? **جنبه های اقتصادی و زیست محیطی تولید بیو دیزل(سوخت گیاهی) ** - مهندسان شیمی قوچان
X
تبلیغات
امپراطوران آنلاین

مهندسان شیمی قوچان

**جنبه های اقتصادی و زیست محیطی تولید بیو دیزل(سوخت گیاهی) **








این تحقیق توسط خانم مهندس .............  از دانشگاه صنعتی سهند برای وبلاگ مهندسان شیمی قوچان ارسال شده است .

در صورتی که شما هم تحقیق و یا مقاله ای در ارتباط با مهندسی شیمی دارید می توانید همراه با مشخصات کامل خود به آدرس ایمیل مدیر وبلاگ ارسال نمایید تا با نام شما به صورت رایگان در معرض دید عموم قرار گیرد.

با تشکر مدیر وبلاگ مهندسان شیمی قوچان اسماعیل اسماعیل زاده.

esmailzadeh.esmail@yahoo.com












جنبه های اقتصادی و زیست محیطی تولید بیو دیزل(سوخت گیاهی) با کاتالیزر های همگن و نا همگن


کلمات کلیدی:

سوخت بیو دیزل

زیست محیطی

اقتصادی

همگن

کاتالیست های ناهمگن

 

چکیده:

هدف از این مقاله بررسی تفاوت های  اقتصادی و زیست محیطی  تولید سوخت گیاهی با کاتالیست های همگن و ناهمگن  در کارخانجات صنعتی بزرگ است. ارزیابی اقتصادی از دو فرایند مزیت فرایند های ناهمگن  در بازه بالاتر سوخت گیاهی،خلوص بالای گلیسیرین،قیمت پایین تر کاتالیست و کاهش 95 دلاری هزینه عملیات به ازای هر تن سوخت گیاهی نسبت به فرایند همگن را نشان می دهد.بزرگ ترین چالش برای رقابت اقتصادی مصرف بالاتر انرژی است.بررسی ها نشان داده اند که اگر قیمت انرژی کمتر از 85 دلار به ازای هر تن سوخت گیاهی باشد فرایند ناهمگن می تواند از لحاظ اقتصادی عملی باشد.مزایای زیست محیطی فرایند های ناهمگن شامل عدم نیاز به وجود اسید قوی و انرژی زیاد و ایجاد ضایعات در مرحله تصفیه گلیسیرین است. این استعمال به  کاهش از بین رفتن منابع انرژی فسیلی وانتشار گاز های گلخانه ای به واسطه انرژی بالاتر ومصرف متانول کمک می کند.

1.مقدمه

در حال حاضر تولید تجاری سوخت گیاهی منحصرا به صورت  فرایند کاتالیزری است.شرایط فرایندی میانه  وتجهیزات آماده و در دسترس استفاده تجاری گسترده از کاتالسیت های همگن را میسر نموده است که اکثریت آن آلکالین طبیعی هستند[1] .کاتالیزرهای مختلفی برای همین منظور مانند اسید[2-5] و آنزیم ها [1,6,7] ارائه شده است.تبادل استری بدون کاتالیست در شرایط فوق بحرانی [8]   به عنواو یک روش جایگزین ارائه شده است.با این حال برای کاربرز های تجاری هنوز در سطح ابتدایی است.

در سال های اخیر یک تکنولوژی جدید تولید سوخت گیاهی بر مبنای کاتالیست های ناهمگن مرسوم شده است .[9]مزایای متعددی شامل بازدهی بیشتر به واسطه عدم تشکیل صابون  واسید چرب [10]،طراحی ساده به دلیل عدم نیاز به مراحل جداسازی و تصفیه [11,12]،خلوص بالای گلیسیرین با مقدار بسیار کم آب [10] و بدون آلودگی نمک [9,11]با یک اشکال عمده مربوط به مصرف بالای انرژی که به دلیل دمای بالای واکنش به واسطه فعالیت کمتر کاتالیزور های جامد در مقایسه با کاتالیزر های همگن برای این روش در نظر گرفته شده است.

مقایسه اقتصادی پیشین بر مبنای شبیه سازی نرم افزاری [13,14]مزایای فرایند ناهمگن بر همگن را بر حسب  سرمایه گذاری و هزینه عملیاتی کمتر را نشان داده است.به هر حال برای نشان دادن به طور واقعی اقتصادی بودن و اجرای محیطی فرایند نا همگن یک مقایسه جامع و فراگیر در سطح دستگاه های تجاری موجود مورد نیاز می باشد.

به دلیل نداشتن  اطلاعات در خصوص جریان های انرژی و مواد در فرایند ناهمگن در مقیاس صنعتی به بحث اثرات پیش بینی شده ی تغییر تکنیکی از فرایند کاتالیست همگن به نا همگن در مقوله های هزینه اصلی و به همان اندازه به شناسایی  پارامتر های فنی اقتصادی در اینکه تکنولوژی جدید در بازار عملی خواهد بود محدود می باشد.هدف از این مقاله برجسته کردن و ارزیابی اقتصادی و زیست محیطی نتیجه شده از تفاوت های تکنیکی بین فرایند های کاتالیزری همگن و ناهمگن در کارخانجات  صنعتی در مقیاس گسترده با یک جریان پیوسته می باشد.

