Process synthesis We synthesized an

Process synthesis
We synthesized an integrated strategy for the production of sugars from corn stover; the process fl ow diagram (PFD) is shown in Fig. 2. Our strategy employs four types of sys-tems: (i) IL-based hydrolysis, (ii) liquid-solid separations, (iii) boiler/turbogenerator, and (iv) SMB separations. the modeling of the fi rst is based on experimental data for a series of two IL hydrolyses to produce fermentable sugars from crude biomass.37,38 the modeling of the second and third, which are established industrial unit operations, is based on data from the literature (NREL report).
the modeling of the fourth system, the SMB-based separation of IL from fermentable sugars and water, was based on a literature search for similar systems.
We assumed that fresh IL ([EMIM]Cl) feed mixed with the IL recycle stream is supplied into the two hydrolysis reactors according to the experimentally obtained ratio. the first step of the process is decrystallization of corn stover feed (stream 1) through mixing with ILs (stream 3). the outlet stream of the decrystallization unit containing pre-treated corn stover (stream 4) is hydrolyzed in the first hydrolysis reactor by addition of 20 wt% HCl and water (streams 5 and 6, respectively). A er the hydrolysis step, 97% of the soluble products are separated from the residual lignin and cellulose solids and sent to the SMB chromatographic separation system (stream 8), while the residual lignin and cellulose solids with 50 wt% moisture content (stream 9) are subjected to a second hydrolysis. A er similar decrystallization and hydroly-sis steps, soluble products and [EMIM]Cl in the solid residues are recovered using a pressure fi lter assuming that 96% cake washing effi ciency is possible in two wash cycles with a wash water to feed mass ratio of 0.58 as described in the NREL report.48 Following the pressure fi ltration, the remaining solid residues in stream 17 are sent to a boiler/turbogenerator to produce heat and electricity.  e soluble product streams of the second hydrolysis step (streams 15 and 18) are mixed with that of the fi rst hydrolysis step (stream 8) and sent to the SMB system.In the SMB system, 98% recovery of the IL is assumed from the biomass hydrolyzate containing [EMIM]Cl and fermentable sugars (glucose, xylose, arabinose, mannose, and galactose) as well as HCl, water, extractives, acetic acid and other soluble by-products. Recovered IL in stream 20 is mixed with fresh IL and recycled back to the two hydrolysis reactors. Stream 21 contains 90% of the acetates present in the biomass and other impurities. Almost 100% of the fer-mentable sugars in the biomass hydrolyzate are obtained in stream 22.  e overall conversion of biomass feedstock to fermentable sugars is found to be 54 wt%.  e net energy effi ciency of the process, which is the ratio of the total energy output over the total energy input, is 66.6%.  e only input comes from biomass (50.3 MW), while the output includes fermentable sugars (23.5 MW), excess electricity (5.2 MW), and excess heat (4.8 MW). 47% of the total biomass energy content is present in the sugar product.  e energy content of corn stover and the sugar products were calculated using heat of combustion data.49  e insoluble portion of biomass (lignin, non-fermentable, nd unconverted polysaccharides), which contains 43% (21.5 MW) of the total biomass energy content, is sent to the tur-bogenerator where it is converted, using a combined heat and power cycle, into 6.4 MW of electricity (30% effi ciency) and 8.6 MW of heat (40% effi ciency).  e required amounts of process heat, which a er heat integration was calculated to be equal to 3.8 MW, and process electricity, which is equal to 1.2 MW, are fully satisfi ed.  e excess electricity (5.2 MW) is sold to the grid, while the excess heat (4.8 MW) is assumed to be used in other processes that are likely to be integrated (e.g. ethanol-water distillation in a lignocellulosic ethanol plant). A schematic of the major energy fl ows is shown in Fig. 3

