Кратко описание

1 УНИВЕРСИТЕТ В ЕЛ САЛВАДОР ФАКУЛТЕТ ПО ИНЖЕНЕРИНГ И АРХИТЕКТУРА ШКОЛА ПО МЕХАНИЧЕСКО ИНЖЕНЕРИНГ D.

проектиране

Описание

УНИВЕРСИТЕТ В ЕЛ САЛВАДОР ФАКУЛТЕТ ПО ИНЖЕНЕРИНГ И АРХИТЕКТУРА ШКОЛА ПО МЕХАНИЧНО ИНЖЕНЕРИНГ

„Проектиране, конструиране и валидиране на оборудване за дестилация на етилов алкохол“

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

ДА СЕ ОПРЕДЕЛИ ЗА ЗАГЛАВИЕТО НА

УНИВЕРСИТЕТСКИ ГРАД, ОКТОМВРИ 2009.

УНИВЕРСИТЕТ В ЕЛ САЛВАДОР ФАКУЛТЕТ ПО ИНЖЕНЕРИНГ И АРХИТЕКТУРА ШКОЛА ПО МЕХАНИЧНО ИНЖЕНЕРИНГ

Дипломна работа преди опцията за степен: МЕХАНИЧЕН ИНЖЕНЕР

"Проектиране, конструиране и валидиране на оборудване за дестилация на етилов алкохол", представено от

: VÍCTOR MANUEL ESPINAL PERLA

RENÉ WILFREDO JIMENEZ MORALES KELVIN AARÓN PERAZA ARTEAGA FRANCESCO RAINIERO TINETTI CASTRO Проект за дипломиране Одобрен от: Директори на обучение

ING. GUSTAVO SALOMÓN TORRES RÍOS LAZO ING. ИТАЛО АНДРЕС ФЛАМЕНКО ЧЕРДОВА

Сан Салвадор, октомври 2009 г.

ЕЛ САЛВАДОР УНИВЕРСИТЕТ

: MSc. РУФИНО АНТОНИО КУЕЗАДА САНЧЕЗ

LIC. ДУГЛАС ВЛАДИМИР АЛФАРО ЧАВЕЗ

ФАКУЛТЕТ ПО ИНЖЕНЕРИНГ И АРХИТЕКТУРА

: ING. МАРИО РОБЕРТО НИЕТО ЛОВО

ING. OSCAR EDUARDO MARROQUÍN HERNÁNDEZ

ШКОЛА ПО МЕХАНИЧНО ИНЖЕНЕРИНГ

: ING. ХУАН АНТОНИО ФЛОРЕС ДАЗ

Дипломна работа, одобрена от:

ING. GUSTAVO SALOMÓN TORRES RÍOS LAZO

ING. ИТАЛО АНДРЕС ФЛАМЕНКО ЧЕРДОВА

Усилията за тази теза не биха могли да бъдат положени, ако не бяха тези хора: майка ми, нека почива в мир, баба ми, братята ми, Карлос Салинас, Оскар Антонио Мендоса, колегите ми по дипломната работа, Уилфредо Хименес, Клаудия Монталво, Ана Естер, Анабел Флорес. Благодаря на всички тези хора, които бяха с мен и ме подкрепяха в най-трудните моменти. Виктор Мануел Еспинал

Благодаря на Бог, родителите и живота ми, че ми дадоха възможност да постигна целта си. Благодаря също на Уилфредо Хименес и Оскар Мендоса, че са сътрудничили без мярка в такава трудна задача. Рене Уилфредо Хименес

На първо място, благодаря на Всемогъщия Бог, моите родители, които обединиха усилията си да постигна напред с моите академични цели, както и инж. Густаво Саломон Торес, който винаги ни насърчаваше да сме в добро настроение, за да продължим напред с нашия ангажимент за дипломна работа в моя дисертационни колеги, с които изпреварихме тази кариера, и всички онези приятели в кариерата, които имах привилегията да се срещна в Алма Матер, нашия дом. Келвин Аарон Пераза

Благодарен съм на инженера Густаво Саломон за начина, по който ни е насочил по правилния път в университета и други аспекти на живота в

като цяло, тъй като винаги ни е мотивирало да даваме всичко от себе си и да се изправяме пред възникващите проблеми. Също така благодаря на хубавата си майка, която винаги е искала най-доброто за мен и е положила усилия да ме движи напред, както и на баща ми, който винаги ми е предоставял безусловната си подкрепа, когато най-много се нуждая от това. Благодарен съм на приятелката ми Алисия, тъй като тя винаги показваше пълна подкрепа за дипломната ми работа и винаги ме мотивираше да давам всичко от себе си през цялата си кариера. Благодаря ти принцесо, защото винаги си била, когато имах най-голяма нужда от теб. Благодаря на колегите си за дипломна работа Келвин, Рене и Виктор за цялото търпение, което имахме между нас четиримата, за да осъществим този дипломен проект. Франческо Райниеро Тинети