2- روش

روش اجرایی در این تحقیق بر مبنای ارزیابی مقایسه ای مقوله های هزینه و بعضی جنبه های محیطی سرمایه گذاری فرایند ناهمگن و همگن می باشد.این نتیجه در طی دو مرحله به دست آمده است.

به عنوان اولین مرحله،تغییر هزینه های یک حالت از صنعت پیوسته  دستگاه کاتالیزر قلیایی همگن مشخص شدند.مجموع هزینه ی سرمایه بر مبنای اطلاعات از  تامین کنندگان تکنولوژی و اطلاعات از تجهیزات تولید سوخت گیاهی موجود است.مجموع هزینه سرمایه شامل فرایند ساخت،مکا ن های دیگر (انبار ها،سایر تسهیلات)هزینه آماده سازی محل،هزینه های راه اندازی،پیش آمد های احتمالی و مالیات ها را شامل می شود.یک دوره استهلاک به مدت 12سال و سود میان مدت %9 فرض شده بودند. هزینه های تبدیل بر مبنای مصرف و قیمت واحد مواد،قیمت تسهیلات وتخمین هزینه های کار محاسبه گردیده اند.اطلاعات در خصوص مصرف مواد وانرژی و قیمت های واحد از منابع مختلفی نظیر تامین کنندگان تکنولوژی،محققین و متخصصین در این زمینه جمع آوری گردید.جدول 1 ارزش مواد مصرفی انتخاب شده،تسهیلات، کار و دیگر هزینه ها لیست شده است.هزینه هایی همچون مکان (حمل و نقل،توزیع و هزینه های فروش) یا هزینه های ویژه کشوری(مالیات ها،سوپسیت های دولتیو اعتبارات )و هزینه های مدیریت (مدیریت اجرایی،هزینه های عمومی) که مشمول بررسی نمی شوند را مد نظر قرار می دهند.این هزینه ها می توانند مهم باشند و باید شامل محاسبه هزینه تولید در یک کارخانه تجاری شوند.وچنین فرض شده بود که این هزینه ها از تکنولوژی انتخابی متاثر نبوده بلکه از موقعیت کارخانه،مدل سازمان و استراتژی تجاری تولید کننده متاثر خواهد بود.

در مرحله دوم اثرات پیش بینی شده تغییر از فرایند همگن به ناهمگن بر نتایج محیطی و اقتصادی تخمین زده شده بود.هر گونه هزینه که مناسب برای مطالعه در نظر گرفته شده است به منظور مشاهده بالقوه بر روی هزینه بحث می شود.هزینه های مورد بررسی شامل سرمایه لازم برای تجهیزات ،تاسیسات و وسایل رفاهی،کاتالیزر،کواد شیمیایی و هزینه مربوط به کار و خوراک می باشد.

جدول 1:برآورد هزینه های تبدیل (بر حسب دلار آمریکا برای هر تن در سیستم متریک سوخت گیاهی)در یک کارخانه فرایند همگن تجاری با ظرفیت تولید سالیانه 100000 mt  از سوخت گیاهی

یادداشت

درصد نسبت به کل

قیمت(دلار آمریکا به ازای mt  بیودیزل)

مصرف به ازای mt  بیودیزل

 

تشریح

 

33.8

43.5

 

هزینه مربوط به تجهیزات

(a)

25.6

34.3

 

هزینه بازیافت(کاهش بها و منفعت)

(b)

7.3

9.8

 

نگهداری

(c)

0.9

1.2

 

بیمه

 

19.4

26.0

 

تسهیلات

(d)

13.6

18.3

415 kg

مصرف بخار

(e)

3.9

5.3

25

مصرف آب خنک

(f)

1.1

1.5

1 N

نیتروژن

(g)

0.0

0.0

20 kg

آب فرایند

(h)

0.7

1.0

12 kw/h

انرژی برق

 

39.2

5.2

 

کاتالیست و مواد شیمیایی

(i)

28.3

37.9

96 kg

متانول

(j)

8.6

11.5

5kg

کاتالیست(Na-methylate 100%)

(k)

1.9

2.5

10 kg

هیدروکلریک اسید(37%)

(l)

0.5

0.6

1.5 kg

سود(کاستیک سودا50%)

(m)

7.6

10.2

 

هزینه کار

 

100.0

134.1

 

کل

(n)

12.8

17.2

128 kg

گلیسیرین(با خلوص 80%)

 

 

آنالیز های حساسی برای مشخص کردن تاثیر بر هزینه واحد سوخت گیاهی  بر مبنای فرضیات تغییرات جزئی انجام شد و برای شناسایی شرایط فنی اقتصادی تحت اینکه فرایند ناهمگن بتواند با فرایند همگن رقابت کند.

