华 东 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版!!!!! ^! O Y M JW M!!!!! W S <!! 文章编号 纤维素乙醇微型工厂的 流程模拟 张怀庆!! 乔庆安!!! 张! 建!! 张茂芬!! 鲍! 杰 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室!上海 中国石油吉林燃料乙醇有限责任公司!吉林 平台上对日产 J 乙醇的纤维素乙醇 微型 工厂流 程建立 流 程 模 拟模 型!!! 摘要在 - 并构建了完整的生物质组分物性数据库对微型工厂 流程进行 了 基 于 微 型 工 厂 实 验 数 据 和 严 格 热 力学模型基础上的物料衡算和能耗计算!并进行了水分回收分析和综合能耗折算结果表明在纤 维素乙醇微型工厂最大生产能力下!用玉米秸 秆 生 产 J 纤 维 乙 醇 的 水 用 量 J!蒸 汽 用 量 J!废 水 量 < J!均 低 于 目 前 工 艺 水 平 下 的 玉 米 淀 粉 生 产 乙 醇 的 水 用 量 和 废 水 量 J乙醇消耗各种形式能量 L^!产 出 能 量 为 L^!能 量 产 出 大 于 能 量 投 入 J乙醇的综合能耗折合 <J 标准 煤!加 工 过 程 中 的 产 出 能 量 折 合 <<J 标 准 煤!能 量投入和能量产出基本平衡 关键词纤维素乙醇微型工厂- 流程模拟水耗能耗 中图分类号 < 文献标志码 - 19 @ 1 2 :/1 1 A 1 @!!/ 1!:- 1 /!!@ /!! / G!H-@ / SA/ / AG H /? 1 1/ 8 / M? / AG?? 9 1A/1/ 8 /@ 9 99? 98Y 8 / 8 / @ 9 8 / J 1 : 1! V : :M : V W JM M : Y M W V MY M W M - :: M JW : V MM M JJ M J V M J V :< J V V M :X :: M Y : W V V V : M M JW L^MJ M L^V : JWJ V J JW : J M JW : V < J M M V JW M J V <<J M M V JJ M V JW J V M 收稿日期! 基金项目!国家重点基础研究发展 计划!9国 家 自 然 科 学 基 金 教 育 部 博 士 点 基 金 中 央 高 校基本科研业务费专项资金]A上 海 市 重 点 学 科 建 设 项 目 9科 技 部 生 物 反 应 器 工 程 国 家 重 点 实 验 室 专 项 基 金 作者简介!张怀庆 < 男山东聊城人硕士生主要从事化工过程模拟方向研究:!!J: : 通讯联系人!鲍! 杰:!\! M
华 东 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版 < 第 卷! : - V : V : 8 JW:!! 利用农作物秸 秆林 业 废 弃 物 和 能 源 作 物 等 木 质纤维素原料生产纤维素乙醇是目前生物能源领域 拟模型中最 具 代 表 性 的 精 馏 模 块 与 H@ 模 型 在 重要的研究方向和产业发展趋势木质纤维素生物 型的有效性通过建立的流程模型分析了纤维素乙 转化生产纤维素乙 醇 的 过 程 主 要 包 括 前 处 理预 处 醇微型工厂生产 J 乙 醇 的 水 用 量废 水 量各 工 理脱毒同步糖化与发酵乙醇分离纯化等工段对 段能耗针对纤维素乙醇加工过程中的能耗特点利 这一过程进行流程模拟研究既可以实现对生产过程 用国家综合能耗规 范 和 地 区 发 电 煤 耗 标 准将 纤 维 的数据分析工艺设计和技术经济评价也可以对不 素乙醇微型工厂生产过程中各工段消耗的不同形式 同生产工艺和工况 进 行 比 较 和 优 化是 实 现 纤 维 素 的能量折算成综合能耗进行比较本文对纤维素乙 乙醇技术从实验室水平到工业化应用的必经步骤 醇产 业 的 技 术 革 新 和 经 济 评 价 具 有 重 要 的 应 用 - 流 程 模 拟 系 统 是 应 用 最 为 广 泛 的 相同操作条件下的 运 算 数 据 进 行 了 比 较验 证 了 模 价值 大型过程的流程模 拟 软 件其 完 整 的 单 元 操 作 模 块 及完善的组分物性数据库可以实现对大多数加工工 业的严格物料 衡 算 和 能 量 衡 算? 