Разработка технологии получения биоэтанола из отходов сельхоз производства

Информация о Заявителе:
Студенческое проектно-конструкторское бюро «Металлург» кафедры «Химия, металлургия и обогащение»

Информация о Заявителе
Восточно- Казахстанский Государственный Технический Университет им. Д. Серикбаева, Усть-Каменогорск, Казахстан Адрес: 492000, Казахстан, г. Усть-Каменогорск, Набережная Красных Орлов, 69

Цель проекта:
Создание новой высокорентабельной технологии – производство топливного биоэтанола из отходов сельхоз культур кукурузы, рапса, пшеницы и др, экспортно-ориентированных продуктов с высокой добавленной стоимостью, имеющих неограниченный спрос во всем мире.
2. Разработка регламента технологического процесса производства топливного биоэтанола из отходов сельхоз культур кукурузы, рапса, пшеницы и др.
3. Создание экономически эффективного автономного энергетического комплекса с использованием отходов производства после получения биоэтанола в качестве топлива с целью обеспечения независимости собственного производства от централизованного энергоснабжения.

Основные задачи:
Предлагается проект создания экономически эффективного, безотходного, экологически чистого биоэнергетического комплекса (БЭК), обеспечивающего выпуск 50 тысяч тонн биоэтанола в год из отходов сельхоз культур кукурузы, рапса, пшеницы и др,

Сроки и место проведения ОКР
Восточно-Казахстанская область, г. Усть-Каменогорск, ул. Серикбаева, 19 ВКГТУ, Технологический парк «АЛТАЙ»

Календарный план проекта

Техническая составляющая ОКР
Предлагаемый биоэнергетический комплекс состоит из промышленного комплекса, включающего в себя заготовительный пункт для приемки, хранения и складирования сырья, производство биоэтанола из отходов сельхоз культур, теплоэлектростанцию, использующую в качестве топлива органические отходы.
В проекте заложены самые современные технологии, имеющиеся на сегодняшний день в мире. Вся продукция является высоколиквидной и пользуется повышенным спросом. За счет применения современных технологий, дешевого сырья и собственного источника энергообеспечения, работающего на отходах основного производства, цены на выпускаемую предприятием продукцию являются конкурентными.
Научно-техническое обоснование (планируемый эффект)

Принципиальная технологическая схема получения биоэтанола из отходов сельхоз. культур
Отходы сельхоз. культур

Планируемый эффект
Реализация проекта позволит производить до 50 000 т. биоэтанола в год, что позволит получать ежегодно до 14 млн. USD только по биоэтанолу не считая электро и тепло энергию.

Актуальность реализации ОКР;
Европа и США активно поддерживают инвесторов, вкладывающих средства в возобновляемые источники энергии, и принимают специальные госпрограммы. Так, правительство Швеции утвердило программу полного отказа страны от нефти к 2020 году. Автолюбителям предлагается перейти на природный газ и биоэтанол. В Европе приняты законы о доведении доли топлива, выпущенного с использованием возобновляемых источников сырья, с 2% в 2005-м до 5.75% к 2007 году. Действие этих законов приведет к тому, что спрос на биотопливо в Европе к 2010 году вырастет в три раза: с 5 млн. до 14 млн. тонн в год.

Повсеместное повышение в вышеуказанных странах содержания этанола в топливе до 10% создает потенциальный мировой рынок для этанола в размере 50 млрд. литров ежегодно. Как следует из Таблицы 1, мировой рынок этанола растет более чем на 15% в год, к 2006 г. мировое потребление достигнет приблизительно 42 млрд. литров. Наиболее перспективными рынками сбыта эксперты считают Китай, Индию и страны Евросоюза.

Таблица 1. Мировое производство моторного биотоплива (млрд л):

Основные сельхоз культуры, из которых получают биоэтанол это - сахарный тростник, маниок, сладкое сорго, сладкий картофель, зерновые (кукуруза), плодовые.
Выход этанола из некоторых технических культур в таблице 2

Таблица 2 . Выход этанола из некоторых технических культур

Новизна проекта:
Мы предлагаем получать биоэтанол из органических отходов сельхоз. продукции (кукурузы, пшеницы, рапс и т.д.), что позволит по сравнению традиционным сырьем (ценными источниками питания) получать биоэтанол по более низкой себестоимости.

