|    



Login
نام کاربري:
کلمه عبور:
ورود به سيستم
ثبت نام
کد عبور خود را فراموش کرده ام


شمارنده


 

پژوهش و احداث اولين واحد صنعتي توليد بيواتانول

از باگاس نيشكر (هفت تپه)

ظرفيت 10000 ليتر در روز

 

كارفرما: سازمان گسترش و نوسازي صنايع ايران

مجري: مركز تحقيقات مهندسي فارس – پژوهشكده مهندسي

محل اجرا: استان خوزستان - هفت تپه

همكاران طرح: دانشگاه شيراز ، دانشگاه شهيد بهشتي

وضعيت طرح: در حال اجرا

 

اهميت طرح:

پيش رفتن كشورهاي دنيا به سمت صنعتي شدن و نيز روند رشد جمعيت از جمله­ي عواملي هستند كه نياز روزافزون به منابع انرژي را روز به روز افزايش مي دهند. باتوجه به  محدود بودن منابع سوخت هاي فسيلي و نيز لحاظ كردن مشكلاتي كه اين نمونه سوخت ها از نظر زيست-محيطي بوجود مي آورند، بحث مطرح نمودن سوختي جايگزين كه سازگاري بهتري با محيط زيست داشته باشد و از منابع تجديد پذير حيات تامين شده باشد را بطور جدي مطرح مي سازد. پيش بيني مي شود كه تا قبل از سال 2010، تو ليد نفت خام در دنيا از ميزان كنوني آن كمتر باشد و روند رو به كاهشي را داشته باشد به گونه اي كه تخمين زده مي شود  كه تا سال 2050 كل توليد نفت خام در دنيا از ميزان 25 بيليون بشكه به 5 بيليون بشكه كاهش مي يابد.


تمايل
به توليد الكل از سلولز در تمام دنيا رو به افزايش است مواد سلولزي را مي­توان براي توليد سوخت استفاده نمود به طوري كه كل توليد خالص گازهاي گلخانه‏اي كاهش يابد. مواد سلولزي به صورت محصول جانبي فرآيندهاي صنعتي و كشاورزي قابل دسترس مي­باشد. فناوري تبديل مواد سلولزي داراي مشكلات  فني و اقتصادي متعددي بوده كه از تجاري شدن اين فناوري تا اين لحظه جلوگيري كرده است.  همانگونه كه ميدانيم مواد سلولزي به عنوان ضايعات كشاورزي شامل محصولات زراعي و باغي و ضايعات كارخانه­هاي كاغذ سازي ساليانه در كشور به عنوان مواد زائد و دور ريختني توليد مي­شوند.


متأسفانه دور ريختن اين مواد باعث تخريب محيط زيست و سوزاندن آنها آلودگي شديد هوا را به دنبال دارد. يكي از راه هاي مناسب براي استفاه از اين زائدات تبديل آنها به الكل اتيليك مي­باشد. محصول فوق در غلظت­هاي مختلف (80-100%) توليد مي­شود. از الكل توليدي مي­توان به عنوان سوخت به صورت خالص
(E100) يا به صورت مخلوط با بنزين (30% الكل E30) استفاده كرد. علاوه بر آن از الكل توليدي به عنوان حلال يا مصارف طبي استفاده مي­شود.


اتانول يكي از جمله موادي است كه بعنوان جايگزين براي سوخت هاي فسيلي مطرح مي باشد. با توجه به اينكه اتانول داراي 35% اكسيژن در تركيب خود مي باشد يك سوخت تميز به شمار مي
­رود كه مي تواند توليد NOx و ذرات معلق را كه در طي فرايند احتراق توليد مي شوند به ميزان قابل ملاحظه اي كاهش دهد. يكي ديگر از مزاياي استفاده از اتانول اين است كه مي تواند از منابع تجديد پذير حيات - بر پايه ي مواد سلولزي - كه به ميزان قابل توجهي در طبيعت يافت مي شود توليد شود و بدين وسيله هم از مواد اوليه ي ارزان قيمت و در دسترس استفاده مي نمايد و هم مشكلات دور ريز اين مواد و انباشته شدن آنها در محيط زيست را برطرف مي نمايد. براي نمونه مي توان به دور ريز چوب فراورده هاي جنگلي و كشاورزي، دور ريز پساب كارخانه هاي صنعتي نظير كارخانه هاي كاغذ سازي و نساجي (الياف كتاني)، پس مانده هاي كارخانه ي نيشكر، برنج، گندم، ذرت و جو و نيز دور ريز كارخانه هاي كمپوت( نظير هسته ي ميوه جات) اشاره نمود.