和 [! 纤维素乙醇微型工厂生产流程及生 产流程模型的建立 利用 - 对 木 质 纤 维 素 原 料 酶 解 生 产 乙 醇 工艺进行了过程模 拟通 过 循 环 过 程 废 水 以 降 低 废 水排放同时提出了通过循环发酵液来积累乙醇浓 模 型 中 单 元 操 作 模 块操 作 参 数 均 采 用 本 实 验 9W 利 用 -1 对木屑酸解生产丙酮丁醇 过 程 进行 室已经公开发表的数据 微型工厂生产所用原 料 了流程模拟分析确 定 了 二 步 酸 解 过 程 中 酸 的 回 收 ::水洗除去沙土烘干至恒重后 密 封 保存 纤维素酶为杰能科 - 生物 脱 毒 所 用 度从而 提 高 精 馏 进 料 中 的 乙 醇 浓 度 速率对生产过程经济性的影响! 实验材料 Z 等对多种生 物质原料的热化学 转 化 过 程 进 行 了 研 究并 评 估 了 对该过程进行计算机模拟的可行性 美国国家 可 再 生 能 源 实 验 室 HV JW 利 用 建 立 了 木 质 @ - W H@ 为 年秋在吉林收获的玉米秸秆粉碎至粒径为 菌株为本实验室筛选获得的煤油霉菌?/ / [乙醇发酵所用菌 株 为本 实 验 室 诱 变 筛选得到 的 耐 高 温耐 抑 制 物 的 酿 酒 酵 母 菌 /? 纤维素原料生产燃料乙醇的过程设计和技术经济评?/ A?? M / G流程模拟软件为 - 美国 - N 价模型分析纤维素乙醇生产过程中的平衡关系并! 纤维素乙醇微型工厂流程 将其用于快速评价新技术的发展对过程设计和经济 纤维素乙醇微型工厂设在华东理工大学生物反 - 流程模拟软件应用于木 质纤维素转化过程的模拟仍存在诸多不足之处!建 应器工程国家重点 实 验 室 内目 的 是 通 过 实 际 的 微 立的流程模型组分物性数据库没有完全包含木质纤 技术提供一个测试平台纤维素乙醇微型工厂以玉 维素转化生产过程中涉及的所有组分过程的收率 米秸秆为原料经 过 一 套 完 整 的 生 物 炼 制 流 程 日 产 能耗水耗和废水处 理 等 指 标 没 有 实 际 过 程 或 实 验 数据的对照流程 模 型 的 能 耗 计 算 中 没 有 对 不 同 形 J 纤维素乙醇同时利用乙醇发酵产 生 的!8 联 产琥珀酸日产 J微型工厂生产流程见 图 式的能量消耗如蒸汽电能等加以区分等 主要分为 个工段! 效益的影响 缩尺度工艺操作为 纤 维 乙 醇 工 业 示 范 装 置 的 过 程 本实验室利用农业废弃物玉米秸秆为起始 原料储存工段 -目 的 是 储 存 纤 维 素 微 型 原料建立了一个日产 J 纤维素乙醇 的纤维素乙 工厂全年生产所需要的玉米秸秆和经过预处理的玉 醇微型工厂 本文以纤维素乙醇微型工厂中 纤维 米秸秆 素乙醇生产线为对象在 - 平 台上建 立 了 前处理工段 -目的 是 通 过 粉 碎清 洗压 该生产过程的流程 模 拟 数 学 模 型对 纤 维 素 乙 醇 加 榨烘干等工序降低玉米秸秆的尺寸和去除秸秆中 工过程中涉及的所有组分建立了严格热力学意义上 杂质为预处理工段提供合格原料 的组分物性数据库将 纤 维 素 乙 醇 微 型 工 厂 流 程 模 预处理工段 -目的 是 通 过 高 温 蒸 汽 和 稀