Уровень технического/технологического решения;
Существуют два основных способа получения биоэтанола «сухой» и «мокрый».
Если коротко, то при “мокром” процессе мы сначала выделяем глютен и крахмал (который направляется на производство этанола), а при “сухом” процессе глютен не выделяется. Схемы способов приведены ниже.

Схема сухого процесса

Схема “мокрого” процесса

План типичного завода биоэтанола.

Внешний вид завода по производству биоэтанола – представлен ниже.

Анализ конкуренции
В 2006 году в городе Тайынша Северо-Казахстанской области президент Казахстана Нурсултан Назарбаев открыл в торжественной обстановке новый производственный комплекс по производству биоэтанола "Биохим" мощностью 57 тысяч тонн в год. "Этот завод может перерабатывать зерно любого качества и выпускать высококачественную продукцию. Таких предприятий в нашей индустриальной программе должно быть больше", - заявил Н. Назарбаев на церемонии открытия завода. "В связи с повышением цен на нефть и газ, этанол становится самым востребованным продуктом на мировом рынке", - отметил президент.

На сегодняшний день "Биохим" - единственный в Казахстане завод по производству биоэтанола. Биоэтанол на «Биохим» производится из зерен пшеницы, и будет поставляться в Россию на ГП «Титан». Именно «Титан» будет производить из биоэтанола этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), собственно присадку для бензина, и искать потребителей в России и за рубежом. Биоэтанол предполагается реализовывать в странах Европейского союза. Со временем не исключается возможность реализации биоэтанола недалеко от места расположения завода, на внутреннем рынке Казахстана и в приграничных районах Китая.
На основании ценообразования по биоэтанолу на мировом рынке, проект составлен на реализацию всей годовой продукции по цене 600 долларов США с НДС за 1 тонну биоэтанола.

Качество продукции, ее технические характеристики
Биоэтанол Этиловый спирт (C2H5OH) мин 99.5%, полученный из растительного сырья и используемый как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Обезвоженный этанол – жидкость в интервале температур от –117 до +78°С с температурой воспламенения 423°С. Этанол является высокоэффективным топливом с высоким октановым числом (116 по моторному и 108 по исследовательскому методу). Е85Биоэтанол Этиловый спирт (C2H5OH) мин 99.5%, полученный из растительного сырья и используемый как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Обезвоженный этанол – жидкость в интервале температур от –117 до +78°С с температурой воспламенения 423°С. Этанол является высокоэффективным топливом с высоким октановым числом (116 по моторному и 108 по исследовательскому методу). Е85 — означает смесь из 85 % этанола и 15 % бензина. Смеси до 20 % содержания этанола могут применяться на любом автомобиле.
Характеристики биоэтанола, который будет выпускаться агропромышленным комплексом, представлены в таблице ниже.

Характеристики биоэтанола

SWOT-анализ
Сильные стороны проекта получения биоэтанола из отходов сельхоз. Производства:
биоэтанол является экспортной продукцией, востребованной во всем мире, поэтому удобное географическое расположение Казахстана между Россией и Китаем; основными потенциальными потребителями биоэтанола, является немаловажным фактором;
Благоприятные климатические условия для выращивания зерновых и других культур;
В качестве исходного сырья можно использовать любые сельхоз. отходы.

Сравнительные характеристики некоторых сельскохозяйственных культур, используемых в качестве исходного сырья для производства этанола.

Слабые стороны проекта получения биоэтанола из отходов сельхоз. производства:
Отсутствие рынка потребления биоэтанола на территории Республики Казахстан.
Но в связи с тем, что из производимого биоэтанола возможно будет производить этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), собственно присадку для бензина, рынок потребления биоэтанола в Казахстане может быть в корне изменен.

Возможности
При успешном развитии данного проекта, в будущем возможно наладить выпуск биодизеля из масличных культур.
Биодизель представляет собой высокоэффективное дизельное топливо с высоким цетановым числом, которое производится из любого растительного масла или животного жира с помощью процесса этерификации метиловым или этиловым спиртом.
При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%. Важно отметить, что нет необходимости модернизировать двигатель. Точка воспламенения для биодизеля превышает 150°С, что делает биогорючее сравнительно безопасным веществом.

Итоги
Основные конкурентные преимущества продукции

Возможности и угрозы для нового бизнеса (предприятия) нам представляются только в виде форс-мажорных обстаятельств