تخمين زده مي شود كه به تنهايي در آمريكا 2 كيلوگرم پس مانده ي جامد شهري به ازاي هر شهروند در روز توليد مي شود و شايان ذكر است كه هر تن پس مانده ي شهري از ديدگاه انرژي معادل با يك بشكه ي نفت مي باشد.


بدليل اهميت مشكلات زيست محيطي ناشي از سوخت هاي فسيلي، اتحاديه ي اروپا در نوامبر سال 2001 طي قانوني كشورهاي عضو را وادار به استفاده از منابع تجديد پذير حيات براي توليد سوخت نموده است، به نحوي كه بر طبق اين قانون در سال 2005 بايستي 2% كل سوخت مصرفي اين كشورها از اين منابع تامين شده باشد و اين رقم در سال 2010 مي بايستي به 75/5% برسد.


اتانول مي تواند به تنهايي يا در تركيب با بنزين و يا گازوئيل براي استفاده ي سوخت خودروها استفاده شود و ايالات متحده ي آمريكا كارخانه هاي توليد خودرو را موظف به طراحي موتورهاي خودروي سازگار با اين نمونه سوخت ها نموده است. براي نمونه، يك تركيب خاص سوخت خودرو كه E-85
نام دارد از تركيب 85% حجمي اتانول با 15% بنزين استفاده مي نمايد.


يكي از مشكلات مطرح در مورد استفاده از اتانول به عنوان سوخت، بالا بودن قيمت نهايي آن مي­باشد كه با پيشرفت فرايند توليد اتانول، روند رو به كاهش را طي مي كند. براي نمونه، چنانچه براي هر تن خوراك جامد جهت توليد اتانول در آمريكا قيمت 25 دلار را در نظر بگيريم، قيمت تمام شده ي اتانول از قيمت فعلي 16/1 دلار به 76/0 دلار در سال 2015 كاهش خواهد يافت كه حدود 34% كاهش قيمت را نشان مي دهد. در خاتمه به منظور اينكه از ميزان اتانول توليدي به ازاي خوراك ورودي تقريبي داشته باشيم هر تن تفاله ي نيشكر خشك توانايي توليد 440 ليتر اتانول را دارد. روشن است كه اين ميزان توليد بيش از هر چيز به ميزان سلولز موجود در خوراك، فرايند و شرايط عملياتي تبديل سلولز به اتانول بستگي دارد.


شرح فرايند توليد بيو اتانول

فرايند كلي تبديل سلولز به اتانول مشتمل بر چهار واحد اصلي زير مي باشد:

1- آماده سازي (pre-treatment)

2-  هيدروليز(hydrolysis)

3- تخمير  (fermentation)

4- جداسازي و خالص سازي(separation/purification)

شايان ذكر است كه آماده سازي و هيدروليز از مهمترين بخشهاي فرايند تبديل سلولز به اتانول مي­باشند كه بخش عمده­ي هزينه­ي فرايند را به خود اختصاص مي دهند. زيرا اهداف اين دو واحد تبديل مواد اوليه سلولز به گلوكز به عنوان يك ماده ي مياني فرايند مي باشد كه پس از عمل تخمير، به اتانول تبديل خواهد شد و در واحد جداسازي و خالص سازي الكل با درجه ي خلوص دلخواه و مورد نظر بدست مي آيد.


1-
آماده سازي

همانگونه كه مي­دانيم مواد ليگنو-سلولزي بدليل ساختار فيزيكي ليگنين و نيز ساختار كريستالي سلولز در مقابل عمل هيدروليز از خود مقاومت نشان مي دهند كه اين مانعي در برابر فرايند كلي تبديل سلولز به اتانول و پايين آوردن بهره ي فرايند مي شود. بنابر اين قبل از اينكه مواد اوليه سلولزي را وارد فرايند هيدروليز نماييم مي بايستي آن را براي هضم اين فرايند آماده كنيم. بدين منظور روشهاي مختلفي را جهت آماده سازي بكار مي برند كه در ذيل به آنها اشاره خواهد شد. اهداف كلي عمليات آماده سازي عبارتند از: حذف ليگنين و همي سلولز -كه باعث ايجاد مشكلاتي در عدم دستيابي به سلولز در فرايند هيدروليز مي شوند-، كاهش درجه ي كريستالي ساختار سلولز و نيز افزايش تخلخل، و يا به عبارتي افزايش سطح در دسترس براي فرايند هيدروليز.


