Đang tải... (xem toàn văn)
QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL Giới thiệu về Etanol (tính chất, ứng dụng). Các phương pháp sản xuất Etanol. Phương pháp lên men Phương pháp làm tinh khiết Phương pháp làm thủy phân gỗ Phương pháp tổng hợp (từ andehyde acetic, etan,...) Phương pháp Hydrat hóa etylen (trực tiếp, gián tiếp). Các nguyên liệu sản xuất Etanol (phế liệu nông nghiệp, rơm, tảo,...). Etanol nguồn nhiêu liệu của tương lai.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC « TIỂU LUẬN MÔN HỌC HÓA KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL Người thực : Trần Kim Thoa MSSV : 09270411 Lớp : ĐHPT5LT GVHD : TS Đặng Kim Triết Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12-2010 MỤC LỤC Lời mở đầu Giới thiệu sơ lược ethanol: Một số ứng dụng .5 Tính chất: Các phương pháp sản xuất: .8 Một số nguyên liệu dùng cho sản xuất ethanol: .15 Ethanol nguồn nhiên liệu tương lai: 16 Câu hỏi trắc nghiệm: 19 Tài liệu tham khảo .21 Lời mở đầu Ethanol một hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng rượu etylic, có nhiều ứng dụng đời sống người công nghiệp sản xuất Về nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol, nước ta gặp nhiều thuận lợi có vùng trồng mía, lương thực lấy dầu lớn Ethanol thường sản xuất phương pháp lên men chưng cất loại ngũ cốc chứa tinh bột chuyển hóa thành đường đơn ngô, lúa mạch, lúa mì, củ cải đường, củ sắn Ethanol sản xuất từ loại cỏ có chứa cellulose Ngoài công nghiệp tổng hợp ethanol phương pháp hydrat hóa etilen, tổng hợp từ etan, Trong phạm vi tiểu luận tìm hiểu đôi nét ethanol phương pháp sản xuất ethanol Trong trình tìm hiểu thực tiểu luận em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, dạy tận tình thầy TS Đặng Kim Triết Với thời gian tìm hiểu hạn chế kiến thức có nhiều thiếu sót mong đóng góp ý kiến Thầy bạn để em rút kinh nghiệm hoàn thành tốt Chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Giới thiệu sơ lược ethanol: Ethanol, biết đến rượu etylic hay rượu ngũ cốc hay gọi cồn, hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng rượu etylic, dễ cháy, không màu, rượu thông thường có thành phần đồ uống chứa cồn Trong cách nói dân dã, thông thường nhắc đến cách đơn giản rượu Công thức hóa học C 2H5OH hay CH3-CH2-OH, viết tóm tắt C2H6O 2.1 Lịch sử hình thành: Ethanol người sử dụng từ thời tiền sử thành phần gây cảm giác say đồ uống chứa cồn Các cặn bã khô bình gốm 9000 năm tuổi tìm thấy miền bắc Trung Quốc gián tiếp cho thấy việc sử dụng đồ uống chứa cồn số người sống thời kỳ đồ đá Việc chiết dạng tương đối nguyên chất thực lần nhà giả kim thuật Hồi Giáo họ người phát triển nghệ thuật chưng cất rượu thời kỳ chế độ khalip (vua chúa Hồi giáo) thời kỳAbbasid Các ghi chép Geber (721-815) đề cập tới dễ cháy rượu đun sôi Alkindi (801-873) miêu tả rõ ràng trình chưng cất rượu Việc chưng cất êtanol khỏi nước tạo sản phẩm chứa tới 96% êtanol Ethanol nguyên chất lần thu vào năm 1976 Johann Tobias Lowits , cách lọc ethanol chưng cất qua than củi Antoine Lavoisier mô tả ethanol