Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Октября 2013 в 23:46, дипломная работа
Мета роботи: удосконалення технологічної схеми виробництва біоетанолу.
Завдання до виконання дипломної роботи:
дослідити існуючі способи виробництва біоетанолу, в залежності від географічного положення заводів;
визначити та охарактеризувати сировину та МО, що використовуються на заводі в м. Узин;
дослідити можливі способи утилізації відходів;
удосконалити технологічну схему виробництва біоетанолу
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ІСНУЮЧІ СПОСОБИ ОТРИМАННЯ БІОЕТАНОЛУ
Виробництва малих обсягів
Виробництва середньої потужності
Багатотонажні виробництва
Світовий досвід виробництва біоетанолу
Загальноєвропейський досвід
США
Китай та Індія
1.4.4. Латинська Америка
1.5. Загальносвітові стандарти
РОЗДІЛ 2. СИРОВИНА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОЕТАНОЛУ
2.1. Виробництво біоетанолу з бульбових
2.2. Виробництво біоетанолу із злакових
2.2.1. Виробництво біоетанолу із кукурудзи
2.2.2. Виробництво біоетанолу із тритикале
2.2.3. Виробництво біоетанолу із пшениці
2.2.4.Виробництво біоетанолу із ячміню
2.2.5. Виробництво біоетанолу з жита
2.2.6. Виробництво біоетанолу із целюлози
РОЗДІЛ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА СИРОВИНИ ДЛЯ ЗАВОДУ В М. УЗИН
3.1. Меляса - сировина для біоетанолу на цукровому заводі в м. Узин
3.2. Підготовка меляси для виробництва
3.2.2. Двопотокові схеми
3.2.1. Однопотокові схеми
РОЗДІЛ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА МІКРООРГАНІЗМІВ. Культивування
Загальна характеристика
4.2. Застосування
4.3. Фази росту Saccharomyces cerevisiae
Підготовка МО для зброджування у виробничих умовах
РОЗДІЛ 5. ТЕХНОЛОГІЯ ОТРИМАННЯ БІОЕТАНОЛУ
Етапи виробництва біоетанолу
Підготовка сировини
5.3. Зріджування, оцукрювання і зброджування
5.4. Дистиляція і ректифікація
5.5. Зневоднення та очистка етанолу
5.5.1. Технологія молекулярних сит
5.5.2. Дифузійне випаровування біоетанолу
5.5.3. Азеотропна перегонка
5.6. Технологія виробництва біоетанолу на цукровому заводі в м. Узин
РОЗДІЛ 6. ІСНУЮЧІ СПОСОБИ ПЕРЕРОБКИ БАРДИ
6.1. Схеми з випарними станціями
6.2. Схеми з аеробною мікробіологічної переробкою рідкої фази з отриманням кормових дріжджів
6.3. Схеми з метантанком з отриманням біогазу
6.4. Комбіновані схеми
РОЗДІЛ 7. УДОСКОНАЛЕННЯ ІСНУЮЧОЇ ТЕХНОЛОГІЇ
7.1. Особливості переробки барди на кормові добавки
7.2. Характеристика отриманих кормових добавок
7.3. Екологічна доцільність переробки барди
ВИСНОВКИ
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Проте у Німеччині неприпустимі суміші біопалива. Чисте біопаливо не обкладається податком, тому що біодизель не визнається паливом.
Австрія та Швеція
розробили спеціальну
Тільки кілька країн виробляють
біопаливо, решта країн поки утримуються,
в основному через відсутність
фінансових пільг. Тим не менше, в
цих країнах проводяться
Останнім часом сформувалась
загальноєвропейська політика в
галузі виробництва біопалива. Біла
Книга ЄС щодо стратегії в галузі
енергетики (1997) вказує на необхідність
підвищення частки біопалива на транспорті.
