[공정설계] 가소홀(Gasohol) 생산

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소개글
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목차
Contents

1. Introduction
1. 1. Gasohol
1. 1. 1. Gasohol의 장점
1. 1. 2. Gasohol의 전망
1. 2. 이론적 배경
1. 2. 1. Wood-chip
1. 2. 2. Overall Process
1. 3. 사업 추진 계획
1. 3. 1. Production lever
1. 3. 2. 에탄올 가공 공정
1. 4. Raw Materials Costs
1. 4. 1. Property of solvent and entrainer
1. 4. 2. Wood-chip costs
1. 4. 3. Etylene glycol and Iso-octane costs
1. 4. 4. Industrial water costs
1. 4. 5. Price of Gasohol Products

2. Design of the ethanol plant
2. 1. Definition of the feed mixture using foolish model
2. 1. 1. 목표량 설정
2. 1. 1. 1. Ethanol 목표량 전환
2. 1. 1. 2. Ethanol 10% margin 적용
2. 1. 2. 바보모델의 사용
2. 1. 2. 1. 바보모델 개형
2. 1. 2. 2. Raw material
2. 1. 2. 3. 당화공정 Reactor
2. 1. 2. 4. 발효공정 Reactor
2. 1. 3. 에탄올 + 물 mixture
2. 1. 3. 1. 에탄올 생산량이 5000B/D인 경우
2. 1. 3. 2. 에탄올 생산량이 10000B/D인 경우
2. 2. Extractive distillation
2. 2. 1. Extractive distillation의 원리
2. 2. 2. Simulation 제작(5000bbl subsystem)
2. 2. 3. Simulation 제작(10000bbl subsystem)
2. 2. 4. extractive distillation 결과 확인
2. 3. Azeotropic distillation
2. 3. 1. Azeotropic distillation의 원리
2. 3. 2. Overall Process
2. 3. 3. Process Explanation
2. 3. 4. Energy Consumption

3. Cost Calculation
3. 1. How to operate Aspen ICARUS
3. 1. 1. Creating xml file and loading simulation data
3. 1. 2. Specifying raw material
3. 1. 3. Mapping and selecting location
3. 1. 4. Running an evaluation
3. 2. Caculated cost of ethanol & gasohol plant
3. 2. 1. Extractive 5000b/d
3. 2. 2. Extractive 10000b/d
3. 2. 3. Azeotropic 5000b/d
3. 2. 4. Azeotropic 10000b/d
3. 2. 5. Gross Income 비교

4. Financial Statement
4. 1. 공정의 선택
4. 2. 필요가정
4. 3. 회사의 설립
4. 4. Income statement 분석
4. 4. 1. 매출원가
4. 4. 2. 공장운영비 및 판매관리비
4. 4. 3. 감가상각비
4. 4. 4. 법인세
4. 4. 5. Income statement (Current, After 1,5,10 years)
4. 5. Cash Flow
4. 6. Balance Sheet 분석
4. 6. 1. 10년 동안의 회사 경영 활동
4. 6. 2. Balance Sheet
4. 6. 3. Current ratio 및 equity ratio
4. 7. Return On Investment 및 Payback Period

5. Conclusion

6. References

본문내용
2.3.3 Process Explanation

1) Foolish Model
주어진 raw meterial에서 glucose를 얻는 당화공정과 이후 fermentation을 이용해 ethanol을 얻는 process로 실제의 공정보다 매우 단순화 되어있는 model. ethanol 생성공정을 거치면서 발생한 impurity는 이 모델에 포함된 centrifuge공정에 의해 분리되어 처리된다. foolish model의 output 으로 나오는 stream의 정보는 다음과 같다.

VAP1 stream

mass flow[kg/hr]
mole fraction
WATER
39392.7394
0.77417305
ETHANOL
29260.7275
0.22487379
CO2
118.481529
0.00095315

표 8. VAP1 stream

2) Separation Model
foolish model 이후 순수한 ethanol을 얻기 위한 separtion공정이다.

① D1 unit (distillation)
원할한 azeotropic distillation을 하기 위하여 별도의 Distillation 유닛을 달아 separartion model로 들어오는 feed stream을 water와 ethanol의 azeotrope point 조성으로 맞추어 주었다.

그림 53. D1 unit


1-AZ stream

mole fraction

WATER
0.10096021
mole fraction of Azeotrope point
(WATER 0.2/ ETHANOL 0.8)
ETHANOL
0.89524533
CO2
0.00379468

표 9. 1-AZ stream

② AZ-DEGAS unit (flash unit)
azeotrope를 형성하는 것은 water와 ethanol이다. 그러므로 feed에 해당되는 물질중에 CO2는 필요없는 물질이므로 제거하기위해 flash unit을 사용하였다.


IN
EFFLUENT
WATER
1290.37779
1.82301998
ETHANOL
29260.1708
42.0935962
CO2
118.481529
51.3856448

표 10. AZ-DEGAS unit

③ Azeotropic distillation process
두 개의 distillation column과 한 개의 decanter로 구성되어있다. 두 column의 specification은 다음과 같다. 각각의 product는 bottom으로 나온다.


Number
of
stages
Condenser
Bottom rate
[kg/hr]
feed stage
Reflux ratio
[Mass]
Product
D2[Radfrac]
80
None
29222
1
-
Ethanol
D3[Radfrac]
60
Total
1288.55553
30
0.3
Water


참고문헌
6. References

1. 1. 김용택, 국제 곡물 가격 진단과 대응전략: 바이오 연료 증가가 원인: 수급안전에는 시일이 필요, 매경 economy, no 1444, 26-27, 2008

2. NICE, 제 25권 제 5호, 2007 특별기획, 대체에너지 기술 및 현황(Ⅱ), 바이오에탄올과 화학산업 서진호, 478

3. 황보준권 외2명, 목질계 바이오매스로부터 바이오에탄올 생산을 위한 전처리기술 개발, RIST 硏.究􂗳文第20 卷第4 號, 2006

4. Yasuyuki Matsushita외 9명, Enzymatic saccharification of Eucalyptus bark using hydrothermal pre-treatment with carbon dioxide, Bioresource Technology 101, 2010

5. John F. Harris 외 9명, Two-Stage, Dilute Sulfuric Acid Hydrolysis of Wood: An Investigation of Fundamentals, Gen. Tech. Rep. FPL-45. Madison, WI: U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory; 1985. 73 p.

6. 황선창, 美 아이오아주, 미국 최대 에탄올 생산지역으로 부상, KOTRA, 2008

7. http://masswoods.net/sne_stumpage/index.html

8. http://www.pttplc.com/en/news-energy-fact-oil-price-bangkok.aspx

9. http://www.speedmall.co.kr

10. http://blog.daum.net/claudlee/16500332