3.2. Flowsheet simulation of ethano

3.2. Flowsheet simulation of ethanol production process from cassava cellulose on Aspen plus platform

The cellulase cost accounts for nearly 25–50% of the total ligno- cellulose bioprocessing cost (Wingren et al., 2003; Zhuang et al., 2004). Therefore, the cost of these three cassava cellulose utiliza- tion scenarios, including the SSF of the untreated cassava residue (Case 1, the Direct SSF) and the pretreated cassava residue (Case

2, the Pretreated SSF), as well as the simultaneous co-saccharifica- tion of cassava starch/cellulose and ethanol fermentation (Case 3, the Co-SSF) was analyzed in terms of cellulase enzyme usage and steam energy cost per unit ethanol produced. Fig. 2 shows the schematic flowsheet of the three scenarios: Base case is the ethanol fermentation from cassava starch only (data cited from Fig. 1), Case 1 is the directed SSF, Case 2 is the pretreated SSF, and Case 3 is the co-SSF. The data cited here were from Tables 1 and 3, and Fig. 1.
To analyze the cost of cellulase enzyme usage and steam energy in commercial scale of cassava ethanol production for the three scenarios of cassava cellulose utilization, a simplified flowsheet simulation model was established on Aspen plus platform. The production capacity of fuel ethanol (99.5%, w/w) was 200,000 t/a using cassava as feedstock. Ten components were included in the model including ethanol, water, glucose, cellulose, xylan, lignin, extractive, CO2, and O2 as shown in Table 4. The physical property data were either from built-in database of Aspen plus system, or from the published NREL data (Wooley and Putsche, 1996). The NRTL equation was selected as the base thermodynamic method.
The major assumptions of the model include:

(1) Process operated at continuous mode without consideration of plant start-up and shut-down;
(2) Starch, cellulose and xylan were hydrolyzed into glucose and xylose, but only glucose participated ethanol fermentation;
(3) Lignin and extractives components in the cassava residues did not involve the hydrolysis and metabolism of ethanol fermentation;
(4) Mass balance were established on the major components as listed in Table 4 and the minor components such as enzymes, yeast cells, inorganic salts, and nutrition sub- stances were neglected form the mass balance;
(5) Heat dissipation of the equipment was neglected;



ETOH
(a) Base Case
21
35
T303
34
T302
1
H2O
R101
R102
36
T301
S101
SEP2
31
37
11
20
SEP S102
2
33

