Integrations- och Systemaspekter vid Produktion av Biomassabaserade Material/Kemikalier Föredrag vid Styrkeområde Energis seminarium,

Transkript

1 Integrations- och Systemaspekter vid Produktion av Biomassabaserade Material/Kemikalier Föredrag vid Styrkeområde Energis seminarium, Thore Berntsson Roman Hackl Avdelningen för värmeteknik och maskinlära, Chalmers

2 Värmeintegration över hela siten genom energisamarbete mellan de olika företagen Bränslen Bränslen Fossila Fossila råvaror råvaror Gröna råvaror Gröna råvaror Energieffektiv integration av avancerade bioraffinaderier Kemikalieproduktion med minskad miljöpåverkan och ökad konkurrenskraft Kemikalier + + Vatten El Kraftvärme och integration av kylsystemen över hela siten genom energisamarbete mellan de olika företagen

3 Eten från biomassa Fermentation Carbohydrates Fischer - Tropsch Naphtha Conventional steam cracking Dehydration Biomass Gasification CO + H 2 +( CO 2 + CH 4 ) ( Syngas ) Methanol Propylene Butenes and heavier Methane steam reforming Mixed alcohols Dehydration Anaerobic digestion Methane

4 Etanoltillverkning från skogsråvara samt dehydrering Etanolutbyte: 277,6 kg/t torr biomassa Fasta biprodukter: 32,64 MJ/kg etanol Barr: 6,84 MJ/kg etanol Lignocellulosics (50% moisture) Two-step dilute acid steam pretreatment SSCF * Enzymatic hydrolysis Etenutbyte: 570 kg/t etanol Bränsle biprodukter: 1,15 MJ/kg eten 450 C Process steam Utility steam Electricity Excess solid residues CHP Evaporation Solid residues Co-fermentation purification (93 wt%) Steam injection Furnace 386 C Adiabatic Reactor (11.4 bar) Quench Tower * SSCF Simultaneous Saccharification and Co-Fermentation By-products Compressor Additional fuel purification Dryer Caustic Tower (Polymergrade, i.e vol%)

5 Biomass Lignocellulosic ethanol production via fermentation dehydration to ethyleneo Waste heat Waste heat Ingen material- eller värmeintegration mellan processerna

6 Etanoltillverkning Etentillverkning T ( C) Q heating, min =112 MW ΔT min =10 K T pinch =96 C 400 Minimalt värmebehov: 131 MW Minimalt kylbehov: MW T ( C) Q heating, min =19 MW ΔT min =10 K T pinch =174 C Q cooling, min =148 MW Q (MW) -100 Q cooling, min = 48 MW Q (MW)

7 Biomass Lignocellulosic ethanol production via fermentation o integration dehydration to ethyleneo Waste heat Waste heat Etanol levereras direkt i gasfas Värmeintegration mellan processerna

8 T( C) dehydration process Q heating, min = 82 MW Minimalt värmebehov: 82 MW Q recovered = 44.5 MW Minimalt kylbehov: 141 MW Q cooling, min = 141 MW Q (MW) ΔT min =10 K production process

9 Biomass Lignocellulosic ethanol production via fermentation o integration dehydration to ethyleneo integration Chemical cluster Waste heat Waste heat Bioraffinaderiet är integrerat med klustret

10 Bioraffinaderi med klustrets utilitysystem Chemical cluster ΔT min =10 K 1000 T ( C) Combined ethylene production process Q rec =17.5 MW Q (kw)

11 1. Två stand-alone anläggningar Minimalt värmebehov: 131 MW Minimalt kylbehov: 196 MW 2. Material- och värmeintegration Minimalt värmebehov: 82 MW Utilityångbesparingspotential: -37% Minimalt kylbehov: 141 MW Besparingspotential: -28% 3. Integration genom utilitysystemet Minimalt värmebehov: 64,5 MW Potential för överskottsvärmeöverföring från klustret idag: 17,5 MW

12 Systemstudier vid avdelningen, kopplade till hållbar material-/kemikalieproduktion Kristina Holmgren, Advantages of regional cluster formations for the integration of biomass gasification systems Roman Hackl, Improved energy efficiency and biorefinery integration with industrial clusters Maria Arvidsson, Energy efficient integration of opportunities for thermal gasification based biorefinery concepts Johan Isaksson, Process integration and energy systems studies for gasification of biomass Daniella Johansson, Pathways to a sustainable energy system- the role of the oil refining industry Viktor Andersson, CCS in refineries technologies and systems solutions Jeff Brau, Advanced biorefinery concepts and oil refineries: evaluation of integration options Valeria Lundberg, Strategic energy efficiency measures for developing biorefinery concepts in the pulp and paper industry Stefan Heyne, Production of synthetic natural gas from gasified biomass Process integration aspects