纖維素乙醇的工藝流程模擬及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.pdf

1、隨著全球化能源需求量的日益增加，能源緊缺已經(jīng)成為世界各國(guó)面臨的普遍難題。燃料乙醇作為一種綠色、可再生能源，對(duì)環(huán)境污染小，有利于改善大氣環(huán)境。而纖維素生物質(zhì)因其來源廣、價(jià)格低廉是化石燃料最理想的替代品。但用木質(zhì)纖維生物質(zhì)生產(chǎn)燃料乙醇存在很多不足之處，如工藝復(fù)雜、工藝不成熟、能耗和水耗大、成本高等，使得纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)并未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。本課題根據(jù)吉林農(nóng)作物種植情況，選擇玉米秸稈為生物質(zhì)，重點(diǎn)進(jìn)行了纖維素乙醇生產(chǎn)工藝流程構(gòu)建、工藝熱集成和技術(shù)經(jīng)

2、濟(jì)分析，為工藝選擇和評(píng)價(jià)提供有效、可量化的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為產(chǎn)業(yè)化纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)的過程設(shè)計(jì)、操作優(yōu)化及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)提供參考。具體包括如下幾方面研究:
　　(1)建立以玉米秸稈為原料的纖維素乙醇生產(chǎn)工藝并進(jìn)行了流程模擬:本文首先對(duì)適用于玉米秸稈的幾種典型的預(yù)處理方法進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和對(duì)比，最終選擇處理效果較好的酸預(yù)處理法，脫毒部分采用氨水替代Ca(OH)2，并簡(jiǎn)化了工藝流程。然后采用化工流程模擬軟件Aspen Plus的物性估算功能對(duì)

3、缺少物性參數(shù)的生物質(zhì)組分進(jìn)行物性估算;之后在Aspen Plus平臺(tái)上建立年產(chǎn)3萬噸纖維素乙醇的生產(chǎn)工藝模型，并進(jìn)行嚴(yán)格的物料衡算、水耗分析。結(jié)果表明年產(chǎn)3萬噸纖維素乙醇生產(chǎn)過程年消耗玉米秸稈14.4萬噸，每噸乙醇消耗水量和廢水排量分別為5.5噸和7.7噸。
　　(2)為了降低整個(gè)工藝的能耗，應(yīng)用能量分析軟件Aspen Energy Analyzer對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行熱集成，提出熱集成方案，并進(jìn)行工況分析。熱集成結(jié)果表明，集成后系統(tǒng)能

4、耗由77887.2 kW降為52510 kW，節(jié)能潛力為32.6％。纖維素乙醇生產(chǎn)工藝的工況分析考察了預(yù)處理過程總固形物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10％-34％)對(duì)整個(gè)工藝水耗和能耗的影響，結(jié)果表明，隨總固形物含量從10％升高到34％，水耗降低了56％。能耗先降低后升高。
　　(3)對(duì)上述建立的纖維素乙醇生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，首先進(jìn)行了項(xiàng)目總投資估算、總生產(chǎn)成本估算，然后通過靜態(tài)分析、動(dòng)態(tài)分析和盈虧平衡分析對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)，并對(duì)影