Посветен на майка ми, която се стараеше толкова много и даде живота си, за да мога да бъда някой в ​​живота. Виктор Мануел

Посвещавам работата си на жена си и децата, които ми дадоха сила и насърчение да продължа напред. Те бяха важна част от живота ми, когато се спънах, ме вдигнаха. Рене Уилфредо

Посвещавам тази теза на моите родители Марта Артеага и Марио Пераза, хора, които уважавам и се възхищавам и които винаги ме подкрепяха по време на този проект за обучение, имайки увереността да вярват в мен. Келвин Аарон

Посвещавам тази дипломна работа на малката си майка Ана Рут, която положи много усилия, за да помогне на мен и моите братя и сестри да напреднем, и сега ще й дам много щастие да ме види като дипломиран инженер. Франческо Рение

СЪДЪРЖАНИЕ СЪДЪРЖАНИЕ ГЛАВА 1 1.1.

ЕТИЛОВ АЛКОХОЛ . 1

1.2. История и общи положения. 2 1.3. Физични и химични свойства. 4 1.4. Производствени процеси. 6 1.4.1. Синтез от калциев карбид. 6 1.4.2. Синтез от етилен и сярна киселина. 7 1.4.3. Директна хидратация на етилен. 8 1.3.4. Синтез от въглероден диоксид. 9 1.4.5. Производство на етилов алкохол чрез ферментация. 10 1.5. Ферментация 11 1.5.1. Определение. 11 1.5.2. Исторически преглед. 11 1.5.3 Видове ферментация. 13 1.5.4. Алкохолна ферментация. 14 1.5.5. Анаеробна ферментация. . 17 1.5.6 Аеробна ферментация. 17 1.5.7. Използване на ферментация (храна). 19 1.5.8. Използване на ферментация (горива). 20 1.5.9. Ефекти от ферментацията. 21 1.6. Дестилация. 22 1.6.1 Общи положения. 22 1.6.2. Описание на разделянето на смесите чрез дестилация. 24 1.6.3. Диаграма на точката на кипене. 28 1.6.4. Методи на дестилация. 29 1.6.5. Равновесна дестилация. 29 1.6.6. Диференциална дестилация. 30 1.6.7. Коригиране. 30

1.6.8. Апарат за дестилация. 33 1.7. Процеси на топлопренос. 36 1.7.1. Топлообмен. 36 1.7.2. Теории за топлината. 36 1.7.3. Механизми на топлообмен. 37 1.7.4. Топлопредаване. 39 1.7.5. Тръбни нагреватели. 39 1.7.6. Топлообменници. 41 1.7.7. Концентрични тръбни топлообменници. 43 2.1. Проектиране на дестилационния процес. 44 2.2. Изчисляване на топлината, необходима за изпаряване. 46 2.2.1. Изчисляване на енталпията на сместа при T = 25ºC. 47 2.2.2. Изчисляване на енталпията на сместа при температура на насищане. 47 2.2.3. Изчисляване на топлините. . 48 2.3. Избор на контейнера за парогенератор. . 52 2.3.1 Тангенциални сили. . 54 2.3.2. Надлъжни сили. . 55 2.3.3 Радиални сили. 55 2.3.4. Сравнение на резултатите. . 55 2.4. Топлинни загуби и топлоизолация. 58 2.4.1. Топлоизолация. . 58 2.4.2. Загуби на топлина. 59 2.4.3. Външен коефициент на филма чрез конвекция. . 60 2.4.4. Термични съпротивления. . 61 2.5. Дизайн за процес на ферментация. 64 2.5.1. Вид процес за получаване на алкохол. 64 2.5.2. Избор на суровина. 64 2.5.3. Ферментация. . 64 2.6. Електрически дизайн на неподвижната система. . 68 2.6.1 Електрическа верига за фотоапарата. . 68 2.6.1.1 Датчици за ниво. 68 2.6.1.2 Температурен сензор. . 69

