Tìm hiểu về quy trình sản xuất ethanol | Lí thuyết Hoá đại cương | Trường Đại học khoa học Tự nhiên
Có nguồn nguyên liệu thô là đường, qua quá trình phân hủy thành đường đơn hoặc đường đôi. Sau đó từ đường đơn và đường đôi, ta sẽ tiến hành quá trình lên men -> etilen + CO2
Nguyên liệu là: Nguồn đường đi vào và nấm men
Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời đọc đón xem!
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Thông tin :
Môn:
Trường:
Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
Tác giả:
Tài liệu liên quan:
Preview text:
Quy trình sản xuất ethanol.
Trình bày các phương pháp sản xuất ethanol công nghiệp?
Phương pháp sản xuất ethanol:
Rơm rạ trong sản xuất athanol
Sản xuất ethanol từ tinh bột hoặc rỉ mật hoặc tro trấu
Sản xuất etanol bằng phương pháp hydrat hóa trực tiếp.
Phương pháp nào có nhiều tiềm năng sản xuất ở Việt Nam?
Một yếu tố sống còn với nhà máy sản xuất là nguồn nguyên liệu. Hiện nay
nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp ethanol tại Việt Nam là củ khoai mì.
Nguồn nguyên liệu thứ cấp số lượng ít có thể kể đến là rỉ đường từ các nhà máy
đường. Cả hai nguồn này nhìn chung đều cách xa những nhà máy ethanol lớn.
Chưa kể, vùng trồng sắn tại Việt Nam lại không lớn, quy mô hộ dân, chỉ có thể
thu mua trôi nổi với mức độ ràng buộc thấp. Chi phí vận chuyển cao cho lượng
lớn nguyên liệu đầu vào để sản xuất ra lượng nhỏ hơn nhiều sản phẩm. Điều
này không phù hợp cho sự phát triển bền vững lâu dài của một ngành công
nghiệp năng lượng lớn.
Với sự phát triển như vũ bão của công nghiệp sinh khối, ngành ethanol thế giới
đang rất gần với những cuộc cách mạng mới. Những nhà máy ethanol đang sản
xuất từ mía, sắn, bắp… rất có khả năng sớm chuyển đổi sang thế hệ ethanol từ
lignocellulose (rơm rạ, gỗ, cỏ …) hoặc hơn là từ cây sorghum ngọt (cao lương
ngọt). Quảng Tây (Trung Quốc) có một dự án lớn tầm cỡ Chính phủ là thay thế
2 triệu hecta đất trồng bạch đàn thành diện tích trồng sorghum để sản xuất nhiên liệu sinh học.
Sorghum là hướng chiến lược phát triển công nghiệp nhiên liệu sinh học khả thi
nhất trong tương lai gần, và có tính bền vững của thế giới. Những đặc tính sau
của cây sorghum vượt trội so với những giống cây cao sản tạo tinh bột khác.
Thứ nhất, đây là giống cây không cần quá nhiều nước, dễ thích nghi với các
điều kiện khí hậu khác nhau.
Thứ hai, chu kỳ thu hoạch ngắn nên một năm có thể trồng và thu hoạch nhiều mùa vụ.
Thứ ba, sorghum cũng có thể làm thực phẩm.
Thứ tư, thân cây sorghum ngọt cũng nhiều đường như cây mía, có thể làm đường hoặc làm cồn.
Thứ năm, xác bã cây sorghum có thể được sử dụng làm viên nén sinh học
(hoặc viên than sinh học bio-coal) vốn có giá bán rất cao để thay thế một phần
(hoặc toàn phần) than đá trong các nhà máy nhiệt điện.
Kể tên một số nhà máy sản xuất ethanol ở Việt Nam và nguồn nguyên liệu tương ứng
Nhà máy sản xuất ethanol Đại Tân- nguyên liệu: sắn (mì) khô
Nhà máy Ethanol Bình Phước do Công ty TNHH NLSH Phương Đông Nhà máy NLSH Phú Thọ
Công ty Cổ phần Sinh học Dầu khí Miền Trung
Cả 4 công ty này đều sử dụng sắn lát để sản xuất etanol.
Giới thiệu quy trình sản xuất ethanol bằng công nghệ lên men rỉ mật để
thu 2 dòng sản phẩm: ethanol làm dung môi (95%) và ethanol làm
nhiên liệu sinh học (100%).