第期 张怀庆等!纤维素乙醇微型工厂的 - 流程模拟 酸的物理化学作用 破 坏 木 质 纤 维 素 结 构并 以 生 物 米秸秆 <J预浸固液质量比为 i使 用 Oe 脱毒的方式降解预 处 理 工 段 中 产 生 的 糠 醛羟 甲 基 糠醛等 发 酵 与 酶 解 抑 制 产 物为 糖 化 与 发 酵 工 段 d 的硫酸在 c 的 条 件 下 处 理 : 在 温 度为 c 湿 度 为 d d 的 条 件 下 利 用 煤 油 - 提供原料 霉菌?/ / [ 进行生物脱毒 糖化与发酵工段 -目的 是 将 脱 毒 后 预 处 理原料进行同步糖化与发酵生产乙醇分离精制工 段 -目的是将发酵液中乙醇 通过 精 馏 塔 进 行 分离纯化 具体工艺参数包括!预处理反应器满载干燥玉 M预酶解阶 段 在 c 以 补 料 的 方 式 在 内 加原料至固体质量分数达 d 同 步 糖 化 与 发 酵 在 c 下持续 <分 离 精 制 工 段 -中 精 馏 塔 的塔 板 数 为 将 发 酵 液 粗 馏 至 乙 醇 纯 度 为 d 再精馏分离至乙醇纯度为 dd 图! 纤维素乙醇微型工厂生产流程图 A!A V : J!! 平台上的微型工厂流程模拟模型 纤维 素 乙 醇 微 型 工 厂 生 产 过 程 中 的 预 处 理生 物脱毒和同步糖化 与 发 酵 工 序 均 为 间 歇 生 产每 完 能描述如下! 前处理工段 -!采用分离模 块 表 示 简化的前处理工段 成一次生产需 要 为 了 利 用 - 处 理 预 处 理 工 段 -!U 为 蒸 汽 发 生 器 微型工厂的生产过 程将 微 型 工 厂 的 间 歇 生 产 过 程 H 为 预 处 理 反 应 器U 为 物 料 冷 却 水 槽 物料和能量衡算 的 一 次 性 数 据 折 算 为 内 的 连 H 为生物 脱 毒 反 应 器 为 虚 拟 的 气 固 分 续过程小时流股数据作为微型工厂 - 模 离设备用于模拟生物脱毒过程中的气体挥发 拟模型的流程基准 及生物质关 键 组 分 物 性 数 据 和 选 择 H@ 作 为 全 糖化与发酵工段 -!H 为糖化反应器 H H 和 H 为种子培养 反 应 器 H 为 同 步糖化与发 酵 反 应 器 流 程 模 型 中 局物性方法将各个 单 元 模 块 按 纤 维 素 乙 醇 生 产 工 为虚拟设备用 于 模 拟 气 液 分 离U 也 为 艺排列根据纤维素 乙 醇 微 型 工 厂 实 际 生 产 操 作 数 虚拟设备用于模拟物料的自然冷却过程 据设置各单元模块 参 数根 据 流 程 基 准 输 入 相 应 输 入流股数据建立流程模型流程模拟模型根据实际 乙醇精馏工段 -! 为 粗 馏 塔塔 板 数 为 为 了 得 到 纯 度 为 d 的 燃 料 乙 醇 的 能 耗 过程同样分成 个操作工段见 图 实 际 流 程 的 原 数据在流程 模 型 中 增 加 了 虚 拟 的 精 馏 塔 和 料储存工段 - 未包括在模型中各 操 作 工 段 功 分子筛吸附塔 根 据 纤 维 素 乙 醇 生 产 过 程 特 性输 入 模 型 组 分
华 东 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 图!- 平台上的纤维素乙醇微型工厂模型 A! : :M : M- : J -!此 工 段 为 虚 拟 流 程 H 为!! 燃烧工段 虚拟的蒸汽锅炉用于木质素残渣燃烧热量的回收 择 H 反应模块作为 预 处 理 反 应 器种 子 培 养 反 作为纤维素乙醇生产过程中的能量产出 模块根据微型工厂 生 产 数 据 设 定 H 反 应 模 块! 微型工厂流程模拟模型单元操作模块的选择 流程模拟模型单元操作 模 块 的 选 择 见 表 选 中反应方程式和 转 化 程 度选 择 HMA 分 离 模 块 应器糖化以及同步 糖 化 与 发 酵 反 应 器 的 单 元 操 作 作为乙醇分离工段中粗馏和精馏的单元模拟模块 表! 单元操作模型选择! :M LM NG LM G :Y!!M O M J!!G L L X L X :J!! U U U XJ :!!1 H H : M X!!9 H H :!! H H : M!! H H : M!!M H H : M M :!! H H :!!A H H : MM V!!! HM H J V!!G HM H J YM V!!L M M!!!!9 H H :