در مقاله اصطلاح "هزینه عملیا تی" به مجموع هزینه مواد خام نفتی و هزینه تبدیل اشاره می کند.هزینه تبدیل به هزینه  های مرتبط با تبدیل مواد خام و هزینه های شامل کاتالیزر و مواد شیمیایی (برای مثال متانول ،سود سوزآور،هیدروکلریک اسید)،تاسیسات و وسایل رفاهی(بخار ،انرژی الکتریکی و آب خنک کننده) وتجهیزات (استحلاک و نگهداری و هزینه بیمه)و کارگر اشاره می کند.هزینه تولید به ازای واحد سوخت گیاهی خروجی (اشاره شده به عنوان هزینه واحد) به صورت تفاوت بین هزینه عملیات و در امد از فروش گلیسیرین محاسبه می شود.

3.نتایج و بحث

3.1.هزینه تبدیل فرایند همگن

یک کارخانه در مقیاس وسیع با گنجایش تولید سالیانه 100000 mt به عنوان یک نماینده از این سناریوانتخاب می شود.این با گرایش در جهت کارخانجات سوخت گیاهی با گنجایش تولید وسیع تر از میانگین تولید 40000 mt سازگار است.کارخانجات تولید سوخت گیاهی با گنجایش بالای 100000 mt اغلب برای تصفیه روغن های گیاهی با حجم کم آب و بدون اسید های چرب مورد استفاده قرار می گیردحلال متوکسید سدیم یا هیدروکسیدسدیم در متانول به عنوان یک کاتالیزر استفاده می شود این کارخانجات فرایند جریانات پیوسته شامل راکتورهای دارای مخزن های همزن دار پیوسته یا راکتور های plug که در دمای بالا و فشار محیط عمل می کند.

تخمین هزینه تبدیل یک تن دانه روغن گیاهی اسیدی و چسب زدایی شده و خشک شده در یک کارخانه همگن کاتالیزر همگن کاتالیزر قلیایی پیوسته در جدول یک ارائه شده است.

3.2.اثرات پیش بینی شده در نتایج محیطی و اقتصادی ناشی از تغییر فرایند همگن به ناهمگن درتولید سوخت گیاهی در مقیاس صنعتی

3.2.1.هزینه های مربوط به سرمایه گذاری و تجهیزات

کل هزینه تولید 100000تن سوخت گیاهی تحت فرایند همگن پیوسته 24.5 میلیون دلار تخمین زده می شود.این تخمین بر مبنای سرمایه گذاری ویژه  از 245 دلار آمریکا در هر تن ظرفیت سالانه تولید سوخت گیاهی با امکان تولید در مقیاس وسیع است.این تخمین با هزینه سرمایه گذاری ویژه نشان داده شده در [19,20]و با 26میلیون دلار هزینه سرمایه یک کارخانه  با همان گنجایش در صربستان که اعلام شده بود نزدیک است [21] .بر طبق نظریه Marchetti و همکارانش.[14] وWest و همکارانش.[13] تولید با استفاده از کاتالیست های ناهمگن در مجموع هزینه سرمایه گذاری پاین تری به عنوان بخشی از کارخانجات تولید لازم دارد.Marchetti و همکارانش.[14] تخمین زده اند که هزینه سرمایه گذاری ثابت فرایند ناهمگن حدود 40%پایین تر از هزینه ثابت فرایند کاتالیزری همگن با اسید آماده شده است,در حالی که West و همکارانش .[13] برآورد نموده اند که اگر یک فرایند ناهمگن بکار رود  هزینه سرمایه گذاری ثابت 60% کاهش می یابد.حتی با این فرض که هزینه سرمایه گذاری یک فرایند قلیایی کاتالیز شده با اسید 25% بالاتر از هزینه سرمایه گذاری فرایند قلیایی کاتالیزری همگن است به نظر می رسد که استفاده از فرایند ناهمگن می تواند منجر به کاهش قابل توجهی در هزینه سرمایه گذاری تولید تجاری سوخت گیاهی شود.داده ها در هزینه ی سرمایه گذاری در یک کارخانه  تجاری ناهمگن در دسترس نبود.بنابر این اثر هزینه سرمایه گذاری بر روی قیمت واحد از طریق آنالیز های دقیق مورد آزمایش قرار می گیرد(بخش 3.3را ببینید).اگرچه متالورژی(فلزکاری) ساده شده و عدم خوردگی امنیت و اطمینان فرایند ناهمگن را افزایش می دهد[12] ومی تواند به کاهش هزینه تعمیر و نگهداری و بیمه منجر شود.

3.2.2.کیفیت مواد خام مورد نیاز

امکان تغییرات مختلف از مواد خام(به عنوان مثال مواد خام از محتویات اسید بدون چرب گوناگون) و نتیجه پیش بینی شده از متیل استرها که از عوامل مهم سودمندی کارخانه می باشند در نظر گرفته می شوند.گرچه متون به دوام بالاتر کاتالیزر ناهمگن بر روی محتویات اسیدهای بدون چربی مواد خام اشاره دارد[22] ،این فرضیه به صورت تجاری در فرایند تکنولوژی ناهمگن که روغن های گیاهی نیمه تصفیه شده را با محتویات کم آب و اسید های بدون چربی استفاده می کند ثابت نشده است[16] .از آن جایی که محاسبات روغن گیاهی برای اغلب هزینه عملیاتی محصول سوخت گیاهی (تا 90%)یک بازدهی بالاتر از معمول صرفه جویی مهم بیان می گردد.در یک فرایند ناهمگن بازدهی در سوخت گیاهی به بازده تئوری نزدیک است بیانگر تقریبی 100.3% وزن روغن گیاهی استفاده شده که بالاتر از بازدهی تضمین شده به وسیله تامین کنندگان تکنولوژی تجاری ناهمگن است(اغلب 99.5) بازدهی بیشتر برای سودمندی می تواند ضروری باشد.از آنجایی که برای هر 1000 دلار روغن گیاهی با یک درصد افزایش بازدهی در سوخت گیاهی ،از 99-100% می تواند برای سطوح صنعتی  با ظرفیت 1000 تن سوخت گیاهی  تقریبا به یک میلیون دلار صرفه جویی سالیانه منجر شود.

