73
C
i
là nồng độ acid acetic đầu ra
→ T = 46 h
Vận tốc dòng chảy trong thùng lên men
Chiều cao thùng lên men
Quy chuẩn chiều cao tháp là L = 5m
Chọn khoảng cách giữa phần đệm và đỉnh thùng h
1
= 0,5 m
Chọn khoảng cách giữa phần đệm và đáy thùng h
2
= 0,5 m
Lựa chọn chủng vi sinh vật lên men
Chọn giống: nhƣ đã trình bày ở phần I, giống vi khuẩn đƣợc chọn cho quá trình
sản xuất acid acetic là giống Acetobacte aceti vì có nhiều ƣu điển thích hợp cho
phƣơng pháp lên men nhanh: có độ bám dính cao, tạo màng mỏng tơi xốp, tích lũy và
chịu đƣợc nồng độ acid cao, dễ phân lập và thích hợp với điều kiện khí hậu nhiệt độ
của nƣớc ta. Nhiệt độ phát triển tối ƣu của chúng là 36 °C, với điều kiện lên men ổn
định giống vi khuẩn này có thể tích lũy đƣợc 6% acid acetic.
Xử lý vật liệu đệm
Nhƣ đã trình bày ở trên, tre là vật liệu bám thích hợp để làm vật liệu bám cho
màng vi khuẩn trong thiết bị lên men acid acetic. Quá trình xử lý tre gồm các bƣớc:


Q.T Q.T 0,0525.46
L = = = = 4,8 m
S ¼.π.d
2
0,25.3,14.0,8
274
Trƣớc khi cho vào tháp lên men tre phải trải qua các bƣớc xử lý sau:
- Luộc và rửa nhiều lần cho đến khi nƣớc luộc trong
- Đem sấy khô ở 80 °C trong vòng 2 giờ
- Hấp bằng hơi nƣớc bão hòa (áp suất dƣ) 0,5 at trong 30 phút để tách dầu
furfurol và diệt khuẩn
- Ngâm trong dung dịch acid acetic 8% để trích ly triệt để các chất gây độc.
Xác định chế độ thông khí:
Từ phƣơng trình phản ứng tổng quát:
C
2
H
5
OH + O
2
= CH
3
COOH + H
2
O + 177kcal
Về lý thuyết để oxy hóa 1kg rƣợu khan cần 2,3 m

sản xuất acid acetic cần chú ý độ thoáng khí của các tháp lên men. Vị trí của nhà
xƣởng phải nằm đầu các hƣớng gió để đảm bảo tốt cho quá trình thông khí tự nhiên
cho các tháp lên men.
Phần đáy các tháp lên men cần thiết kế các cửa thông gió, đƣờng kính khoảng
từ 8-10 cm, dạng ống nghiêng góc 30° so với phƣơng nằm ngang, dài khoảng 20 cm.

75
Vật liệu chế tạo thiết bị
Do thiết bị làm việc trong môi trƣờng có nồng độ acid cao nên chọn vật liệu chế
tạo là thép hợp kim X18H10T có những ƣu điểm đã nêu nhƣ trên là thích hợp nhất.
Tính bề dày thiết bị
 Tính bề dày thân thiết bị
Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị
P
1
= ρ.g.H
1
= 1000.9,81.5 = 49050 N/m
2
= 0,049 N/mm
2

Áp suất làm việc trong thiết bị
P
t
= P
mt

q
=0,5 mm
→ C = 3 mm
Vậy S = 0,47 + 3 = 3,47 mm → chọn theo tiêu chuẩn S = 5 mm
Kiểm tra bề dày thân [ζ] 132
Ta có: θ = 0,95 = 853 > 50
P
t
0,147
P
t
.D 0,147.800
S
’
= = = 0,47 mm
2.[ζ].θ 2.132.0,95
S -C
a
5 - 2
≤ 0,1 ↔ = 0,004 < 0,1
D
t
800