hợp chất cacbon, hidro oxy, năm 1808, Nicolas-Théodore de Saussure xác định công thức hóa học Năm 1858, Archibald Scott Couper công bố công thức cấu trúc ethanol: điều làm cho ethanol trở thành hợp chất hóa học có xác định cấu trúc hóa học Ethanol lần tổng hợp nhân tạo vào năm 1826, thông qua cố gắng độc lập Henry Hennel Anh S.G Sérullas Pháp Michael Faraday điều chế ethanol phản ứng hyđrat hóa ethylene với xúc tác axít GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT năm 1828, theo công nghệ tương tự công nghệ tổng hợp ethanol công nghiệp ngày Một số ứng dụng Ethanol chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, dễ hút ẩm, tạo hỗn hợp đẳng phí với nước, nồng độ ethanol điểm đẳng phí 89%, ethanol trộn với nước có nhiệt độ sôi 78,150C Ethanol chất phân cực mạnh Nó trộn lẫn với ete nhiều dung môi khác; hoà tan nhiều hợp chất hữu vô Ethanol dễ cháy tạo hỗn hợp nổ với không khí Ethanol có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống xã hội Ethanol dùng nhiều đời sống: ethanol sản xuất từ ngũ cốc dùng để bảo quản thực phẩm, pha chế loại rượu uống khác nhau, có tác dụng kích thích dịch vị ăn uống uống nhiều dẫn tới viêm dày, mắt bênh suy dinh dưỡng, giảm thị lực… Trong y tế ethanol (hay gọi cồn) dùng để sát trùng vết thương, sát khuẩn, sản xuất dược phẩm, để chữa bệnh, Ethanol sản phẩm hoá học: ethanol dùng để điều chế dung môi etylacetat (dùng cho công nghiệp sơn, dùng để chiết thuốc kháng sinh ), etylclorua(dùng để tinh chế tetraetyl chì, làm chất chống nổ cho xăng hạn chế xăng pha chì), dietylete, etylamin Ethanol nguyên liệu quan trọng để điều chế 1,3-butadien cho công nghệ sản xuất cao su… Ngoài ethanol dùng công nghiệp để làm chất đốt, làm dung môi hoà tan hợp chất vô hữu Ethanol dùng để pha dung môi pha vecni, dược phẩm, nước hoa Năm 1985 Mỹ sử dụng 5% sản lượng ethanol để pha vào xăng làm nhiên liệu chạy động cơ, đến năm 1985 sử dụng 73%, Tây Âu 28% Ngày nay, người ta dùng cồn tuyệt đối (trên 99,5%V) để thay phần nhiên liệu cho động ô tô Cồn thay 20% - 22% tổng GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT lượng xăng thành "gasohol" để sử dụng ôtô phương tiện khác dùng động xăng Đây hướng phát triển đầy triển vọng ngành công nghiệp việc sử dụng cồn thay phần cho xăng làm giảm bớt ô nhiễm môi trường, để tiết kiệm lượng loại động Nó làm tăng số octan xăng, ngăn cản cháy kích nổ dẫn đến thay tetra etyl chì chất độc Ethanol sản phẩm hoá học mà loài người biết đến, phương pháp rượu sản xuất với quy mô công nghiệp biết đến từ năm 1930 Ethanol có nhiều ứng dụng, việc tạo ethanol tuyệt đối công việc cần thiết quan tâm phát triển Tính chất: 4.1 Tính chất vật lý: Rượu eylic chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ nước (khối lượng riêng 0,7936 g/ml 15oC, sôi nhiệt độ 78,39o C, hóa rắn -114,15 độ C, tan nước vô hạn Sở dĩ rượu etylic tan nước vô hạn có nhiệt độ sôi cao nhiều so với este hay aldehyde có khối lượng phân tử xấp xỉ tạo thành liên kết hydro phân tử rượu với với nước 4.2 Tính chất hóa học: 4.2.1 Tính chất