Категория: БИОМАССА Как источник энергии

Химические реакции и выходы

Если реакции происходят в пределах системы, то химические уравнения пишутся для каждой реакции. С помощью такого уравнения, характери­зующего равновесное состояние, можно получить необходимую инфор­мацию о количестве требующихся для расчета массы реагирующих ве­ществ, определить отношение молей элементов и молекул, которые при составлении материального баланса должны быть выражены в едини­цах массы. При анализе промышленных процессов редко используются стехио — метрические соотношения, так как реакция может протекать не до кон­ца или могут иметь место побочные реакции.

Оценка жизненного цикла

До недавнего времени основное внимание, как правило, уделялось толь­ко проектированию системы. Такой метод расчета был типичен для фирм, поставлявших, как правило, оборудование для потребителей, ко­торых в основном интересовали технические характеристики установки. Тщательный экономический анализ предусматривает учет как капитало­вложений, так и эксплуатационных расходов. Другими словами, необхо — . дима оценка всего жизненного цикла установки. Для этого составляется стандартная карта расходов, с помощью которой оцениваются расходы в течение всего срока службы установки (табл.

Система периодичной ферментации

При периодичной ферментации субстрат загружают в реактор и доба­вляют посевную культуру. Процесс продолжается 4-10 сут. Содержимое ферментера перемешивают механически или естественно за счет выделяющегося диоксида углерода. Сахар или ферментирую­щийся источник углерода добавляют к выращиваемой культуре перио­дически, уменьшая интервалы подачи или непрерывно увеличивая ин­тенсивность, по мере роста микробной культуры.

Этанольная ферментация1′

Периодическая ферментация. Некоторые виды сырья могут подвергаться только такой ферментации. При ферментации сырья из хлебных злаков неферментирующуюся часть обычно также приходится пропускать че­рез ферментер. Извлечение дрожжевых клеток из твердых веществ, со­держащихся в ферментационной жидкой фазе, при непрерывной рецир­куляции неэффективно и неэкономично. Суспендированные субстраты чувствительны к загрязнению, которое легче предотвратить при перио­дической ферментации.

ОПЫТНАЯ УСТАНОВКА (РИС. 1)

После опробования полупромышленной установки была создана опыт­ная установка производительностью 50 т/сут. Такая установка была со­оружена на лесном складе в Корделе (шт. Джорджия) и действовала в течение нескольких месяцев, перерабатывая отходы лесопильного за­вода (из них пять месяцев установка действовала пять раз в неделю по 24 ч в сутки). Образующееся углистое вещество оказалось’ вполне приемлемым сырьем для производства топливных брикетов; получае­мая топливная жидкость нашла применение для различных коммерче­ских целей; отходы древесины представляли собой хорошее сырье для процесса пиролиза.

Система единиц

Для составления массового баланса может быть использована любая система единиц. Рекомендуется производить расчеты в международной системе единиц (СИ). Однако расчеты или по крайней мере его резуль­таты должны быть представлены в единицах, которые обычно исполь­зуются промышленностью (табл. 1 и 2). Технические и экономические аспекты 341 Таблица 1. Основные и производные единицы системы СИ [4] Величина Единица СИ Другие Единицы Наименование Наименование усл.

Стоимость с учетом будущих доходов

Правильное соотношение между капиталовложениями и эксплуата­ционными расходами можно определить, исследуя финансирование бу­дущего потока во времени. Для этого существуют различные методы, Таблица 1. Стандартная карта расходов Капиталовложения Доллары Заводские сооружения Оборудование Земельный участок Организационные и пусковые расходы Потребности в оборотных средствах Катализаторы и химические реагенты, применяемые в на­чальной стадии Ссудный процент в ходе сооружения Итого Годовые эксплуатационные расходы Биомасса Прочее сырье Материалы для технического обслуживания Вода Катализаторы и химические реагенты Оплата труда Эксплуатационнико в Арендатора Работников технического обслуживания Управленческих работников и работников материально — Доллары технического снабжения Закупаемая электроэнергия Общие управленческие расходы Поимущественный налог и страхование Итого Примечание.

Система непрерывной ферментации

Для непрерывной ферментации может быть использован бродильный аппарат того же типа, что и для периодического процесса, но несколько модифицированный [36, 38, 39]. В этом случае сахар и питательная сре­да непрерывно добавляются в реактор при выходящих продуктах, со­держащих этанол и клеточный материал, который непрерывно обра­батывается для отделения клеток и извлечения основного продукта.

Получение этанола

Обычно этанол получают отгонкой, и, по всей вероятности, этот способ будет применяться и в ближайшем будущем. Отгонка производится в колоннах путем последовательного отделения этанола от других ком­понентов жидкой фазы. Отделение барды. В первой колонне отделяются продукты ферментации (главным образом этанол) и некоторое количество воды от неферменти — рующихся твердых веществ в жидкой фазе (барде). Эта колонна обычно называется «пивным перегонным кубом». Желательно, чтобы на этом этапе из жидкой среды был отогнан весь этанол.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОМАССЫ

Лесоводческие энергетические хозяйства требуют интенсивного ведения производства биомассы и должны проектироваться с учетом высокой степени механизации. Для реализации как первого, так и второго тре­буется значительное количество энергии. Поэтому для оценки количе­ства энергии, производимой лесоводческим энергетическим хозяйством, необходимо знать, какое количество энергии содержится в биомассе и какое количество энергии потребляется при эксплуатации хозяйства.