3.2.3.تاسیسات و مصرف انرژی

هنگام ارزیابی هزینه های تبدیل در یک فرایند ناهمگن در مقیاس صنعتی تردید های زیادی می تواند مورد انتظار باشد.در ارزیابی هزینه تاسیسات ،که اغلب به هزینه انرژی اشاره دارد از آنجایی که اطلاعات کمی در دسترس می باشد تفاوت های قابل توجهی را نشان می دهد.Machetti و همکارانش[14]،6برابری هزینه تاسیسات در مورد فرایند کاتالیز ناهمگن در مقایسه با کاتالیز قلیایی با اسید آماده را محاسبه کردند.بر عکس،West و همکارانش [13] هزینه تاسیسات کمتر در مورد فرایند ناهمگن را مورد بحث قرار می دهند.از آنجایی که واکنش ناهمگن در دمای بالاتر و فشار بیشتر از فرایند همگن انجام می شود[9] مصرف انرژی بیشتر و بنابراین،هزینه های بالاتر انرژی مربوطه می تواند مورد انتظار باشد.اهمیت میزان بزرگی این افزایش اطمینان بخش نیست ولی همانطور که در بحث زیر روشن خواهد شد شناخت این حقیقت بخش بزرگی از ارزیابی امکان عملی فرایند ناهمگن را در بر خواهد داشت.

3.2.4.کاتالیست و مود شیمیایی

کاتالیست و مواد شیمیایی به تنهایی بزرگترین عامل برای هزینه های تبدیل در فرایند  کاتالیزری ناهمگن قلیایی را به وجود می اورد(جدول 1را ببینید).پیش بینی صرفه جویی ها در هزینه های فرایند منجر به استفاده از یک کاتالیزر جامد به جای یک کاتالیزر قابل مصرف نظیر سدیم متیلیت(sodium methylate) که به عنوان یک کاتالیزر در فرایند همگن مرسوم است می شود.

اگر چه اطلاعات دقیق در خصوص هزینه کاتالیزر ناهمگن در دسترس نیست مطبوعات هزینه های کاتالیزری بسیار پایین تری در هر تن سوخت گیاهی را بیان می کند[21].حتی در مورد یک فرضیه ی مبالغه آمیز کاهش هزینه کاتالیزر به اندازه 50% در استفاده از کاتالیزر ناهمگن فقط یک تاثیر کمی در هزینه های تبدیل به واسطه تاثیر خیلی کم هزینه کاتالیزر بر روی هزینه کلی خواهد داشت.با وجود این فرایند ناهمگن تدارکات مورد استفاده کاتالیزر را به علت اینکه زمان بار گیری کاتالیزر به مدت دو سال طول می کشد[23] یا بر اساس تجربه عملکرد کارخانه حتی بیشتر طول می کشد را آسان تر می سازد.در فرایند ناهمگن هیچ نیازی برای مواد شیمیایی نظیر هیدروکسید سدیم وجود ندارد.اسیدهای دیگرو سدیم متیلیت (sodium methylate) نه تنها هزینه های تبدیل را افزایش می دهد بلکه ذخیره و نگهداری آن به فضای اضافی و مقررات ایمنی نیاز دارد[23].به علاوه مواد شیمیایی نبود مواد شیمیایی قوی امکان حوادثی که می تواند اثرات مضری بر سلامت انسان و محیط زیست داشته باشد را کاهش می دهد.متانول از هر دو جنبه اقتصادی و محیط زیستی دارای اهمیت است مصرف متانول حدود 75%در هزینه های مواد شیمیایی فرایند همگن مشارکت دارد. به عبارت دیگر،متانول به تنهایی بزرگ ترین عامل در انتشار گازهای گلخانه ای در فرایند تبادل استری بر اساس ماندگاری متانول می باشد[24}.مصرف بالای متانول به عنوان یکی از معایب فرایند ناهمگن گزارش شده است[12].بر اساس اطلاعات جدول 1 استفاده بیشتر از 10% مزایای اقتصادی ای که ممکن است از مصرف پایین تر دیگر مواد شیمیایی انتظار می رود را از بین خواهد برد.با وجود این ،مزایای اقتصادی (موضوعات ایمنی،حمل و نقل تجاری ساده تر)و محیط زیستی نبود خطر مواد شیمیایی هنوز باید یک بحث قابل توجه به نفع فرایند نا همگن باشد.