Необхідно забезпечити
Зелена Книга ЄС (2000) підкреслювала важливість біомаси для забезпечення надійності енергопостачання. Визнавалося, що величезний потенціал лісового та сільського господарства не використовується. Використання біомаси призводить до зниження викидів парникових газів на 40-80% порівняно з викопними паливами, покращуємо місцеву екологічну обстановку і створює додаткові робочі місця. Фінальний звіт по Зеленій Книзі (2002) додавав, що в довгостроковій перспективі технічно можливо замінити 20% дизельного палива і бензину на біопаливо до 2020 року, якщо будуть прийняті відповідні політичні заходи.
У 2003 році була прийнята Директива, що встановлює цілі заміщення рідкого палива біопаливом - 2% до 2005 року і 5,75% до 2012 року.
Розглянуто ряд європейських країн – лідерів у виробництві біоетанолу [28].
Франція є одним з лідерів з виробництва як біодизеля, так і біоетанолу. З 1992 року Франція встановила 100% звільнення від податків на виробництво біодизеля і 80% звільнення від податку - на етанол на пілотні проекти. Однак, коли продукція наблизилася до 420000 тонн у 2000 році, це не можна вже було назвати пілотним проектом. Тому ЄК заборонила такі пільги у Франції. Були встановлені квоти на виробництво біопалива на рівні 317500 тон [30].
Німеччина є однією з 6 країн ЄС, що виробляють
біопаливо на комерційній основі. Німеччина
і Австрія не мають обмежень по виробництву
біопалива. Закон про акцизи на нафту і
нафтопродукти ('Mineralolsteuergesetz') регулює
національну політику з біопалива в Німеччині.
Однак це непряме законодавство для біопалива,
оскільки закон не має окремого розділу
з біопалива. Спирт і паливо з рослинної
олії не є мінеральними паливами, і тому
не підпадають під дію цього закону. Також
у законі вказується, що паливо із спирту
або рослинного масла з максимальним вмістом
вуглеводнів 3% має право на звільнення
від податків.
Однак, строго кажучи, біопаливо не має
право на будь-яке звільнення від податків.
Ця ситуація може змінитися, оскільки
уряд вирішив продовжити звільнення від
податків на всі біопалива в рамках планованого
доповнення до Закону про акцизи на нафту
і нафтопродукти [29].
Іспанія. В Іспанії, політика з біопалива може бути розділена на національну та регіональну політику. На національному рівні правил не так багато для країни, яка виробляє біопаливо на комерційній основі. Є фіскальні заходи, які гарантують податкові відрахування для інвестицій в нові капіталовкладення, які будуть використовувати ВДЕ. Податкові відрахування становлять 10% від інвестицій. Переробка Сільськогосподарська і лісових матеріалів в біопаливо (біодизель та біоетанол) і нафтопродукти використовувані при такій переробці, потрапляють під цей закон про відрахування.
Розвиток біопалива також
потрапляє під дію
Інші пільги на національному рівні мають вигляд субсидій та заявлені у Декреті 615/1998. Пільги існують для проектів з виробництва палива з деревних, сільськогосподарських і промислових відходів. Рівень субсидій встановлено на рівні 30%.
Італія виробляє біопаливо з 1991 року. Біодизель розподіляється по муніципалітетам, приватним транспортним фірмам та місцевим муніципальним департаментам. Тому Біла Книга Італії з розвитку ВДЕ (1999) описує цілі з використання біодизелю для цілей теплопостачання і для громадського транспорту. Активна позиція уряду відносно біопалива призвела до того, що Італія зараз має зрілий ринок біопалива.
Італія є однією з 4 країн, де встановлені певні рівні з виробництва біопалива. Країна має квоту в 320 000 тонн (2001 рік).
Більше того, Італії дозволено зменшити акцизні збори на паливо, що містить від 5 до 25% біодизельного палива. Також Італія мала звільнення від податків на виробництво біопалива поки його рівень не досягне 300000 тонн. В даний час акциз на дизельне паливо становить € 381,70 на 1,000 літрів. Акциз на паливо з вмістом біопалива до 5% становить € 362.60 на 1,000 літрів, і € 286.30 на 1,000 літрів при вмісті біопалива близько 25%. Окрім політики з біодизелю, є законодавство з етанолу і біо-ЕТВЕ (Legislative Decree 280 від 1994), яке регулює змішування цих біопалив з бензином[31].
