木质素制备航空燃油及与纤维素乙醇联产生产工艺流程模拟及技术经济分析

发布时间：2017-12-15 11:20

本文关键词：木质素制备航空燃油及与纤维素乙醇联产生产工艺流程模拟及技术经济分析

【摘要】：随着社会的快速发展,能源短缺已经成为世界各国面临的普遍难题。纤维素乙醇以其清洁、环保、可再生等优点取得了很大进展,但是其酶解残渣木质素并没有得到充分合理的利用。若能够对酶解残渣木质素进行合理的应用研究,则有望实现生物质可再生能源的全利用,并从根本上改善纤维素乙醇炼制工艺的经济性。为此,本文选用纤维素乙醇生产工艺的酶解残渣木质素为原料,构建了木质素直接加氢脱氧(HDO)制备航空燃油生产工艺流程,重点进行了生产工艺的技术经济分析;同时还进行了日处理2000干吨玉米秸秆的纤维素乙醇联产航空燃油生产过程的经济性分析。主要研究内容如下:(1)根据美国国家可再生能源实验室(NREL)2011年纤维素乙醇生产工艺流程中木质素用于供热和发电的分配利用情况,确定了 23.6%和76.1%两种木质素进料规模下分别在30%、50%、70%、90%的航空燃油产品收率下的生产方案1(工况1-4)及方案2(工况5-8)。(2)对木质素制备生物航空燃油独立生产体系进行了系统的经济性分析,包括项目总投资估算、总运营成本的估算,并通过折现现金流计算航空燃油最低销售价格(MJSP)。结果表明:进料规模取NREL2011酶解残渣木质素总流量的23.6%,航空燃油收率取现有的实验室研究水平30%时,计算得到的MJSP为$6.34/gal,远高于航空燃油市场价$2.87/gal,此时项目在经济上缺乏竞争力。研究表明,MJSP随进料规模的扩大而减小,随产品收率的增大而明显降低。因此研制出高活性、高选择性的木质素直接加氢脱氧催化剂成为木质素制备航空燃油能否产业化的关键。自产H2相比购买H2更具有经济竞争力。另外通过对生产成本各构成要素的灵敏度分析发现,通过降低劳动力成本及管理费用成本来降低MJSP是较为可行的方法。(3)把木质素制备航空燃油作为纤维素乙醇联产生产工艺进行分析时发现,扩大用于制备航空燃油的木质素进料可以降低纤维素乙醇最低销售价格(MESP),且随着航空燃油产品收率的增大而降低。当木质素进料规模为76.1%时,航空燃油产品收率若能够从30%增加至90%,MESP则可从$2.834/gal降低至$2.474/gal,低于NREL2011给出的$2.83/gal,明显降低纤维素法制备乙醇的生产成本,提高整个生产工艺的经济竞争力。
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ517;TQ223.122

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 程薇;;BP公司发布第65期世界能源统计年鉴[J];石油炼制与化工;2016年09期

2 姚倩;徐禄江;张颖;;催化快速热解生物质制备高附加值化学品研究进展[J];林产化学与工业;2015年04期

3 徐文彪;时君友;鲍乌兰;雷春城;;纤维素乙醇炼制残渣中木质素结构的初步研究[J];林产工业;2015年04期

4 张盼;;木质素降解方法的研究进展[J];广东化工;2015年06期

5 雷齐玲;;燃料乙醇技术研究现状和发展趋势分析[J];广州化工;2015年05期

6 赵永彦;陈玉保;杨顺平;高燕妮;张无敌;;生物质制备航空燃料的技术研究及应用[J];安徽农业科学;2014年34期

7 刘云;;生物降解木质素的研究进展[J];食品安全质量检测学报;2014年10期

8 王闻;庄新姝;袁振宏;许敬亮;亓伟;余强;谭雪松;;纤维素燃料乙醇产业发展现状与展望[J];林产化学与工业;2014年04期

9 付春霞;付云霞;邱忠平;江海涛;刘志刚;华建军;;木质素生物降解的研究进展[J];浙江农业学报;2014年04期

10 李道义;尹玲玉;张雪立;;秸秆燃料乙醇废渣的材料化利用研究进展[J];农业工程;2014年04期