12
32


Fig. 3. Cassava ethanol production process: Simulation flowsheet on Aspen plus platform. (a) Base case: cassava starch fermentation only without cellulose utilization; (b) Case 1: direct SSF of cassava cellulose residues; (c) Case 2: SSF of the pretreated cassava cellulose residues; (d) Case 3: Co-SSF of cassava starch and cassava cellulose.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3.2 การจำลองกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังเซลลูโลสใน Aspen plus แพลตฟอร์ม Flowsheet Cellulase ต้นทุนบัญชีสำหรับเกือบ 25 – 50% ของต้นทุน bioprocessing รวม ligno-เซลลูโลส (Wingren และ al., 2003 จ้วง et al., 2004) ดังนั้น ต้นทุนของสถานการณ์เหล่านี้สามมันสำปะหลังเซลลูโลส utiliza สเตรชัน SSF ตกค้างมันสำปะหลังไม่ถูกรักษา (กรณี 1, SSF โดยตรง) และสารตกค้างมันสำปะหลัง pretreated (กรณีรวมทั้ง2, Pretreated SSF), รวมทั้งการเกิด co-saccharifica-สเตรชันของมันสำปะหลังหมัก/เซลลูโลสแป้งและเอทานอล (กรณี 3, SSF บริษัท) ได้วิเคราะห์ใน cellulase เอนไซม์อบไอน้ำและการใช้พลังงานต้นทุนต่อหน่วยเอทานอลที่ผลิต Fig. 2 แสดง flowsheet แผนผังตัวอย่างสถานการณ์สมมติสาม: กรณีพื้นฐานคือ หมักเอทานอลจากมันสำปะหลังแป้งเท่านั้น (อ้างจาก Fig. 1 ข้อมูล), SSF โดยตรงเป็นกรณี 1, 2 กรณีคือ pretreated SSF และ 3 กรณีคือ SSF บริษัท ข้อมูลอ้างถึงที่นี่ได้ จากตารางที่ 1 และ 3, Fig. 1การวิเคราะห์ต้นทุน cellulase เอนไซม์อบไอน้ำและการใช้พลังงานในการผลิตเอทานอลมันสำปะหลังสำหรับสถานการณ์สมมติสามของมันสำปะหลังเซลลูโลสใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ แบบจำลอง flowsheet simplified ได้ก่อตั้งขึ้นใน Aspen และแพลตฟอร์ม กำลังการผลิตของเชื้อเพลิงเอทานอล (99.5%, w/w) ถูก 200000 t / การใช้มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบ คอมโพเนนต์สิบถูกรวม ในรุ่นรวมทั้งเอทานอล น้ำ น้ำตาลกลูโคส เซลลูโลส xylan, lignin, extractive, CO2, O2 ดังแสดงในตาราง 4 ข้อมูลคุณสมบัติทางกายภาพได้ จากฐานข้อมูลภายในแอสเพนบวกระบบ หรือ จากข้อมูลของ NREL ประกาศ (Wooley และ Putsche, 1996) เลือกสมการ NRTL เป็นวิธีขอบฐานสมมติฐานหลักของการรวมแบบจำลอง: (1) กระบวนการดำเนินการในโหมดต่อเนื่องโดยไม่พิจารณาโรงงานเริ่มต้นและปิดลง(2) แป้ง เซลลูโลสและ xylan ถูก hydrolyzed เป็นน้ำตาลกลูโคสและ xylose แต่เฉพาะกลูโคสเข้าร่วมที่หมักเอทานอล(3) ส่วนประกอบ lignin และ extractives ในตกมันสำปะหลังไม่ได้เกี่ยวข้องกับไฮโตรไลซ์และเผาผลาญที่หมักเอทานอล(4) ดุลโดยรวมได้ถูกก่อตั้งขึ้นบนส่วนประกอบสำคัญตามที่ปรากฏในตาราง 4 และคอมโพเนนต์ย่อยเอนไซม์ เซลล์ยีสต์ เกลืออนินทรีย์ และโภชนาการย่อยขยายตัวมีแบบฟอร์มที่ถูกละเลยการดุลมวล(5) ความร้อนกระจายอุปกรณ์ถูกที่ไม่มีกิจกรรม ETOH(ก) กรณีฐาน2135T30334T3021เอชทูโอR101R10236T301S101SEP231371120ก.ย. S102233 1232 Fig. 3 กระบวนการผลิตเอทานอลมันสำปะหลัง: flowsheet จำลองใน Aspen และแพลตฟอร์ม (ก) กรณีพื้นฐาน: หมักแป้งมันสำปะหลังเท่านั้นโดยไม่ใช้ประโยชน์เซลลูโลส (ข) กรณี 1: ตรง SSF มันสำปะหลังเซลลูโลสตก (ค) กรณี 2: SSF ตกเซลลูโลสมันสำปะหลัง pretreated (ง) กรณี 3: SSF บริษัทแป้งมันสำปะหลังและมันสำปะหลังเซลลูโลส