3.2.5.هزینه های کار

هزینه های کار بیشتر تابعی از بزرگی کارخانه تا تکنولوژی مورد استفاده هستند.بنابراین فرض می شود هزینه کار برای فرایند همگن و ناهمگن یکسان هستند.گرچه کاهش اندکی در هزینه کار در فرایند ناهمگن به واسطه تقاضای نگهداری و تعمیر کمتر تدارکات ساده تر از کاتالیزر و ذخیره کمتر مواد شیمیایی می تواند مورد انتظار باشد.

 

3.2.6.گیلیسیرین

گلیسیرین تولید شده در تبادل استری تری گلیسیرید دارای درجه خلوص پایین تر نسبت به کاتالیزر همگن است.بعضی از تامین کنندگان تکنولوژی یک واحد تقطیر که گلیسیرین خام به گلیسیرین دارویی با یک خلوص حد اقلی 99.5%پردازش شده را پیشنهاد می نماید[17].به هر حال،واحد تقطیر میزان سرمایه گذاری اولیه را افزایش می دهداین یک فرایند enegy-intensive است [25].به علاوه  فرایند تصفیه گلیسیرین زباله تولید می کند که اغلب نمک سدیم آلوده به ترکیبات آلی است[10].در فرایند ناهمگن،گلیسیرین به طور مستقیم با خلوص بالا تولید می شود[11].بنابراین همه ی هزینه ها و تاثیرات محیط زیستی مرتبط با سرمایه گذاری در واحد تقطیر و فرایند پالایش حذف می شوند.حتی با فرض اینکه فرایند ناهمگن 20%گلیسیرین کمتر از فرایند همگن تولید می کند یک براورد 470 دلاری در هر تن بابت پول مازاد پرداختی برای بیمه برای درجه  دارویی[17] در مقابل گلیسیرین خام به طور عمده می تواند هزینه واحد سوخت دارویی را کاهش می دهد.

3.2.7.هزیته حفاطت زباله

یک مزیت فرایند ناهمگن نسبت به فرایند همگن این است که در وافع هیچ زباله ای تولید نمی شود[10].فرایند همگن مرسوم از مواد خطرناکی همچون هیدروکسید سدیم و اسید هیدروکلریک استفاده می کندو ضایعاتی نظیر فاضلاب از فرایند شستشو و فسفات سدیم از فرایند سود سوز اور تولید می کند[26].هزینه نگهداری ضایعات تاثیر جزئی بر اقتصادات از نظر ایجاد محصول بیودیزل کمتر از 0.25%از هزینه های عملیاتی دارد[6,27,28].­­­­­­­اما ممکن است به یک موضوع محیط زیستی مهم در مناطق پرجمعیت که فاقد مکان مناسبی برای زباله دانی ورقیق کردن فاضلاب ها هستند تبدیل شود.

 

 

3.3.تجزیه تحلیل دقیق

تجزیه تحلیل دقیق برای مشخص کردن دقت هزینه واحد به منظور تغییر در هزینه واحد به منظور تغییر در انواع عوامل فرض شده که تاثیر مهمی بر روی اقتصاد فرایند ناهمگن داشته باشد انجام شد.ارزیابی اقتصادی بالاترین تاثیر بر روی هزینه ی پیش بینی شده از فرایند ناهمگن که می تواند از افزایش مصرف انرژی و افزایش سود مازاد از گلیسیرین با رتبه بالاتر مورد انتطار باشد را نشان داد.بر اساس فرضیات توصیف شده در جدول 2فرایند ناهمگن می تواند با فرایند همگن در صورتی که هزینه های تاسیسات کمتر از85 دلار در هر تن از سوخت بیودیزل باشند رقابت کند.به عبارت دیگر ،اگر هزینه تاسیسات فرایند ناهمگن 3.2 برابر بیشتر از هزینه تاسیسات فرایند ناهمگن نباشد،فرایند ناهمگن می تواند در بازار قابل رقابت باشد.شکل 1انواع هزینه واحد بیودیزل به واسطه ی تغییر در قیمت فروش گلیسیرین و هزینه تدارکات را نشان می دهد.انواع هزینه واحد بیودیزل به واسطه ی تغییر در قیمت فروش گلیسیرین  وهزینه تدارکات متغیر های باقی مانده و فرضیات به طور پیوسته ذکر شده اند. 

 

 

 

 

 

نگرانی های زیست محیطی

 

 

تاثیر برآورد شده در
هزینه عملیاتی (دلار ایالات متحده  به ازای هر
تن از بیودیزل)

فرضیات ساخته شده برای ارزیابی   اقتصادی

هزینه عملیاتی

 

5-

کاهش زیاد پتانسیل سرمایه گذاری با طراحی نرم افزاری فرایند برای تولید تجاری بزرگ هنوز مورد تایید است.در این تخمین  در حالی که 50% کاهش در هزینه تولید فرض شده است هزینه سرمایه گذاری برابر فرض می شود

سرمایه گذاری
و
تجهیزات

 

6-

هر دو فرایند نیاز به خوراک با خلوص بالا دارد. بنابراین، همان
هزینه مواد خام (1.340 دلار آمریکا به ازای هر تن روغن نباتی تصفیه شده)، اما
با عملکرد بالاتر، به عنوان نسبت خوراک نفت در مقابل تولید
بیودیزل 0.5٪ فرض می شود.