در انتخاب روش مورد نظر براي آماده سازي بايستي موارد زير در نظر گرفته شود
:

- روش انتخابي بايد باعث افزايش تشكيل شكر در فرايند هيدروليز شود.

- از هدر رفتن و از بين رفتن هيدراتهاي كربن جلوگيري كند.

- از تشكيل محصولات جانبي و يا موادي كه براي فرايند هيدروليز ممانعت حاصل مي كنند جلوگيري نمايد.

- مقرون به صرفه باشد.

بايستي در نظر داشت كه فرايند آماده سازي يكي از بخش­هاي پر هزينه ي فرايند كلي تبديل سلولز به اتانول است، با اين وجود يكي از بخشهايي است كه پتانسيل زيادي را براي كاهش هزينه ي نهايي اتانول توليد شده (در اثر افزايش راندمان فرايند) دارد و تحقيقات بسيار وسيعي در مورد اين فرايند انجام مي شود.


2-
هيدروليز سلولز

بطور كلي سه روش براي هيدروليز سلولز و تبديل آن به اتانول در صنعت يافت مي شود كه عبارتند از هيدروليز اسيدي، هيدروليز آنزيمي و فرايندهاي ترمو شيميايي. روش هيدروليز آنزيمي از جمله روش هايي است كه پتانسيل بسياري را براي تبديل اقتصادي سلولز به اتانول دارد. امروزه با پيشرفت هايي كه از لحاظ فني در طراحي آنزيم ها انجام شده است و پايين آمدن قيمت آنزيم ها، دور نماي بسيار مناسبي را در عرضه اقتصادي اتانول از مواد تجديد پذير حيات ايجاد كرده است.


از حيث نحوه ي قرار گرفتن فرايند هاي هيدروليز و تخمير، بطور كلي دو نمونه فرايند قابل تصور است كه يكي انجام فرايند هاي هيدروليز و تخمير بصورت جداگانه بود
(SHF) كه روش سنتي براي انجام هيدروليز مواد سلولزي است، و روش ديگر انجام دادن فرايند هاي تخمير و هيدروليز بصورت همزمان مي باشد (SSF).


3- تخمیر

در اين مرحله میکروارگانیسم های موردنياز به همراه محلول حاوی قند که در فرآیند هیدرولیز سلولز تولید شده و آمونیاک و فسفات آمونیم به راکتور تخمیر فرستاده می­شود. در راكتور، تخمیر مواد قندی صورت گرفته و الکل تولید می­شود. راکتور فوق مجهز به همزن و سيستم خنك كن برای محتویات راکتور می­باشد. در این مرحله از آمونیاک به عنوان منبع نیتروژن و از فسفات آمونیم به عنوان منبع فسفر استفاده می­شود.


4-  تقطیر

محتویات مخزن تخمیر پس از انتقال به مخزن ذخیره توسط پمپ به واحد تقطیر ارسال مي شود. تعداد برج هاي تقطير به خلوص مورد نياز محصول بستگي دارد. هر كدام از برج هاي تقطير مجهز به يك چگالنده و ريبويلر مي باشد. الكل حاصله داراي درجه طبي بوده و قابليت استفاده براي مصارف صنعتي و طبي را داراست.

 

 

 



پیام روز
امام علي (ع): همانا امر به معروف ونهی از منکر نه اجلی را نزدیک میکند و نه از روزی می‌کاهد، و از این برتر [گفتن] سخن حق در پیش روی حاکمی ستمکار است. (حکمت ۳۷۴ نهج البلاغه)


مناسبت ها


سایتهای مرتبط


DOURAN Portal V3.9.8.211
V3.9.8.211

ajaums

ایمپلنت

energy exploration

طراحی وب

snake

ترک