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Understanding Vinylalkohol Brennstoff Produktion und Verwendung ISBN: 0-86619-203-4 [C]1984, Freiwillige in Technischer Hilfe,
PREFACE
Dieses Papier ist eine einer Folge, die von Freiwilligen in Technisch veröffentlicht wird, Hilfe, eine Einführung für bestimmte Staat-von-der-Kunst bereitzustellen Technologien von Interesse zu Leuten in Entwicklungsländern. Die Dokumente werden beabsichtigt, als Richtlinien benutzt zu werden, um zu helfen Leute wählen Technologien, die zu ihren Situationen geeignet sind. Sie werden nicht beabsichtigt, Konstruktion oder Implementierung bereitzustellen details. People werden gedrängt, VITA oder eine ähnliche Organisation zu verständigen für weitere Informationen und technische Hilfe wenn sie Fund, den eine besondere Technologie scheint, ihren Bedürfnissen zu entsprechen.
Die Dokumente in der Folge wurden geschrieben, wurden überprüft, und wurden illustriert fast ganz von VITA Volunteer technische Experten auf ein rein freiwilliger basis., den Einige 500 Freiwillige in die Produktion verwickelt wurden, von den ersten 100 Titeln, die ausgestellt werden, und trägt ungefähr bei 5,000 Stunden von ihrem time. VITA, die Personal Leslie Gottschalk einschloß, als primärer Redakteur, Julie Berman Behandlung-typesetting und Anordnung, und Margaret Crouch als Projekt-Manager.
Cliff Bradley und Kenntnis Runnion, Mitverfasser dieses Papieres, spezialisieren Sie sich auf Alkohol Brennstoff Produktion Technologien. Bradley ist ein microbiologist und Runnion ein chemischer Ingenieur bei Erneuerbar Technologien, Inc. They haben mehrere praktische Handbücher veröffentlicht und Broschüren im Feld, und forscht gegenwärtig und das Entwickeln von neuen Methoden vom Verbessern des Stärke-Hydrolyse-Prozesses erforderte für Alkohol-Brennstoff-Produktion. Rezensenten Kenneth Brunot, C. Gen Haugh, und Daniel Ingold ist auch Spezialisten ins area. Brunot, älterer vize Präsident für Wright Technology, war ehemals Präsident von Wright Energie Nevada Firma wo er spezialisierte sich auf Studien, die zu Vinylalkohol Produktion Benutzen erzählen, erzeugen Energie für Prozeß-Energie-Anforderungen. Haugh Köpfe die Abteilung von Landwirtschaftlichem Konstruieren bei Virginia Polytechnikum Institute. Ingold ist ein biophysicist, indem sie trainieren, und ein Forschung-Ingenieur bei Geeigneter Technologie-Firma.
VITA ist ein Gefreiter, gemeinnützige Organisation, die Leute unterstützt, das Arbeiten an technischen Problemen in Entwicklungsländern. VITA Angebote Informationen und Hilfe richteten bei behilflichen Individuen und Gruppen auszuwählen und Gerät-Technologien eignen zu an ihr situations. VITA behält einen internationalen Anfrage-Dienst bei, ein spezialisiertes Dokumentation-Zentrum, und ein computerisierter Dienstplan von Freiwilliger technische Berater; leitet langfristige Feld-Projekte; und veröffentlicht eine Vielfalt von technischen Handbüchern und Dokumenten.
ICH. EINFÜHRUNG
Dieses Papier beschreibt die Produktion und die Verwendung von Vinylalkohol (Äthyl-Alkohol) als ein flüssiger fuel. ist Die Produktion von Vinylalkohol ein alt Technologie; aber, die Verwendung von Vinylalkohol als eine Flüssigkeit Brennstoff ist ein komplexes Thema.
Vinylalkohol war ein der ersten Brennstoffe, die in Auto engines. Es benutzt wird, wurde beträchtlich in Deutschland während zweite Weltkrieg benutzt und auch in Brasilien, die Philippinen, und die Vereinigten Staaten. Während das Nachkriegs Periode, als Petroleum-Vorräte wurde billig und üppig, Benzin ersetzte Vinylalkohol zum größten Teil als ein kraftfahrtechnischer fuel. Not bis die 1970s, als die Versorgung von Öl beschränkt wurde, machte Vinylalkohol taucht wieder als eine Alternative zu auf oder extender für auf Mineralöl basierend flüssige Brennstoffe (Vinylalkohol als ein extender wird zu diesen hinzugefügt Brennstoffe, ihr Volumen zu vergrößern). Today, 12 Länder produzieren und benutzen Sie eine bedeutungsvolle Menge von Vinylalkohol. In Brasilien zum Beispiel ein dritter von den Autos-Verwendungen dieses Landes reiner Vinylalkohol als Brennstoff; das Bleiben zwei dritte Verwendung-Mischungen von Benzin und Vinylalkohol. Frankreich, die Vereinigten Staaten, Indonesien, die Philippinen, Guatemala, Costa Pica, Argentinien, die Republik von Südafrika, Kenia, Thailand, und Sudan sind andere Länder mit Regierung oder privat Vinylalkohol-Brennstoff programs. Die Programme werden entworfen, um zu reduzieren ein Landes Abhängigkeit auf kostspieligem importiertem Brennstoff und in zu assistieren das Schaffen einer neuer häuslicher Brennstoff-Industrie.
Reiner Vinylalkohol kann Benzin in modifizierter Funke-Entzündung ersetzen Motoren, oder es kann mit Benzin bei bis zu 20 Prozent gemischt werden Konzentration, unveränderte Benzin-Motoren zu betanken. Blending Aufschläge zwei Zwecke: (1) es streckt sich aus, Benzin liefert, und (2) als ein Oktan-enhancer ersetzt es Blei-Verbindungen in Benzin. Vinylalkohol kann auch in modifiziertem Dieselöl benutzt werden (Verdichtung-Entzündung) Motoren; aber dies ist nicht gewöhnlich.