2.6.2 Електрически схеми и езици за програмиране. . 70 3.1. План за поддръжка. 79 3.1.1. План за поддръжка на две седмици. 79 3.1.2. Месечен план за поддръжка. 80 3.1.3. Тримесечен план за поддръжка. 81 3.1.4. Годишен план за поддръжка. 81 3.2. Процес на изграждане. 82 3.2.1. Машинна поддръжка. 83 3.2.2. Нагревател. 85 3.2.3. Спомагателно оборудване. 86 3.3. Процедурно ръководство. 87 3.4. Проверка. 90 3.4.1. Критерии за валидиране. 90 3.4.2. Упражнения за валидиране. 91 3.4.3. Таблица с резултати. 92 3.5. Бюджет. 94 3.6. Дизайнерски планове. 98 ПРЕПОРЪКИ. 99 ЗАКЛЮЧЕНИЯ. 100 Библиография. 102 Приложения. 103

ИНДЕКС НА ПРИЛОЖЕНИЯТА Таблица 1. Характерни данни за сместа етанол-вода при различни състави. . 104 Таблица 2. Топлопроводимост на разтворите при 20 ºC. 111 Номограма 1. Регистър на специфични топлини на течности. . 105 Номограма 1. (Продължение) Запис на специфични топлини на течности. . 106 Номограма 2. Запис на топлопроводимостта на някои течности. 107 Номограма 3. Определяне на вискозитетите на различни течности. . 108 Номограма 3. (Продължение) Определяне на вискозитетите на различни течности. 109 Номограма 3. (Продължение) Определяне на вискозитетите на различни течности. 110

Графика 1. Крива за изчисляване на дестилацията в обикновен аламбик. 112 Графика 2. Изменение на концентрациите на пара и течност с количеството дестилат при открита дестилация. а, етанол-вода; b, бензен толуен; с, вода-оцетна киселина. 113 Графика 3. Диаграма на концентрация на енталпия на сместа етанол-вода. . 114 Графика 4. Представяне на типична крива на кипене. . 115

Обща цел Проектиране и изграждане на екип, способен да произвежда етилов алкохол от веществото, разгледано в изследването, като царевица, царевично нишесте или сок от захарна тръстика. Специфични цели 1. Установяване на процес на ферментация, който позволява получаването на мъст, от която ще се извлича етилов алкохол. 2. Установете параметрите, участващи в дестилационния процес и различните видове дестилация, чрез които може да се получи етилов алкохол. 3. Определете механизмите за пренос на топлина, които се появяват в процеса на дестилация. 4. Определете дестилационния процес, който да се използва, като анализира жизнеспособността на различните предложени процеси.

5. Изберете материалите, които ще се използват за изграждането на дестилационното оборудване, като се вземат предвид условията, на които те ще бъдат изложени.

6. Съставете анализ на строителните разходи, който може да се използва от читателя на тази дисертация за възпроизвеждане на дестилационното оборудване. 7. Подгответе дизайнерските планове, които ще бъдат използвани по време на строителния процес. ii

8. Осигурете необходимите съображения, за да вземете предвид процеса на изграждане на екип. 9. Подгответе ръководство за работа с оборудването. 10. Определете план за поддръжка на дестилационното оборудване с език, разбираем за всеки, който го използва. 11. Потвърдете оборудването чрез експериментален тест, който позволява да се провери дали изчисленията се придържат към практиката. 12. Вземете алкохол с деветдесет доказателства в края на експеримента.

ПРОЕКТИРАНЕ, СТРОИТЕЛСТВО И ВАЛИДИРАНЕ НА СЪОРЪЖЕНИЕ ЗА ДЕСТИЛИРАНЕ НА ЕТИЛЕН АЛКОХОЛ

[ОКТОМВРИ 2009]

ЕТИЛОВ АЛКОХОЛ Етиловият алкохол е познат на алкохолните напитки. По своята форма

ПРОЕКТИРАНЕ, СТРОИТЕЛСТВО И ВАЛИДИРАНЕ НА СЪОРЪЖЕНИЕ ЗА ДЕСТИЛИРАНЕ НА ЕТИЛЕН АЛКОХОЛ

[ОКТОМВРИ 2009]

те могат да се добавят при ниски температури. Течното нишесте се охлажда до около 65 ° C и се обработва с малц или гъбична амилаза за превръщане на нишестето

амилоглюкозидаза (или глюкоамилаза), които превръщат олигозахаридите в глюкоза. Последващите процеси на ферментация и рафиниране са същите като тези, извършвани, когато меласата се използва като суровина. Производството на етилов алкохол се извършва чрез ефективни и автоматични процеси. Производственият процес не е много сложен и е лесен за изпълнение. Контролът на замърсяването и поддръжката и ремонтът на машини и съоръжения също са лесни. Онези държави с тропически и субтропичен климат, с богато производство на захар и царевица, биха могли да инвестират в създаването на някакво производствено предприятие, което може да бъде ориентирано както към износ, така и към внос.

