào lượng hơi nước cấp cho nồi đun.
Khi lượng hơi ở tháp không ngưng tụ kịp bằng thiết bị ngưng tụ chính do thiếu nước làm mát thì hơi sẽ dẫn qua thiết bị ngưng tụ phụ.
NHẬN XÉT VÀ KIẾN NGHỊ
Phòng thí nghiệm Năng lượng sinh học hiện đang triển khai quy trình công nghệ ở quy mô pilot, mang lại những ứng dụng thiết thực cho đời sống Nếu quy trình này được áp dụng thành công trong ngành công nghiệp, nó sẽ góp phần giải quyết nhiều vấn đề quan trọng.
Giảm sức ép đối với nhiên liệu hóa thạch.
Có được nhiên liệu sinh học mà không ảnh hưởng tới vấn đề an ninh lương thực.
Syngas thay thế cho Gas.
Phế phẩm nông nghiệp có thể được tận dụng để gia tăng hiệu quả kinh tế cho ngành nông nghiệp, đồng thời góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường Việc sử dụng hợp lý các phế phẩm này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn bảo vệ môi trường sống.
Quy trình sản xuất Ethanol từ rơm và trấu có ý nghĩa lớn đối với một nước có nền nông nghiệp lúa nước như Việt Nam.