پديد آورنده :
رحيمي، وجيهه
عنوان :
آناليز فني و اقتصادي پالايشگاه زيستي بر مبناي گياه كرچك و منداب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
بيوتكنولوژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
دوازده، 113ص.: مصور، جدول، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، مرضيه شفيعي
توصيفگر ها :
پالايشگاه زيستي , آناليز فني و اقتصادي , بيوديزل , اتانول , بيوگاز , گياهان انرژي زا
استاد داور :
احمد محب، محمدهادي جزيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/01/14
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
چكيده فارسي :
1 چكيده 4 امروزه پااليشگاههاي زيستي به دليل كارآمدي بيشتر امكان استفاده چندوجهي از زيستتوده و كاهش اثرات آلودگيهاي ناشي از وابستگي به سوختهاي فسيلي مورد توجه قرار گرفتهاند در پااليشگاه زيستي ماده خام بيولوژيكي كه به عنوان خوراك اصلي استفاده ميشود در فرآيندهاي زيستي و شيميايي متعددي شركت كرده و سوختهاي زيستي برق حرارت و انواع مختلفي از محصوالت شيميايي توليد مي شوند به عبارت ديگر هدف پااليشگاههاي زيستي مشابه با پااليشگاههاي نفتي است كه از نفت خام سوخت و مواد شيميايي متعدد توليد ميكنند كارآمدي و بازده پااليشگاه زيستي نوع محصوالت توليدي و فرآيندهاي به كار رفته در آن به نوع خوراك زيستي مورد استفاده وابسته است گياهان كرچك و منداب گياهان غيرخوراكي بوده كه قابليت كشت بر پساب و تصفيه بيولوژيكي پساب و شرايط خشك و كم آب را دارند و عالوه بر بخشهاي ليگنوسلولزي حاوي دانههاي روغني هستند روغن استخراج شده از اين دانهها ارزان قيمت بوده و بازده بااليي براي توليد بيوديزل دارد از طرفي بخشهاي ليگنوسلولزي نيز براي توليد اتانول و بيوگاز مناسب هستند آناليز فني و اقتصادي روشي براي بررسي جنبه هاي فرآيندي و سودآوري يك تكنولوژي و انتخاب تكنولوژي مناسب مي باشد در اين پژوهش آناليز فني و اقتصادي شش فرآيند در قالب پااليشگاه زيستي براي توليد سوختهاي زيستي بيوديزل اتانول و بيومتان به همراه محصوالت جانبي ديگر از دوگياه كرچك و منداب بررسي شده است بدين منظور فرآيندهايي در قالب سناريوهاي مختلف طراحي شده و توسط نرمافزار Aspen plus شبيهسازي آنها انجام شده است بر مبناي دادههاي شبيهسازي بدست آمده تجهيزات فرآيندي هر سناريو طراحي شده و به كمك نرمافزار Aspen PEA برآورد اقتصادي انجام شد در هر مورد هزينههاي سرمايهگذاري كل هزينههاي عملياتي و قيمت تمام شده سوختهاي زيستي محاسبه شده و قيمت معادل سوختهاي زيستي توليد شده در هر فرآيند با قيمت محصول موجود در بازار و سوختهاي فسيلي مقايسه شده است سپس به كمك آناليز حساسيت انجام گرفته تأثير متغيرهاي مختلف بر قيمت محصول بررسي شد بر اساس نتايج بدست آمده قيمت معادل اتانول توليد شده در سناريوهاي 1و 2 براي گياه كرچك و 4 و 5 براي گياه منداب به ترتيب 123 2 396 2 365 2 و 155 2 دالر به ازاي ليتر بدست آمد اين مقدار از قيمت بنزين در منطقه خاورميانه بيشتر اما از قيمت اتانول در ايران كمتر است بنابراين توليد اتانول زيستي با توجه به قيمت اتانول در ايران مقرون به صرفه است قيمت معادل بيومتان توليد شده در سناريو 3 براي كرچك و سناريو 6 براي منداب به ترتيب 15 2 و 91 1 دالر به ازاي متر مكعب بدست آمد اين مقدار از قيمت گاز طبيعي بيشتر است بنابراين توليد بيومتان مقرون به صرفه نيست مطابق نتايج بدست آمده به دليل اختصاص يارانه به بخش سوختهاي فسيلي در ايران توليد سوختهاي زيستي به تنهايي مقرون به صرفه نيست در حاليكه توليد آنها در قالب پااليشگاه زيستي بر اساس شاخصهاي اقتصادي سوددهي دارد بررسيها نشان داد سرمايه اوليه مورد نياز براي هر سناريو به ترتيب 96 15 29 14 94 31 22 25 95 55 و 12 91 ميليون دالر است شاخص سوددهي محاسبه شده براي هر سناريو به ترتيب 92 1 14 1 49 2 42 1 23 1 و 19 2 است بنابراين توليد بيوديزل از گياهان كرچك و منداب در يك پااليشگاه زيستي كه اتانول مهمترين محصول جانبي آن است و در اين بررسي مربوط به سناريوهاي 1 2 4 و 5 است مقرون به صرفه است قيمت معادل بيوديزل توليد شده به عنوان محصول اصلي براي سناريو 2 مقدار 323 2 و براي سناريو 5 مقدار 663 2 دالر به ازاي ليتر بدست آمد كه كمتر از 213 2 دالر به ازاي ليتر قيمت گازوئيل در منطقه خاورميانه است و نشان ميدهد توليد بيوديزل در قالب پااليشگاه زيستي طراحي شده در دو سناريو 2 و5 مقرون به صرفه خواهد بود آناليز حساسيت انجام گرفته مشخص كرد مؤثرترين عامل بر قيمت بيوديزل توليد در هر سناريو قيمت دانه روغني گياه كرچك و منداب است به طوريكه با افزايش 25 قيمت دانه گياه كرچك و منداب 31 31 تغيير در قيمت بيوديزل توليدي ايجاد ميگردد كاهش هزينههاي توليد گياهان كرچك و منداب كه از طريق كشت بر روي پساب امكانپذير است موجب كاهش قيمت بيوديزل ميشود همچنين با حذف كامل يارانهها و افزايش مالياتهاي بخش انرژيهاي فسيلي كه در برنامههاي دولت قرار دارد توليد سوختهاي زيستي در ايران به لحاظ اقتصادي مقرون به صرفهتر خواهد شد همچنين نتايج نشان داد كه كشت گياه كرچك و منداب در راستاي كاهش آلودگيهاي زيست محيطي با توجه به قابليت كشت اين گياهان براي مقابله با پديده ريزگرد ها و فرسايش خاك و توانايي رشد بر روي فاضالب و با توجه به پتانسيل موجود در استفاده از اين گياهان به عنوان خوراك پااليشگاه زيستي در مقياس صنعتي مقرون به صرفه خواهد بود واژگان كليدي پااليش
