Proiectarea Instalației de Obținere a Alcoolului Etilic din Cartofi

Conține 1 fișier: doc

Pagini : 43 în total

Cuvinte : 10647

Mărime: 475.20KB (arhivat)

Puncte necesare: 8

Este un proiect de anul V in cadrul cursului de Reactoare biochimice la Facultatea de chimie aplicata si stiinta materialelor ,UPB

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

1. Tema de proiectare. 3
2. Introducere. 4
2.1 Importanţa procesului studiat. 4
2.2 Tendinţele de dezvoltare în ţară şi pe plan internaţional.5
3. Descrierea procesului tehnologic. 6
3.1 Aspecte teoretice ale procesului unitar de fermentaţie.6
3.1.1 Analiza produsului finit. 6
3.1.2 Materii prime şi auxiliare.8
3.1.3 Analiza parametrilor de operare.11
3.1.4 Sursa de microorganisme.13
3.1.5 Analiza comparativă a procesului tehnologic.14
3.2 Fazele procesului tehnologic.15
3.3 Schema instalaţiei de obţinere a alcoolului etilic.19
4. Locul şi rolul bioreactorului.21
4.1 Stoechiometria transformării.21
4.2 Caracterizarea microbiologică şi fiziolgică a tulpinii microbiene folosite.22
4.3 Calcul efectului termic.22
4.4 Modele cinetice pentru trasformarea microbiană.23
5. Bilanţul de materiale şi termic pnetru instalaţie.24
5.1 Bilanţ de materiale pentru aparatele instalaţiei.24
5.2 Bilanţ termic pentru bioreactor.30
6. Dimensionarea bioreactorului.31
6.1 Calculul duratei de reacţie pentru modelul cinetic alea şi condiţiile de operare.31
6.1.1 Ecuaţiile modelului.31
6.1.2 Soluţionarea ecuaţiilor.32
6.2 Calculul duratei pentru o şarjă.34
6.3 Determinarea volumului bioreactorului, geometria şi amenajările interioare .35
6.4 Verificarea regimului termic.36
7. Predimensioanarea mecanică a bioreactorului.38
8. Consideraţii asupra conducerii şi controlului bioreactorului.42
9. Materialul grafic – schiţa bioreactorului cotată la scară.43
10. Bibliografia.44

Extras din proiect

1.Tema de proiect

Să se proiecteze o instalaţie de obţinere a alcoolului etilic alimentar obţinut prin procesul unitar de fermenaţie alcoolică utilizând Saccharomyces cerevisiae, cu următoarele date tehnologice:

1. materia primă: cartofi;

2. producţia anuală de alcool etilic: P = 20.000 t/an;

3. concentraţia de substrat la intarea în reactor: cs0 = 150 g/L;

4. fracţia masică de alcool la ieşirea din coloana de rectificare: x = 0.96;

5. concentraţia de alcool la ieşirea din fermentator este mai mare de 10 g/L;

6. tipul de fermentator utilizat: reactor discontinuu cu amestecare perfectă.

Toate celelalte specificaţii necesare proiectării corecte a instalaţiei biochimice se iau în conformitate cu procesul tehnologic ales.

2. Introducere

2.1 Importanţa procesului studiat

Etanolul sau alcoolul etilic este unul dintre cei mai utilizaţi compuşi chimici putând fi considerat unul din cele mai vechi alimente cunoscute omului. Berea fermentată se consuma în Babilon, iar vinul a fost produs încă din anul 3000 î.e.n.

Procesul de distilare îsi are originile prin secolul X – XIV. În acestă vreme s-a descoperit şi efectul “spiritual” al alcoolului de unde i s-a dat şi numele spiritus. Primele distilerii au avut ca scop obţinerea alcoolului pentru scopuri medicinale.

Până în secolul XVII s-a considerat că fermentaţia alcoolică este un proces rezidual, în care drojdia rezultată era aruncată. Natura fermentaţiei a fost clarificată în secolul 19 odată cu descoperirea microscopului, când s-a dovedit că celulele de drojdie sunt organisme vii. Totuşi a durat 150 de ani până când s-a recunoscut că organisme vii sunt responsabile pentru procesul de fermentaţie.

Alcoolul etilic reprezintă o materie primă valoroasă pentru numeroase sectoare industriale: industria alimentară, industria chimică, industria farmaceutică. În industria chimică, unde reprezintă materia prima pentru obţinerea unor produse valoroase, spiritul de fermentaţie este în competiţie cu alcoolul de sinteză, obţinut în urma unor procese tehnologice complexe, din materii prime petroliere.

Având în vedere proprietăţile sale adecvate, etanolul a fost considerat ca un carburant posibil pentru motoare, practic în cursul întregii istorii a motoarelor cu explozie.

Solicitări mari pentru alcoolul carburant au determinat ca în Brazilia, spre exemplu, în perioada 1984-1985, producţia planificată a fost de 9,064 miliarde litri, iar în prezent se produc peste 10 miliarde litri.

Una dintre cele mai importante utilizări ale etanolului este folosirea lui ca şi combustibil sau prin amestecare cu diferite parţi de benzină, rezultând biodisel. Utilizarea etanolului drept carburant în Europa a fost abordată încă din 1902. Utilizarea lui economică însa, în amestec cu benzina s-a realizat însă abia în 1922 în Franţa. Interesul pentru obţinerea alcoolului etilic este mult mai mare în scopul folosirii lui ca aditiv, deoarece tetraetilul de plumb este toxic şi legislaţia din S.U.A. şi diferite ţări europene a interzis utilizarea acestuia. Şi în ţara noastră se fac eforturi pentru utilizarea pe scara cât mai largă a benzinei fără plumb în scopul protejării mediului înconjurător.

Sunt circa trei variante de utilizare a etanolului în motoare fiecare cu avantajele şi dezavantajele sale,cum sunt: în amestec cu benzină, arderea directă a etanolului în motoarele pe benzină, adaos de combustibil la motoarele diesel. Primele doua variante se folosesc la motoarele otto, cu scânteie (cele pe benzină). Prima variantă - amestecul etanol-benzină (gasohol) necesită etanol anhidru, cea de-a doua varianta permite utilizarea etanolului pana la o concentraţie de 85% sau chiar mai jos. Adică se poate folosi direct etanolul obţinut prin distilare, nedeshidratat. Cea de-a treia variantă e cea mai complicată, deoarece implică modificarea alimentării motoarelor diesel, astfel încât trebuie montat un carburator suplimentar.

Practic etanolul intră ca la motoarele pe benzina, dar este aprins de o cantitate mică de motorina care este injectată "normal" ca la motoarele de motorină.