Rövid leírás

1 EL SALVADOR EGYETEM Mérnöki és Építészeti Kar MECHANIKAI MÉRNÖKI ISKOLA D.

gyártása

Leírás

EL SALVADOR EGYETEM MÉRNÖKSÉGI KAR ÉS ARCHITEKTÚRA MECHANIKAI MÉRNÖKI ISKOLA

"Etil-alkohol desztilláló berendezés tervezése, gyártása és validálása"

VÍCTOR MANUEL ESPINAL PERLA RENÉ WILFREDO JIMENEZ MORALES KELVIN AARÓN PERAZA ARTEAGA FRANCESCO RAINIERO TINETTI CASTRO

A CÍM KIVÁLASZTÁSA

EGYETEM VÁROS, 2009. OKTÓBER.

EL SALVADOR EGYETEM MÉRNÖKSÉGI KAR ÉS ARCHITEKTÚRA MECHANIKAI MÉRNÖKI ISKOLA

Érettségi az opció előtt a fokozatig: MECHANIKAI MÉRNÖK

"Etilalkohol desztilláló berendezés tervezése, gyártása és validálása"

: VÍCTOR MANUEL ESPINAL PERLA

RENÉ WILFREDO JIMENEZ MORALES KELVIN AARÓN PERAZA ARTEAGA FRANCESCO RAINIERO TINETTI CASTRO Ballagási projekt Jóváhagyta: Oktatási Igazgatók

ING. GUSTAVO SALOMÓN TORRES RÍOS LAZO ING. ITALO ANDRÉS FLAMENCO CÓRDOVA

San Salvador, 2009. október.

EL SALVADOR EGYETEM

: MSc. RUFINO ANTONIO QUEZADA SÁNCHEZ

LIC. DOUGLAS VLADIMIR ALFARO CHÁVEZ

MÉRNÖKI ÉS ÉPÍTÉSZETI KAR

: ING. MARIO ROBERTO NIETO LOVO

ING. OSCAR EDUARDO MARROQUÍN HERNÁNDEZ

MECHANIKAI MÉRNÖK ISKOLA

: ING. JUAN ANTONIO FLORES DÍAZ

Érettségi munka jóváhagyta:

ING. GUSTAVO SALOMÓN TORRES RÍOS LAZO

ING. ITALO ANDRÉS FLAMENCO CÓRDOVA

A tézisért nem lehetett volna erőfeszítéseket tenni, ha nem ezek az emberek lettek volna: anyám, nyugodjon békében, nagymamám, testvéreim, Carlos Salinas, Oscar Antonio Mendoza, szakdolgozó kollégáim, Wilfredo Jiménez, Claudia Montalvo, Ana Esther, Anabel Flores. Köszönöm mindazoknak az embereknek, akik velem voltak és támogattak a legnehezebb pillanatokban. Victor Manuel Espinal

Köszönöm Istennek, szüleimnek és az életemnek, hogy lehetőséget biztosítottak célom elérésére. Köszönetet mondok Wilfredo Jiméneznek és Oscar Mendozának is, hogy mértéktelenül együttműködtek egy ilyen nehéz feladatban. Rene Wilfredo Jimenez

Először is köszönöm a Mindenható Istennek, szüleimnek, akik egyesítették erőfeszítéseiket, hogy tovább haladjak tanulmányi céljaimmal, valamint Gustavo Salomón Torres Ing. kollégák, akikkel előreléptünk ebben a karrierben, és mindazok a karrier-barátok, akikkel megtiszteltetés számomra, hogy Alma Mater-ben, otthonunkban találkozhattam. Kelvin Aaron Peraza

Hálás vagyok Gustavo Salomón mérnöknek azért, ahogyan az egyetemen a helyes úton vezetett minket, és az élet más területein

általánosságban, mivel mindig is arra ösztönzött minket, hogy a lehető legjobbat nyújtsuk és szembesüljünk a felmerülő problémákkal. Köszönetet mondok csinos édesanyámnak is, aki mindig a legjobbat szerette volna nekem, és erőfeszítéseket tett a továbblépés érdekében, valamint apámnak, aki mindig feltétlen támogatást nyújtott nekem, amikor a legnagyobb szükségem volt rá. Hálás vagyok barátnőmnek, Aliciának, mivel mindig teljes támogatást mutatott az érettségi munkámhoz, és mindig arra ösztönzött, hogy mindent megtegyek a karrierem során. Köszönöm hercegnő, mert mindig is az voltál, amikor a legnagyobb szükségem volt rád. Köszönetet mondok szakdolgozatban dolgozó kollégáimnak, Kelvinnek, Rene-nek és Víctornak mindazon türelemért, amelyet négyen kaptunk ennek az érettségi projektnek a megvalósításához. Francesco Rainiero Tinetti