چكيده انگليسي :
Techno Economic Analysis of Biorefinery Based on Castor and Eruca Sativa Plants Vajiheh Rahimi v rahimi@ce iut ac ir 11 January 2017 Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Keikhosro Karimi karimi@cc iut ac ir Marzieh Shafiei m shafiei@eng ui ac ir Abstract Global interest in development of biorefineries has drawn significant attentions due to their benefitssuch as higher efficiency multifaceted use of bio based feedstocks and reducing the deleterious effectsof fossil fuel consumptions In biorefineries a biomass takes part in different chemical and biologicalreactions as a main feedstock and produces biofuel and various byproducts including heat power andchemicals such as resins vitamins and fibers In other words biorefineries use oil refineries concepts in which a wide range of valuable fuels and chemicals are produced simultaneously from oil Thefeedstock s type has significant impacts on the process design and products types Castor and ErucaSativa are non edible plants and can flourish even under extreme cultivation conditions They can becultivated on wastewater while the cost of cultivation is lower than other plants such as rapeseed andsoybean These plants contain seeds and lignocellulosic residuals The oil extracted from these seeds isinexpensive and can be efficiently used for the production of biodiesel Besides the lignocellulosicparts are suitable for biogas and ethanol production In this study techno economic analyses weredesigned for six distinct processes to produce biodiesel ethanol and biomethane along with byproducts Simulation of the processes was carried out by Aspen plus software Using the simulation results economical assessment done by Aspen PEA Afterwards total capital investment manufacturing costs and manufacturing price of biodiesel were estimated for each case and sensitivity analyses wereconducted Based on the obtained results the price of produced ethanol in scenario 1 and 2 for castorand scenario 4 and 5 for Eruca Sativa were 0 701 0 693 0 567 0 558 $ per litter respectively Theprice was higher than that of petrol in Middle East but lower than that of ethanol in Iran Thus producing ethanol was affordable regarding to the price of ethanol in Iran The price of producedbiomethane in scenario 3 for castor and scenario 6 for Eruca Sativa were 0 58 and 1 19 $ m3 respectively This price was higher than that of natural gas was not economically feasible forbiomethane In spite of the subsidies given to fossil fuels in Iran producing biofuels via the biorefinerywas still profitable however they are not profitable lonely The studies showed that initial investmentrequired for each scenario was 51 69 48 90 87 49 52 02 55 59 and 89 08 Million$ respectively Profitability index calculated for each scenario was 1 29 1 41 0 94 1 24 1 32 and 0 98 respectively Therefore producing biodiesel from castor and Eruca Sativa in biorefinery that ethanol is the mostimportant side product and in this study is related to scenario 1 2 4 and 5 is affordable The price ofbiodiesel produced as a main product for scenario 2 was 0 323 and for scenario 5 was 0 366 $ per litter and was lower than 0 380 $ L that was the price of diesel in Middle East region indicating thatproducing biodiesel via the biorefinery would be cost effective Sensitivity analysis specify that themost effective factor on the price of biodiesel produced in each scenario was the price of oilseed ofcastor and Eruca Sativa Decreasing the production cost of castors and Eruca Sativa that is feasible bycultivating on sewage results in lower price of biodiesel By exclusion of subsides and increasing taxon fossil fuels which is the future plan of government producing biofuels will be more economical The results also showed that cultivating castor and Eruca Sativa in order to decrease the environmentalpollution regarding the capabilities of such plants to confront against dust and soil
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، مرضيه شفيعي
استاد داور :
احمد محب، محمدهادي جزيني
