پديد آورنده :
ناظمي، فرشيد
عنوان :
طراحي، شبيه سازي و آناليز فني-اقتصادي پالايش جلبك قهوه اي نيزيمودينيا زنرديني
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي فرايند
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، 109ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، مرضيه شفيعي
توصيفگر ها :
سوخت زيستي , اسپن پلاس , پالايشگاه زيستي , شبيه سازي فرايند , علف دريايي , آناليز فني-اقتصادي , جلبك نيزيمودينيا زنرديني
استاد داور :
حميد زيلويي، محسن محمدي
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/06/04
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/06/04
چكيده فارسي :
چكيده پژوهش حاضر با هدف بررسي امكان سنجي فرايندي اقتصادي پااليش زيستي جلبك قهوهاي نيزيمودينيا زنرديني گونه اي فراوان از جلبكهاي طبيعي خليج فارس و درياي عمان به منظور توليد انرژي و مواد شيميايي با ارزش انجام شده است دو سناريو متفاوت براي احداث يك پااليشگاه زيستي بر مبناي جلبك نيزيمودينيا زنرديني از لحاظ فرايندي و اقتصادي بررسي شده است در سناريو اول كه فرايند توليد سوختهاي زيستي ناميده شده است پتانسيل فرايندي اقتصادي جلبك قهوهاي به منظور توليد بيواتانول و برق در مقياس باال مورد بررسي قرار گرفته است در اين فرايند ابتدا كليه تركيبات قندي با قابليت تبديل به بيواتانول طي واكنش هيدوليز و تخمير به بيواتانول تبديل و باقيمانده تركيبات آلي براي توليد برق سوزانده ميشوند در سناريو دوم كه فرايند توليد مواد با ارزش ناميده شده است پتانسيل فرايندي و اقتصادي جلبك قهوهاي براي توليد مواد زيستي با ارزش از جمله آلژينات مانيتول و پروتئين بررسي شده است هر دو سناريو توسط نرم افزار Aspen Plus شبيه سازي شده و نتايج شبيه سازي در آناليز جريان پول مورد استفاده قرارگرفته است در ادامه شاخصهاي اقتصادي مختلف براي هر فرايند محاسبه شده است ظرفيت كارخانه براي هر دوسناريو برابر با 000 005 تن جلبك خشك در سال در نظر گرفته شده است در سناريو اول 000 53 تن بيواتانول و 62 مگاوات برق توليد شد در سناريو دوم 000 95 تن در سال سديم آلژينات 000 04 تن در سال مانيتول 000 74 تن در سال پروتئين 000 021 تن در سال كود شيميايي و 000 91 تن در سال بيواتانول توليد شد همچنين در سناريو اول 8 92 مگاوات يوتيليتي گرم 6 67 مگاوات يوتيليتي سرد و 3 01 مگاوات برق مصرف شد در سناريو دوم 5 96 مگاوات يوتيليتي گرم 6 75 يوتيليتي سرد و 9 95 مگاوات برق مصرف شد در سناريو اول هزينهي سرمايه گذاري كل برابر با 7 162 ميليون دالر هزينههاي عملياتي كل برابر با 3 75 ميليون دالر در سال و فروش ساليانه كل برابر با 9 42 ميليون دالر در سال ميباشد در سناريو دوم هزينه ي سرمايه گذاري كل برابر با 5 225 ميليون دالر هزينه هاي عملياتي كل برابر با 2 001 ميليون دالر در سال و فروش ساليانه كل برابر با 7 513 ميليون دالر در سال محاسبه شده است با مقايسه شاخصهاي سودآوري فرايند توليد مواد با ارزش سناريو دوم در مقايسه با فرايند توليد سوخت هاي زيستي سناريو اول از پتانسيل اقتصادي به مراتب باالتري برخوردار ميباشد حداكثر قيمت جلبك خشك مجاز براي خريد براي سناريوي دوم 473 دالر به ازاي هر تن جلبك خشك محاسبه شد حداقل قيمت مجاز فروش اتانول تنها براي سناريوي اول محاسبه شده است حداقل قيمت مجاز براي فروش اتانول در اين فرايند 5 2 دالر به ازاي هر ليتر بيو اتانول محاسبه شد كه به طور قابل توجهي باالتر از قيمت گزارش شده براي منابع زيست توده ليگنوسلولزي است اين امر نشان مي دهد كه توليد سوخت زيستي نسل سوم از جلبك قهوهاي از پتانسيل اقتصادي كمتري نسبت به توليد سوخت زيستي از خوراك ليگنوسلولزي توليد سوخت زيستي نسل دوم برخوردار است در نهايت آناليز حساسيت پارامترهاي متفاوت فرايندي و اقتصادي بر روي فاكتور MDSP براي سناريو اول و دوم انجام شد در سناريو اول فاكتور نرخ توليد اتانول از جلبك بيشترين تاثير را بر فاكتور MDSP و در نتيجه اقتصاد فرايند داشت در حاليكه در سناريو دوم تغييرات در تركيب درصد آلژينات در خوراك بيشترين تاثير را بر فاكتور MDSP داشت واژگان كليدي Aspen Plus سوخت زيستي پااليشگاه زيستي شبيه سازي فرايند علف دريايي آناليز فني اقتصادي جلبك نيزيمودينيا زنرديني
چكيده انگليسي :
