Logo
Logo

Производство биоэтанола

Ноу-хау и лицензирование технологии

Технология Фогельбуш по производству биоэтанола

Биоэтанол - это дегидратированный (высококонцентрированный) спирт, используемый в качестве присадки к топливу. Это готовое чистое топливо для двигателей внутреннего сгорания, которое легко смешивается с бензином

Его изготовляют из растительного сырья по современной энергосберегающей технологии; биоэтанол способен заметно сократить выбросы парникового газа транспортными средствами, что немаловажно для климатических нагрузок. Малоуглеродистые (парниковые) выбросы являются основной целью политики внедрения биоэтанола

С нашим оборудованием можно производить этанол из широкого диапазона крахмало- или сахаросодержащих субстратов. Диапазон сырья охватывает пшеницу, рожь, кукурузу, просо, ячмень, картофель, кассаву, сладкий картофель и побочные продукты глубокой переработки зерна, а также сахарного сорго, сахарного тростника или сахарной свеклы в виде меласс, густого сока или сиропа и, конечно же, продукты гидролиза целлюлозы.

Чтобы узнать ключевые показатели при строительстве завода
»ОЗНАКОМЬТЕСЬ С ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫМИ ВОПРОСАМИ» 
Структурная схема

Технология Фогельбуш по производству биоэтанола

 

Адаптируется под сырье
ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ

КРАХМАЛ: Зерно и клубни подвергаются дроблению или измельчению перед их использованием в процессе. Крахмал или побочные продукты глубокой переработки зерна не требуют никакой специальной обработки и подаются непосредственно на ожижение.

САХАР: Мелассы или сахарный сироп обычно не требуют специальной обработки; их разводят, окисляют и подают на участок ферментации. В случае наличия большого количества ингибирующих веществ (влияющих на ферментацию) в субстрате, может возникнуть необходимость пастеризации и/или разделения. В редких случаях может потребоваться удалить осадок.

ПРОЕКТНОЕ РЕШЕНИЕ : Сухой или мокрый помол

У обоих вариантов свои преимущества:

  • После сухого помола сырьё содержит все зерновые волокна, шелуху и пр. В качестве побочного продукта этого простого и надёжного процесса образуется сухая барда (DDGS) высокого качества.
  • На установках с мокрым помолом для производства этанола используют чистый субстрат без волокон или барды. Выход при глубокой переработке зерна выше, но барда при этом не производится.
1 Fermentation
Превращение в спирт
БИОРЕАКЦИЯ

Крахмал обрабатывают процессами ожижения и осахаривания для получения глюкозы - ферментируемого сахара. Частично-осахаренная масса охлаждается и подается на участок ферментации. Окончательный гидролиз крахмала в глюкозу происходит одновременно в ходе ферментации. Для вторичного использования воды и латентного тепла, в процессе Фогельбуш Хотмэш поток декантированной барды направляется к участку ожижения/осахаривания.

На этапе  ферментации моносахариды превращаются в спирт с помощью дрожжей. Стандартный процесс ферментации Фогельбуш в производстве биоэтанола - наш усовершенствованный процесс непрерывной ферментации МУЛЬТИКОНТ

Ферментация субстрата начинается в предварительном ферментере при заданных условиях, благоприятных для роста дрожжей. Ферментируемое сусло постепенно перетекает через несколько главных ферментеров, в процессе чего нарастает концентрация спирта. Обычно получаемая концентрация спирта в сусле составляет 13-15% об. (в зависимости от сырья). Из последнего ферментера спиртовое сусло подается в промежуточную емкость для дистилляции.

При использовании труднообрабатываемого сырья может применяться периодический процесс ферментации.

При применении некоторых неволокнистых субстратов, например, меласс или крахмального молока, можно использовать дрожжи повторно для увеличения выхода и ускорения ферментации.

Тепло, вырабатываемое во время ферментации, используется повторно с помощью внешних теплообменников, отработанный воздух из ферментеров проходит через газоочиститель для рекуперации спирта и двуокиси углерода.