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กระบวนการสังเคราะห์ เราสังเคราะห์กลยุทธ์การบูรณาการในการผลิตน้ำตาลจากข้าวโพด stover ชุดกระบวนโอ๊ย (PFD) แผนภาพแสดงในรูป 2 นี้ กลยุทธ์ของเราใช้การ sys tems: (i) IL ตามไฮโตรไลซ์, (ii) ของเหลวของแข็งแยก, (iii) หม้อน้ำ turbogenerator และ (iv) SMB แยก แบบจำลองของด้านที่อยู่บนข้อมูลทดลองสำหรับชุดของสองอิลไฮโดรคลอริกผลิต fermentable น้ำตาลจากน้ำมันดิบ biomass.37,38 โมเดลของสองและสาม ซึ่งมีการดำเนินงานของหน่วยจัดตั้งอุตสาหกรรม อิงข้อมูลจากเอกสาร (รายงาน NREL) แบบจำลองของระบบที่สี่ แยกใช้ SMB ของอิลจาก fermentable น้ำตาลและน้ำ ตามระบบคล้ายหาวรรณคดี We assumed that fresh IL ([EMIM]Cl) feed mixed with the IL recycle stream is supplied into the two hydrolysis reactors according to the experimentally obtained ratio. the first step of the process is decrystallization of corn stover feed (stream 1) through mixing with ILs (stream 3). the outlet stream of the decrystallization unit containing pre-treated corn stover (stream 4) is hydrolyzed in the first hydrolysis reactor by addition of 20 wt% HCl and water (streams 5 and 6, respectively). A er the hydrolysis step, 97% of the soluble products are separated from the residual lignin and cellulose solids and sent to the SMB chromatographic separation system (stream 8), while the residual lignin and cellulose solids with 50 wt% moisture content (stream 9) are subjected to a second hydrolysis. A er similar decrystallization and hydroly-sis steps, soluble products and [EMIM]Cl in the solid residues are recovered using a pressure fi lter assuming that 96% cake washing effi ciency is possible in two wash cycles with a wash water to feed mass ratio of 0.58 as described in the NREL report.48 Following the pressure fi ltration, the remaining solid residues in stream 17 are sent to a boiler/turbogenerator to produce heat and electricity.  e soluble product streams of the second hydrolysis step (streams 15 and 18) are mixed with that of the fi rst hydrolysis step (stream 8) and sent to the SMB system.In the SMB system, 98% recovery of the IL is assumed from the biomass hydrolyzate containing [EMIM]Cl and fermentable sugars (glucose, xylose, arabinose, mannose, and galactose) as well as HCl, water, extractives, acetic acid and other soluble by-products. Recovered IL in stream 20 is mixed with fresh IL and recycled back to the two hydrolysis reactors. Stream 21 contains 90% of the acetates present in the biomass and other impurities. Almost 100% of the fer-mentable sugars in the biomass hydrolyzate are obtained in stream 22.  e overall conversion of biomass feedstock to fermentable sugars is found to be 54 wt%.  e net energy effi ciency of the process, which is the ratio of the total energy output over the total energy input, is 66.6%.  e only input comes from biomass (50.3 MW), while the output includes fermentable sugars (23.5 MW), excess electricity (5.2 MW), and excess heat (4.8 MW). 47% of the total biomass energy content is present in the sugar product.  e energy content of corn stover and the sugar products were calculated using heat of combustion data.49  e insoluble portion of biomass (lignin, non-fermentable, nd unconverted polysaccharides), which contains 43% (21.5 MW) of the total biomass energy content, is sent to the tur-bogenerator where it is converted, using a combined heat and power cycle, into 6.4 MW of electricity (30% effi ciency) and 8.6 MW of heat (40% effi ciency).  e required amounts of process heat, which a er heat integration was calculated to be equal to 3.8 MW, and process electricity, which is equal to 1.2 MW, are fully satisfi ed.  e excess electricity (5.2 MW) is sold to the grid, while the excess heat (4.8 MW) is assumed to be used in other processes that are likely to be integrated (e.g. ethanol-water distillation in a lignocellulosic ethanol plant). A schematic of the major energy fl ows is shown in Fig. 3

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การสังเคราะห์กระบวนการ
เราสังเคราะห์กลยุทธ์แบบบูรณาการสำหรับการผลิตน้ำตาลจากซังข้าวโพด; ชั้นกระบวนการโอ๊ยแผนภาพ (PFD) จะแสดงในรูป 2. กลยุทธ์ของเรามีพนักงานสี่ประเภทของ SYS-TEMS: (i) การย่อยสลาย IL-based (ii) การแยกของเหลวของแข็ง (iii) หม้อไอน้ำ / กังหันไฟฟ้าและ (iv) การแยก SMB การสร้างแบบจำลองของ RST Fi ที่อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลการทดลองสำหรับชุดของสอง hydrolyses IL ในการผลิตน้ำตาลที่ย่อยจาก biomass.37,38 น้ำมันดิบของการสร้างแบบจำลองที่สองและที่สามซึ่งมีการจัดตั้งหน่วยปฏิบัติการในโรงงานอุตสาหกรรมที่อยู่บนพื้นฐานของข้อมูลจาก วรรณกรรม (รายงาน NREL).