Die Produktion und die Verwendung von Brennstoff-Vinylalkohol können indirekt einer Vielfalt dienen von needs. Auf einem nationalen Niveau kann Vinylalkohol Gleichgewicht verbessern von Zahlungen durch das Verschieben von importiertem Petroleum häuslich mit produzierter fuel., den Dies vielleicht auch zugenommene ländliche Anstellung bereitstellt, und alternative Märkte für landwirtschaftliche Waren. Auf einer Gemeinde oder individuelles Niveau, Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion ist oft sah als ein Mittel an, um von gekauften Brennstoffen unabhängig zu werden, zu behalten Sie Geld innerhalb der örtlichen Wirtschaft, und bereitzustellen ein sicher Brennstoff-Versorgung im Ereignis von Mängeln von Petroleum-Brennstoffen.
IIE. DIE OPERIEREN VON PRINZIPIEN
VINYLALKOHOL-PRODUKTION
Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion ist eine Kombination von biologisch und physisch processes. Ethanol wird von Gärung von Zuckern mit produziert yeast., den Es konzentriert wird, um Grad von distillation. Figure 1 zu betanken,
ist eine schematische Darstellung der Haupt Schritte in Brennstoff Vinylalkohol-Produktion.
Feedstocks, die gemeinen rohen Materialien, sind, zuckern Sie entweder oder das Stärke-enthalten crops. Diese " Biomasse-Brennstoff-Ernten " (Knollen und Körner) schließen Sie Zucker-Rüben, Kartoffeln, Mais, Weizen, Gerste, im allgemeinen ein Jerusalem Artischocken, und liebes Sorghum. Sugar kupiert wie zuckern Sie, Spazierstock, Zucker-Rüben, oder liebes Sorghum werden herausgenommen, um zu produzieren eine Zucker-enthaltende Lösung, die direkt gegoren werden kann, von yeast. Starch müssen feedstocks aber zu Ende geführt werden ein zusätzlicher Umwandlung-Schritt.
Stärke ist ein langes " Kette "-Polymer von Traubenzucker (d.h., viel Traubenzucker Polymer-Einheiten banden in einer Kette). Starches kann nicht direkt sein zu ethanol. gegoren, müssen in Sie zuerst hinunter eingebrochen werden das einfachere Traubenzucker-Einheiten durch einen Prozeß von Hydrolyse. Ins Hydrolyse-Schritt, Stärke-feedstocks werden geschliffen und gemischt mit bewässern Sie, um einen Brei zu produzieren, der 15 bis 20 Prozent typisch enthält, starch. Der Brei wird dann bei Siedepunkt gekocht oder über und behandelte der Reihe nach mit zwei Enzym-Vorbereitungen. Die ersten Enzym hydrolyzes Stärke Moleküle, Ketten kurzzuschließen; die Sekunde Enzym-hydrolyzes die kurzen Ketten zu Traubenzucker. , den Der Brei dann ist, kühlte zu 30[degrees ab] C, und Hefe wird hinzugefügt.
Hefen sind Mikroorganismen, die Vinylalkohol produzieren. Diese Mikroorganismen ist vom Konvertieren von Zucker in Alkohol durch fähig ein biologisch Prozeß genannt Gärung. Die folgende Gleichung zeigt das
Grund biologische Reaktion in der Umwandlung durch Gärung von ein Kilogramm Traubenzucker zu Vinylalkohol, Kohlenstoff-Dioxyd, und Hitze:
Theoretisch, die maximale Umwandlung-Tüchtigkeit von Traubenzucker zu Vinylalkohol ist 51 Prozent auf einer Gewicht-Basis. However, irgendein Traubenzucker ist benutzte durch die Hefe für die Produktion Zell Masse und für Stoffwechsel Produkte ander als Vinylalkohol. In Übung, zwischen 40 und 48, Prozent von Traubenzucker wird zu Vinylalkohol konvertiert. Mit einem 45-Prozent Gärung-Tüchtigkeit, 1,000 Kilogramme fermentierbaren Zuckers, produzieren Sie ungefähr 570 Liter reinen Vinylalkoholes. Conversely, ungefähr 1,800, von Kilogrammen fermentierbaren Zuckers werden gefordert, 1,000 zu produzieren Liter ethanol. Mash enthalten typisch zwischen 50 und 100 Gramm Vinylalkohol pro Liter (5 bis 10 prozentiges Gewicht pro Volumen) wenn Gärung vollständig ist.
Vinylalkohol wird von Brei von Destillation getrennt-- ein physischer Prozeß in dem die Bestandteile einer Lösung (in diesem Fall, Wasser und Vinylalkohol) wird von Unterschieden in Siedepunkt getrennt oder Dunst-Druck.
Vinylalkohol und Wasser bilden einen azeotrope, oder Konstante, die Lösung siedet, von ungefähr 95 prozentigem Alkohol und fünf prozentigem Wasser. Das fünf prozentiges Wasser kann nicht von konventioneller Destillation getrennt werden. Die Produktion von rein, Wasser-frei (anhydrous) Vinylalkohol erfordert einen Dehydrierung-Schritt folgende Destillation. Dehydration, ein relativ komplexer Schritt in Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion, wird geschafft in einem von zwei ways. benutzt Die erste Methode einen dritten flüssig, am im allgemeinen Benzol, das zum Vinylalkohol hinzugefügt wird, / bewässern Sie mixture., Dies verändert die siedenden Merkmale von das Lösung, beim Erlauben von Trennung von anhydrous-Vinylalkohol. Die Sekunde Methode beschäftigt molekulare Siebe selektiv das, nehmen Sie Wasser auf auf die Basis des Unterschiedes in molekularer Größe zwischen Wasser und Vinylalkohol.