1 DRD
Готовый продукт
ИЗОЛЯЦИЯ И КОНЦЕНТРАЦИЯ ПРОДУКТА

Спиртовое сусло предварительно нагревается и подается в колонну  дистилляции, где спирт-сырец очищается от сусла, после чего остается бесспиртовая жидкость - барда. В нескольких рядах технологических колонн спирт-сырец очищается и концентрируется до приблизительно 94%об

Для сбережения острого пара колонны работают под разными уровнями давления так, что одна колонна нагревается головными парами другой - это и есть система Фогельбуш, известная как дистилляция под различным давлением

Энергопотребление также можно сократить с помощью тепловой интеграции установки дистилляции, ректификации и дегидратации, снижая расход пара до 1150 кг/ 1000 л биоэтанола.

Процесс дегидратации применяется для получения безводного этанола. Стандартная технология дегидратации Vogelbusch работает за счёт процесса адсорбции с переменным давлением (PSA) с применением молекулярных сит. Таким образом, массовую долю содержания воды можно сократить до 0,05% об.

1 pycnometer
СТАНДАРТЫ НА ПРОДУКЦИЮ

У нас есть технология и опыт проектирования технологических процессов для разнообразных применений и характеристик продуктов. Системы колонн Фогельбуш могут проектироваться для соответствия стандартам топливного этанола, таким как ASTM D4806 (USA) или EN 15376 (EU), либо же индивидуальным требованиям заказчика.

Аналитические испытания - одна из задач нашей лаборатории.

Повысить эффективность производства
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Поскольку для технологического процесса нужен только сахар или крахмал, из остальных ингредиентов сырья можно получить ценные побочные продукты. 

Барда из меласс или сиропов свеклы или тростника подается непосредственно на участок выпаривания, где она концентрируется в пределах 30-65% в зависимости от назначения. Концентрированную барду (винассу) можно продавать как добавку к животному корму или удобрение либо сжигать для выработки пара для технологических нужд. Для производства биогаза концентрирования барды не требуется.

В зерновой барде содержатся белки, минералы, жиры и волокна, составляющие ценные вещества корма для животных. Нерастворимые вещества в зерновой барде отделяются в декантере и смешиваются с концентрированной бардой с участка выпаривания до того как направиться на участок  сушки. Сухой продукт продается в виде порошка или гранул сухой барды с растворимыми веществами. Другой вариант, особенно подходящий для небольших заводов, это прямая продажа барды и сухого остатка из декантера. Барда также может служить непосредственным источником энергии в виде биомассного топлива для котлов или после её переработки в биогаз.

Водо- и энергосбережение

Наш инженерный подход - это ведущие в этой отрасли эксплуатационные показатели с точки зрения потребления первичных источников энергии и пресной воды:

  • Латентное тепло от переработки барды, горячий конденсат и лютерная вода снижают не только энергопотребление, но и потребность в воде в ходе подготовки сырья;
  • Предварительная концентрация барды в испарителе дистилляционной установки снижает паропотребление на участке выпаривания;
  • Вторичное использование паров от сушки с участка выпаривания и возврат остаточных паров в сушку (принцип замкнутой цепи) значительно снижает выбросы в атмосферу;
  • Использование в технологических процессах и инженерных сетях конденсата и лютерной воды вместо пресной воды минимизирует расход воды и жидкие сбросы.

Энергоэффективность представляет собой испытанный, низкобюджетный способ сокращения выбросов углерода и участия в рациональном использовании природных ресурсов.

ПРОЕКТНОЕ РЕШЕНИЕ : Газовая или паровая сушилка

Решения, касающиеся выбора технологий сушки, зависят от типа существующих энергоносителей и их стоимости. При наличии дешевого пара, используются трубные сушилки, косвенно нагретые паром. В иных случаях применяют газовые сушилки или сушилки, работающие на легком дистиллятном топливе. Они могут быть кольцевыми или с вращающимися барабанами.

Как сократить факторы воздействия на стоимость производства?

Наиважнейшими ценообразующими факторами в производстве биоэтанола являются сырьё, энергозатраты и начальные капиталовложения.