rượu đơn chức: Phản ứng với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ C2H5OH + Na -> C2H5ONa + H2 Tính chất hóa học ethanol định bới cấu trúc phân tử Phản ứng este hóa, phản ứng rượu acid với môi trường acid sulfuric đặc nóng tạo este GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT C2H5OH + CH3COOH -> CH3COOC2H5 + H2O Phản ứng loại nước tách nước phân tử để tạo thành olefin, môi trường acid sulfuric đặc 170 độ C C2H5OH -> C2H4 + H2O Hay tách nước phân tử rượu thành ether C2H5OH + C2H5OH -> C2H5-O-C2H5 + H2O Phản ứng oxi hóa, rượu bị oxi hóa theo mức: oxi hóa không hoàn toàn (hữu hạn) thành aldehyde, acid hữu oxi hóa hoàn toàn (đốt cháy) thành CO2 H2O + Mức 1: môi trường nhiệt độ cao CH3-CH2-OH + CuO -> CH3-CHO + Cu + H2O + Mức 2: có xúc tác CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O + Mức 3: C2H5OH + O2 -> CO2 + H2O 4.2.2 Phản ứng riêng: + Phản ứng tạo butadien-1,3 : cho rượu qua chất xúc tác hỗn hợp, Cu + Al2O3 380-400o C, lúc xảy phản ứng tách loại nước 2C2H5OH -> CH2=CH-CH2=CH + H2O + H2 + Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 oC oxi không khí có mặt men giấm nhiệt độ khoảng 25o C CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O 4.2.3 Một số tính chất khác: GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Tính chất Giá trị Số UN 1170 Nhiệt độ tan 158,8 K (-114,3°C, -173,83°F) 514 K (241°C, 465.53°F) áp suất 63 Điểm tới hạn bar ΔtanH 4,9 kJ/mol ΔtanS 31 J/mol•K ΔsôiH 38,56 kJ/mol pH 7,0 (trung tính) ΔfH0lỏng -277,38 kJ/mol S0lỏng 159,9 J/mol•K Cp 112,4 J/mol•K ΔfH0khí -235,3 kJ/mol S0khí 283 J/mol•K Cp 65,21 J/mol•K Buồn nôn, gây mửa, gây trầm cảm Tác động cấp tính Ngừng thở trường hợp nặng Tác động kinh niên Nghiện Xơ gan Nhiệt độ tự cháy 425°C (797°F) Mật độ giới hạn nổ 3,5-15% Tính chất khác (tiếng Anh) NIST WebBook Các phương pháp sản xuất: Ethanol sản xuất công nghiệp hóa dầu, thông qua công nghệ hyđrat hóa etylen, theo phương pháp sinh học, cách lên men đường hay ngũ cốc với men rượu GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT 5.1 Phương pháp lên men: Ethanol để sử dụng đồ uống chứa cồn phần lớn ethanol sử dụng làm nhiên liệu, sản xuất cách lên men: số loài men rượu định (quan trọng Saccharomyces cerevisiae) chuyển hóa đường điều kiện ôxy (gọi yếm khí), chúng sản xuất ethanol cacbon điôxít CO2 Phản ứng hóa học tổng quát viết sau: C6H12O6 → CH3CH2OH + CO2 Quá trình nuôi cấy men rượu theo điều kiện để sản xuất rượu gọi ủ rượu Men rượu phát triển diện khoảng 20% rượu, nồng độ rượu sản phẩm cuối tăng lên nhờ chưng cất Để sản xuất ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột hạt ngũ cốc tinh bột phải chuyển hóa thành đường Trong việc ủ men bia, theo truyền thống tạo cách cho hạt nảy mầm hay ủ mạch nha Trong trình nảy mầm, hạt tạo enzym có chức phá vỡ tinh bột để tạo đường Để sản xuất ethanol làm nhiên liệu, trình thủy phân tinh bột thành glucoza thực nhanh chóng cách xử lý hạt với axid sulfuric loãng, enzym nấm amylas, tổ hợp hai phương pháp Về tiềm năng, glucoza để lên men thành