عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی فرایندهای مختلف جداسازی و خالص سازی در تولید بیودیزل از جلبکها و مقایسه فرایندها از نظر مصرف انرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1787.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76984
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- ارسلان علویان قوانینی
- استاد راهنما
- محمدحسین صراف زاده
- چکیده
- یکی از مشکلات اصلی در استفاده از ریزجلبکها بعنوان منبع انرژی، هزینه بالای استخراج لیپید از آنها به کمک حلال‌های آلی و تبدیل لیپید به سوخت بیودیزل است که این امر ناشی از حضور درصد بالای آب در خوراک ورودی می‌باشد که معمولاً مقدار آن به 80 درصد وزنی می‌رسد. بنابراین هدف اصلی این پایان نامه پیشنهاد فرآیندهای جدید استخراجی و واکنشی در تولید سوخت بیودیزل به منظور تخمین مصرف انرژی به کمک پارامترهای اقتصادی است. فرآیند اول پیشنهادی تولید بیودیزل با استفاده از فرآیند استخراج لیپید و تبدیل آن به سوخت بیودیزل بصورت هم‌زمان در راکتور با استفاده از متانول به عنوان حلال و واکنشگر می‌باشد. نکته مهم در استفاده از این فرآیند درصد بالای متانول مصرفی است. هرچه متانول مصرفی بالا باشد منجر به تولید بیشتری بیودیزل در مدت زمان کمتر می‌شود اما از طرفی دیگر موجب افزایش مصرف انرژی به منظور جداسازی و خالص‌سازی بیودیزل و بازیابی متانول می‌شود. این روش با یک فرآیند رایج تولید سوخت بیودیزل در حضور کاتالیست قلیایی مقایسه شده‌است. نتایج اقتصادی فرآیندهای تولید سوخت بیودیزل نشان می‌دهد که اگرچه انجام استخراج و واکنش به صورت هم‌زمان تعداد تجهیزات مورد استفاده را کاهش داده اما به دلیل مصرف بالای متانول و در نتیجه افزایش مصرف انرژی هزینه‌های فرآیند بسیار افزایش یافته است. جمع کل انرژی به جرم بیودیزل تولیدی در فرآیند واکنشی قلیایی (Mj/kg) 42+ است که نشان می‌دهد می‌توان از این فرآیند در تولید انبوه بیودیزل استفاده کرد که البته قیمت نهایی سوخت بیودیزل تولیدی در این فرآیند 94/0 دلار برلیتر است که 34/0 دلار بر لیتر از قیمت جهانی دیزل در سال 2016 بیشتر است. واحد واکنشی قلیایی در این فرآیند تنها 4 درصد کل مصرف انرژی را در بر می‌گیرد که به دلیل میزان کم متانول مصرفی به منظور انجام واکنش تولید بیودیزل است. اما جمع کل انرژی فرآیند استخراج و واکنش به صورت هم‌زمان (Mj/kg) 3/97- است و نمی‌توان این واحد را از لحاظ اقتصادی مناسب دانست و واحد جداسازی متانول بیش از 80 درصد مصرف انرژی کل فرآیند را تشکیل می‌دهد.
- Abstract
- One of the main challenges in utilizing microalgae as an energy source is the high cost of lipid extraction by organic solvents in presence of the large amount of water in feed stock. The weight portion of water is assumed to be 80 percent. As a result, proposing new extraction and conversion processes in the field of biodiesel production from microalgae and economic evaluation of the processes are the main aims of this project. The first process is called in situ transesterification. In this process lipid content in wet microalgae is extracted and converted to biodiesel simultaneously by the use of methanol as solvent and reactant. The main parameter in this process is the rate of methanol consumption. When the amount of methanol increases, more lipid is extracted and converted to biodiesel. On the other hand, the excessive methanol could lead to more energy consumption in separation and purification processes. This process has been compared with catalytic transesterification process. The economic results of in situ transesterification reveal that the cost of energy consumption increases in methanol recovery section rapidly, and total net energy is around -97.3 (MJ/kg). It illustrates the fact that this process could not be economically viable and more investigations are needed. In contrast, in catalytic process, total net energy per mass of biodiesel is around 42 (MJ/kg). It proves the fact that this process has the potential to be used in large scale. The final biodiesel selling price is also 0.94 $/L which is still high in comparison with global diesel price in 2016 (0.34 $/L). The base catalytic transesterification process is responsible for only 4% of total energy consumption in the whole plant.