Anyámnak dedikált, aki annyira igyekezett és életét adta neki, hogy valaki lehessek az életben. Victor Manuel

Munkámat feleségemnek és gyermekeimnek szentelem, akik erőt és bátorítást adtak a továbbjutáshoz. Fontos részei voltak az életemnek, amikor megbotlottam, felemeltek. Rene Wilfredo

Ezt a dolgozatomat Marta Arteaga és Mario peraza szüleimnek szentelem, akiket tisztelek és csodálok, és akik mindig támogattak a képzési projekt során, bízva bennem, hogy higgyek bennem. Kelvin Aaron

Ezt az érettségi munkát Ana Ruth kisanyámnak szentelem, aki rengeteg erőfeszítést tett annak érdekében, hogy segítsen nekem és testvéreimnek előrébb jutni, és most rengeteg boldogságot fogok adni neki, amikor mérnökként diplomát szerzett. Francesco Rainier

TARTALOMJEGYZÉK Tartalom 1. FEJEZET 1.1.

ETILALKOHOL . 1

1.2. Történelem és általánosságok. 2 1.3. Fizikai és kémiai tulajdonságok . 4 1.4. Gyártási folyamatok. 6 1.4.1. Szintézis kalcium-karbidból. 6 1.4.2. Szintézis etilénből és kénsavból. 7 1.4.3. Az etilén közvetlen hidratálása. 8 1.3.4. Szintézis szén-dioxidból. 9 1.4.5. Etil-alkohol előállítása erjesztéssel. 10 1.5. Erjesztés 11 1.5.1. Meghatározás. 11 1.5.2. Történelmi áttekintés. 11 1.5.3. Az erjedés típusai. 13 1.5.4. Alkoholos erjedés. 14 1.5.5. Anaerob fermentációk. . 17 1.5.6 Aerob fermentáció. 17 1.5.7. Az erjesztés (élelmiszer) felhasználása. 19 1.5.8. Az erjesztés felhasználása (üzemanyagok). 20 1.5.9. Az erjedés hatásai. 21 1.6. Lepárlás. 22 1.6.1 Általános. 22 1.6.2. A keverékek desztillációval történő elválasztásának leírása. 24 1.6.3. Forráspont diagram. 28 1.6.4. Desztillációs módszerek. 29 1.6.5. Egyensúlyi desztilláció. 29 1.6.6. Differenciál desztilláció. 30 1.6.7. Helyesbítés. 30

1.6.8. Desztillációs készülék. 33 1.7. Hőátadási folyamatok. 36 1.7.1. Hőátadás. 36 1.7.2. Hőelméletek. 36 1.7.3. A hőátadás mechanizmusai. 37 1.7.4. Hőátadás. 39 1.7.5. Csőszerű melegítők. 39 1.7.6. Hőcserélők. 41 1.7.7. Koncentrikus csöves hőcserélők. 43 2.1. A desztillációs folyamat megtervezése. 44 2.2. A párolgáshoz szükséges hő kiszámítása. 46 2.2.1. A keverék entalpiajának kiszámítása T = 25 ° C-on. 47 2.2.2. Az elegy entalpiájának kiszámítása telítési hőmérsékleten. 47 2.2.3. A hőszámítás. . 48 2.3. A gőzfejlesztő tartályának kiválasztása. . 52 2.3.1 Tangenciális erők. . 54 2.3.2. Hosszirányú erők. . 55 2.3.3 Radiális erők. 55 2.3.4. Eredmények összehasonlítása. . 55 2.4. Hőveszteség és hőszigetelés. 58 2.4.1. Hőszigetelés. . 58 2.4.2. Hőveszteség. 59 2.4.3. A film külső együtthatója konvekcióval. . 60 2.4.4. Hőellenállások. . 61 2.5. Az erjesztési folyamat megtervezése. 64 2.5.1. Az alkohol előállításának folyamata. 64 2.5.2. Az alapanyag kiválasztása. 64 2.5.3. Erjesztés. . 64 2.6. Az álló rendszer elektromos kialakítása. . 68 2.6.1 Elektromos áramkör az állóképhez. . 68 2.6.1.1 Szintérzékelők. 68 2.6.1.2 Hőmérséklet-érzékelő. . 69