Die nicht-fermentierbaren festen Körper in destilliertem Brei (stillage) enthalten Sie variable Mengen von Faser und Protein, beim Abhängen vom feedstock. Die Flüssigkeit enthält vielleicht auch lösliches Protein und andere Nährstoffe. Das Wiederfinden vom Protein und anderen Nährstoffen in stillage für Verwendung als Viehbestand-Futter kann für ökonomisch wesentlich sein Vinylalkohol-Brennstoff production. Protein, den Inhalt mit feedstock variieren wird. Einiges masert (z.B., Mais, Gerste) Ertrag ein festes Nebenprodukt --Destillateure trockneten Körner (, DDG)--daß schwankt von 25 bis 30 Prozent Protein und Marken ein ausgezeichnetes Futter für Viehbestand. Wenn das das Verarbeiten von Ausrüstung wird von unbeflecktem Stahl konstruiert und das Verarbeiten wird unter gut-gesteuerten Zuständen, das Protein, ausgeführt Nebenprodukte können auch von Menschen konsumiert werden.
Die Produktion von Vinylalkohol produziert auch flüssiges Abwasser, das ist, ein potentielles Verunreinigung-Problem. , den ungefähr 9 Liter Abwasser sind, produzierte für jeden Liter Vinylalkohol. In gut-entworfenen Pflanzen, einige vom Abwasser wird vielleicht wiederverwertet. Effluent kann haben ein hoch Biologisch Sauerstoff-Forderung (BOD) das eine Maßnahme organischen Wassers ist Verunreinigung-Potential, und es ist sauer. , den Es Behandlung erfordert, vor discharge. Treatment hängen Anforderungen von feedstock ab und örtliche Verunreinigung-Kontrolle-Regulierungen. wegen des ätzenden Inhaltes, Sorge muß genommen werden, wenn das Abwasser über Feldern gestrichen wird.
VINYLALKOHOL-ENDE-VERWENDUNG
Vinylalkohol ist eine hochwertige, stabile Flüssigkeit. Einige der Chemikalie und physische Eigenschaften von Vinylalkohol werden in Tisch 1 zusammengefaßt.
Tisch 1. Zusammenfassung von Vinylalkohol-Eigenschaften
Eigenschaft Ethanol
Chemische Formel.............................. [C.SUB.2][H.SUB.5]OH
Molekulares Gewicht.............................. 46.07
Dichte (20[degrees] C)....................... 0.791 G/CC
Siedepunkt [ein]............................. 78.5[DEGREES] C
Hitze von Verbrennung [b]........................ 5625 KCAL/1
Hitze von Verdampfung [c]...................... 9.225 KCAL/MOLE
Oktan-Klasse................................. 106-108
Stoichiometric Air/Fuel Verhältnis [d]............. 9/1
[a]-Siedepunkt ist die Temperatur bei dem ein flüssige Änderungen führen stufenweise durch und werden ein Gas; der Punkt bei dem der Dunst-Druck der Flüssigkeit gleicht dem Dunst-Druck des Systems.
[b] Heat von Verbrennung ist die Menge von Hitze, die abgegeben wird, wenn ein Einheit Quantität irgendeines Kohlenwasserstoffes (z.B., Vinylalkohol) wird verbrannt zu Kohlenstoff-Dioxyd und Wasser.
[c] Heat von Verdampfung ist, die Hitze-Eingabe erforderte, um sich zu verändern flüssig bei seinem Siedepunkt zu einem Dunst bei der gleichen Temperatur (z.B., bewässern Sie um 100[degrees] C, um 100[degrees zu dampfen] C).
[d], den Das stoichiometric-air/fuel-Verhältnis die Menge von Luft ist, notwendig ganz zu oxydieren (brennen Sie) der Brennstoff.
Vinylalkohol-Verwendung in Motoren
Vinylalkohol wird am im allgemeinen in Transport und Landwirtschaft benutzt innerere Verbrennung zu betanken, vier-Zyklus, Funke-Entzündung-Motoren. Es wird als ein direkter Ersatz für Benzin benutzt, oder es wird gemischt mit Benzin als ein extender und ein Oktan-Booster.
Die Verwendung von Vinylalkohol, Benzin zu ersetzen erfordert Modifikationen zu der Vergaser, Brennstoff-System-Bestandteile, und oft die Verdichtung ratio., den Die tüchtige Umwandlung bestehender Benzin-Motoren erfordert, geschickte, kenntnisreiche Techniker.
Motoren entwarfen ausdrücklich und stellten her, um auf zu operieren Vinylalkohol-Brennstoff wird sein generell tüchtiger als modifizierte Benzin engines. Ethanol Konzentrationen von zwischen 80 und 95 Prozent kann als Brennstoff benutzt werden, der das Bedürfnis für kultiviert ausschließt, Dehydrierung-Systeme und vereinfacht Destillation. In vielen Fällen, die Umwandlung von Motoren, auf Vinylalkohol zu operieren ist vielleicht einfacher und mehr Preis tüchtig als Vinylalkohol-Dehydrierung. Der Nachteil von Motor-Umwandlung ist, diese Fahrzeug-Reise-Entfernung wird begrenzt durch die verfügbare Versorgung und die Verteilung von Vinylalkohol.
Einige " doppelte Brennstoff "-Systeme-- das heißt, Motoren mit einem Vergaser der können Sie entweder auf Vinylalkohol oder Benzin operieren-- ist entwickelt worden auf einem begrenzt basis. In Brasilien, ein bedeutungsvoller Teil von das Transport-Flotte benutzt Vinylalkohol-Brennstoff besonders in Autos mit entwarf Motoren, die von bedeutendem internationalem Auto hergestellt werden, Gesellschaften.