การสร้างแบบจำลองของระบบที่สี่แยก SMB-based ของ IL จากน้ำตาลหมักและน้ำอยู่บนพื้นฐานของการค้นหาวรรณกรรมสำหรับระบบที่คล้ายกัน.
เราสันนิษฐานว่าสดอิลลินอยส์ ([ว่าเอมิม] Cl) อาหารผสมกับ กระแสรีไซเคิล IL จะถูกส่งเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์จองจำสองตามอัตราส่วนที่ได้รับการทดลอง ขั้นตอนแรกของกระบวนการคือ decrystallization อาหารซังข้าวโพด (สตรีม 1) ผ่านการผสมกับเงิน ILS (กระแส 3) กระแสทางออกของหน่วย decrystallization ที่มีซากถั่วลิสงข้าวโพดก่อนรับการรักษา (กระแส 4) เป็นไฮโดรไลซ์ในการย่อยสลายแรกปฏิกรณ์โดยนอกเหนือจาก 20% โดยน้ำหนัก HCl และน้ำ (ลำธารที่ 5 และ 6 ตามลำดับ) A ER ขั้นตอนการย่อยสลายที่ 97% ของผลิตภัณฑ์ที่ละลายน้ำจะถูกแยกออกจากส่วนที่เหลือและลิกนินเซลลูโลสของแข็งและส่งไปยัง SMB ระบบการแยกสาร (กระแส 8) ในขณะที่ส่วนที่เหลือและลิกนินเซลลูโลสของแข็ง 50% WT เนื้อหาความชื้น (สตรีม 9) จะยัดเยียดให้การย่อยสลายที่สอง A ER decrystallization และ hydroly-SIS ที่คล้ายกันขั้นตอนผลิตภัณฑ์ละลายน้ำและ [ว่าเอมิม] Cl ในส่วนของแข็งที่เหลือจะกู้คืนได้โดยใช้ Fi ดันกรองสมมติว่า 96% เค้กซักผ้าอี FFI ciency เป็นไปได้ในสองรอบล้างด้วยน้ำล้างจะเลี้ยงมวล อัตราส่วน 0.58 ตามที่อธิบายไว้ใน report.48 NREL ตาม ltration Fi ความดันที่เหลือตกค้างที่เป็นของแข็งในกระแส 17 ถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำ / กังหันไฟฟ้าเพื่อผลิตความร้อนและไฟฟ้า  E ลำธารสินค้าที่ละลายของขั้นตอนการย่อยสลายที่สอง (ลำธาร 15 และ 18) จะมีการผสมกับที่ของขั้นตอนแรกการย่อยสลาย (กระแส 8) และส่งไปยัง SMB system.In ระบบ SMB กู้ 98% ของ IL สันนิษฐาน จากไฮโดรไลชีวมวลที่มี [ว่าเอมิม] Cl และน้ำตาลที่ย่อย (กลูโคส, ไซโลส, อราบิโน, แมนโนสและกาแลคโต) เช่นเดียวกับ HCl, น้ำ, สารแทรก, กรดอะซิติกและอื่น ๆ ที่ละลายน้ำได้โดยผลิตภัณฑ์ การกู้คืนในกระแส IL 20 ผสมกับ IL สดและรีไซเคิลกลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์จองจำสอง สตรีม 21 มี 90% ของอะซีเตทที่มีอยู่ในชีวมวลและสิ่งสกปรกอื่น ๆ เกือบ 100% ของน้ำตาล Fer-mentable ไฮโดรไลเสทชีวมวลจะได้รับในกระแส 22.  