 

خوراک

کمک به کاهش سوخت فسیلی،انتشار بیشتر GHG به دلیل مصرف بیشتر انرژی.

 

اطلاعاتی موجود نیست.

مصرف بالاتر انرژی، به دلیل دماوفشاربالاتر
برای واکنش مورد نیاز است.

تسهیلات

با توجه به کاهش خطر در ارتباط با نشت مواد شیمیایی خطرناک ،تهدیدات مربوط به مواد شیمیایی خطرناک کاهش یافت.به دلیل مصرف بالاتر متانول نشر GHG در چرخه زندگی افزایش یافت.

5-

به ازای مصرف هر mt از بیودیزل 50% کاهش در هزینه  مصرف کاتالیزر فرض شده است. مزایای عدم مصرف مواد شیمیایی با مصرف بالاتر از متانول نادیده گرفته شده است.تاثیرات اقتصادی
مربوط به استفاده از مواد شیمیایی به جای مصرف
(استدلال ساده تر، مقررات ایمنی) را به حساب آورده نمی شد.

کاتالیست و مواد شیمیایی

 

برابر فرض شده است.

هزینه کارگر

کاهش مصرف انرژی وانتشارGHG به دلیل عدم وجود فرایند خالص سازی گلیسیرین.کاهش اتلاف به دلیل اینکه تولید نمک عملا بدون نمک است.

43-

درجه خلوص بالاتر گلیسیرین و تخمین 470 دلار به ازای هر mt

حق بیمه  برای خلوص بالا به منظور مخالفت با گلیسیرین خام پرداخت می شود

گیلیسیرین

 

تاثیر بر روی هزینه  واحد نوسان  قیمت گلیسیرین و 1.5-4 برابری افزایش هزینه تاسیسات نسبت به برآورد 26 دلاری هزینه ی واحد فرایند همگن مشخص شده است.کارآمدی اقتصادی فرایند ناهمگن در 1463دلار که هزینه ی واحد محصول بیودیزل به وسیله فرایند همگن است مشخص گردید.حوزه پایین این خط ترکیب قیمت گلیسیرین و هزینه ی تاسیسات بر حسب اینکه فرایند ناهمگن قابل رقابت با فرایند همگن است را توصیف می نماید.همان طور که در شکل 1 نشان داده شده در صورتی که قیمت گلیسیرین 25% کاهش داده شود هزینه تاسیسات باید کمتر از 70 دلار یا 2.7 برابرفرایند همگن به منظور حفظ رقابت در بازار نگه داشته شود.اگر قیمت گلیسیرین 25% افزایش داده شود فرایند ناهمگن هنوز نسبت به فرایند همگن حتی در صورت 3.8برابرشدن هزینه تاسیسات سودمند خواهد بود.شکل 2 تغییر تولید هزینه واحد به عنوان تابعی از سرمایه و هزینه تاسیسات  را نشان می دهد.تجزیه و تحلیل دقیق و ظریف با نوسان هزینه های سرمایه گذاری نسبت به کارخانه همگن را نشان می دهد.تاثیر هزینه سرمایه گذلری بر روی هزینه واحد قابل توجه است،به هر حال دارای اثر کمتری از تاثیر تغییرات در قیمت فروش گلیسیرین است.در25% افزایش در هزینه سرمایه،قیمت تاسیسات به منظور اطمینان از رقابت فرایند ناهمگن باید کمتر از 75 دلار باشد.یک افزایش 25% در هزینه ی سرمایه گذاری رقابت آن را حتی در هزینه ی تاسیسات بیشتر تا 3.6برابر به طور قابل توجهی اطمینان بخش خواهد بود سوالی که هنگام انتخاب یک تکنولوژی به نظر ضروری می رسد این است که آیا هزینه ی بالاترتاسیسات می تواند با سود اضافی از فروش گلیسیرین و صرفه جویی کاتالیزر متعادل شود.برای پاسخ دادنبه این سوال یک تجزیه و تحلیل بازار بر روی گلیسیرین پیش بینی شده و روند قیمت انرژی می بایست انجام شودکه خارج از حوزه ی این کقاله می باشد.به هر حال،در نظر گرفتن نا معین بودن ذخیره گاز وارده و افزایش گسترده تقاضا،این احتمال وجود دارد که قیمت های انرژی در یک دوره افزایش یابد.افزایش قیمت انرژی بر هزینه تبدیل در چند روش تاثیر خواهد داشت ولی اغلب بوسیله افزایش هزینه تولید بخار که علت 80-90%هزینه های تاسیسات است[6,13].افزایش جهانی در تولید بیودیزل به افزایش در تولید گلیسیرین منجر به کاهش شدید در قیمت گلیسیرین شده است.که یک محصول جانبی ارزشمند در طی دهه ی 90-100 است و اغلب صدور و فروش ضایعات در حال حاضر در نظر گرفته می شود با وجود این گلیسیرین یکی از پر کاربرد ترین  و ارزشمند ترین مواد شیمیایی باقی می ماندو دارای حوزه ی بسیار گسترده ای از کاربرد است.تولید اضافی گلیسیرین به وسیله ی صنعت سوخت  گیاهی یک منبعی را ایجاد کرده است که رشد کاربرد های صنعتی جدید محلول های مورد استفاده این ماده را ترغیب کرده است.برای مثال گزارش جدیدی[25] توانایی گلیسیرین که به عنوان یک بلوک ساختمانی برای تولید حجم بیشتر مواد شیمیایی نظیر گلیسیرین،پروپیلن،epichlorohydrin,acrylic acid, polyhydroxybutyrate.این تردید بیشتری در تولید آتی قیمت گلیسیرین را نشان می دهد.