Gồm có 3 giai đoạn: + Chuẩn bị nguyên liệu + Thực hiện phản ứng + Tinh chế sản phẩm
Nguyên liệu thô: Rỉ mật ( Dạng lỏng, khói đặc)
Các phản ứng hóa học liên quan đến hình thành etanol từ rỉ đường + Phản ứng chính:
C12H22O11 + H20 2 C6H12O6 với enzyme invertase C6H12O6
2C2H5OH + 2CO2 (-31,2 kCal, với enzyme zymase) + Phản ứng phụ: 2C6H12O6 + H20 ROH + RCHO
Nhiệm vụ quá trình: sản xuất etanol từ rỉ mật
Viết phản ứng chính: Gồm 2 giai đoạn:
Có nguồn nguyên liệu thô là đường, qua quá trình phân hủy thành đường đơn hoặc
đường đôi. Sau đó từ đường đơn và đường đôi, ta sẽ tiến hành quá trình lên men etilen + CO2
Nguyên liệu là: Nguồn đường đi vào và nấm men
Phản ứng phụ: Là quá trình lên men mà không sinh ra etanol mà nó ra 1 số ancol
khác như C3 hoặc andehit hoặc acid vì quá trình lên men có thể xảy ra nhiều con đường khác nhau.
Trước khi lên men thì phải đi qua thiết bị pha loãng
Nấm men: Nuôi( C,N,P là nguồn dinh dưỡng VSV) Lấy từ đường thô. Từ
nguồn đường thô người ta trính 1 nhánh nhỏ để nuôi nấm men và trước khi đi vào
bình nuôi nấm men, người ta phải khử trùng Sau khi thu được nấm men ta đưa qua bình chứa
Nguồn dinh dưỡng còn thiếu (N,P)
Ngoài những sản phẩm chính và phụ thì còn có các nguyên liệu thừa sau quá trình
phản ứng là có độ chuyển hóa 15-20% Nguồn nguyên liệu thừa rất nhiều Ngoài ra còn có Xác VSV
Sản phẩm: + Sản phẩm chính: etanol
+ Sản phẩm phụ: andehit, C3, acid, methanol
Một loại sản phẩm phụ tồn tại dạng hơi là CO2 Vì nó hơi nên nó sẽ tồn tại
ở phía trên đỉnh còn dưới đáy là Lỏng và rắn
+ Nguyên liệu thừa + Xác VSV
Các yếu tố ảnh hướng: PH, T, nồng độ các chất trong phản ứng
Quá trình lên men là quá trình tỏa nhiệt nên trong phản wunsg nó còn tang nhiệt nữa
Đến giai đoạn TINH CHẾ: Sản phẩm khí: Tách CO2 bằng cách là rửa H20 (Ở
đỉnh). Ở đỉnh, CO2 cuốn theo nhiều chất rất dễ bay hơi: methanol, anhdehit, bình
thường ở dạng khí nên rất dễ trộn lẫn với CO2, rửa nước để tách làm sạch
CO2,CO2 đi từ dưới lên gặp nước đi từ trên xuống và nó sẽ thực hiện quá trình
rửa), tất cả các cấu tử hòa tan trong nước bị lôi xuốn và đưa ngược lại bề nguyên
liệu. Ở đỉnh, CO2 sạch sẽ thu được trên đỉnh làm nguyên liệu để sản xuất: SODA và URE TRONG THÁP TÁCH PHA:
Ở đáy: Dùng Tháp tách pha: Tách bã VSV, Cặn dưới đáy Bã bia
+ Dùng thức ăn chăn nuôi + Dùng làm phân bón
Ở đỉnh: etanol, H20, andehit, hỗn hợp ancol và acid
Tiếp tục đi qua FUSEL OIL: Dung môi để hòa tan hợp chất mà nó không lag đơn
chất cụ thể nào mà nó là hỗn hợp bao gồm các ancol. Andehit, acid mà tạo ra trong quá trình lên men
Từ tháp tách thu được 3 dòng sản phẩm:
+ Sản phẩm dưới đáy là H20
+ Sản phẩm nhẹ nhất là andehit ở đỉnh
+ Sản phẩm giữa là hỗn hợp FUSEL OIL và ETANOL
Etanol chưa tinh khiết, tiếp tục người ta cho vào 1 cái tháp ở tách thành etanol tinh
khiết ( Đáy: H20, Đỉnh: andehit, giữa là etanol có độ tinh khiết khá cao) khoảng 95%
Thu được 3 dòng sản phẩm: + ANDEHIT (ĐỈNH) + FUSEL OIL + ETANOL 95% Khan etanol
Ta tiếp tục dung 2 kỹ thuật: Chất làm khan và dung benzene phá điểm đẳng
phí để người ta thu được etanol 100 %.