2.6.2 Elektromos diagramok és programozási nyelvek. . 70 3.1. Karbantartási terv. 79 3.1.1. Kéthetente karbantartási terv. 79 3.1.2. Havi karbantartási terv. 80 3.1.3. Negyedéves karbantartási terv. 81 3.1.4. Éves karbantartási terv. 81 3.2. Építési folyamat. 82 3.2.1. Géptámogatás. 83 3.2.2. Fűtés. 85 3.2.3. Segédeszközök . 86 3.3. Eljárási kézikönyv. 87 3.4. Érvényesítés. 90 3.4.1. Validációs kritériumok. 90 3.4.2. Validációs gyakorlatok. 91 3.4.3. Eredménytáblázat. 92 3.5. Költségvetés. 94 3.6. Tervezési tervek. 98 AJÁNLÁSOK. 99 KÖVETKEZTETÉSEK. 100 Irodalomjegyzék. 102 melléklet. 103.

MELLÉKLETEK MUTATÓJA 1. táblázat: Az etanol-víz keverék jellemző adatai különböző összetételeken. . 104 2. táblázat: Az oldatok hővezető képessége 20 ° C-on. 111 Nomogram 1. Nyilvántartás a specifikus folyadékhőkről. . 105 Nomogram 1. (Folytatás) Folyadékok specifikus hőinek feljegyzése. . 106 Nomogram 2. Néhány folyadék hővezetőképességének feljegyzése. 107 Nomogram 3. Különböző folyadékok viszkozitásának meghatározása. . 108 Nomogram 3. (Folytatás) Különböző folyadékok viszkozitásának meghatározása. 109 Nomogram 3. (Folytatás) Különböző folyadékok viszkozitásának meghatározása. 110

1. ábra: Görbe a desztilláció kiszámításához egyszerű alembikusan. 112 2. ábra: A gőz és a folyadék koncentrációjának változása a nyílt desztillációban levő párlat mennyiségével. a, etanol-víz; b, benzol-toluol; c, víz-ecetsav. 113 3. ábra: Az etanol-víz keverék entalpia-koncentráció diagramja. . 114 4. grafikon. Egy tipikus forrásgörbe ábrázolása. . 115

Általános célkitűzés Tervezzen és hozzon létre egy olyan csapatot, amely képes etil-alkoholt előállítani a kutatásban figyelembe vett anyagból, például kukoricából, kukoricakeményítőből vagy cukornádléből. Konkrét célkitűzések 1. Hozzon létre egy fermentációs folyamatot, amely lehetővé teszi must előállítását, amelyből etil-alkoholt fognak kivonni. 2. Határozza meg a desztillációs folyamatban részt vevő paramétereket és a különböző desztillációs típusokat, amelyek segítségével etil-alkoholt lehet előállítani. 3. Határozza meg a desztillációs folyamat során fellépő hőátadási mechanizmusokat. 4. Határozza meg az alkalmazandó desztillációs folyamatot a különböző javasolt eljárások életképességének elemzésével.

5. Válassza ki azokat az anyagokat, amelyeket a desztillációs berendezés gyártásához használnak, figyelembe véve azokat a körülményeket, amelyeknek ki vannak téve.

6. Készítse el az építési költségek elemzését, amelyet a dolgozat olvasója felhasználhat a desztillációs berendezések reprodukciójára. 7. Készítse el a tervezési terveket, amelyeket az építési folyamat során felhasználnak. ii

8. Adja meg a csapatépítés folyamatának figyelembe vételéhez szükséges szempontokat. 9. Készítse elő a berendezés üzemeltetési kézikönyvét. 10. Határozza meg a desztilláló berendezés karbantartási tervét, mindenki számára érthető nyelven. 11. Validálja a berendezést egy kísérleti teszt segítségével, amely lehetővé teszi annak ellenőrzését, hogy a számítások megfelelnek-e a gyakorlatnak. 12. A kísérlet végén szerezzen be kilencvenbiztos alkoholt.

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE

[2009. OKTÓBER]

ETIL-ALKOHOL Az etil-alkohol ismeri az alkoholos italokat. Formájában

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE

[2009. OKTÓBER]

alacsony hőmérsékleten adhatók hozzá. A folyékony keményítőt 65 ° C körüli hőmérsékletre hűtjük, és a keményítő átalakításához malátával vagy gombás amilázzal kezeljük

amiloglükozidáz (vagy glükoamiláz), amelyek az oligoszacharidokat glükózzá alakítják. Az ezt követő fermentációs és finomítási eljárás megegyezik azzal, amelyet akkor végeznek, amikor melaszt használnak nyersanyagként. Az etil-alkohol előállítását hatékony és automatikus eljárásokkal hajtják végre. A gyártási folyamat nem túl összetett és könnyen kivitelezhető. A szennyezés ellenőrzése, valamint a gépek és berendezések karbantartása és javítása szintén egyszerű. A trópusi és szubtrópusi éghajlatú, bőséges cukor- és kukoricatermeléssel rendelkező nemzetek befektethetnének néhány export- és importorientált termelőüzem létesítésébe.