第期 张怀庆等!纤维素乙醇微型工厂的 - 流程模拟 N! 纤维素微型 工 厂 流 程 模 拟 模 型 组 分 与 关 键 组 分物性数据库 物性参数估计功能在 模 型 中 重 新 构 建 生 物 质 组 分 的物性数据库包括标量常数数据库饱和蒸汽压数 流程模拟模型组分由玉米秸秆组分及纤维素乙 据库汽化热数据 库固 体 摩 尔 体 积 数 据 库理 想 气 醇加工过程中涉及的其他组分组成其中玉米秸秆 体热容数据 库固 体 热 容 数 据 库液 相 热 容 数 据 库 组 分 质 量 分 数 经 实 际 分 析 为 玉 米 秸 秆 干 基 等通过这些数据库为模型的物料能耗计算提供物 < d 水 d 泥沙 d 性数据构建的生物质组分物性数据库见表 通过查阅 文 献 值 以 及 使 用 - 内 置 的 表! 生物质组分物性数据库!G W 理想气体 理想气体 临界体积 生成热 自由能 分子量 临界温度 临界压力 偏心因子 f S! L] Z 1 G U A 8 HL G? A8HL! 1! 8L? :: f ^: f ^: f? < f bw < f! bw 固体生成热 GUAHL ^: f < f f! < < f a f @ J! 纤维素乙醇微型工厂生产过程中的水用量废 水量能耗及综合能耗计算 液体摩尔体积 HZ[H- f : : f f?w : < 固体自由能 G?AHL ^: f f f < f << G9<折 算 成 以 标准 煤用 量表示 的 综 合 能 耗 进 行 统 一 比 较 表 为?9 水用量是指微型工厂生产过程中外加的新鲜 << 规 定 的 各 类 不 同 能 耗 折 算 成 标 准 煤 用 水包括预处理工段 配 制 稀 硫 酸 溶 液 用 水 和 配 制 氢 量的系数不同时期和地域的火力发电厂的发电效 氧化钠溶液用水同步糖化与发酵工段稀释用水不 率不同表 中没有 给 出 电 力 等 价 值的 折 合 标 准 包括玉米秸秆和其他原料夹带的水分 煤系数表 采 用 地 方 标 准辽 宁 省 供 电 煤 耗 指 废水量是指微型工厂生产过程中向外排出的废 标基准值作为电力等价值的折合标准煤系数 水采用高预处理 预 浸 比高 固 体 含 量 同 步 糖 化 与 发酵的极低水用量 策 略整 个 生 产 过 程 中 仅 在 最 终! 结果与讨论 粗馏塔釜 残 液 中 出 现 废 水 图 中 流 股 号 为 N @-? 能耗是指微型工厂各工段耗能的热量单位值! 纤维素乙醇微型工厂流程模拟模型验证 将微型工厂流程模拟模型中最具代表性的精馏 当量值包括预处理工段的蒸汽能耗同步糖化与 模块与 H@ 模 型 精 馏 模 块 在 相 同 的 操 作 条 件 发酵工段的搅拌能耗乙醇分离工段的分离能耗以 下的运算结果进行 比 较验 证 本 文 建 立 模 型 的 有 效 及物料预热能耗 性表 是微 型 工 厂 流 程 模 拟 模 型 和 H@ 模 型 综合能耗是指将微型工厂生产过程中消耗的不 同形式的能量按照 国 家 标 准 和 地 方 火 力 发 电 厂 发 的精馏计算结果 电热效率 标 准 折 算 成 以 标 准 煤 用 量 表 示 的 综 合 能!! 分析表 可知纤 维 素 乙 醇 微 型 工 厂 模 拟 模 型 计算结果与 H@ 相近表明本 文 建 立 的 流 程 模 拟 耗微型工厂生产过程中各工段所投入的能量是以 模型与 H@ 模型具有较好的一致性 蒸汽和电的形式消耗的相同数值下的蒸汽热能和! 纤维素乙醇 微 型 工 厂 的 纤 维 素 乙 醇 流 程 模 型 电能的做功能力不 同不 加 以 区 别 的 能 耗 数 据 无 法 物料平衡水平衡和水回收 正确反映生产过程中能量消耗为了定量衡量纤维 微型工厂最大生产能力下运转一次的物料平衡见 素乙醇生 产 过 程 中 消 耗 的 蒸 汽 热 能 和 电 能 的 做 功 表微型工 厂 在 最 大 生 产 能 力 下 运 转 一 次 可 处 理 量将蒸汽热能和电 能 根 据 国 家 和 地 方 标 准?9 生产出纤维素乙醇 <J玉米秸秆 J