Наши современные концепции в разработке технологического процесса для заводов по производству биоэтанола оказывают большое влияние на эти носители издержек и эксплуатационную готовность предприятия. К ключевым факторам относятся:

Непрерывный процесс ферментации
  • Низкие инвестиционные и операционные затраты;
  • Чрезвычайно высокий выход, концентрация и производительность;
  • Надежная стабильная эксплуатация в течение долгого времени;
  • Легкость в эксплуатации благодаря полной автоматизации.
Низкий расход тепловой энергии
  • Восстановление и повторное использование вторичной энергии от производственных потоков;
  • Тепловая интеграция на каждом этапе технологического процесса, а также в целом по заводу.
Экономия воды и уменьшение образования сточных вод
  • Рециркуляция барды;
  • Рециркуляция лютерной воды и повторное использование конденсата вторичного пара;
  • Повторное использование обработанной сточной воды в подготовке утилитов (напр., градирни) или для производственных нужд.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ РЕШЕНИЯ

Постоянное развитие и усовершенствование нашего ноу-хау гарантирует, что вся технология является действительно передовой, а не просто очередной типовой разработкой. Фогельбуш предлагает гибкие схемы проектирования с высокотехнологичными решениями, разработанными в соответствии с требованиями заказчика, для оптимизации экономики процесса:

  • Возможность попеременного использования различных типов сырья;
  • Совмещенное или альтернативное производство биоэтанола, технического и питьевого спирта;
  • Соответствие точным техническим условиям (давление пара, и т.п.) и требуемому качества продукта;
  • Учет локальных условий строительства и технического обслуживания.

Наши специалисты также могут модернизировать или переоборудовать Ваши существующие установки для расширения мощности, увеличения выхода и/или качества продукта и сбережения энергии и воды. Мы также помогаем производителям, которые хотят диверсифицировать производство и получать прибыль от побочных продуктов процесса производства спирта.

1 flexpower
СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БИОЭТАНОЛА

Биоэтанол можно по-разному применять в двигателях внутреннего сгорания:

Водный этанол (95% объема) содержит воду. Его можно использовать вместо бензина в машинах с модифицированными двигателями.

Безводный (или дегидратированный) этанол не содержит воды и в нем не менее 99% чистого спирта. Его можно смешивать с обычным топливом в пропорции от 5% (E5) до 85% (E85). В настоящее время практически во всех машинах можно использовать Е5, в большинстве из них даже Е10, а вот использовать Е85 могут только машины с так называемым «гибким» топливом.

ЭТБЭ (этилтретбутиловый эфир) - топливная присадка, получаемая из биоэтанола.

Средние расходные показатели

Все приведенные цифры - типовые и зависят от конфигурации завода и оборудования.

Расход на 1000л биоэтанола
Пшеница кг 2.420
Содержание крахмала % 62
Пар* кг 1.400 [3.150]
Энергия кВтч 115 [260]
Охлаждающая вода** м³ 95 [175]
Производственная вода*** м³ 2,7
*) Возможно использование природного газа как альтернативного источника тепла для сушки барды (DDGS)
**) Охлаждающая вода dt = 10K
***) Производственную воду можно частично замещать обработанным конденсатом; Значения в квадратных скобках [ ] учитывают сушку DDGS.
Дополнительно требуются незначительные количества химикатов; их расход зависит от качества сырья. Количество ферментов, необходимых для гидролиза крахмала, зависит от производителя.

Расход на 1000л биоэтанола
Кукуруза кг 2.285
Содержание крахмала % 65
Пар* кг 1.250 [2.750]
Энергия кВтч 110 [220]
Охлаждающая вода** м³ 90 [165]
Производственная вода*** м³ 2
*) Возможно использование природного газа как альтернативного источника тепла для сушки барды (DDGS)
**) Охлаждающая вода dt = 10K
***) Производственную воду можно частично замещать обработанным конденсатом; Значения в квадратных скобках [ ] учитывают сушку DDGS.
Дополнительно требуются незначительные количества химикатов; их расход зависит от качества сырья. Количество ферментов, необходимых для гидролиза крахмала, зависит от производителя.