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3.2 flowsheet จำลองของกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังในเซลลูโลสแอสเพนบวกแพลตฟอร์มบัญชีค่าใช้จ่ายเซลลูเกือบ25-50% ของเซลลูโลส ligno- รวมค่าใช้จ่ายในกระบวนการผลิตวิศวกรรมชีวภาพ (Wingren et al, 2003;.. กวางสี, et al, 2004) ดังนั้นค่าใช้จ่ายเหล่านี้เซลลูโลสมันสำปะหลังสาม utiliza- สถานการณ์การรวมทั้ง SSF ของมันสำปะหลังที่เหลือได้รับการรักษา (กรณีที่ 1 ที่ SSF โดยตรง) และกากมันสำปะหลังปรับสภาพนี้ (กรณีที่2 ปรับสภาพ SSF) เช่นเดียวกับผู้ร่วมงานพร้อมกัน สาย -sacchari CA- การแป้งมันสำปะหลังเซลลูโลส / การหมักเอทานอลและ (กรณีที่ 3, Co-SSF) ได้รับการวิเคราะห์ในแง่ของการใช้เอนไซม์เซลลูเลสและค่าใช้จ่ายพลังงานไอน้ำต่อเอทานอลที่ผลิตหน่วย รูป 2 แสดง owsheet ชั้นวงจรของสามสถานการณ์: (. ข้อมูลอ้างจากรูปที่ 1) กรณี Base คือการหมักเอทานอลจากแป้งมันสำปะหลังเท่านั้นกรณีที่ 1 เป็นผู้กำกับ SSF, กรณีที่ 2 เป็น SSF ปรับสภาพและกรณีที่ 3 เป็นร่วม SSF ข้อมูลที่อ้างว่ามาจากที่นี่ 1 ตารางและ 3 และรูป 1. เพื่อวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายของการใช้เอนไซม์เซลลูเลสและพลังงานไอน้ำในเชิงพาณิชย์ของการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังสำหรับสามสถานการณ์ของการใช้มันสำปะหลังเซลลูโลสซึ่งเป็นสาย Simpli เอ็ดชั้น owsheet แบบจำลองก่อตั้งเมื่อวันที่แอสเพนบวกแพลตฟอร์ม กำลังการผลิตน้ำมันเชื้อเพลิงเอทานอล (99.5% w / w) เป็น 200,000 ตัน / ใช้มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบ สิบส่วนประกอบถูกรวมอยู่ในรูปแบบรวมทั้งเอทานอล, น้ำ, น้ำตาลกลูโคสเซลลูโลสไซแลน, ลิกนินสาร CO2 และ O2 ดังแสดงในตารางที่ 4 ข้อมูลทางกายภาพทั้งจากฐานข้อมูลในตัวของแอสเพนบวกระบบหรือจาก ข้อมูล NREL ตีพิมพ์ (Wooley และ Putsche, 1996) สม NRTL ได้รับเลือกเป็นฐานวิธีอุณหพลศาสตร์. สมมติฐานที่สำคัญของรูปแบบรวมถึง: (1) ขั้นตอนการดำเนินการในโหมดต่อเนื่องโดยไม่ต้องพิจารณาของพืชเริ่มต้นขึ้นและปิดลง(2) แป้งเซลลูโลสและไซแลนถูกไฮโดรไลซ์เข้า กลูโคสและไซโลส แต่กลูโคสเพียงเข้าร่วมการหมักเอทานอล; (3) ลิกนินและสารแทรกองค์ประกอบในสารตกค้างมันสำปะหลังไม่ได้เกี่ยวข้องกับการย่อยและการเผาผลาญของการหมักเอทานอล; (4) สมดุลมวลที่ถูกจัดตั้งขึ้นในองค์ประกอบที่สำคัญตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 4 และ ส่วนประกอบเล็กน้อยเช่นเอนไซม์เซลล์ยีสต์, เกลืออนินทรีและโภชนาการสถานการณ์ย่อยถูกละเลยรูปแบบสมดุลมวล(5) การกระจายความร้อนของอุปกรณ์ที่ถูกละเลย; EtOH (ก) กรณีฐาน21 35 T303 34 T302 1 H2O R101 R102 36 T301 S101 SEP2 31 37 11 20 SEP S102 2 33 12 32 รูป 3. ขั้นตอนการผลิตเอทานอลมันสำปะหลัง: การจำลองชั้น owsheet บนแพลตฟอร์มแอสเพนบวก (ก) กรณีฐาน: มันสำปะหลังแป้งหมักเพียง แต่ไม่มีการใช้เซลลูโลส; (ข) กรณีที่ 1: SSF โดยตรงของตกค้างเซลลูโลสมันสำปะหลัง; (ค) กรณีที่ 2: SSF ตกค้างเซลลูโลสมันสำปะหลังปรับสภาพนั้น (ง) กรณีที่ 3: Co-SSF แป้งมันสำปะหลังและมันสำปะหลังเซลลูโลส














ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3.2 . จำลองนำกระบวนการผลิตเอทานอลจากมันสำปะหลังเซลลูโลสใน Aspen Plus แพลตฟอร์ม

เซลบัญชีต้นทุนเกือบ 25 – 50 % ของ ligno รวม - ต้นทุนผลิตวิศวกรรมชีวภาพเซลลูโลส ( wingren et al . , 2003 ; จ้วง et al . , 2004 ) ดังนั้นค่าใช้จ่ายของเหล่านี้สามมันสำปะหลังเซลลูโลส - tion โปรดทราบสถานการณ์ รวมทั้ง SSF ของกากมันสำปะหลังดิบ ( กรณี 1ที่ SSF โดยตรง ) และกากมันสำปะหลังที่ได้รับ ( กรณี