D
b

D
1

d
b

Z
h
mm
800
808
930
880
850
20
24 cái
25

Khối lƣợng thiết bị
Khối lƣợng thân:
m
t
= ¼.π.(D
n
– D
t
).H.ρ = 0,25.3,14.(0,805 2.[ζ].θ.(S – C
a
) 2.132.0,95.(5 – 2)
[P] = = = 0,94 N/mm
2
> P : hợp lý
D + (S – C
a
) 800 + (5 – 2)
2
2
D.[P] D
S
’
= .
3,8.[ζ
k
].k.θ – [P] 2.h
b

2

77
1.3 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
1.3.1 Đĩa phân phối lỏng
Đĩa phân phối lỏng đƣợc làm từ thép X18H10T, có bề dày 3mm
Chiều dày tính toán tối thiểu của vỉ ống theo tải trọng:
Trong đó: θ hệ số làm yếu vỉ ống khi khoan lỗ; θ = (D
n
– Σd)/D
n

D
n
đƣờng kính vỉ ống, mm
Σd tổng số đƣờng kính các lỗ trong vỉ, mm

4.m.g 4.3320.9,98
P = = = 65950 N/m
2
= 0, 66 N/mm
2

S 0,2
P

S = D.K. (mm)
θ.[ζ
u
]


/16 = 0,24.10
4
N

Bảng 1.3. Kích thƣớc tai treo
TT cho phép 10
4

N
Kích thƣớc (mm)
L
B
B
1

H
S
l
a
d
0,35
100
70
80
160
7
40
15
16

79
1.3.4 Tính bơm, thùng chứa và ống dẫn
- Tính bơm: Áp dụng phƣơng trình Becnoulli cho 4 mặt cắt 1-1; 2-2; 3-3; 4-4

Trong đó: p = 0 N/m
2
; v = 0, 1 m/s → Vậy H = 24 + Σh
w

Tổng trở lực trên đƣờng ống

2

4.(Z + + ) = Σh
w

γ 2g
λ.l v
2

Σh
w
= ( Σξ
i
+ )
d 2.g
v.d.ρ 0,1.0,04.958,2
Re = = = 12948 >10
4

μ 0,296.10
-3

100
λ = 0,1.(1,46.Δ + )
0,25

Re
1
1
2

Trở lực của các lƣu lƣợng kế không đáng kể: ξ
3
= 0
→ Σξ = 45,6
→ Σh
w
= 0,031 m
Vậy H = 24 + 0,031 = 6,031 m

Công suất bơm:

Trong đó: η là hiệu suất bơm; η = η
h
+ η
n
+ η
g
= 0,77
η
h
= 0,85 là hiệu suất hữu ích của bơm
η
n
= 0,95 là hiệu suất truyền động
η
g
= 0,95 là hiệu suất hữu ích truyền động

Công suất động cơ điện:


.η
n81
- Tính thùng chứa:
Tính thùng chứa dịch lên men đầu:
Thể tích dung dịch cần chứa là V
dd
= 5.2/3 = 3,3 m
3

Chọn V
dd
= 80% V
th
→ V
th
= 4,2 m
3

Chọn thùng chứa là hình hộp chữ nhật có chiều dài a = 2 m; chiều rộng b = 1,5
m; chiều cao thùng chứa là của = 1,5 m
Tƣơng tự tính cho thùng chứa sản phẩm cuối ta đƣợc các thông số V
th
= 6,25
m
3
; chiều dài và rộng a = b = 2 m; chiều cao của = 1,7 m.
Các thùng chứa sẽ đƣợc làm bằng vật liệu chống ăn mòn bởi acid nhƣ thép hoặc

tc

(mm)
Ống nhập
liệu và ống
tháo dịch đáy
TB khử trùng
TB khuấy trộn
Tháp lên men
0,58
0,625
0,0525
995,7
993,5
993,5
0,3
0,32
0,14
26
26
11,5
30
30
15

Bảng 1.6. Kích thƣớc bích nối ống dẫn vào tháp
Tên gọi
D
t


40
18
110
110
80
70
70
55
55
55
40
10
10
10
4
4
4
15
15
10 4.G

d =
π.ω.ρ

82
CHƢƠNG II: TÍNH XÂY DỰNG VÀ TÍNH KINH TẾ
2.1 TÍNH XÂY DỰNG