Эффективное использование энергии в производстве биоэтанола от компании Lurgi

В результате принятия новых норм, биоэтанол получил чрезвычайно важное значение как добавка к бензину.

Деятельность Lurgi принципиально фокусируется на переработке возобновляемых ресурсов для производства биодизеля и биоэтанола.

Биоэтанол преимущественно производится брожением из сахаро- и крахмалсодержащих материалов, главным образом - это хлебные злаки. Общая схема такого биоэтанольного завода показана на рисунке 1.

1. Процесс подразделяется на производство этанола (гидролиз, брожение, дистилляция и ректификация этанола) и переработку барды.

Потребление энергии таких заводов - по существу зависит от метода подготовки замеса, дистилляции и ректификации этанола и обработки барды, включая сушку DDGS. Рисунок 2 показывает среднее потребление энергии других блоков биоэтанольного завода.

При использовании хлебных злаков (кукуруза, пшеница, ячмень, рожь) в качестве сырья, заводы могут безопасно работать, если вязкость замеса, т.е. содержании сухого вещества (DS) в замесе находится между 25 и 35%. Тип используемых хлебных злаков оказывает значительное влияние на максимально осуществимое содержание сухого вещества (DS) в замесе . В среднем, расходуется около 1.5 в 2 тонн воды на тонну перерабатываемого зерна, по большей части испарением. Рисунки иллюстрируют, что разумное использование процесной воды, многократное использование энергетических потоков и приготовление замеса с высоким содержанием сухого вещества (DS) являются решающими показателями для экономики всего процесса. Использование вторичной (бросовой) энергии также призывает к глубокой оценке и анализу специфических условий процесса (например, допустимого температурного профиля) и доступных энергетических источников.

     Как видно из рисунка 2, этапы упаривания жидкой барды и сушка DDGS имеют высокое потребление энергии.

      Особенностью сухого процесса является то, что в результате низкой степени предварительно обезвоживания (приблизительно от 30 до 35% DS), чрезвычайно большое количество воды должно быть испарено.

   Исходя из аспекта экономии энергии необходимо искать возможность использования паров сушилки DDGS как источника энергии для завода. Следующие вопросы должны быть обсуждены:

- Где и как использовать выхлоп сушилки DDGS как источника энергии для всего биоэтанольного завода?

-  Применимы ли другие методы обработки жидкой барды или использования?

   Важным аспектом использования выхлопа сушилки как источника энергии является содержание в нем инертного газа (воздух, газы горения). В соответствии с увеличением содержания инертного газа, температура конденсации водяных паров уменьшится, что в свою очередь ограничит пригодный температурный дипазон (непосредственно нагретые сушилки). Кроме того, выпар с сушилки DDGS не может быть использован для прямого нагрева поскольку многие потребители работают под вакуумом, а высокое содержание инертного газа может подвергнуть опасности вакуумные системы (правда многие используют закрытый обогрев и проблем не возникает). Таблица 1 суммирует результаты исследований нескольких концепций завода с различными методами подвода энергии. В соответствии с Версией 4, общая сумма выпара от сушилки DDGS повторно используется для снабжения энергией остальных участков биоэтанольного завода. Таким образом, по сравнению с стандартным заводом (Версия 1, непосредственно нагреваемая сушилка DDGS), потребление пара может уменьшено на 45% от базовой версии.

    Другой возможностью обработки жидкой барды является ее использование для производства биогаза. Биогаз получают анаэробным сбраживанием жидкой барды с бактериями метана без доступа воздуха. На практике, из послеспиртовой барды может быть сгенерировано приблизительно 450 в 550 нормальных м3 газа на тонну сухого вещества (DS) в субстрате. Остатками этого процесса являются - Биогрязь и вода.

Рисунок 3 не показывает комбинированный биоэтанольно / биогазовый завод (поскольку немцы торопились со своей Презентацией и опять лопухнулись , ну а общую идею читай дальше), а изображен здесь обычный завод по производству обезвоженного спирта. В этом случае сырьем является рожь, и вся жидкая барда используется для производства биогаза. Биогаз очищается и сжигается, чтобы производить пар для турбины. Турбина связана с генератором для производства электричества. Где-то у себя на сайте я писал об этом, поскольку эта идея достаточно бородатая. Ищите...

Общее потребление пара завода может быть покрыто выпускным (отработанным) паром от турбины. Вода  и  биогрязь концентрируются, высушиваются и могут быть проданы (ну да, ну да ...), для использования в качестве удобрения. Таблица 2 суммирует параметры завода для производства 160,000 т/г биоэтанола.

 Следующие характеристики подтверждают преимущества этой технологии:

- Стандартные размеры обеих процессных модулей для производства этанола и биогаза поколения или производства DDGS

 - Интенсивное использование отходов энергии (вторичной энергии)

- Косвенно нагреваемая сушилка DDGS с низкими показателями эмиссии

 - Многократное использование энергии в связи с генерацией биогаза и электричества

- Эффективный гидролиз и брожение с использованием термостабильных дрожжей и высокой концентрации сухих веществ (DS) в замесе и бродящей массе .