Ingeniería Química · 2012
Evaluación técnico-económica de una planta de producción de etanol a partir de bagazo de caña utilizando un pretratamiento con ácido diluido y la ruta tecnológica SHF
En el presente trabajo de investigación se adecuaron los datos de una simulación de una planta de producción de etanol lignocelulosico a partir de bagazo de caña, utilizando acido sulfúrico diluido como pretratamiento, seguido de hidrólisis enzimática, fermentación, destilación y deshidratación, realizada en el programa de simulación de procesos químicos ASPEN PLUS V7.1, de tal manera que los rendimientos de la simulación, se aproximaran a los obtenidos en plantas de producción de etanol lignocelulosico en funcionamiento. Para realizar la adecuación de la simulación, se hizo una revisión del estado del arte del proceso, obteniendo las condiciones más recomendadas para cada etapa del proceso, las condiciones de trabajo de la etapa de pretratamiento fueron las siguientes: carga de sólidos del 7%, 167ºC, presión de 9 atm y un tiempo de residencia de 10 min, además se utilizaron, conversiones de 90% para la hemicelulosa y de 7% para la celulosa para esta etapa, obteniendo como resultado una capacidad de producción de 5767,53 kg/h de etanol y un rendimiento de 230 kg etanol/ton de bagazo de caña seco o 75,85 gal etanol/ton de bagazo de caña seco, la capacidad instalada de la planta estudiada fue de 25.000 kg/h de bagazo en base seca. En la evaluación económica se pudo establecer que, al hacer cambios del material de construcción resistente a la corrosión, de los equipos del área de pretratamiento, se incrementa en un 10,02% el costo total de los equipos, también se pudo establecer que con estas condiciones, el proceso no es rentable económicamente.
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Contenido
- INTRODUCCIÓNp. 12
- MARCO TEÓRICOp. 13
- PRODUCCION DE ETANOL LIGNOCELULOSICOp. 13
- 1.1.1 Pretratamientop. 14
- 1.1.2 Hidrólisisp. 15
- 1.1.3 Fermentaciónp. 15
- 1.1.4 Recuperación del producto: Destilación y deshidrataciónp. 16
- 1.2 ESTADO DEL ARTEp. 17
- 1.2.2 Pretratamiento con acido diluidop. 18
- 1.2.3 Plantas de producción de etanol lignocelulosico a nivel industrialp. 18
- 2. METODOLOGIAp. 20
- 2.1 SIMULACIÓN DEL PROCESOp. 20
- DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESOp. 22
- 3 ANÁLISIS DE RESULTADOSp. 23
- 3.1 ANÁLISIS TÉCNICOp. 23
- 3.1.1 ÁREA 101-Almacenamiento de la materia prima y pretratamientop. 23
- 3.1.2 ÁREA 201-Neutralizaciónp. 24
- 3.1.3 ÁREA 301-Hidrólisis enzimáticap. 24
- 3.1.4 ÁREA 401-Fermentacion de hexosasp. 25
- 3.1.5 ÁREA 501-Fermentacion de pentosasp. 25
- 3.1.6 ÁREA 601-Destilación y Recuperación de etanolp. 26
- 3.2 ANÁLISIS ECONÓMICOp. 27
- Para hallar el costo de equipos, mantenimiento, mano de obra, up. 27
- 3.2.1 Primer Escenario: Evaluación económica de la plantap. 28
- Oferta y demanda de producto y materias primasp. 28
- del reactor de pretratamiento y el material del flashp. 30
- 3.2.3 Tercer Escenario: Desconexión de la ruta para fermentar pentosasp. 32
- DE RESULTADOSp. 33
- RECOMENDACIONESp. 37
- BIBLIOGRAFÍAp. 38
- ANEXOSp. 43
- Tabla No. 1. Rendimientos de empresas productoras de etanol lignocelulosicop. 19
- Tabla No. 2. Flujo de masa y dinero de materias primasp. 29
- planta de 50.000 kg/h bagazop. 29
- proceso, cuando se cambia de material de construcciónp. 31
- solo con la fermentación de hexosasp. 32
- Tabla No. 7. Inversiones del proyectop. 33
- Tabla No. 8. Costos de los servicios industriales del segundo escenariop. 33
- Elander, 2005p. 34
- lignocelulosicop. 49
- ruta SHFp. 13
- lignocelulósicap. 14
- Figura No. 3. Etapas realizadas durante el trabajop. 20
- bagazo de caña, simulada en ASPEN PLUSp. 21
- consideraciones más importantesp. 43
- ANEXO B. Empresas que trabajan con material lignocelulosico en el mundop. 44
- ANEXO C. Plantas productoras de etanol lignocelulosicop. 46
- ANEXO F. Prueba de acidez de acido sulfúricop. 50
- ruta shfp. 51
- ANEXO H. Factores en el escalamiento y diseño de equiposp. 53
- de los filtros rotativosp. 54
- producción de etanol lignocelulosico a partir de bagazo de caña de azúcarp. 58
- 5 años en Colombiap. 56
- ANEXO L. Costos de mano de obrap. 57
- producción de etanol lignocelulosico a partir de bagazo de caña de azúcarp. 58
- fermentación de hexosasp. 48