华 东 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 表! 能源折合标准煤参考系数?9<<! : M M?9<< JW JW -Y J V J : Y H M M H J < L^ JJ f JL^ L^ ] J ] HV! U J 1V! Y 1V Y Y! W W MV M M : : @V L^ <JJ 表! 供电煤耗指标基准值 G9<!1V : MXY G9< W! :! : M / f J ]ff 8 f J ]ff L] L] L] G: L] N:? W 表! 纤维素乙醇 微 型 工 厂 流 程 模 拟 模 型 和 H@ 模 型 的 精馏计算结果比较!!: M V H@ :M M :M MW O G W J:f ] -!8 A H@ MW!! 纤维素乙醇微型工厂 的 水 平 衡 见 表 输 入 水 分包括输入新鲜水水用量输入物料含水消耗蒸 汽量最终全部以冷凝水形式排出输入新鲜水即 为纤维素乙醇微型 工 厂 生 产 过 程 中 水 用 量物 料 含 水是指各种输入物 料 自 身 含 有 的 水 分如 玉 米 秸 秆 含水纤维素酶含 水营 养 盐 母 液 含 水 等 等消 耗 蒸 汽是指纤维素乙醇 生 产 过 程 中 消 耗 的 蒸 汽这 些 蒸 汽最终全部以冷凝水的形式排出过程产水是指在 < < < 纤维素乙醇生产过 程 产 生 和 消 耗 的 水 分包 括 燃 烧 室产生水和反应过程中生成水燃烧室产生水是指!!! 表! 纤维素微型工厂的物料平衡表!L : 8 : N : J :NG :M! Y < :NG :M! J / W: / W: J J :M : : L1 H G : M ] N V ] - - < S : : U8 <d U8 M M M 8XWJ 8XWJ <!8!8 a M? ] J 8U 8U Oed ] : : YM < << <
第期 张怀庆等!纤维素乙醇微型工厂的 - 流程模拟 玉米秸秆残渣中碳水化合物燃烧时生成的水分反!! 通过严格的物 料 衡 算未 经 水 回 收 时 纤 维 素 微 型工厂生产 J 乙醇水用量为 <J废 水量 应过程生成水是指各个工段生产过程中生成水输 排出废蒸汽精馏塔塔釜出料分子筛脱附水分无 为 J进行水回 收 后 生 产 J 乙 醇 的 水 用量为 J废 水 量 为 < J 经 过 水 水乙醇含有 d 的 水 分燃 烧 室 排 出 蒸 汽 是 指 送 分回 收水 用 量 和 废 水 量 分 别 减 少 了 d 和 至燃烧炉燃烧的固体夹带水分蒸发而成的蒸汽和生 d 玉 米 秸 秆 是 以 玉 米 为 目 标 的 农 业 生 产 过 程 物质残渣燃烧产生 水分 子 筛 脱 附 水 分 是 指 分 子 筛 中的废弃物以玉 米 秸 秆 为 原 料 生 产 纤 维 素 乙 醇 过 出水分包括乙醇产品含水精馏废液中水分燃烧炉 吸附塔吸附精馏塔塔顶出料后解吸而脱除的水分 程中水用量可以看做是纤维素乙醇的水足迹!! 为了 降 低 微 型 工 厂 生 产 过 程 的 水 用 量 和 废 水 量本文将微型工厂 生 产 过 程 输 出 水 分 根 据 水 分 品 ] 经 计 算 纤 维 素 微 型 工 厂 生 产 乙 醇的水足迹 是 < :?