In unveränderten Motoren kann Vinylalkohol bis zu 20 Prozent von ersetzen der gasoline. Blending Vinylalkohol mit Benzin streckt das Benzin aus liefern Sie, und verbessert die Qualität von Benzin durch das Zunehmen sein Oktan value. Als ein Oktan-enhancer, Vinylalkohol kann Blei ersetzen Verbindungen in gasoline. There sind Vorteile zum Benutzen von Benzin / Vinylalkohol mischt lieber als reiner Vinylalkohol. Blends erfordern nicht Motor modification. auf diese Art kann Vinylalkohol integriert werden schnell mit bestehender Benzin-Versorgung und Verteilung-Systemen. Das Ersetzen von Blei setzt mit Vinylalkohol zusammen, entfernt eine der Hauptperson lüften Sie Verunreinigung-Probleme, die mit Benzin assoziiert werden.
Der Nachteil vom Benutzen von ethanol/gasoline-Mischungen ist, daß das Vinylalkohol müssen anhydrous sein und muß einen Dehydrierung-Schritt in Produktion erfordern. Wenn nicht-anhydrous Vinylalkohol wird mit Benzin gemischt, das Mischungen werden sich in eine Benzin-Phase und einen water/ethanol trennen führen Sie stufenweise durch und verursacht unberechenbare Motor-Aufführung.
Zusätzlich zu seiner Verwendung in Benzin-betankten Autos und in Lastwagen oder Traktor-Motoren, Vinylalkohol kann in anderen Arten von benutzt werden engines. zum Beispiel, klein, vier-Zyklus-Benzin-Motoren fanden in kleinangelegte landwirtschaftliche Ausrüstung (z.B., Pflüger, kleine Traktoren) können Sie 80 bis 95 prozentigen Vinylalkohol oft als ein direkter Ersatz verbrennen für gasoline. Such erfordern Motoren, die von Vinylalkohol gefüttert werden, minimale Modifikationen.
Die Verwendung von Vinylalkohol in besonders entworfenen zweitaktigen Motoren hat geworden auf einer begrenzten Basis demonstriert. Das Problem vom Benutzen von Vinylalkohol in diesen Motoren ist, daß der Vinylalkohol gut mit nicht mischt, das Schmieren von oil., dieses Problem umzugehen, Forschung ist unten Weg, das Schmieren von Ölen, die nicht von Vinylalkohol beeinflußt werden, zu finden.
Obwohl Vinylalkohol in Dieselöl-betankten Motoren benutzt, ist durchführbar, es hat sein limitations. Ethanol entzündet nicht unter Verdichtung und mischen Sie gut mit Diesel Brennstoff nicht. Therefore, Vinylalkohol kann nicht sein benutzte als ein direkter Ersatz für Dieselöl-Brennstoff oder mischte mit Diesel Brennstoff für Verwendung in Verdichtung-Entzündung-Motoren. Ethanol kann würde nur als ein Ersatz für Dieselöl-Brennstoff benutzt, wenn der Motor ist, tailliert mit Glut-Steckern.
Vinylalkohol kann in Diesel Motoren mit Kompressor für verbraucht werden ungefähr 25 Prozent des totalen Brennstoffes. Dies wird gemacht, indem man trägt, das Vinylalkohol in einem getrennten Brennstoff-Tank und das Spritzen davon ins Dieselöl Motor durch einen Kompressor-Luftstrom.
Vinylalkohol kann auch Luftfahrt-Brennstoff in Flugzeug Motoren ersetzen.
Vinylalkohol-Verwendung in Vorrichtungen
Vinylalkohol kann in einer Vielfalt vom Kochen, beim Heizen, und dem Beleuchten benutzt werden appliances. In einigen Fällen, Vinylalkohol kann in benutzt werden, modifizierte Vorrichtungen planten für konventionelle Brennstoffe. In anderen Fällen, Vorrichtungen, die ausdrücklich für Vinylalkohol-Brennstoff geplant werden, werden erfordert.
III. PFLANZE-DESIGN-VARIATIONEN
Dieser Teil beschreibt kurz die Prozesse und die Ausrüstung notwendig für jeden Haupt Schritt in Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion. Es auch stellt eine allgemeine Diskussion von der Wirtschaftswissenschaft von Vinylalkohol-Brennstoff bereit production., den Es nicht bedeutet wird, bestimmte Informationen auf bereitzustellen, Pflanze-Design.
Prozesse und Ausrüstung variieren sehr und hängen von feedstock ab, das brauchen Sie für Stärke-Hydrolyse, Vinylalkohol-Ende-Verwendung, verfügbare Unterstützung, Nutzen, Prozeß-Energie-Quelle, Nebenprodukt-Verwendung, und Pflanze Maßstab.
FEEDSTOCK PROCESSING
Pflanze-Design-Studien zeigen, daß eine Wirtschaft von Maßstab für existiert, ein 30,000,000 gal/year Pflanze Produzieren hydratisierte (190 Beweis) Vinylalkohol und das Mit-erzeugen d.h., das VorOrt Gas-Turbine-Generator verwendet, Sätze, die mit hydratisiertem Vinylalkohol betankt werden, um bereitzustellen, assoziierten Macht braucht für den plant., den Das Turbine-Auspuff-Gas benutzt werden könnte, um Hochdruck Dampf und den verbrauchten heißen Turbine-Auspuff zu erhalten Gas könnte in Prozeß-Nebenprodukt benutzt werden, das operations. Provision trocknet, um Prozeß-Nebenprodukte zu produzieren (Destillateure trockneten Körner (DDG), Kohlenstoff-Dioxyd, und fusel-Öl-Bestandteile sollten eingeschlossen werden im gesamten Design um Preis-Effektivität zu maximieren.
Die Art von feedstock, die für Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion gewählt wird, hat ein bedeutungsvolle Wirkung auf Pflanze-Design. Ethanol wird von produziert ein Vielfalt von Zucker-oder das Stärke-enthalten von Ernten, mit Modifikationen, im Design der feedstock-Vorbereitung-Prozesse. Das von Modifikationen werden gefordert, die physischen Eigenschaften unterzubringen vom feedstock, sowie die Natur des Kohlenhydrates (d.h., zuckern Sie gegen Stärke).