 

 

4.نتیجه

ارزیابی اقتصاد رقابتی از فرایند های ناهمگن و همگن در مقیاس وسیع کارخانه های تولید سوخت گیاهی مزیت فرایند ناهمگن بر حسب بازدهی بالاتر سوخت گیاهی و خلوص بیشتر گلیسیرین و به همان میزان هزینه ی پایین تر کاتالیزر و حفظ و نگهداری کاتالیزر را نشان داد.این منجر به برآورد59 دلار کاهش در هزینه عملیات در هر تن سوخت بیودیزل نسبت به فرایند همگن خواهد شد. مصرف انرژی و هزینه های مربوطه در مورد کاتالیزر ناهمگن بیشتر هستند.تجزیه و تحلیل در ارزش بازار فعلی گلیسیرین،قیمت مواد کمکی وهزینه های سرمایه یکسان فرضی کارخانه های تولید همگن و نا همگن نشان داد که فرایند نا همگن در صورتی هزینه های تاسیسات از 85دلار به ازای هر تن سوخت گیاهی باشد یا به عبارت دیگر بیشتر از 3 برابر هزینه تاسیسات همگن نباشد از نظر اقتصادی قابل خواهد بود.این باید مورد توجه قرار گیرد که با افزایش مداوم قیمت های انرژی هنگام ارزیابی امکان عملی اقتصادی تکنولوژی های تولید بیودیزل در آینده حتی یک موضوع مهم تری خواهند شد.این امر نیاز برای نحقیقات آتی هدف دار در یافتن کاتالیزر ناهمگن که انجام قابل مقایسه با کاتالیزر های همگن در همان دما و فشار های پایین خواهد بود را برجسته می کند.هزینه های دفع و حفاظت ضایعات یک بخش جزئی از هزینه های عملیاتی کلی بدون توجه به که تکنولوژی فرایند همگن یا ناهمگن مورد استفاده را نشان می دهد.این تا اندازه ای به واسطه ی اهمیت اصلاحات و بهبودی های تکنولوژی همگن تجاری قابل دسترس است.به هر حال،این همچنین ممکن است نتیجه ی مشکلات ارزیابی اندازه ی تاثیر مراحل مختلف فرایند های گوناگون بر محیط باشد.کاربرد فرایند نا همگن منجر به کاهش خطرات مرتبط با بیرون ریختن و نشت خطرناک مواد شیمیایی و قابل اشتعال خواهد شد.مزایای محیط زیستی بیشتر از فقدان انرژی شدتی و مرحله خالص سازی ضایعات گلیسیرین تولیدی می تواند مورد انتظار باشد.به عبارت دیگر استفاده فرایند ناهمگن  به تمام شدن سوخت فسیلی انتشار بیشتر گاز گلخانه ای به واسطه مصرف انرژی و متانول بیشتر کمک خواهد کرد.

بیانیه

مولفین و نویسندگان علاقه مند خواهند بود تشکرات خالصانه خود را به وزیر علوم،جمهوری صربستان به خاطر حمایت های مالی پروزه بیان کنند.

 

منابع

[1] J. Van Gerpen, Biodiesel processing and production, Fuel Processing Technology86(10) (2005) 1097 – 1107.

[2] M. Canakci, J. van Gerpen, Biodiesel produc tion via acid catalyst, Transitions of the

ASAE 42 (1999) 1203 – 1210.

[3] L. Edgar, Y. Liu, D.E. Lopez, S. Kaewta, D.A. Bruce, J.G. Goodwin, Synthesis of

biodiesel via acid catalysis, Industrial & Engineering Chemistry Research 44 (14)

(2005) 5353 – 5363.

[4] Y. Zhang, M.A. Dubé, D.D. McLean, M. Kates, Biodiesel production from waste

c oo k i n g oi l : 2 . Ec o n om i c a ss e ss me n t a n d se n si ti v i ty an a l y si s, B i o re so u r ce

Technology 90 (3) (2003) 229 –240.

[5] M.J. Haas, Improving the economics of biodiesel production through the use of

lo w value li pids as feedsto cks: ve getable oil s oa psto cks, Fue l Processing

Technology 86 (2005) 1087 – 1096.

[6] Y. Shimada, Y. Watanabe, A. Sugihara, Y. Tominaga , Enzymatic alcoholysis for

biodiesel fuel production and application of the reaction to oil processing, Journal

of Molecular Catalysis. B, Enzymatic 17 (3 –5) (2002) 133 –142.

[7] K. Nie, F. Xie, F. Wang, T. Tan, Lipase catalyzed methanolysis to produce biodiesel:

optimization of the biodiesel production, Journal of Molecular Catalysis. B,

Enzymatic 43 (1 –4) (2006) 142 – 147.