E แปลงโดยรวมของวัตถุดิบชีวมวลในการย่อยน้ำตาลพบว่าเป็น 54% โดยน้ำหนัก  E พลังงานสุทธิ E ciency FFI ของกระบวนการซึ่งเป็นอัตราส่วนของการส่งออกพลังงานทั้งหมดที่ผ่านเข้าพลังงานรวมเป็น 66.6%  E ป้อนข้อมูลเฉพาะที่มาจากชีวมวล (50.3 เมกะวัตต์) ในขณะที่การส่งออกรวมถึงน้ำตาลที่ย่อย (23.5 MW), ไฟฟ้าส่วนเกิน (5.2 เมกะวัตต์) และความร้อนส่วนเกิน (4.8 MW) 47% ของปริมาณพลังงานชีวมวลรวมอยู่ในผลิตภัณฑ์น้ำตาล ปริมาณพลังงาน E ของซังข้าวโพดและผลิตภัณฑ์น้ำตาลจะถูกคำนวณโดยใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ data.49  E ส่วนที่ไม่ละลายน้ำชีวมวล (ลิกนินที่ไม่ย่อย, ND polysaccharides เผล่) ซึ่งมี 43% (21.5 เมกะวัตต์) ชีวมวลรวม เนื้อหาพลังงานถูกส่งไปยัง TUR-bogenerator ที่จะถูกแปลงโดยใช้ความร้อนร่วมและวงจรไฟฟ้าลง 6.4 เมกะวัตต์ (30% E FFI ciency) และ 8.6 เมกะวัตต์ของความร้อน (40% E ciency FFI)  E จำเป็นต้องใช้ปริมาณของกระบวนการความร้อนซึ่งaบูรณาการความร้อน ER ที่คำนวณได้จะเท่ากับ 3.8 เมกะวัตต์และไฟฟ้ากระบวนการซึ่งเท่ากับ 1.2 เมกะวัตต์มีความพึงพอใจอย่างเต็มที่เอ็ด Fi  e ไฟฟ้าส่วนเกิน (5.2 MW) จะขายให้กับตารางในขณะที่ความร้อนส่วนเกิน (4.8 MW) จะถือว่าใช้ในกระบวนการอื่น ๆ ที่มีแนวโน้มที่จะบูรณาการ (เช่นการกลั่นเอทานอลน้ำในโรงงานเอทานอลลิกโนเซลลูโลส) แผนผังของ OWS ชั้นพลังงานที่สำคัญคือการแสดงในรูป 3

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กระบวนการสังเคราะห์เราได้รวมกลยุทธ์เพื่อการผลิตน้ำตาลจากฝักข้าวโพด ; กระบวนการflโอ๊ยแผนภาพ ( PFD ) ที่แสดงในรูปที่ 2 กลยุทธ์ของเราใช้สี่ประเภทของ sys tems : ( i ) ในการย่อยสลาย ตาม ( 2 ) ( 3 ) การแยกของเหลว - ของแข็ง , หม้อไอน้ำ / กังหันไฟฟ้า และ ( 4 ) แบบแยก . แบบจำลองของ RST จึงอาศัยข้อมูลทดลองชุดสอง hydrolyses อิลผลิตน้ำตาลหมักจากชีวมวลดิบ 37,38 แบบจำลองของที่สองและสาม ซึ่งจะจัดตั้งหน่วยปฏิบัติการในอุตสาหกรรมจะขึ้นอยู่กับข้อมูลจากวรรณกรรม ( รายงาน nrel )แบบจำลองของระบบที่สี่แยกของ SMB โดยอิลจากน้ำตาลหมักและน้ำอิงวรรณคดี ค้นหาระบบที่คล้ายกันเราสันนิษฐานว่าสดอิล ( [ emim ] CL ) อาหารผสมกับอิลรีไซเคิลกระแสมาเป็นสองเครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รับการย่อยตามขนาดอัตราส่วน จึงตัดสินใจเดินทางไปที่ขั้นตอนของกระบวนการคือ decrystallization อาหารฝักข้าวโพด ( สาย 1 ) ผ่านการผสมกับ ILS ( สาย 3 ) ร้าน กระแสของ decrystallization หน่วยที่มีก่อนปฏิบัติ ส่วนข้าวโพด ( สาย 4 ) ไฮโดรไลซ์ในการย่อยจึงตัดสินใจเดินทางเครื่องปฏิกรณ์โดยเติม HCl 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก และน้ำ ( สายที่ 5 และ 6 ตามลำดับ ) เป็นเอ้อการย่อยสลายขั้นตอน , 97% ของผลิตภัณฑ์ที่แยกออกจากลิกนินและเซลลูโลสของแข็งที่เหลือและส่งไปยัง SMB และการแยกระบบ ( สาย 8 ) ในขณะที่ปริมาณตกค้างและเซลลูโลสของแข็งที่มีความชื้น 