^低 于 大 多 数 化 石 燃 质回收 利 用 分 子 筛 吸 附 塔 脱 附 水 图 中 流 股 料远远低于其他新兴能源 的 水 足 迹 以 玉 米 为 ] 和精馏塔塔釜出 料图 中 流 股 H 作 为 原料生产 J 乙醇 的 水 用 量 大 都 为 << J 同步糖化与发酵工 段 的 稀 释 水 分粗 馏 塔 精 馏 废 液 之间 因此利用玉米秸秆 生 产 乙 醇 不 仅 可 以 做 作为预处理工段配制稀硫酸溶液和氢氧化钠溶液的 到不与人争粮不与粮争地-而且可以大大降低生 水分微型工厂生产 J 乙醇水用量废 水量 和水 产过程中的水用量促进社会经济和环境的可持续 回收后的水用量和废水量见表 < 发展 表! 纤维素乙醇微型工厂生产过程水平衡!] : N V J A V ] M : M J!:? M J :!: 8 < M f < J ] : ] : : Y J : M V J J < << 表 <! 纤维素乙醇微型工厂生产 J 乙醇水用量废水量及水分回收 <!] JV V MV : J M W JJf G M O ] ] V J J ] : : YM O O M :WM X M < O J : M V < O G < O G A < J : MM O < ] J V J O W ] V V J O W < ] J O< ] V O O<eOkOkOkO OeOkOkO OeOfO OeOfOfO!! 纤维素乙醇 微 型 工 厂 生 产 过 程 的 能 耗 及 能 量 输出 根 据 流 程 模 拟 模 型 结 果 与 微 型 工 厂 生 产 数 据 微型工厂在最大生产能力下各工段能量消耗及能量 产出见表
华 东 理 工 大 学 学 报 自 然 科 学 版 第 卷 表! 纤维素微型工厂生产 J 乙醇的能耗及能量输出! : MJ J M : JW : JW O L^Jf 1 M J - < 1 : - A : - H -? JW L^Jf :!!!U!!! JWJ L1 c L1!! c -能耗为玉 米秸秆 粉 碎 能 耗由 玉!! 前处理 米秸秆粉 碎 过 程 实 际 测 得 预 处 理 工 段 -能 室放热燃烧室放热根据流程模拟模型计算而得 耗为预处理过程消 耗 的 蒸 汽 热 能根 据 预 处 理 过 程 算标准表 和地 方 供 电 煤 耗 指 标 基 准 值 表 将 消耗蒸汽量并由流程模拟模型计算过程能耗同步 各工段消耗的蒸汽和电能折算成的以标准煤用量表 糖化与发酵工 段 -能 耗 包 括 物 料 预 热 能 耗 和 示的综合能耗 见 表 将 各 工 段 消 耗 的 蒸 汽 发酵过程中搅拌能 耗预 热 能 耗 为 流 程 模 拟 模 型 计 热能和电 能 见 表 以 平 均 低 位 发 热 量 H 算结果搅拌能 耗 为 发 酵 过 程 实 际 测 得 乙 醇 分 离 见表 折 算 成 消 耗 蒸 汽 及 电 能 的 实 物 消 耗 量 工段 -能 耗 包 括 粗 馏 塔 和 精 馏 塔 塔 釜 再 沸 器 见表 根 据 表 将 蒸 汽 热 能 折 算 成 相 应 标 准 热负荷及分子筛吸 附 塔 操 作 能 耗精 馏 塔 和 粗 馏 塔 煤用量 H 见表 根据 表 将 消耗 的电能 折 算 成 塔釜再沸器热负荷 为 流 程 模 拟 模 型 计 算 结 果分 子 相应标准煤用量 8见表 选 择 L] 等 级 的 筛吸附塔操作能耗为文献值 总 能 量 消 耗 是 指 各 工段能耗的数值加和生产过程中能量输出为燃烧 综合能耗的折算!表 是通过国家综合能耗折 国产机组供电煤耗有脱硫指标的基准值作为折算 标准 表! 纤维素乙醇微型工厂综合能耗计算!N J M : : M J J JW 1 : JW JW M M Y L^Jf : J <] J < : < <JJ < : JW < JWJ << :!!!! JW 1V ehehhhe8!! 