ethanol thu từ xenluloza Việc thực công nghệ giúp chuyển hóa loại phế thải phụ phẩm nông nghiệp chứa nhiều xenluloza, chẳng hạn lõi ngô, rơm rạ hay mùn cưa thành nguồn lượng tái sinh Cho đến gần giá thành enzym cellulas thủy phân xenluloza cao Hãng Iogen Canada đưa vào vận hành xí nghiệp sản xuất ethanol sở xenluloza vào năm 2004 Phản ứng thủy phân cellulose gồm bước: + Bước 1: Thủy phân xenluloza thành mantoza tác dụng men amylaza (C6H10O5)n -> C12H22O11 GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT + Bước 2: Thủy phân tiếp mantoza thành glucoza fructoza tác dụng men mantaza C12H22O11 -> C6H12O6 + Bước 3: Phản ứng lên men rượu có xúc tác men zima C6H12O6 -> C2H5OH + CO2 5.2 Phương pháp làm tinh khiết: Đối với hỗn hợp ethanol nước, điểm sôi hỗn hợp (azeotrope) cực đại nồng độ 96% êtanol 4% nước Vì lý này, chưng cất phân đoạn hỗn hợp êtanol-nước (chứa 96% êtanol) tạo ethanol tinh khiết 96% Vì vậy, 95% ethanol nước dung môi phổ biến Hai hướng cạnh tranh sử dụng sản xuất ethanol tinh chất Để phá vỡ điểm sôi hỗn hợp nhằm thực việc chưng cất lượng nhỏ benzen thêm vào, hỗn hợp lại chưng cất phân đoạn lần Benzen tạo điểm sôi hỗn hợp cấp ba với nước ethanol nhằm loại bỏ ethanol khỏi nước, điểm sôi hỗn hợp cấp hai với ethanol loại bỏ phần lớn benzen Ethanol tạo không chứa nước Tuy nhiên, lượng nhỏ (cỡ phần triệu benzen còn, việc sử dụng ethanol người gây tổn thương cho gan Ngoài ra, sàng phân tử sử dụng để hấp thụ có chọn lọc nước từ dung dịch 96% ethanol Zeolit tổng hợp dạng viên tròn sử dụng, bột yến mạch Hướng tiếp cận zeolit đặc biệt có giá trị, có khả tái sinh zeolit hệ khép kín không giới hạn số lần, thông qua việc làm khô với luồng CO nóng Ethanol tinh chất sản xuất theo cách dấu tích benzen, sử dụng nhiên liệu hay chí hòa tan dùng để làm mạnh thêm loại rượu rượu vang pooctô (có nguồn gốc Bồ Đào Nha hay rượu vang sherry (có nguồn gốc Tây Ban Nha) hoạt động nấu rượu truyền thống GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 10 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT 5.3 Phương pháp thuỷ phân gỗ: Trong gỗ chứa khoảng 50% xenlulozơ, dùng dung dịch H 2SO4 thuỷ phân tạo thành glucozơ, sau lên men thành rượu từ nước thải snfit( nguồn nước thải nhà máy giấy, nhà gỗ, chứa pentozan, linhin, cá thành phần xenlulozơ khác gỗ) 5.4 Phương pháp tổng hợp: Ngày phương pháp tổng hợp rượu etylic phát triển đáp ứng nhu cầu công nghiệp 5.4.1 Từ andehyde acetic: CH3CHO + H2O →CH3CH2OH Xúc tác cho phản ứng Ni/ chất mang đồng (hoặc đồng, coban, vonfam cromit) Nhiệt độ từ 180-220oC, hiệu suất chuyển hoá gần 100% Phương pháp cho rượu có nồng độ cao giá thành đắt, không sử dụng rộng rãi công nghiệp 5.4.2 Từ etan: 2C2H6 + O2 → CH3CH2OH Phương pháp phát triển nhiều nước etan nguyên liệu rẻ tiền phản ứng tiếng hành thấp áp suất khí nhiệt độ khoảng 270 oC Hiệu suất chuyển hoá đạt 37% Ngoài có số sản phẩm phụ methanol, andehyde fomic, andehyde acetic, axit acetic, axit fomic… 5.5 Phương pháp hydrat hóa etilen Với giá dầu mỏ tương tự mức giá năm thập niên 1990 