[8] A. Demirbas , Biodiesel production via non-ca talytic SCF method and biodiesel fuel

charac te ri st i cs, Energy C o nv er sion and M anagement 4 7 ( 15 – 16) ( 2006 )

2271 –2282.

[9] L. Bournay, D. Casanave, B. Delfort, G. Hillion, J.A. Cho dorge, New heterogeneous

process for biodiesel production: a way to improve the quality and the value of the

crude glycerol produc ed by biodiesel plants, Catalysis Today 106 (1 –4) (2005)

190 – 192.

[10] M. Bloch, L. Bournay, D. Casanave, J.A. Chodorge, V. Coupard, G. Hillion, D. Lorne,

Fatty acid esters in Euro pe: market trends and technologic al perspectives , Oil &

Gas Science and Technology – Review 63 (2008) 405 –417 IFP.

[11] M. Di Serio, M. Cozzolino, M. Giordano, R. Tesser, P. Patrono, E. Santacesaria, From

homogeneous to heterogeneous catalysts in biodiesel produc tion, Industrial &

Engineering Chemistry Research 46 (20) (2007) 6379 –6384.

[12] J.P. Cariou, Biodiesel: 2nd Generation Technology, Axens Re fining & Petrochem-

icals Seminar, New Delhi, India, 2005.

[13] A.H. West, D. Posarac, N. Ellis, Assessment of four biodiesel production processes

using HYSY S. Plant, Bioresource Technology 99 (14) (2008) 6587 –6601.

[14] J.M. Marchetti, V.U. Miguel, A.F. Errazu, Techno-economic study of different

alternatives for biodiesel production, Fuel Processing Technology 89 (8) (2008)

740 – 748.

[15] A.A. Apostolakou, I.K. Kookos, C. Marazio ti, K.C. Angelopoul os, Techno-economic

analysis of a biodiesel production process from vegetable oils, Fuel Processing

Technology 90 (2009) 1023 – 1031.

[16] D. Bacovsky, W. Körbitz, M. Mittelbach, M. Wörgetter, Biodiesel production:

Technologies and European Providers, IEA Task 39 Report T39-B6, 2007.

[17] Anonymous. From Crops to Fuels —Biodie sel [online] . [Accessed 8th February

2008]. Avail able fr om : h t tp :// p ub .b ha k ti ga nes h a .o r. id /i tb 7 7 / fi le s/ Biofuel%

20papers/ Lurgi%20biodiesel.pd fN; 2008.

[18] M. Pitt, Chemicals Cost Guide 2002. IChemE Education Subject Group-Resources.

Available from: bhttp://ed.icheme.or g/costchem.html N; 2002.

[19] K.S. Tyson, Biodiesel Technology, Economics & Case Studies, NAEMI Biomass &

Business Training Workshop, Spokane, WA, 2006.

[20] N.T. Dunford, Engineering Aspects of Biodie sel Production Process, Oklahoma

State University, Department of Biosystems and Agricultural Engineering. Avail-

able from: b www. fapc.okstate.edu/ fi les/biodiesel/biodiesellecture.pps N ;n. d.

[21] Victoria Group. Victoria Oil A.D. — Sid. Media Release. Available from: bhttp://

www.victoriagroup.rs/en/c ontent/view/15/37/lang,english/ N ; 2008.

[22] B.X. Peng, Q. Shu, J.F. Wang, G.R. Wang, D.Z. Wang, M.H. Han, Biodiesel production

from waste oil feedstocks by solid acid catalysis, Proc ess Safety and Environment

Protection 86 (2008) 441 –447.

[23] N. Mahalingam, P. Williams, Mission Awards Turnkey Construction Contract For

250, 000 tpa Expansion Facility to KNM Process Systems Sdn Bhd. Media Release.

Av ail ab le fr om: b ht tp :/ /ww w. mi ss ion bio fu els .c om/ up loa d s/A SXM e dia Re l ea se -

KNM%20Signing%20 final.pdf N ; 2007.

[24]N.D. Mortimer,P. Cormack,M.A.Elsayed, R.E. Horne.Evaluationof The

Comparative Energy, Global Warming and Socio-Economic Costs and Bene fits of

Biodiesel, Resources Research Unit, School of Environment and Development,

Shef field Hallam University; 2003.

[25 ] X . La nc ren on, J. Fe d de rs , An In n ova ti on i n Gl yc eri n Pur i fi cat ion . B iod i es el

Magazine, June 2008. Available from: b www. biodieselmagazine.com N; 2008.

[26] C. Kiwjaroun, C. Tubtimdee, P. Piumsomboon, LCA studies comparing biodiesel

synthesized by conventional and supercritical methanol methods, Journal of

Cleaner Production 17 (2009) 143– 153.

[27] T.R. Fortenbery, Biodiesel Feasibility Study: An evaluatio n of Biodie sel Feasibility

in Wisconsin, Staff Paper No. 481, Department of Agribusiness, University of

Wisconsin, Madison, 2005.

[28] M.J. Haas, A.J. McAloon, W.C. Yee, T.A. Foglia, A process model to estimate

biodiesel production costs, Bioresource Technology 97 (4) (2006) 671– 678.