Расход на 1000л биоэтанола
Стружка маниоки кг 2.320
Содержание крахмала % 65
Пар кг 1.350
Энергия кВтч 115
Охлаждающая вода* м³ 90
Производственная вода** м³ 4
*) Охлаждающая вода dt = 10K
**) Производственную воду можно частично замещать обработанным конденсатом. Дополнительно требуются незначительные количества химикатов; их расход зависит от качества сырья. Количество ферментов, необходимых для гидролиза крахмала, зависит от производителя.

Расход на 1000л биоэтанола
Mеласса кг 3.210
Содержание сахара* % 50
Пар кг 1.700 [3.000]
Энергия кВтч 70 [100]
Охлаждающая вода** м³ 100 [160]
Производственная вода*** м³ 7
*) Ферментируемый сахар в виде дисахаридов
**) Охлаждающая вода dt = 10K
***) Производственную воду можно частично замещать обработанным конденсатом; Значения в квадратных скобках [ ] учитывают концентрацию винассы.
Дополнительно требуются незначительные количества химикатов; их расход зависит от качества сырья.

Расход на 1000л биоэтанола
Тростниковый сок или сок сахарного сорго кг 8.640
Содержание сахара* % 18
Пар кг 1.200 [2.550]
Энергия кВтч 60 [90]
Охлаждающая вода** м³ 100 [170]
Производственная вода*** м³ 1
*) Ферментируемый сахар в виде дисахаридов
**) Охлаждающая вода dt = 10K
***) Производственную воду можно частично замещать обработанным конденсатом; Значения в квадратных скобках [ ] учитывают концентрацию винассы.
Дополнительно требуются незначительные количества химикатов; их расход зависит от качества сырья.
Наши выборочные проекты по производству биоэтанола

ЧАСТЫЕ ВОПРОСЫ

Вся представленная здесь информация является типовой и может меняться в зависимости от конфигурации установки. Для получения более подробной информации отправьте нам запрос с данными о Вашем проекте.

Минимальная мощность завода по производству питьевого спирта в Европе составляет 300000 литров в сутки (= 100000 тонн в год); при условии благоприятных цен на сырье и энергию в других регионах эта цифра может быть снижена до 30000 литров в сутки.

Для производства 1000 л спирта (в среднем по сахаро- или крахмалосодержащему сырью, но на основе глубокой переработки) с применением процессов производства биоэтаонола Фогельбуш обычно требуется:

  • кукурузы 2350 кг
  • пшеницы 2630 кг
  • сахарной свеклы 10000 кг
  • сахарного тростника 11000 кг

Совмещение различных видов сырья возможно, но предполагает более высокие инвестиционные затраты для обеспечения разных технологических этапов.

Решающими факторами для выбора расположения завода являются:

  • короткие транспортные пути для сырья и готовой продукции;
  • доступность энергии (предпочтительно биомасса = сокращение CO2)

Для завода мощностью 300000 литров в сутки потребуется 5 - 6 гектаров.

При условии наличия разрешений, проектирование и строительство занимают около 18 - 24 месяцев.

Капиталовложения зависят от мощности и конфигурации завода, а также от местных условий. Стоимость технологической установки (за исключением здания, вспомогательных конструкций и инфраструктуры) для завода мощностью 300000 литров в сутки составляет от 30 до 50 миллионов евро

Однако, эта цифра зависит от имеющейся инфраструктуры и используемого сырья. Зернопереработка требует более высоких инвестиции по сравнению с сахаром.

Данные цифры приведены для общего представления, поскольку в каждом проекте есть свои особенности, которые необходимо учитывать

Заполните анкету для проектирования (см. ссылки и загрузки в разделе выше) и направьте ее нам для получения профессиональной оценки Вашего проекта.

Технологические установки

Более подробно о технологических процессах, применяемых в производстве биоэтанола:

Обработка сырья для биогидролиза.
Подготовка сырья
Гидролиз субстратов с помощью микроорганизмов
Ферментация
Гарантия первоклассной чистоты этанола
Дистилляции / ректификация
Удаление воды из спирта
Дегидратация
Разделение твердо-жидких и жидко-жидких сред
Обработка на центрифуге
Концентрация продуктов и обработка стоков
Выпаривание
Итоговая обработка готовых и побочных продуктов
Сушка
НАВЕРХ