công nghệ hyđrat hóa etilen kinh tế cách đáng kể so với công nghệ lên men để sản xuất êtanol tinh khiết Sự tăng cao giá dầu mỏ thời gian gần đây, với không ổn định giá nông phẩm theo GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 11 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT năm làm cho việc dự báo giá thành sản xuất tương đối công nghệ lên men công nghệ hóa dầu khó 5.5.1 Phương pháp hydrat hoá gián tiếp etilen có axit sunfuaric tham gia: Cơ chế điều kiện phản ứng: Quá trình tiến hành qua hai giai đoạn: +Giai đoạn 1: trình hydrat hoá thực hiên công nghiệp từ năm 1930 Etilen hỗn hợp khí chứa từ 35-95% Phản ứng tiến hành tháp hấp thụ 55-80oC 10-35 at, nồng độ H2SO4 94-98% Giai đoạn dùng xúc tát AgSO4 Etilen tác dụng với axitsufuric tạo thành mono diêtyl sunfat, phản ứng toả nhiệt(∆H= -243kJ/mol) C2H4+ H2SO4→ C2H5OSO2OH 2C2H4+H2SO4→(C2H5O)2SO2 + Giai đoạn 2: thuỷ phân este nước Cả hai thuỷ phân nhiệt độ tạo thành ethanol với nồng độ H 2SO4 sau phản ứng thuỷ phân 45-60% Nếu nhiệt độ cao đồng thời hình thành sản phẩm phụ dietyl ete C2H5-O-SO2-OH + H2O→ C2H5OH+ H2SO4 (C2H5O)2SO2 + 2H2O→ 2C2H5OH+H2SO4 C2H5-O-SO2-OH + C2H5OH→ (C2H5)2O+ H2SO4 (C2H5O)2SO2+ C2H5OH→2(C2H5)2O+ H2SO4 Để giảm sản phẩm phụ người ta tách nhanh rượu khỏi vùng phản ứng hay cho dư để tiến hành phản ứng thuỷ phân ete dung dịch có mặt xúc tác H2SO4 C2H5OC2H5 + H2O→ 2C2H5OH Hiệu suất tạo thành ethanol 86% tính theo etilen Bằng phương pháp hidrat hoá olefin có mặt H2SO4 người ta điều chế rượu ethanol, propanol, butane, iso-butanol Tuỳ loại olefin mà trì điều kiện kĩ thuật khác GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 12 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT 5.5.2 Phương pháp hydrat hoá trực tiếp etilen: Ethanol sử dụng nguyên liệu công nghiệp thông thường sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu thông qua phương pháp hyđrat hóa êtylen Phản ứng tiến hành pha khí 300 oC, 70atm, xúc tác H3PO4/SiO2 Do H3PO4 dễ bay có tính ăn mòn mạnh thiết bị, gần người ta nghiên cứu sử dụng xúc tác vonfam WO3 H2C=CH2 + H2O → CH3CH2OH ∆H= -46kJ/mol Chất xúc tác thông thường axít phốtphoric, hút bám chất có độ xốp cao chẳng hạn điatomit (đất chứa tảo cát) hay than củi; chất xúc tác lần công ty dầu mỏ Shell sử dụng để sản xuất êtanol mức độ công nghiệp năm 1947 Các chất xúc tác rắn, chủ yếu loại oxit kim loại khác nhau, đề cập tới sách hóa học Tỉ lệ mol nước olefin 0.6/1 Mức độ chuyển hoá sau lần khoảng 4.5% theo olefin Sản phẩm phụ thu dung dịch rượu khoảng 15% Hiệu suất chung rượu đạt 97% Sản phẩm phụ hình thành dietylete oligome etilen, polime +H2 CH3-CH2+ CH2=CH2 CH3-CH2-CH2-CH2* lượng nhỏ tạo thành andehyde theo phản ứng khử hidro rượu: C2H5OH → CH3CHO + H2 Trong công nghệ cũ, lần tiến hành mức độ công nghiệp vào năm 1930 Union Carbide, ngày gần bị loại bỏ êtylen hydrat hóa gián tiếp phản ứng với acid sulfuric đậm đặc để tạo etyl sulfat, sau chất thủy phân để tạo thành êtanol tái tạo axít sulfuric: H2C=CH2 + H2SO4 → CH3CH2OSO3H CH3CH2OSO3H + H2O → CH3CH2OH + H2SO4 GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 13 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Ethanol để sử dụng công nghiệp thông thường không phù hợp với mục đích làm đồ uống cho người ("biến tính") có chứa lượng nhỏ chất độc hại (chẳng hạn methanol) hay khó chịu (chẳng hạn denatonium- C21H29N2O•C7H5O2-là chất đắng, gây tê) Ethanol biến tính có số UN UN 1987 ethanol biến tính độc hại có số UN 1986 5.5.2.1 Nguyên liệu: Nhu cầu etilen năm qua tăng mạnh Năm 1970 sản xuất 17 triệu tấn, 1980- 45 triệu tấn, 1990-56 triệu tấn, 1993- 62 triệu tấn, 1997- 88 triệu etilen sản phẩm trình cracking nhiệt phân dầu hoả Ngừơi ta dùng phần cất dầu mỏ (etxăng, dầu mỏ) khí thiên nhiên khí chế biến dầu mỏ etan, propan, butan, nhiệt phân 700 oC(nhiệt độ lên tới 1000oC), sau chưng phân đoạn áp suất thấp để tách riêng olefin( nhiệt độ sôi: etilen -103oC, propilen -45oC, metan -160oC) R1-(CH2)4-R2→ R1-CH2-CH2-CH2*+ CH2-R2 R1-CH2-CH2-CH2*→ R1-CH2*+ CH2=CH2 R1-CH2-CH(CH3)-CH2*→ R1-CH2*+CH3-CH=CH2… Hiệu suất tạo thành etilen từ etan lên tới 80%, từ propan phần cất chứa hydrocarbon từ C4 Nguyên liệu dạng khí đưa vào lò ống dài 35-160m, đường kính 50-120mm sản phẩm nhanh chống tách ra, để tránh phản ứng sản phẩm không no, làm lạnh hỗn hợp khí tới 280-650 oC sau làm lạnh nhiều giai đoạn tới 35oC Qua giai đoạn làm (H2S, CO2) làm khô hoá lỏng để chưng phân đoạn, tách riêng etilen, propilen, phân đoạn C4 C5 sản phẩm có nhiệt độ sôi cao hơn, thu CH H2 thể khí 5.5.2.2 Dây chuyền sản xuất ethanol hidrat hoá trực tiếp etilen: Trong sản xuất người ta thực trình liên tục tuần hoàn kín Etilen nước có áp suất 70atm dẫn vào tháp trao đổi nhiệt (1) đun nóng khí lên 300 oC dẫn vào tháp phản ứng (2) có chứa xúc tác H 3PO4/Si02, xảy phản ứng hydrat GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 14 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT hoá etilen tạo thành rượu etylic Hỗn hợp sản phẩm dạng khí qua thiết bi trao đổi (3) làm lạnh qua tháp phân li (4) tách dung dịch rượu loãng (1516%) khí etilen chưa phản ứng Khí tiếp tục rữa nước tháp rữa (5), rượu lấy đáy tháp rữa (5), rượu hấp thụ lấy đáy tháp rửa với rượu từ thiết bị phân li ra, đem tinh chế rượu có nồng độ lớn 95.6% muốn có rượu khan phải chưng đẳng phí rượu-benzen-nước Khí etilen chưa phản ứng dẫn quay lại tháp phản ứng Một số nguyên liệu dùng cho sản xuất ethanol: 6.1 Sản xuất cồn từ phế liệu nông nghiệp Một nhóm nghiên cứu thuộc Viện Sinh học nhiệt đới vừa thành công việc sản xuất cồn từ bã khoai mì, khoai mì lát Hiện Việt Nam, việc sản xuất cồn chủ yếu từ rỉ đường mía nên hiệu suất tạo cồn chưa cao, chưa tận dụng chế phẩm sản xuất từ cồn nên giá thành cồn đắt giá thành chung khu vực Rỉ đường mía phụ phẩm ngành mía đường thể lỏng, màu nâu đỏ có chứa số chất khoáng, kim loại GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 15 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Bằng công nghệ đường hóa tinh bột, 15 kg bã khoai mì 2,5 kg khoai sản xuất lít cồn 94,5% Cồn từ phế liệu nông nghiệp có