2 , ได้รับ SSF ) รวมทั้งพร้อมกัน Co sacchari จึง CA - tion ของแป้งมันสําปะหลังหมักเอธานอลเซลลูโลส ( กรณี 3 , Co SSF ) วิเคราะห์ในแง่ของการใช้เอนไซม์เซลลูเลสและไอน้ำ พลังงาน ต้นทุนต่อหน่วยของเอทานอลที่ผลิต รูปที่ 2 แสดงแผนผังfl owsheet ของสามสถานการณ์ :กรณีฐานคือการหมักเอทานอลจากแป้งมันสำปะหลังเท่านั้น ( ข้อมูลอ้างอิงจากรูปที่ 1 ) กรณีที่ 1 คือกำกับ SSF 2 กรณีคือ กรณีได้รับ SSF และ 3 เป็น Co SSF . ข้อมูลที่อ้างถึงที่นี่ จากตารางที่ 1 และ 3 และรูปที่ 1 .
เพื่อวิเคราะห์ต้นทุนของการใช้เอนไซม์เซลลูเลสและพลังงานไอน้ำในเชิงพาณิชย์ของการผลิตเอทานอลมันสำปะหลังสำหรับสามสถานการณ์การใช้เซลลูโลสมันสำปะหลัง , Simpli จึงเอ็ดfl owsheet การจำลองก่อตั้งขึ้นใน Aspen Plus แพลตฟอร์ม การผลิตเชื้อเพลิงเอทานอล ( 99.5 % W / W ) t / 200000 โดยใช้มันสำปะหลังเป็นวัตถุดิบส่วนประกอบ สิบคน รวมอยู่ในแบบจำลอง ได้แก่ เอทานอล น้ำ น้ำตาล เซลลูโลส ลิกนิน ปริมาณไซแลนเนส , CO2 และ O2 ดังแสดงในตารางที่ 4 ข้อมูลคุณสมบัติทางกายภาพทั้งจากฐานข้อมูลภายในของ Aspen Plus ระบบ หรือจากการตีพิมพ์ nrel ข้อมูล ( วูลีย์ และ putsche , 1996 ) ในสมการ NRTL ได้รับเลือกเป็นฐานทางอุณหพลศาสตร์
วิธีสมมติฐานหลักของรูปแบบรวมถึง :

( 1 ) กระบวนการทำงานแบบต่อเนื่องโดยไม่พิจารณาเริ่มต้นและปิด ;
( 2 ) แป้ง เซลลูโลส และไซแลนถูกย่อยเป็นกลูโคสและไซโลส แต่กลูโคสเพียงเข้าร่วมการหมักเอทานอล ;
( 3 ) ลิกนินและส่วนประกอบ extractives ในมันสำปะหลังตกค้างไม่ได้เกี่ยวข้อง การย่อยสลายและการเผาผลาญของการหมักเอทานอล ;
( 4 ) ดุลมวลขึ้นในส่วนประกอบหลักที่สำคัญ ตามที่ระบุไว้ในตารางที่ 4 และส่วนประกอบเล็กน้อย เช่น เอนไซม์ในเซลล์ยีสต์เกลืออนินทรีย์และ sub - โภชนาการดังกล่าวถูกละเลยจากมวลสมดุล ;
( 5 ) การระบายความร้อนของอุปกรณ์ที่ถูกทอดทิ้ง ;




( กลุ่ม ) ฐานกรณี
21
3

t303 34
t302
1
H2O



r101 r102 36 t301

sep2 S102

31 37

20
11 ก.ย. s102
2
0





12 32 รูปที่ 3กระบวนการผลิตเอทานอลมันสำปะหลัง : การจำลองfl owsheet Aspen Plus บนแพลตฟอร์ม ( ก ) กรณีฐานแป้งมันสำปะหลังหมักเพียงอย่างเดียวโดยไม่ใช้เซลลูโลส ; ( ข ) กรณีที่ 1 : SSF ตรงมันสำปะหลังเซลลูโลสตกค้าง ; ( c ) กรณีที่ 2 : SSF ของเซลลูโลสที่ได้รับกากมันสำปะหลัง ; ( d ) กรณีที่ 3 Co SSF ของแป้งมันสำปะหลังและแป้งมันสำปะหลังเซลลูโลส