Швеція. Шведський уряд прийняв законодавство, що передбачає зниження використання викопного палива і збільшення частки ВДЕ і, зокрема, біопалива через податкові та адміністративні механізми. Найбільш важлива міра - це те, що біопалива звільнені від податків на енергію, екологічних податків і зборів. Два податку, від яких звільнені біопалива - це податки на викиди СО2 і на викиди сірки. Обидва податку підпадають під дію Акту про оподаткування енергії (Act 1994:1776).
Крім прямих податкових пільг, виробництво та використання біопалива підтримується і через непрямі механізми - так звані «зелені податки». Наприклад, податок на СО2 привів до збільшення використання біопалив. Варто відзначити, що це збільшення відбулося в основному за рахунок використання біопалива на опалювальні потреби. Субсидій на використання біопалива у Швеції немає.
Австрія не має обмежень на виробництво
біодизеля. Виробництво ріпаку зменшувалася
в кінці 90-х, але ця тенденція була переламана
з введенням нової політики, званої OPUL.
Вона націлена на використання поновлюваних
матеріалів, що призвело до збільшення
виробництва таких матеріалів. Так наприклад,
фермери отримують гроші за те, що вирощують
на парових землях енергетичні культури
(наприклад, рапс).
Інша міра - податкові пільги на біодизельне
паливо в наступному розмірі:
- при використанні біодизеля
в чистому вигляді - 100%,
- при вмісті викопного палива до 5%, податкова пільга застосовується до всієї біопаливної складової,
- при вмісті палива більше 5%, податкових відрахувань немає.
Крім того, виробництво біодизеля
на малих установках, що належать сільгоспкооперативам
звільнено від податку на мінеральні палива,
за умови, що паливо буде використовуватися
тільки на внутрішні потреби ферм.
Аналогічні механізми застосовуються
і в інших країнах - у Бельгії, Фінляндії,
Данії, Греції, Ірландії, Голландії, Великобританії.
Ситуація із застосуванням біопалива
в Європі ще раз показує, що розвиток відновлюваної
енергетики - питання не економічне і не
географічний. Визначальним фактором
є наявність механізмів стимулювання
застосування ВДЕ. За наявності політичної
волі уряду, поява економічних механізмів
є закономірним наслідком [33].
1.4.2. США
США.В Америці законодавчо регулюється процес виробництва біопалива. Наприклад, наказ Президента № 13134 встановив національну відданість принципам біоенергетики, було створено закон «Відновлювані палива та хімпрепарати» та Засновано технічний консультативний комітет. Згідно закону про сільське господарство, розділ «Енергія», створення біозаводів стало національною завданням, почали надаватися преференції при купівлі біопалива та інших біопрепаратів, створено гранти для робіт за напрямами: біоетанол, біодизель, відновлювані енергоресурси в сільському господарстві.
Працює ефективне субсидування виробництва паливного біоетанолу. Створено Національні програми Сполучених Штатів Америки:
- чисте повітря для мегаполісів: законодавчо встановлено вміст кисню в бензині на рівні 2.7% для територій з високою щільність населення, при цьому зростає тенденція на заборону метилтретбутилетера, через його канцерогенність та накопичення в грунтових водах (заборонений в 16 штатах);
- федеральний рівень : акцизи зменшені на 29% для E10 (10% етанолу), у перерахунку на чистий етанол це ~ $ 0.14 на літр етанолу, виробленого з відновлюваної сировини;
- регіональний рівень (штати) : програми стимулювання виробництва та субсидії виробнику від $ 0.05 до $ 0.10 на літр виробленого біоетанолу [34].
1.4.3. Китай та Індія
У 2000 році в Китаї прийнята національна програма виробництва і використання етанолу як палива. Будуються заводи з 800,000 тонн етанолу на рік.
В Індії виробляється 5% етанолу в деяких штатах, в майбутньому виробництво пошириться на всю країну [36].
1.4.4. Латинська Америка
В Латинській Америці домінують нові ініціативи з виробництва, в основному на експорт.
Наприклад, законодавством Аргентини визначено, що обов'язкова норма вмісту біоетанолу в бензині і дизельному паливі в 2010 році повинна бути не менше 5%.