giá rẻ so với cồn từ rỉ đường mía khoảng 20%, mặt khác lại cho chế phẩm sinh học dùng chăn nuôi giảm ô nhiễm môi trường việc phơi bã khoai mì gây Được biết, tổng sản lượng khoai mì Việt Nam 2,7 triệu tấn/năm Mỗi ngày nhà máy sản xuất tinh bột có công suất 200 tấn/ngày thải khoảng 100 bã khoai mì, độ ẩm 80%, tương đương khoảng 67 lít cồn 6.2 Sản xuất cồn ethanol từ rơm TS Phan Đình Tuấn cộng thuộc Trung tâm Nghiên cứu công nghệ hóa dầu, Trường ĐH Bách khoa TPHCM vừa thành công việc sản xuất cồn ethanol 94% từ rơm Cồn ethanol cho nhiên liệu tương lai gần, thân thiện với môi trường Ở nước ta, đến việc sản xuất cồn ethanol thực nghiệm thành công từ khoai mì chưa có tiền lệ sản xuất từ rơm lúa Ngoài ra, nhóm nghiên cứu bào chế chủng loại enzym sử dụng trình sản xuất cồn ethanol Loại enzym bước đầu cho chất lượng tốt, có khả thay loại enzym nhập ngoại Đan Mạch Hiện nay, nhóm nghiên cứu tiếp tục đầu tư để thực dự án sản xuất thử nghiệm cồn ethanol thay xăng Được biết, nghiên cứu hỗ trợ, tư vấn chuyên gia đến từ Trường ĐH Tokyo, Nhật Bản Ethanol nguồn nhiên liệu tương lai: Than đá, xăng dầu có nguy cạn kiệt tái tạo, nhà nghiên cứu nỗ lực tìm kiếm nguồn thay Trong số này, ethanol cho phù hợp Nhiên liệu làm giảm lượng khí phát thải xăng chất phụ gia để tăng trị số ốc-tan, loại trị số đo khả kích nổ Các quốc gia phát GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 16 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT triển hay phát triển sản xuất ethanol công nghệ điều chế không đòi hỏi mức cao siêu Theo nhà khoa học, mặt nhiệt lượng 1,5 lít ethanol thay cho lít xăng Nếu pha ethanol vào xăng, tùy theo độ tinh khiết chúng giảm lượng xăng khoảng 10 - 15% mà công suất, hiệu suất độ mài mòn động không đổi Do có nguồn gốc từ trồng nên ethanol mang lại nhiều lợi ích: an toàn lượng, giá nhiên liệu thấp, giảm khí CO2, tái sinh nông nghiệp, tạo thêm nhiều việc làm cho nông dân bảo vệ lớp đất bề mặt Việc sản xuất ethanol từ nguyên liệu sinh khối như: rơm, cành nhỏ, củi tre có dấu hiệu khả quan, báo hiệu thời điểm đẩy mạnh việc sản xuất sử dụng nguồn nhiên liệu vô tận đến Từ kinh nghiệm Bra-xin, gần đây, quốc gia phát triển Mỹ, Đức, Nhật Bản đặc biệt quan tâm đến ethanol loại nhiên liệu sinh học khác Mới đây, ủy ban Thượng viện Mỹ trí thông qua nghị đòi hỏi nhà máy lọc dầu nước phải tăng lên gấp lần việc sử dụng ethanol loại nhiên liệu tái tạo trước năm 2012 Điều hạn chế việc nhập tới tỷ thùng dầu thô khoảng từ năm 2006 đến 2012 Tất nhiên, chạy đua này, hãng sản xuất ô tô hàng đầu Ford, Mercedes, General Motor, Daimler Chrysler, Toyota, Nissan có kế hoạch dài để sản xuất xe dùng nhiên liệu ethanol Về nguồn nguyên liệu sản xuất ethanol, nước ta gặp nhiều thuận lợi có vùng trồng mía, lương thực lấy dầu lớn Hiện nhà máy đường nước có phân xưởng sản xuất ethanol CO từ rỉ đường Vấn đề lúc nâng cao độ tinh khiết trước dùng chúng làm nhiên liệu Mới đây, nhóm nghiên cứu PGS Trần Khắc Chương, ĐH Bách khoa TP Hồ Chí Minh công bố nghiên cứu thành công quy trình công nghệ sản xuất loại