Upload
popescugabriel61
View
258
Download
5
Embed Size (px)
Citation preview
Bioetanol de generatia a 2-a
Coordonator ştiinţific
Prof. Dr. Ing. Ioan Călinescu
Absolvent
Popescu Ana-Maria
Cuprins
1.Situaţia actuală a biocombustibililor2.Perspectiva dezvoltării producţiei de
biocombustibili3.Bioetanol. Posibilitati de utilizare.4.Bioetanol. Indici de calitate5.Metode de obţinere a bioetanolului
6. Bioetanol din lignoceluloză
1.Situaţia actuală a biocombustibililor
Creşterea concentraţiei de CO2 în atmosferǎ ca urmare a arderii combustibililor fosili în ultimele decenii
1.Situaţia actuală a biocombustibililor Comparaţie între cele trei tipuri de biocombustibili existenţe în momentul actual
2.Perspectiva dezvoltării producţiei de biocombustibiliViitorul biocombustibililor până în anul 2050
3.Bioetanol. Posibilitati de utilizare.Reducerea emisiilor de GHG comparativ cu benzina, prin utilizarea
de bioetanol produs din diferite materii prime
Efectul adaosului de etanol asupra proprietăţilor benzinei
4.Bioetanol. Indici de calitate Parametrii bioetanolului în comparaţie cu cele ale benzinei
Bioetanolul : anhidru (E5, E10, E15, E20-E85)
Bioetanol: hidratat (E85, E90, E95-E100)
5.Metode de obţinere a bioetanoluluiMaterii prime care conţin zahăr
5.Metode de obţinere a bioetanoluluiMaterii prime amidonoase
Materii prime lignocelulozice
6. Bioetanol din lignocelulozăEtapele procesului de producţie a bioetanolului
6. Bioetanol din lignocelulozăPretratarea materiei prime lignocelulozice
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice
6. Bioetanol din lignoceluloză Procesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice 1.Pretratament
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice2.Detoxifiere3.Adaugare de var
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice4.SSCF
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice4.SSCF
5.Distilare
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozice Bilanţul de materiale.Materiale intrate
Debit de alimentare a materiei prime 80t/anCompoziţia materiei prime: 23.8 % celulozǎ, 12.1% hemicelulozǎ, 14.5% lignină, 0.7 % manan, 0.4%
araban, 48.5 % umiditate
Agent hidroliză:
Efluent:
Agent de neutrlizare:
SSCF: temperatura 33˚C, presiune 1atm, Z.mobilis.
42SOH
3NH
2)(OHCa
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceBilanţul de materiale. Materiale ieşite
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceConsumuri specifice.Costuri specificeFEt= 13507 kg/h. Numărul de ore de funcţionare al instalaţiei:8000 h/a
Producţia pe un an:108056 tone/an.
Costul de productie al etanolului 0.56 €/l.
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignocelulozicePredimensionare utilaje. Predimensionare fermentator Fluxul de etanol obţinut din fermentator:11796 kg/h. Productivitate instalaţie: 8kg/m3*h. Volum necesar pentru fermentator : 1475 m3.
Propunem 4 fermentatoare care funcţionează în paralel. Grad de umplere 85%. Caracteristici dimensionale fermentator:- Diametrul :6m;
- Înălţimea: 16m;
- Aria: 28.3 m; - Volumul: 452 m3 ;Dimensionare serpentină de răcireCăldura degajată 2083575 w, pentru un singur fermentator este de: 520894 w.Temperatura masei de reacţie este 33˚C.Apa de răcire îşi modifică temperatura de la 20˚C la 30˚CDiferenţa medie de temperatură: Δtmed = (Δtmax – Δtmin) / ln (Δtmax / Δtmin) (1)Suprafaţa de transfer termic : S=306.4 m2 : S = Q / (K∙ Δtmed) (2)K-coeficientul de transfer termic, pe care îl propunem: K=1000W/m2∙°C.
Caracteristicile serpentinei:Diametrul serpentinei (d): 5.5 mDiametrul exterior al ţevii (de): 10 cm;Diamentrul interior al ţevii (di): 9cm
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Predimensionare fermentatorLungimea necesară serpentinei: L=976 m :
L = S / (π ∙ de) (3)
Numarul de bucle al serpentinei: Nb=60 bucle complete: Nb = L / (π ∙ d) (4)
Lungimea serpentinei pentru 60 bucle complete este : L= 1036 m
Aria serpentinei: As=325 m2 :
As = 60 ∙ π2 ∙ d ∙ de (5)
Aria interioară a ţevii: Ai=0.64 dm2:
Ai = (π ∙ di2) / 4 (6)
Debitul apei de răcire care circulă prin serpentină: Da=49.85 kg/s:
Da = Q / c ∙ Δt (7)
Viteza apei în serpentină, va=7.8m/s:
va = Da / Ai (8)
Coeficientul de transfer termic K, se calculează cu formula:k = 1 / (1/αi + δp/2λp + 1/αe)(9)
Obţinem pentru K valoarea K=1050 W/m2*˚C
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Debitul de alimentare: F=16.54 kg/s
Compoziţia amestecului:x1,F =0.19 (etanol), x2,F=0.81 (apǎ)
Temperatura de alimentare a amestecului:t1,F =111˚C
Presiunea de alimentare: pF=1.77atm
Proprietăţile fizice :
Condiţiile de operare pentru coloana de rectificare
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Diagrama de echilibru şi Diagrama de fierbereEcuaţia Fenske: unde:y- compoziţia componentului uşor
volatil în fază de vapori
x- compoziţia componentului uşor volatil în fazǎ lichidǎ
α-volatiltatea relativǎ
x
xy
)1(1
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Starea termică a alimentăriiStarea termicǎ a alimentǎrii (q) se calculeazǎ cu
relaţia:
unde: -entalpia vaporilor;
-entalpia amestecului la punctul de fierbere;
-entalpia amestecului la alimentare
Parametrii limitǎ ai separǎrii
Trasarea liniilor verticale
Refluxul minim:
'''
''
ff
ff
HH
HHq
FD
FD
xx
yyR
min
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Parametrii separǎriiRefluxul optim:
Debitul de lichid în zona de concentrare:
Debitul de vapori în zona de concentrare:
Debitul de lchid şi vapori în zona de stripare
Ecuaţiile dreptelor de operare: zona de concentrare:
zona de stripare:
Ecuatia caracteristică curbei de echilibru
Trasarea dreptelor de operare şi a talerelor teoretice pentru fiecare zona
min
minmin 192.01(
R
NRRoptim
DRoptimL
DRDLV optim )1(
qFLL '
FqVV )1('
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Curba cineticăEficienţa talerului: E=0.8
Talere reale:
1
1
*
nn
nn
yy
yyE
6. Bioetanol din lignocelulozăProcesul tehnologic de producţie a bioetanolului din materiale lignoceluloziceDimensionare utilaje. Dimensionare coloană de rectificare
Calculul hidrodinamic
Vă mulţumesc !