根据纤维素乙醇微型工厂生产过程中的实际生 产数据与流程模拟 模 型 能 耗 计 算 结 果综 合 考 察 了 以通过木质纤维素 残 渣 的 燃 烧 热 来 提 供而 没 有 额 微型工厂生产过程 中 各 工 段 能 耗并 根 据 国 家 和 地 度考虑乙醇产品是净的能量输出这为纤维素乙醇 方标准将生产过程中不同形式的能耗折算成综合能 的产业化提供了能耗依据 外的能量需求负 担 更 重 要 的 是从 能 量 衡 算 的 角 耗以便于比较经 过 计 算纤 维 素 乙 醇 微 型 工 厂 在 最大生产能 力 下 的 总 能 耗 为 L^ c! 结! 论 L1生产过程中能量产出为 L^不 含产物乙 醇 能 量 c L1 将 各 种 能 耗 本文利用 - 建 立 了 纤 维 素 乙 醇 微 型 统一折算成标准煤 用 量 后纤 维 素 乙 醇 微 型 工 厂 在 工厂 的 纤 维 素 乙 醇 生 产 流 程 模 拟 模 型 通 过 与 最大生产能力 下 的 总 能 耗 相 当 于 <J 标 准 H@ 模型中的精馏 工 段 结 果 比 对表 明 本 文 模 型 煤生 产 过 程 中 能 量 产 出 相 当 于 <<J 标 准 与 H@ 模型 具 有 较 好 的 一 致 性 经 纤 维 素 乙 醇 煤这说明纤维素乙醇微型工厂的运营能耗完全可 微型工厂流程模拟 模 型 严 格 物 料 和 能 耗 计 算在 纤
第期 张怀庆等!纤维素乙醇微型工厂的 - 流程模拟 维素乙醇微型工厂 的 最 大 生 产 能 力 下以 玉 米 秸 秆 为原料生产 J 纤 维 素 乙 醇 的 水 用 量 为 J废 水 量 为 < J J蒸汽用 量 为 均低于目前利用玉米淀粉生产乙醇工艺的水用量和 废水排量在不包括原料和产品能量的情况下生产 J 乙醇消耗各 种 形 式 能 量 为 L^同 时 产出能量 L^能量 产 出 大 于 能 量 投 入生 产 J 乙醇的能耗折合 <J 标准煤产出能 量折合 <<J 标准煤生 产 过 程 中 能 量 产 出 可 满足生产过程中能 量 需 求建 立 的 流 程 模 拟 模 型 可 为纤维素乙醇经济评价提供物料能耗数据亦可快 速评价技术进步 和 新 技 术 的 开 发 对 最 终 产 品 物 耗 能耗和经济等参数的影响流程模拟模型基于严格 热力学意义上的物耗水耗能耗及综合能耗计算结 果可作为纤维素乙醇产业化可行性的重要依据!-M-H LN Z / 9@ : J M : / J J M M M WM M/ WM W W: W HO-! HV Y JW @ W? M!8! 张建楚德强于占春等 低水用量约束下的高固体含量纤 维乙醇生物加工技术策略 ^生物工程学报!![J ^ ]J b J! G J / 9 G W : V X : V : M J W V J M ^9 JW! < << <![J^ [[ ]Jb J / 99 M X X J M : : J JV M J?/ / [M W ^9 JW : 9!!![J^!G JUJ^ / 9 : M : Y J M M J J ^9 参考文献! < < J JN JWM9! 谢扬沈庆扬 - 化工模拟 系 统 在 精 馏 过 程 中 的 应 用 ^化工生产与技术!!? L[? : M M/W: WM : W J J- ^- M9 : WM9!N! JW!!9W! U! U-- : M WWM VMW : ^- M9 : W M! JW<< WM9!Z [ AN Y J W M M :J: J X : -LN! Y : L J J!J M X! A M!@9S!?9< <! 综 合 能 耗 计 算 通 则 北 京!标 准 出 版 社 <!G9<! 辽宁省地方标准火力 发 电 厂 供 电 煤 耗 限 额及计算方法 北京!标准出版社 <!? @ 1 ] U - av Y : M : :!- JW J JW JW W ^ J : M!!-: Y L L? : 8 : / : M JWM V ^N M MJ J!: W H L! <! 贾树彪李盛贤吴国峰 新编酒精工艺学L北京!化学 工业出版社 地址!上海市梅陇路 号 信箱!! 邮编! 邮发代号! < 欢迎订阅!! 华东理工大学学报 自然科学版