Vorbereitung-Ausrüstung ist notwendig zu schleifen, Pulverisator oder Auszug, der feedstock, bevor es verarbeitet werden kann. Milling Ausrüstung für feedstock-Vorbereitung variiert und hängt von solchen Merkmalen ab vom feedstock als Feuchtigkeit zufriedene, physische Struktur, und Faser-Inhalt.
Stärken Sie Hydrolyse
Stärke-enthaltend feedstocks erfordern Stärke-Hydrolyse-Ausrüstung einschließlich Tanks, Heizung und erfrischender Systeme, Agitation-Systeme, Übertragung-Pumpen, und das Überwachen von Instrumenten. Starchy feedstocks Sie vor Hydrolyse zu einer Teilchen-Größe geschliffen werden, die kann, gehen Sie durch einen 20-Eingriff-Bildschirm vorbei.
Dampf, der durch Hitze-exchangers verbreitet wird, ist das gewöhnlichste Mittel von Heizung der Brei; deshalb, Stärke-Hydrolyse, die Anforderungen heizt, muß in Pflanze-Sieder-Kapazität eingeschlossen werden.
Das Abkühlen des Breies vom Sieden zu Gärung-Temperatur (ungefähr 30[degrees] C) generell der bestimmende Faktor in Hitze-exchanger design., den Dies in tropischen Klimas besonders wahr ist, wo die Umgebungs Temperatur des erfrischenden Wassers relativ ist, hoch.
Die Agitation-Systeme für Stärke-Hydrolyse-Tanks müssen adäquat sein um zähflüssig zu mischen (dick) Stärke-Lösungen effizient. Wenn Stärke wird in Wasser geheizt, es bildet ein sehr dickes Gel. Starch gelatinization ist für tüchtige enzymatische Hydrolyse wesentlich. Gründliches Mischen von gelierte, Stärke-Brei ist notwendig sicherzustellen tüchtiger Hitze-Tausch und Enzym-Aktivität.
Das Überwachen von Ausrüstung denn Stärke-Hydrolyse schließt Thermometer ein um Brei-Temperatur und Dampf-Temperatur zu messen, und Druck Stärken, Brei-Druck zu messen wenn Druck Stärke-Hydrolyse Systeme sind used. Tests, um die Tüchtigkeit von Stärke-Hydrolyse zu messen ist auch allgemein sagen necessary., der feedstock ist das wichtigste Element im Bestimmen der Wirtschaftswissenschaft von Vinylalkohol Produktion, und ineffiziente Stärke-Hydrolyse kann haben ein bedeutende wirtschaftliche Wirkung auf Vinylalkohol-Produktion.
Stärken Sie, Hydrolyse-Systeme sind von zwei allgemeinen Arten: Ladung-Systeme und ununterbrochener systems. Batch, den Systeme aus Tanks bestehen, die sind, sortierte nach der Größe in Verbindung zu Gärung-Tank-Kapazität und Gut-Zeit. Der Tank wird mit Hitze-exchangers ausgestattet, normalerweise innerer Rollen, die Dampf und erfrischendes Wasser verbreiten. , den Der Brei ist, beunruhigte durch einen Motor, der mit Ausrüstung-Verkleinerung ausgestattet wird, und das Mischen impellers. Transfer Pumpen fähig vom Handhaben eines hohen Niveaus von festen Körper werden benutzt, um den Brei von Gärung tanks. Mit zu übergeben sehr zähflüssiger feedstocks, Hitze tauscht, und Brei-Agitation ist schaffte durch das Pumpen des Breies durch einen externen Hitze-exchanger und unterstützt in den tank. Batch, durch den Systeme operiert werden, das Füllen des Tanks, beim Ausführen des multistep-Prozesses von Enzym, Hydrolyse, und das Pumpen des ganzen Brei-Volumens dann in fermenters.
Ununterbrochene Stärke-Hydrolyse-Systeme erfordern kultivierter Ausrüstung, aber sie sind normalerweise tüchtiger. Continuous Systeme benutzen Sie " Düsen Herde generell " in dem zerstampft, und Stiel ist mischte unter Druck bei Temperaturen von 105 bis 150[degrees] C. Wasser, feedstock, und Enzym wird in einen premix-Tank bei gefüttert ein gesteuert schätzen Sie ein, geheizt, und pumpte unter Druck durch den jet. Der Brei wird bei hohem Druck und hohen Temperaturen für einige Minuten behalten, dann befreite vom Herd zum Halten von Tanks, wo es ist, kühlte ab, und zusätzliches Enzym wird hinzugefügt. , den Der Brei dann übergeben wird, zu fermenters. Der hohe Druck und die Temperatur von diesen Systeme resultieren in tüchtigerem Stärke-gelatinization und Hydrolyse. Diese Systeme erfordern Hochdruck Sieder und relativ kultivierte Systeme für das Beibehalten des Breies unter Druck. Ausrüstung wird auf der Basis von Pflanze-fermenter-Kapazität der Größe nach sortiert und Brei-Wohnsitz-Zeit in Herden.
Gärung
Gärung findet in Tanks statt, die mit Agitation ausgestattet werden, und heizen Sie exchangers, um die Hitze zu entfernen, die von Gärung erzeugt wird. Tank-Größe hat auf der Konzentration von Zucker im Brei basiert, Gärung-Zeit, letzte Vinylalkohol-Konzentration, und Pflanze-Produktion Rate.