1.2. История и общи положения Етиловият алкохол е безцветна течност, запалима, с приятна миризма и остър вкус, която кипи при 78,4 ° C и не е лесна за втвърдяване.

също етанол, спиртно вино, метилкарбинол и др., неговата формула е C2H5OH. Не се среща в естественото си състояние в големи количества и откритите следи идват от спонтанната ферментация на захарите на някои плодове. Етанолът вероятно се използва от човека от началото на неговата история. В древния свещен текст на Индия се споменава „Риг Веда *, направата на * сома *, алкохолна напитка, получена чрез ферментация; От друга страна е широко известен библейският епизод на Ной (Битие 13-21), в който се споменават алкохолни напитки, получени чрез ферментация; също се появяват различни египетски йероглифи, намекващи за

Вижте справка 1

ПРОЕКТИРАНЕ, СТРОИТЕЛСТВО И ВАЛИДИРАНЕ НА ЕТИЛОВА АЛКОХОЛНА ДЕСТИЛАЦИОННА АПАРАТ

[ОКТОМВРИ 2009]

ферментирали напитки. Смята се, че египтяните предават своите знания на арабите, които изучават и усъвършенстват изкуството на дестилацията. Думата алкохол произлиза от арабската дума "puhl" или "pohol", което означава много фин прах. Постепенно думата започна да означава същност и накрая получи значението, което се дава днес. Раймундо Лулио (1235-1315) подчертава свойството на алкохола като добър разтворител; той отбелязва, че в повечето случаи е замърсен от вода и дава метод за дехидратирането му с разтопен поташ. През петнадесети век производството на алкохол вече е широко разпространено, което се консумира широко като напитка.

Въпреки това, концепцията за

Ферментацията продължава да бъде много обща идея и се прилага дори за реакцията между две вещества, особено ако споменатата реакция е предизвикала отделяне на газ. През 1500 г. знанията за дестилацията бяха достатъчно подробни, за да заслужат публикуването на трактат по въпроса: "Das kleine distillierbuch" от Брунсвиг.

Въпреки това, развитието на оборудването и процеса

Беше много бавно и едва през 1808 г. във Франция беше построена първата търговска дестилерия. С напредването на химията на органичния синтез през втората половина на 19 век алкохолът става незаменим като гориво и като разтворител; но използването му все още беше скъпо поради високите данъци. Денатурирането на алкохол решава данъчния проблем и стимулира употребата на алкохол в химическата промишленост

Вижте Референция 9 стр. 1029-1032

ПРОЕКТИРАНЕ, СТРОИТЕЛСТВО И ВАЛИДИРАНЕ НА СЪОРЪЖЕНИЕ ЗА ДЕСТИЛИРАНЕ НА ЕТИЛЕН АЛКОХОЛ

[ОКТОМВРИ 2009]

Гниещ. Той гори със син пламък, малко светещ, но много горещ и в чисто състояние се запалва спонтанно от действието на слънчевите лъчи. Той е силно полярен, поради хидроксилната група, и разтваря полярни вещества, като багрила, нитроцелулози и смоли. Той абсорбира кислород, азот, водород и други газове в по-голяма пропорция от водата. UES/FIA/EIM

Парите му са стабилни

ПРОЕКТИРАНЕ, СТРОИТЕЛСТВО И ВАЛИДИРАНЕ НА СЪОРЪЖЕНИЕ ЗА ДЕСТИЛИРАНЕ НА ЕТИЛЕН АЛКОХОЛ

[ОКТОМВРИ 2009]

ПРОЕКТИРАНЕ, КОНСТРУКЦИЯ И ВАЛИДИРАНЕ НА ОБОРУДВАНЕ ЗА ДЕСТИЛАЦИЯ НА ЕТИЛЕН АЛКОХОЛ

[ОКТОМВРИ 2009]

който се приготвя чрез приготвяне на смес от алкохол

денатуриран и сапун, но най-добрият резултат се получава чрез насищане на калциевия етаноат с алкохол; Когато се втвърди, изглежда като компактна маса, която може да бъде разделена на таблетки, които горят без дим и с голямо отделяне на топлина.

1.4. Производствени процеси

1.4.1. Синтез от калциев карбид В този процес калциевият карбид се обработва с вода, за да се получи ацетилен, който трябва да се пречисти преди последващите каталитични процеси, поради примесите на сяра и фосфор, които отровят катализаторите. Ацетиленът реагира с вода, в кисела среда и в присъствието на живачен сулфат, което води до образуването на оцетен алдехид, който се каталитично редуцира до етанол, с водороден ток при 160 - 170 ° C и използвайки като катализатор никел. Реакциите, които се случват са: а) CaC2