50 เปอร์เซ็นต์ ( สาย 9 ) จะต้องย่อยที่สอง เป็น ER ที่คล้ายกัน decrystallization และขั้นตอนพี่ hydroly ผลิตภัณฑ์ละลายและ [ emim ] CL ในกากของแข็งได้ใช้ความดันจึง lter สมมติว่า 96% เค้กซักffiประสิทธิภาพและเป็นไปได้ใน 2 รอบการซักด้วยน้ำล้างให้อัตราส่วนมวลของ 0.58 ตามที่อธิบายไว้ใน nrel report.48 ต่อไปนี้จึง ltration ความดัน ที่เหลือแข็งตกค้างในกระแส 17 จะถูกส่งไปยังหม้อไอน้ำ / กังหันไฟฟ้าเพื่อผลิตความร้อนและไฟฟ้า  E ผลิตภัณฑ์ละลายไหลของขั้นตอนการย่อยที่สอง ( สาย 15 และ 18 ) ผสมกับของจึงตัดสินใจเดินทางขั้นตอนไฮโดรไลซิส ( สาย 8 ) และส่งไปยังระบบ SMB ในระบบ SMB , 98% ของการฟื้นตัวของอิลสันนิษฐานจากชีวมวล hydrolyzate ที่มี [ emim ] Cl และหมักน้ำตาล ( กลูโคส , ไซโลส , อะราบิโนส แมนโนส และกาแลคโตส ) รวมทั้ง HCL , น้ำ , extractives สารละลายกรดอะซิติก และผลิตภัณฑ์พลอยได้อื่น ๆ หายในในกระแส 20 ผสมสดอิลและรีไซเคิลกลับสองโดยใช้ถังปฏิกรณ์ กระแส 21 ประกอบด้วย 90% ของอะซิเทตปัจจุบันในชีวมวลและสิ่งเจือปนอื่น ๆ เกือบ 100% ของเฟอร์ mentable น้ำตาลในชีวมวล hydrolyzate จะได้รับกระแส 22  E โดยรวมการแปลงชีวมวลน้ำตาลหมักวัตถุดิบที่จะพบเป็น 54 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก  E พลังงานสุทธิ E ffiประสิทธิภาพของกระบวนการ ซึ่งมีอัตราส่วนของพลังงานที่ส่งออกทั้งหมดกว่าใส่พลังงานทั้งหมดคือ ) รายงาน %  E เพียงเข้ามาจากชีวมวล ( 50.3 MW ) ในขณะที่ผลผลิตรวมถึงน้ำตาลหมัก ( 23.5 เมกะวัตต์ ( MW ) , ไฟฟ้าส่วนเกิน 5.2 ) และความร้อนส่วนเกิน ( 4.8 MW ) 47 % ของทั้งหมด พลังงานชีวมวล เนื้อหามีอยู่ในผลิตภัณฑ์น้ำตาล  E ปริมาณพลังงานของฝักข้าวโพดและผลิตภัณฑ์น้ำตาล ) คำนวณโดยใช้ความร้อนจากการเผาไหม้ data.49  E ที่ไม่ละลายน้ำ ส่วนมวลชีวภาพ ( ลิกนินไม่หมัก , ND เผล่ polysaccharides ) ซึ่งมีร้อยละ 43 ( 21.5 เมกะวัตต์ของพลังงานชีวมวล เนื้อหาทั้งหมดถูกส่งไปยังเธอ bogenerator ซึ่งจะแปลงโดยใช้ความร้อน รวมและวงจรไฟฟ้า เป็น 6.4 เมกะวัตต์ไฟฟ้า ( 30 % e ffiประสิทธิภาพ ) และ 8.6 MW ของความร้อน ( 40 % e ffiประสิทธิภาพ )  E ต้องการปริมาณของกระบวนการความร้อน ซึ่งความร้อนเอ้อรวมมีค่าเท่ากับ 3.8 เมกะวัตต์ และผลิตไฟฟ้า ซึ่งเท่ากับ 1.2 เมกะวัตต์ พร้อมสาธิตจึงเอ็ด  E ไฟฟ้าส่วนเกิน ( 5.2 MW ) มีขายทุกอย่าง ในขณะที่ความร้อนส่วนเกิน ( 4.8 MW ) ฯ ใช้ในกระบวนการอื่น ๆที่มีแนวโน้มที่จะถูกรวม ( เช่นเอทานอลที่กลั่นน้ำในโรงงานเอทานอล lignocellulosic ) วงจรของการflพลังงานหลักจะแสดงในรูปที่ 3