1.2. Előzmények és általánosságok Az etil-alkohol színtelen folyadék, gyúlékony, kellemes illatú és csípős ízű, 78,4 ° C-on forr és nem könnyű megszilárdulni.

etanol, borpárlat, metilkarbinol stb., képlete C2H5OH. Természetes állapotában nem található meg nagy mennyiségben, és a megtalált nyomok néhány gyümölcs cukrának spontán erjedéséből származnak. Az etanolt valószínűleg története kezdete óta használja az ember. India ősi szent szövegében megemlítik a „Rig Veda * -t, az erjesztéssel nyert alkoholos ital * soma * készítését; Másrészt széles körben ismert Noé bibliai epizódja (1Mózes 13–21), amelyben említést tesznek az erjesztéssel nyert alkoholos italokról; különböző egyiptomi hieroglifák is megjelennek a

Lásd az 1. hivatkozást

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE

[2009. OKTÓBER]

erjesztett italok. Úgy gondolják, hogy az egyiptomiak továbbadták tudásukat az araboknak, akik tanulmányozták és továbbfejlesztették a lepárlás művészetét. Az alkohol szó az arab "puhl" vagy "pohol" szóból származik, ami nagyon finom port jelent. Fokozatosan a szó lényegre értett, és végül megkapta azt a jelentést, amelyet ma adnak neki. Raimundo Lulio (1235-1315) az alkohol, mint jó oldószer tulajdonságát hangsúlyozza; megjegyzi, hogy a legtöbb esetben víz szennyezi, és módszert ad dehidrálására olvadt kálium segítségével. A 15. században már elterjedt volt az alkohol gyártása, amelyet széles körben italként fogyasztanak.

Azonban a

Az erjesztés továbbra is nagyon általános ötlet volt, és még két anyag reakciójára is vonatkozott, különösen, ha az említett reakció gázfejlődést okozott. 1500-ban a lepárlás ismerete elég részletes volt ahhoz, hogy kiérdemelje az erről szóló értekezés kiadását: Brunswig "Das kleine distillierbuch".

A berendezés és a folyamat fejlődése azonban

Nagyon lassú volt, és csak 1808-ban építették meg az első kereskedelmi lepárlót Franciaországban. A szerves szintézis kémiai fejlődésével a 19. század második felében az alkohol üzemanyagként és oldószerként nélkülözhetetlenné vált; de használata a magas adók miatt még mindig drága volt. Az alkohol denaturálása megoldotta az adóproblémát és fokozta az alkohol vegyiparban való felhasználását.2

Lásd a 9. referenciát. 1029-1032

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE

[2009. OKTÓBER]

rothadó. Kék lánggal ég, kevéssé világító, de nagyon forró, és tiszta állapotában spontán meggyullad a napsugarak hatására. A hidroxilcsoport miatt erősen poláros, és feloldja a poláros anyagokat, például festékeket, nitrocellulózokat és gyantákat. Az oxigént, a nitrogént, a hidrogént és más gázokat nagyobb arányban szívja fel, mint a víz. UES/FIA/EIM

Pára stabil

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE

[2009. OKTÓBER]

ETIL-ALKOHOLDESTILLÁLÓ BERENDEZÉSEK TERVEZÉSE, ÉPÍTÉSE ÉS HITELEZÉSE e) szilárd alkohol;

[2009. OKTÓBER]

amelyet alkohol keverékének elkészítésével állítanak elő

denaturált és szappan, de a legjobb eredmény a kalcium-etanoát alkohollal történő telítésével érhető el; Szilárduláskor tömör tömegként jelenik meg, amely tablettákra osztható, amelyek füst nélkül és nagy hőelválasztással égnek.3

1.4. Gyártási folyamatok

1.4.1. Szintézis kalcium-karbidból Ebben a folyamatban a kalcium-karbidot vízzel kezelve acetilént kapunk, amelyet a katalizátorokat mérgező kén- és foszfor-szennyeződések miatt meg kell tisztítani a következő katalitikus folyamatok előtt. Az acetilén savas közegben és higany-szulfát jelenlétében vízzel reagál, így katalitikusan etanollá redukált ecetsav-aldehid képződik, hidrogénárammal 160-170 ° C-on, katalizátorként nikkelt használva. A fellépő reakciók a következők: a) CaC2