Letzte Brei-Vinylalkohol-Konzentration ist eine direkte Funktion von Brei zuckern Sie concentration. Innerhalb der Begrenzungen von feedstocks und Hefe Vinylalkohol-Toleranz, höhere Vinylalkohol-Konzentrationen sind wünschenswert. Maximale Brei-Vinylalkohol-Konzentration ist ungefähr 10 prozentiges Gewicht pro volume. Bei Konzentrationen höher als 10 Prozent, Hefe ist killed. Generally, feedstocks mit hohem Feuchtigkeit-Inhalt und zuckern Sie oder Stärke-Konzentrationen weniger, als 20 Prozent gegoren werden können, ohne dilution. Feedstocks mit hoher Stärke oder Zucker Konzentrationen erfordern Verdünnung. , den Der Zucker verschwendet werden wird, wenn das Konzentration ist notwendig, zu produzieren, in Überschuß der Menge das maximale Menge von Vinylalkohol, die von der Hefe toleriert wird.
Gärung erfordert typisch von 12 bis 72 Stunden, die auf abhängen, die Menge von Hefe hat früher Gärung und Brei-Zucker begonnen concentration. Pflanzen werden normalerweise mit mehrfacher Gärung ausgestattet Tanks, die nach erstaunten Fahrplanen verkehrt werden, um bereitzustellen, ein ununterbrochen Versorgung gegorenen Breies für Destillation.
Ein der bedeutungsvollsten Probleme in Vinylalkohol-Produktion, besonders in kleinangelegten Pflanzen, ist Verunreinigung von Brei durch bacteria. Bacteria verwenden Zucker, die ansonsten konvertiert werden würden, zu ethanol. Good Pflanze-Design und tüchtige Gärung können Sie Verunreinigung-wihout kontrollieren, der sich zu kostspieliger Sterilisierung wendet, Systeme.
Destillation
Destillation-Systeme können Ladung sein oder ununterbrochen. Choosing ein System oder das ander wird auf Pflanze-Maßstab gegründet. Beide Arten erfordern Sie Heizung-Systeme, dampfen Sie normalerweise (welcher kann von Unterdruck sein Sieder), eine Destillation-Säule, und ein Kondensator. Glauben Sie 2, zeigt schematics von diesen zwei Arten von Systemen.
Destillation-Säule-Größe und Vinylalkohol-Produktion-Rate werden auf gegründet die Konzentration von Vinylalkohol im gegorenen Brei, Gärung Kapazität, und Produktion-Zeitplane. Small-scale Pflanzen-- bis zu ungefähr 100,000 Liter jährliche Vinylalkohol-Produktion-- können Sie effizient benutzen Sie Ladung-Destillation-Systeme. In Ladung-Systemen, der ganze Brei Volumen ist vorbeigegangen, oder beauftragte, zu einem großen Gefäß rief ein Destillierapparat, welcher ist dann heated., Den Dünsten wird erlaubt, in vorbeizugehen das Destillation column., Obwohl Ladung-Systeme sind, weniger tüchtig als ununterbrochene Futter-Destillation-Systeme, sie sind zu viel leichter bauen Sie und operieren Sie.
In ununterbrochenen Futter-Systemen wird gegorener Brei bei gepumpt ein gesteuert schätzen Sie in die Destillation-Säule, mit Hitze, die eingeführt wird, ein beim Boden der Säule. Provision wird bei der Spitze von gemacht die Säule, unverarbeiteten Brei durch das System weiterzuleiten. Ununterbrochene Futter-Säulen sollten in großangelegten Pflanzen benutzt werden wo die verbesserte Tüchtigkeit die hinzugefügte Kompliziertheit rechtfertigt.
Dehydrierung
Die beabsichtigte Verwendung des Vinylalkoholes bestimmt das Bedürfnis für Dehydrierung Systeme, das fünf prozentige Wasser zu entfernen, das nicht sein kann, trennte von distillation., Wenn Vinylalkohol mit gemischt werden wird, Benzin, Dehydrierung wird erfordert. Die Gegenwart von Wasser in Vinylalkohol-Benzin-Mischungen-Ergebnisse in Phase-Trennung in Lagerung oder Brennstoff, den tanks. Dehydration nicht erfordert wird, wenn Vinylalkohol sein sollte, haben Sie früher ersetzt, gasoline. Ethanol kann direkt in benutzt werden, modifizierte Motoren bei Konzentrationen von zwischen 80 und 95 Prozent.
Nebenprodukt-Wiederfinden
Feste Nebenprodukte werden von stillage mit solid/liquid wiedergefunden Trennung equipment., den Diese Ausrüstung von einfach schwanken kann, Bildschirme zu solcher komplexer Ausrüstung als Zentrifugen oder Vakuum-Filter. Lösliches Protein in dünnem stillage kann durch wiedergefunden werden evaporation., Wenn Nebenprodukte gelagert werden werden oder transportiert werden werden, bedeutungsvolle Entfernungen, das Trocknen ist notwendig. Stillage mit hoch Feuchtigkeit-Inhalt kann oft direkt zu Viehbestand bei gefüttert werden oder in der Nähe von der Stelle von Vinylalkohol-Produktion mit minimaler Trennung oder das Verarbeiten.
Abwasser-Behandlung
Produktion von jedem Volumen von Brennstoff-Vinylalkohol wird ungefähr erzeugen neun Volumen von effluent., die EIN Teil des Abwassers wiederverwertet werden kann, und gebraucht, hohen Konzentration-feedstocks zu verdünnen. However, auch wenn das Abwasser wiederverwertet wird, kann es noch verursachen ein bedeutungsvoll Verunreinigung problem., Verunreinigung von Oberfläche-Wasser zu vermeiden oder Boden-Wasser, das Abwasser muß microbiological-Entwürdigung durchmachen; das heißt, die schädliche organische Sache enthielt ins Abwasser muß zerlegt werden, bevor dem Abwasser losgeworden wird. Dies wird anaerobically aerob gemacht oder durch ein sequentiell Kombination der zwei Methoden. Effluent Entwürdigung ist normalerweise gemacht in einem einfachen Behandlung-Teich, der von einer Stabilisierung gefolgt wird, Teich, wenn necessary. Alternatively, das Abwasser kann zu gefüttert werden Biogas-digesters, beim Kombinieren von Energie-Produktion mit überflüssiger Behandlung.
