Energoch

Energoch

ł

ł

onno

onno

ść

ść

proces

proces

ó

ó

w

w

przemys

przemys

ł

ł

owych

owych

Norbert Szmolke

Norbert Szmolke

Politechnika Opolska

Politechnika Opolska

20

20

10

10

Produkcja

Produkcja

bioetanolu

bioetanolu

Fabryka BIOETANOLU

Fabryka BIOETANOLU

100 mln litr

100 mln litr

ó

ó

w rocznie

w rocznie

Na przykładzie technologii firmy Montz

Dzia

Dzia

ł

ł

y produkcyjne zak

y produkcyjne zak

ł

ł

adu

adu

magazyn zboża z infrastrukturą przyjęcia

mielenie ziarna na sucho, przygotowanie zaczynu,
dodanie enzymów

zacieranie

fermentacja

destylacja i rektyfikacja

odwadnianie spirytusu

suszarnia wywaru (wirówka, wyparka, mieszarka,
suszarka)

magazyn biopaliwa

urządzenia towarzyszące: kotłownia, sprężarkownia,
chłodnia ...

Schemat blokowy

Schemat blokowy

procesu produkcyjnego

procesu produkcyjnego

magazyn ziarna

mielenie

zaczynianie

upłynnianie

odparowanie

wirowanie

destylacja

fermentacja

scukrzanie

suszenie

rektyfikacja

odwadnianie

kondensat

Susz

zbożowy

lutrynek

bioetanol

CO

2

Silosy magazynowe

Silosy magazynowe

Pojemność całkowita silosów ok. 30 - 40 tys. ton na terenie
zakładu

Pozostałe 250000 ton w bazach satelitarnych bądź u plantatorów

Wyposażenie w urządzenia do przyjęcia, suszenia i czyszczenia
ziarna

P

P

rzygotowanie surowca

rzygotowanie surowca

-

-

zaczynianie

zaczynianie

Mielenie zboża na sucho, przygotowanie zaczynu na bazie

zmielonej mąki wody świeżej i wody z zawrotów z
dodatkiem enzymów

Żyto mielone jest na śrutę
o

rozdrobnieniu 0,6 mm

(max wielkość śruty 1,25
mm, zawartość mąki <0,15
mm do 5%)

P

P

rzygotowanie zacieru

rzygotowanie zacieru

–

–

up

up

ł

ł

ynnianie

ynnianie

oraz

oraz

dodanie cukru

dodanie cukru

gotowanie zacieru za pomocą jet-cooker’a, upłynnianie i
scukrzanie na zbiornikach w powolnym przepływie

kondycjonowanie i rozmnażanie zawracanej „własnej”
kultury drożdży w kadziach drożdżowych,

fermentacja w dużych tankach z mieszaniem pompą
obiegową zacieru i chłodzeniem na płytowych
wymiennikach ciepła

Fermentacja zacieru

Fermentacja zacieru

Kadzie fermentacyjne

Kadzie fermentacyjne

Destylacja, rektyfikacja

odfermentowany zacier podawany jest na kolumnę
destylacyjną a uzyskany w wyniku destylacji spirytus
surowy wzmacniany jest na kolumnie rektyfikacyjnej

Aparaty odpędowe dwukolumnowe

Wysokość kolumn rzędu 40 metrów

Moc spirytusu po rektyfikacji 96O

temp. wrzenia etanolu
78,3

O

C

temp. wrzenia wody
99,7

O

C

Destylacja a rektyfikacja

O

O

dwadnianie

dwadnianie

odwadnianie na sitach molekularnych lub na membranach

Sita molekularne, sita
cząsteczkowe, porowate związki
chemiczne mające własność
zatrzymywania w wewnętrznych
obszarach sieci krystalicznej
cząsteczek adsorbatów, o
odpowiednich rozmiarach. Różne
sita molekularne posiadają różnej
wielkości luki i kanały.

Do najważniejszych sit
molekularnych należą:
glinokrzemiany (zeolity np.
stylbit, natrolit), porowate
polimery, szkła, węgiel aktywny.

membrana

Bilans produkcji etanolu - 100 mln dm

3

/a

mąka 35000 kg/h

woda 146000

kg/h

zaczyn 181000 kg/h

enzymy 2,25 kg/h

drożdże 3 kg/h

pożywki 25 kg/h

zacier odfermentowany 36899 kg/h 37440dm

3

/h

woda

88%

86

O

alkohol

6%

7

O

pozostałe

7%

7

O

CO

2

1873
kg/h

proporcje:

żyto/woda = 100/417

bioetanol

12500 dm

3

/h

99,8

O

10000 kg/h

wywar 90% sm

12200 kg/h

Wska

Wska

ź

ź

niki produkcyjne

niki produkcyjne

-

-

media

media

Wielkość produkcji

100 mln litrów bioetanolu

rocznie

= 300000 litrów dziennie

= 12500 litrów na godzinę

przy 330 dniach produkcyjnych

Energia cieplna

Energia cieplna

–

–

wszystkie procesy

wszystkie procesy

wymagaj

wymagaj

ą

ą

ce podgrzewania

ce podgrzewania

• nośnik – gaz ziemny GZ 50

• zużycie 3900 m

3

/h

• rocznie 30,9 mln m

3

/a

• energochłonność produktu 10,6 MJ/dm

3

Energia

Energia

elektryczna

elektryczna

• zapotrzebowanie mocy 4,8 MW

Woda

Woda

Ch

ł

odz

ą

ca

• strumie

ń

3600 m

3

/h

• uzupe

ł

nienie (2%) 72 m

3

/h

Ś

wie

ż

a do zaczynu

• zu

ż

ycie 25 m

3

/h

Ś

Ś

cieki

cieki

Brak – technologia bezściekowa

Surowiec do produkcji bioetanolu

Surowiec do produkcji bioetanolu

żyto
woda

15%

skrobia

55%

białko

9%

tłuszcz

2%

pozostałe

19%

kukurydza (mokra)
woda

30%

skrobia

50,8%

białko

6,7%

tłuszcz

3,2%

pozostałe

9,3%

ziemniaki

ziemniaki

woda

woda

70%

70%

skrobia

skrobia

24%

24%

bia

bia

ł

ł

ko

ko

3%

3%

t

t

ł

ł

uszcz

uszcz

1%

1%

pozosta

pozosta

ł

ł

e

e

2%

2%

pszenica

pszenica

woda

woda

15,0%

15,0%

skrobia

skrobia

58,5%

58,5%

bia

bia

ł

ł

ko

ko

10,0%

10,0%

t

t

ł

ł

uszcz

uszcz

1,7%

1,7%

pozosta

pozosta

ł

ł

e

e

14,8%

14,8%

1,157 zł/dm

3

0,998 zł/dm

3

1,217 zł/dm

3

1,817 zł/dm

3

(koszt – styczeń 2009)

Sprawno

Sprawno

ść

ść

procesu produkcji etanolu

procesu produkcji etanolu

sprawność fermentacji:

teoretyczna

• 100 kg skrobi => 56,79 kg 100% etanolu

praktyczna

• 100 kg skrobi => 48,80 kg 100% etanolu

• 100 kg żyta => 34 dm

3

spirytusu

bezwodnego 99,8

O

• zużycie żyta 2,94 kg/dm

3

etanolu

Produkty podstawowe zak

Produkty podstawowe zak

ł

ł

adu

adu

100 kg żyta

- 34 litry spirytusu absolutnego

- 37 kg suszu zbożowego

Produkcja dzienna

– 300 m

3

bioetanolu 99,8

O

i 312 ton suszu

zbożowego

Produkcja roczna

– 100 mln dm

3

bioetanolu i 121 tys. ton suszu

zbożowego

Wskaźniki produkcyjne

kg/1000 l

1,96

enzymy scukrzające

9

kg/1000 l

0,93

enzymy upłynniające

8

kg/1000 l

10,00

pożywki (fosforany 50%P

2

O

3

,

siarczany)

7

kg/1000 l

15,00

węglan sodowy

6

kg/1000 l

6,95

kwas siarkowy 96%

5

kg/1000 l

0,72

antyspieniacze

4

kg/1000 l

0,51

NaOH 50%

3

dm

3

/1000 l

80,00

benzyna – środek skażający 8% do
bioetanolu

2

t/1000 l

2,94

żyto (55-57% skrobi)

1

Jednostka

Wskaźnik

Wyszczególnienie

Lp.

Produkty – 100 mln bioetanolu na rok

t

t

dm

3

dm

3

jednostka

na rok

na miesiąc

na dobę

na godz.

produkt

75000

5740

209

8,7

dwutlenek

węgla

100000

9000

300

12,5

wywar suszu

zbożowego

DDGS

108mln

9720000

324000

13500

bioetanol

skażony benzyną 8%

100mln

9000000

300000

12500

bioetanol

Zatrudnienie – pracownicy produkcyjni

32

RAZEM

6

pozostali

2

laborantka

2

elektryk

2

mechanik

12

pomocnik

4

operator

4

kierownik zmiany

2

magazyny

4

przyjęcie surowca

Bez

pracowników

dyrekcji,

administracji,

obsługi i ochrony

Stanowisko – dział

Produkcja

Produkcja

bioetanolu

bioetanolu

Goświnowice – 140 mln litrów bioetanolu rocznie

Goświnowice

technologia Katzen

Skala zapotrzebowania na kukurydzę sięga

15 % obecnej krajowej produkcji tego ziarna.
Pojawienie się rynku zbytu, na 350 tys. ton
kukurydzy wraz z koniecznością jej
przemieszczania z terenu kilku województw
oznacza stworzenie nowych miejsc pracy w
rolnictwie i jego otoczeniu – docelowo w
zakładzie znajdzie zatrudnienie ok. 57 osób.

Technologia KATZEN -

produkcja etanolu wynosi 140 mln l/rok,
natomiast DDGS 103,5 tys. ton/rok.

Media Technologiczne -
Gaz Ziemny
6 645m

3

/h

55mln m

3

/rok

Energia Elektryczna
7 MWh / dzień
55 000 MWh / rok

Woda Technologiczna
200 tys. m

3

/rok

Logistyka -

Dzienne przeładunki
Kukurydza – 1 400 ton
DDGS – 420 ton
Etanol – 560 m

3

Chemikalia różne – 2000 ton/rok

Wagony Kolejowe
Kukurydza – 1 pociąg codziennie
DDGS – 1 pociąg co 5 dni
Etanol – 1 pociąg co 3 dni

Samochody Ciężarowe
26 pojazdów dziennie

Wykorzystano prezentację pt.

BIOPALIWA – spirytus odwodniony
autorstwa Mirosława Klecza