Законодавці дали своїй нафтопереробної промисловості 4 роки для приведення технологічних процесів у відповідність з новим законом. Також уряд Аргентини ввів податкові пільги для національних виробників і продавців біопалива. Уряд сподівається, що податкові пільги для виробників і торговців, а також розподіл щорічних квот з податковими преференціями для фермерів - постачальників сировини на біопаливні фабрики істотно розширить коло учасників цього ринку.
З іншого боку, нафтопереробні компанії і великі виробники сої скаржаться, що урядовою програмою не передбачені прямі фінансові субсидії. Так, корпорація Repsol YPF, штаб-квартира в Іспанії і одна з найбільших у світі нафтових компаній інвестувала в будівництво фабрики з виробництва біодизеля в містечку Розаріо (Rosario), провінція Санта-Фе, ставши найбільшим в Аргентині виробником біодизеля. Фабрика, яка повинна вступити в дію в кінці 2007 року, буде виробляти близько 120 тис. тонн біодизеля на рік. Крім того, прямо на фабриці відбуватиметься бліндування викопного дизеля і олійних присадок.
Такий, вже готовий, біодизель
йтиме під маркою В5 (5%) з можливістю
переходу до марки В10 (10%). Біодизель
не обкладається податками в Аргентині,
на відміну від переробки
Найбільшим виробником біопалива у світі вважається Бразилія, яка виробляє близько 16,5 мільярдів літрів на рік і експортує близько 2,0 мільярдів літрів етанолу. У Бразилії на частку поновлюваних видів палива доводиться близько 20% всього, що використовує транспорт.
У 70-х роках минулого століття, в розпал Першої близькосхідної нафтової кризи, уряд Бразилії запустив програму з використання алкоголю в паливних цілях (National Fuel Alcohol Program). В цілому здійснити дану програму виявилося досить простою справою, тому що Бразилія крім всього є ще і найбільшим світовим виробником цукру з цукрового очерету. Проте, федеральний уряд всіляко допомагає приватному бізнесу працювати в рамках цієї програми, в тому числі за допомогою різних податкових пільг і преференцій. До іншим методам підтримки виробників біоетанолу в Бразилії відноситься обов'язковий вміст біоетанолу в бензині на рівні 20% - 25%. З урахуванням того, що в 2005 календарному році в Бразилії було продано більше 600 тис. нових автомобілів, ринок збуту для біоетанолу більш ніж достатній.
У Бразилії біоетанол виробляється
з цукрового очерету, який є ідеальною
сировиною для отримання
На даний момент всі автомобільні підприємства Бразилії зобов'язані випускати автомобілі з двигунами під біоетанол в співвідношенні 70 до 30, тобто 7 з десяти нових авто повинні бути розраховані на бліндовані суміші.
В США виробляють 16,2 мільярда літрів етанолу на рік і ще близько 500 мільйонів літрів імпортують з Бразилії. У найближчому майбутньому розглядається можливість істотного розширення експорту бразильського біоетанолу до Канади, де імпортне мито всього 4,92 канадських цента за літр.
30 жовтня 2002 Бразилія представила свою нову дизельну програму з виробництва та використання біодизелю в Бразилії. Програма розрахована на використання чистих і з домішками рослинних олій, зокрема з сої. Також уряд Бразилії прийняв закон, який наказує використовувати біодизель в пропорції 2% до кінця 2007 року (близько 800 млн. літрів на рік) і в пропорції 20% до 2020 року (12 млрд. літрів на рік) [35].
В світі існують загальні регламентовані стандарти для виробництва біоетанолу.
У березні 2009 року Комітетом Всесвітньої Паливної Хартії (WWFC) були представлені Керівництва з біодизелю і біоетанолу. Швидке зростання використання етанолу і біодизеля викликало потребу в більшій інформації про ці важливі поновлювані види палива. Так само як і для звичайних бензину і дизельного палива, якість біопалива має відповідати потребам і характеристикам двигунів та інших систем автомобіля. Це особливо актуально у світлі прийдешніх стандартів надчистих викидів.