Simulation Design and Techno economic Aspects of Nizimuddinia zanardini Brown Macroalga Biorefining Farshid Nazemi Farshid nazemi@ce iut ac ir Aguest 11 2020 Department of Chemical Engineering Isfahan University of TechnologyDegree M Sc Language FarsiK Karimi Prof Supervisor karimi@cc iut ac irM Shafiei Assis Prof Supervisor m shafiei eng@gmail comAbstract The present study aims to investigate the economic and process feasibility of multiple biorefinery pathwaysbased on a natural and widely available brown macroalga Nizimuddinia zanardini In the first pathway named biofuel scenario the seaweed is used for large scale energy and fuel production by converting all fermentableingredients including mannitol and glucan to bioethanol and employing the waste streams to produce electricity In the second pathway named biorefinery scenario a full cascading biorefinery approach was applied to co produce highly valuable chemicals including alginate mannitol and protein Moreover bioethanol and fertilizerwere produced from the remaining organics and inorganics respectively Both scenarios were simulated by AspenPlus and the simulation results were used in a cash flow analysis by which multiple economic indices werecalculated In the biofuel scenario bioethanol and electricity were produced at the rate of 35 000 ton year and 26MW respectively While in the biorefinery scenario 59 000 ton sodium alginate 40 000 ton mannitol 47 000 tonprotein 120 000 ton fertilizer and 19 000 ton bioethanol were produced annually Moreover in the biofuelscenario hot utility cold utility and electricity were utilized at the rate of 29 8 MW 76 6 MW and 10 3 MW respectively While in the biorefinery scenario 69 5 MW hot utility 57 6 MW cold utility and 59 9 MWelectricity were demanded In addition in the biofuel scenario total capital investment TCI total operating costs TOC and total annual sales TAS were 261 7 million US dollar M$ 57 3 M$ year and 24 9 M$ year respectively On the other hand in the biorefinery scenario higher values were obtained for the TCI 522 5 M$ TOC 100 2 M$ year and TAS 315 M$ year The maximum allowable dry seaweed price was calculated forthe biorefinery scenario as 374 $ per tonne of dry weight which could be used to set a seaweed cultivation costgoal in the future studies Minimum ethanol selling price MESP was 2 5 $ per liter for the biofuel scenario which was significantly higher than MESP reported for well known lignocellulosic biomass resources showingthat third generation biofuel from seaweed had a lower economic potential compared to the second generationbiofuel In the biofuel scenario the major MDSP contributers were capital recovery charge and ethanol productcredit While the main contributers to MDSP of the biorefinery scenario were alginate product and mannitolproduct credits showing the importance of producing high value chemicals in the seaweed biorefinery Finally asensitivity analysis of multiple process and economic parameters was applied on the MDSP of each scenario Inthe biofuel scenario MDSP altered significantly by changing the bioethanol production rate illustrating that theethanol production rate played a pivotal role in the economics of a plant producing a large volume of biofuel fromseaweed While in the biorefinery scenario changes in alginate composition in the feedstock can considerablyaffect the MDSP and in turn the project s economics Among different economic parameters changes in thepercentage of initial investment and the internal rate of return substantailly altered MDSP of both scenarios Based on the profitability indices it was concluded that the seaweed had a low economic potential for large scalebiofuel production owing to the low ethanol production yield from seaweed carbohydrates To outcome thisobstacle studies should be performed on commercializing microorganisms capable of producing ethanol at a highrate especially from those carbohydrates that are exclusively available in the seaweed structure On the otherh
استاد راهنما :
كيخسرو كريمي، مرضيه شفيعي
استاد داور :
حميد زيلويي، محسن محمدي