Nutzen
Vinylalkohol-Produktion erfordert Wasser, Sieder-Brennstoff, und Transport für feedstock, Vinylalkohol, und Nebenprodukte. Electricity ist vielleicht haben Sie früher Pumpen gestartet und haben Sie früher Motoren, Prozeß-Kontrollen, und Instrumentation gerührt, aber es gibt viele Einheiten überall in die Welt der produzieren Sie bis zu 10,000 Gallonen pro Jahr ohne electricity. Wasser wird für Brei-Verdünnung erfordert, und das Abkühlen in Hitze-exchangers benutzte mit Stärke-Hydrolyse-Systemen, fermenters, und Kondensatoren.
Sieder haben früher Prozeß-Dampf erzeugt, erfordern Sie ein preisgünstig, minderwertig betanken Sie wie Erdgas, Biogas, Biomasse, Kohle, restlich, ölen Sie, oder bagasse (bagasse wird Zucker-Spazierstock oder Rübe-Müll zerdrückt von Zucker, der macht,) . High-quality flüssige Brennstoffe oder Elektrizität ist unwirtschaftlich und ineffizient für Verwendung als Sieder-Brennstoff. Finally, das feedstock muß zur Pflanze transportiert werden; und die Produkte, sowohl Vinylalkohol als auch Nebenprodukt tierisches Futter, Sie transportiert werden zum Punkt von Verwendung.
Die Prozeß-Energie-Anforderungen für Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion variieren überall von Ausrüstung, Prozeß-Design, und feedstock. abhängend Das Produktion von einem Liter Vinylalkohol mit einem Heizung-Wert von 5,625 Kcal/liter würde 800 bis 1,200 Kcal typisch für das Kochen erfordern, 1,300 bis 1,500 Kcal für Destillation, 800 bis 1,000 Kcal für Dehydrierung, und ungefähr 300 Kcal, mitreißende Motoren zu operieren und pumps. Das Trocknen von Nebenprodukten von der Produktion von einem Liter Vinylalkohol könnte einen zusätzlichen 600 bis 700 Kcal. The erfordern Produktion von anhydrous-Vinylalkohol und trocknete Nebenprodukte von Korn-- das Darstellen der hohen Auswahl für Prozeß-Energie-- würden erfordern Sie 2,800 bis 3,800 Kcal/liter. Die Produktion von 90 Prozent Vinylalkohol von Zucker-feedstock ohne Nebenprodukt, das trocknet ,-- das Darstellen die niedrige Auswahl für Prozeß-Energie-- würde 1,600 zu erfordern 1,800 Kcal/liter.
Die Erhältlichkeit und der Preis von Nutzen sind kritische Faktoren beide im Maßstab und der Wirtschaftswissenschaft von Alkohol production. Zwei Faktoren haben zum Mißerfolg von Vinylalkohol-Brennstoff-Projekten beigetragen in neu entstehende countries: (1) Pflanzen für die Produktion von Vinylalkohol Brennstoff wäre so groß, daß die Hilfs Nutzen unfähig zu treffen waren, ihre Energie braucht; und (2) die Pflanzen wurden gelegt damit weit weg von das feedstock, daß Transport nicht ökonomisch war.
Pflanze-Maßstab
Vinylalkohol Brennstoff Pflanzen Auswahl in Größe von einigen tausend Litern zu mehr als 100 Million Liter jährlicher Produktion. Das Design und Bedienung kleinangelegter Pflanzen kann sehr durch vereinfacht werden das Kombinieren von Stärke-Hydrolyse, Gärung, und Ladung-Destillation in Multi-Zweck-Prozeß-Tanks. Die Pflanzen könnten einen einschließen oder mehrere Tanks, die gegorenen Brei für eine einzelne Destillation liefern, column. Plants bis zu ungefähr 100,000 Litern jährlicher Produktion kann diesen way. entworfen werden, den Noch größere Ladung-Pflanzen betrachtet werden können, wenn preisgünstiger Sieder-Brennstoff verfügbar ist. Mit gut technisch Hilfe, kleinangelegte Ladung-Pflanzen können gebaut werden und können operiert werden mit örtlichen, Gemeinde-ebenen Ressourcen und Fähigkeiten.
Größere operierende Tüchtigkeit kann in größeren Pflanzen durch erhalten werden trennende Stärke-Hydrolyse und Gärung in entwarf besonders Systeme und das Benutzen von ununterbrochenen Futter-Destillation-Säulen. Generell kostete das größere Kapital und das Operieren von Kompliziertheit von diese Art von Pflanze wird im Operieren von Tüchtigkeit zurückgegeben werden. Großangelegte Alkohol-Pflanzen erfordern wenigstens einige Angestellte mit relativ gebildetes Management und technische skills. Pflanze Design, Ausrüstung, und Konstruktion erfordern Ressourcen oft draußen die örtliche Gemeinde.
COST/ECONOMICS
Es ist schwierig, allgemeine Informationen über Vinylalkohol-Brennstoff bereitzustellen Wirtschaftswissenschaft, weil Produktion-Preise und Produkt-Wert auf abhängen, pflanzen Sie Lage, feedstock, Produktion-Maßstab, und Ende-Verwendung ein.
Vinylalkohol-Produktion schließt Kapital ein und das Operieren von costs. Zwei wichtige Faktoren in Kapital Preise für kleine Ladung-Pflanzen sind stärken Sie Hydrolyse-Systeme und Sieder-Kapazität. In großen Pflanzen, das Konstruieren, Destillation-Systeme, und Prozeß-Kontrolle ist relativ mehr significant. Generally, Kapital kostet für Alkohol Pflanzen schwanken von $.50 bis $1 (U.S.) pro Liter jährlicher Produktion capacity. Based auf Zahlen von AMERIKANISCHEN Pflanzen, Kapital Preise pro Liter jährlicher Produktion-Kapazität für sehr klein und sehr große Pflanzen sind für dazwischenliegend-Maßstab generell größer als jene Pflanzen-- 1 bis 10 Million Liter jährliche Produktion.