hóa chất phục vụ điều chế xăng sinh học từ nguồn nguyên GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 17 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT liệu nước Để sản xuất xăng sinh học đủ tiêu chuẩn thiết phải có loại cồn 100% (cồn tuyệt đối), tức ethanol Hiện tại, nhóm hoàn chỉnh quy trình công nghệ thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm sản xuất cồn tuyệt đối đạt công suất khoảng 100 kg/ngày sử dụng loại hóa chất nhóm chế tạo Ông Chương cho biết, giải vấn đề sản xuất cồn tinh khiết 100% công nghệ nước với quy mô công nghiệp việc điều chế xăng sinh học việc nằm tầm tay giới khoa học Với nước phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn xăng dầu nhập Việt Nam nay, việc nghiên cứu nhằm sử dụng sản xuất ethanol việc làm đáng lưu tâm GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa 18 Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Câu hỏi trắc nghiệm: Câu 1: Trong phương pháp sản xuất ethanol phương pháp cho hiệu suất cao a Phương pháp lên men b Phương pháp thủy phân gỗ c Phương pháp hydrat hóa trực tiếp etilen d Phương pháp làm tinh khiết Đáp án: C Câu 2: Chọn đáp án : a Ethanol chất không phân cực, dễ cháy tạo hỗn hợp nổ với không khí b Ethanol chất phân cực mạnh, dễ cháy tạo hỗn hợp nổ với không khí c Ethanol chất lỏng, màu trắng, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ nước, tan vô hạn nước d Ethanol chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nặng nước, tan nước Đáp án : B Câu : Ethanol để sử dụng đồ uống chứa cồn sản xuất phương pháp sau : a Phương pháp lên men b Phương pháp hydrat hóa trực tiếp etilen c Phương pháp thủy phân gỗ d Phương pháp hydrat hóa gián tiếp etilen có tham gia acid sunfuric GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Đáp án : A Câu : Trong phương pháp sản xuất ethnol công nghiệp tạo sản phẩm chứa tối đa % ethanol : a 96% b 95% c 98% d 100% Đáp án : A GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Khoa Công Nghệ Hóa Học Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật Lớp DHPT5LT Tài liệu tham khảo [1] Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt Hóa kĩ thuật đại cương, tập một, NXBGD, 1988 [2] Phùng Tiến Đạt, Trần Thị Bính, Kĩ thuật hóa học, NXBGD, 1996 [3] Ngô Tuấn Kì, Enzym đời sống, NXBKHKT Hà Nội, 1988 [4] http://vi.wikipedia.org/wiki/Êtanol [5] Một số tài liệu khác internet GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa ... tạo cách cho hạt nảy mầm hay ủ mạch nha Trong trình nảy mầm, hạt tạo enzym có chức phá vỡ tinh bột để tạo đường Để sản xuất ethanol làm nhiên liệu, trình thủy phân tinh bột thành glucoza thực nhanh... tiếp etilen có axit sunfuaric tham gia: Cơ chế điều kiện phản ứng: Quá trình tiến hành qua hai giai đoạn: +Giai đoạn 1: trình hydrat hoá thực hiên công nghiệp từ năm 1930 Etilen hỗn hợp khí chứa... nhóm nghiên cứu PGS Trần Khắc Chương, ĐH Bách khoa TP Hồ Chí Minh công bố nghiên cứu thành công quy trình công nghệ sản xuất loại hóa chất phục vụ điều chế xăng sinh học từ nguồn nguyên GVHD: TS