Thiết kế phân xưởng sản xuất acid acetic bằng phương pháp lên men phục vụ chế biến mủ cao su

Acid acetic (hay còn gọi là ethanol acid) là một hóa chất có giá trị kinh tế cao, được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp như: công nghiệp tổng hợp hữu cơ, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến mủ cao su . Ở Việt Nam tuy ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ còn non trẻ nhưng nhu cầu sử dụng acid acetic trong đời sống và trong hoạt động công nghiệp rất lớn. Đặc biệt là đối với ngành chế biến cao su thiên nhiên đang phát triển rất mạnh và vươn lên thành ngành công nghiệp quan trọng hiện nay thì acid acetic là hóa chất có vai trò không thể thiếu trong quy trình làm đông tụ mủ cao su thiên nhiên. Do là một nước nông nghiệp có khí hậu nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu sản xuất acid acetic (như mật rỉ, hoa quả chín, tinh bột, cồn .) trong nước khá dồi dào.Với điều kiện như vậy thì rất thích hợp cho việc triển khai và áp dụng quy trình sản xuất acid acetic bằng phương pháp sinh học vào thực tế sản xuất. Cho nên việc nghiên cứu và thiết kế một quy trình sản xuất acid acetic bằng phương pháp sinh học (ứng dụng công nghệ sinh học) mang ý nghĩa thực tiễn trong tình hình phát triển của nước ta hiện nay và trong tương lai. Nội dung thực hiện: ã Phân tích và lựa chọn phương pháp lên men acid acetic phù hợp ã Lựa chọn chủng vi khuẩn acetic cho năng suất cao và ổn định ã Lựa chọn nguyên liệu lên men ã Lựa chọn vật liệu trong nước thay thế cho vật liệu nước ngoài làm chất mang (vật liệu bám) ã Tính toán, thiết kế quy trình và các thiết bị sản xuất ã Đánh giá hiệu quả kinh tế và khả năng ứng dụng của quy trình sản xuất MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 3 NỘI DUNG THỰC HIỆN 4 PHẦN 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LATEX (MỦ) CAO SU THIÊN NHIÊN 6 1.1. TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN CỦA LATEX CAO SU 6 1.1.1. Hệ thống latex và latex cao su 6 1.1.2. Thành phần và tính chất latex 7 1.2. SỰ ĐÔNG ĐẶC LATEX 9 1.2.1 Bản chất của sự đông đặc latex 9 1.2.2 Các phương pháp làm đông đặc latex 10 1.3 QUY TRÌNH ĐÁNH ĐÔNG MỦ CAO SU 13 1.3.1 Quy trình sản xuất mủ cao su kết hợp với quy trình sản xuất acid acetic 13 1.3.2 Các bước trong quy trình đánh đông mủ cao su 13 1.3.3 Ý nghĩa của việc thiết kế một phân xưởng sản xuất acid acetic theo phương pháp sinh học phục vụ cho chế biến mủ cao su 16 Chương 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID ACETIC 17 2.1 TÍNH CHẤT VÀ ỨNG DỤNG CỦA ACID ACETIC 17 2.1.1 Các tính chất hóa lý của acid acetic 17 2.1.2 Các ứng dụng của acid acetic 18 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT ACID ACETIC 19 2.2.1 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa học 19 2.2.2 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hóa gỗ 19 2.2.3 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp hỗn hợp 20 2.2.4 Sản xuất acid acetic bằng phương pháp sinh hóa 21 2.2.5 Phân tích và lựa chọn phương pháp sản xuất acid acetic 22 2.3 SẢN XUẤT ACID ACETIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HÓA 23 2.3.1 Quá trình lên men acid acetic 23 2.3.2 Bản chất sinh hóa của quá trình lên men acid acetic 24 2.3.3 Các phương pháp sản xuất acid acetic bằng cách lên men 25 2.4 SẢN XUẤT ACID ACETIC THEO PHƯƠNG PHÁP NHANH 28 2.4.1 Các phương pháp sản xuất acid acetic theo phương pháp nhanh 28 2.4.2 Đặc điểm quá trình sản xuất acid acetic theo phương pháp cố định 31 2.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LÊN MEN ACID ACETIC 36 2.6 CHỦNG VI KHUẨN ACID ACETIC 39 2.7 NGUỒN NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 41 2.8 VẬT LIỆU CHẾ TẠO THIẾT BỊ LÊN MEN ACID ACETIC 41 Chương 3: MÔ HÌNH FERMENTER SỬ DỤNG MÀNG SINH HỌC CỐ ĐỊNH TRONG LÊN MEN ACID ACETIC 42 3.1 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG SINH HỌC – FERMENTER 42 3.1.1 Khái niệm và phân loại 42 3.1.2 Lựa chọn dạng fermenter thích hợp cho quy trình sản xuất acid acetic theo phương pháp cố định 44 3.2 NHỮNG YÊU CẦU VÀ TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MỘT FERMENTER 45 3.2.1 Những yêu cầu chung đối với fermenter 45 3.2.2 Trình tự nghiên cứu một fermenter 45 3.3 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ VI SINH VẬT TRONG QUÁ TRÌNH LÊN MEN ACID ACETIC 47 3.3.1 Sự hình thành và phát triển của màng sinh học trên chất mang trong fermenter sử dụng màng sinh học cố định để lên men acid acetic 47 3.3.2 Quá trình khuếch tán các chất trong thiết bị lên men acid acetic dạng màng sinh học cố định 49 3.3.3 Mô hình động học sự phát triển của vi khuẩn trong màng sinh học 52 3.3.4 Mô hình toán học cho một fermenter dạng ống 57 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 59 PHẦN 2: TÍNH THIẾT KẾ 60 Chương 1: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH LÊN MEN 61 1.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 61 1.2 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 62 1.2.1 Tính thiết bị khử trùng nước 62 1.2.2 Tính thùng pha chế 64 1.2.3 Tính tháp lên men 72 1.3 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 77 1.3.1 Đĩa phân phối lỏng 77 1.3.2 Lưới đỡ đệm 77 1.3.3 Tính chân đỡ tai treo 78 1.3.4 Tính bơm, thùng chứa và ống dẫn 79 Chương 2: TÍNH XÂY DỰNG VÀ TÍNH KINH TẾ 82 2.1 TÍNH XÂY DỰNG 82 2.1.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng phân xưởng 82 2.1.2 Bố trí mặt bằng phân xưởng 82 2.1.3 Năng lượng cung cấp 83 2.1.4 Điện cung cấp 83 2.2 TÍNH KINH TẾ 84 2.2.1 Vấn đề vệ sinh môi trường 84 2.2.2 Tổ chức nhân sự trong nhà máy 84 2.2.3 Tính vốn đầu tư 85 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 “ THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT ACID ACETIC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN PHỤC VỤ CHẾ BIẾN MỦ CAO SU”