Der größte operierende Preis in Vinylalkohol-Produktion, ohne Rücksicht auf schuppen Sie, ist feedstock. Für Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion, gewinnbringend zu sein, eine ökonomische Versorgung von feedstock ist wesentlich. In klein Pflanzen, Arbeit-Preise sind vielleicht auch relativ wichtig.
Indirekte Preise für Motor-Umwandlung, Verteilung und Marketing, pflanzen Sie Nutzen ein, und Transport von feedstock und Produkten ist auch wichtig im Einschätzen von Vinylalkohol-Produktion-Preisen.
Vinylalkohol-Markt-Wert hängt von Ende-Verwendung ab. Der Markt-Wert von Vinylalkohol als ein Ersatz-Brennstoff würde generell verhältnismäßig gemessen werden zu Benzin prices. Der Markt-Wert von Vinylalkohol wenn gemischt hat mit Benzin ist vielleicht wegen höher als Benzin das zugenommener Oktan-Wert von ethanol/gasoline-Mischungen.
Nebenprodukt-Markt-Wert wird gegen den örtlichen Preis von gemessen tierischer feed. Der Wert wird typisch bestimmt, indem man vergleicht, das Protein-Inhalt von füttert.
Andere Faktoren, außer Vinylalkohol-Produktion kostet und der Markt Wert von Vinylalkohol, ist vielleicht auch zur wirtschaftlichen Analyse bedeutungsvoll. Verlagerung importierten Petroleums mit häuslich produzierte erneuerbarer Brennstoff verbessert vielleicht Gleichgewicht-von-Zahlung-Defizite und seien Sie vielleicht trotz relativ höheren Vinylalkoholes wirtschaftlich vorteilhaft costs. Opportunities für ländliche Anstellung, alternative Märkte für landwirtschaftliche Waren, und Energie-Unabhängigkeit darf stellen Sie bedeutungsvolle wirtschaftliche Vorteile zusätzlich zu bereit ein direkt Buchführung von Pflanze-Rentabilität.
IV. COMPARING DIE ALTERNATIVEN
BRENNSTOFFE, DIE MIT VINYLALKOHOL KONKURRIEREN
Methanol, butanol, und einige Arten pflanzlichen Öles sind drei Alternativen zu ethanol. können sowohl Methanol als auch butanol zu benutzt werden ersetzen Sie oder strecken Sie Benzin oder Dieselöl-Brennstoff aus. Vegetable Öle aber wird zum Ersetzen von nur Diesel Brennstoff bis weitere Forschung begrenzt beweist ansonsten.
Methanol ist die wichtigste Alternative. , den Es ein flüssiger Alkohol ist, das Enthalten von einem Kohlenstoff-Atom ([CH.sub.3]OH). Like Vinylalkohol, es wird benutzt um zu ersetzen oder würde mit Benzin gemischt. Methanol wird durch produziert ein chemischer Prozeß, der Methan als der primäre feedstock benutzt. Methanol kann auch von Kohle oder Biomasse produziert werden. Auf ein weltweiter Maßstab, die Methanol-Produktion-Industrie ist relativ groß, und es benutzt Erdgas für feedstock. Methanol Produktion erfordert hohe Temperatur, hohen Druck, und besondere Katalysatoren.
Dieser Prozeß ist viel komplexer als Vinylalkohol-Produktion und ist generell ökonomisch in nur sehr großen industriellen Pflanzen.
Butanol ist ein vier-Kohlenstoff-Alkohol. , den Es zwei mögliche Chemikalie hat, Strukturen, beim Abhängen von der Position des hydroxyl,: N BUTANOL ([CH.sub.3] [CH.sub.2] [CH.sub.2][CH.sub.2]OH) und 2 butanol ([CH.sub.3] [OH.sub.1] [CH.sub.2] [CH.sub.3]) . Fermentation produziert N butanol. Verschiedener Vinylalkohol oder Methanol, butanol-Dose, tauschen Sie für aus oder würde mit Diesel Brennstoff in Verdichtung gemischt Entzündung engines., von dem Es von bakterieller Gärung produziert wird, Stärke-oder das Zucker-enthalten von feedstocks und reinigte durch Destillation. Die Bakteria produzieren Vinylalkohol und Aceton zusätzlich zu das Haupt Produkt, butanol.
Die Produktion von butanol hat zwei Nachteile: (1) die Gärung von butanol ist verglichen damit von Vinylalkohol schwierig; und (2) butanol-Gärung produziert weniger-nützlichen Brennstoff pro Einheit von feedstock als Vinylalkohol-Gärung mit Hefe. Butanol ist gewesen produzierte kommerziell unter Kriegszeit-Zuständen. Today aber butanol wird nicht mehr kommerziell für Verwendung als Brennstoff produziert.
AKTUELLE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion ist eine alte kommerzielle Technologie. Aber es ist auch eine Technologie, die Platz hat, um zu verbessern. Das ist warum forscht und Entwicklung-Anstrengungen in Vinylalkohol-Brennstoff Produktion sind ongoing. Die Forschung-Gebiete, die dazu erzählen, Technologie, die fortsetzt, adressiert zu werden, schließt ein (1) feedstock; (2) Stärke-Hydrolyse und Gärung-Prozeß-Design; (3) Vinylalkohol und Nebenprodukt-Ende benutzt; und (4) Stelle-bestimmte Integration von Vinylalkohol-Produktion mit örtlicher landwirtschaftlicher Wirtschaftswissenschaft.
Feedstock ist das bedeutungsvollste Preis-Element in Vinylalkohol-Produktion. Fragen möglicher Konkurrenz für Blütezeit landwirtschaftlich landen Sie, und Wirkungen von Vinylalkohol-Produktion auf Essen-Versorgung und Verteilung ist zum gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Erfolg davon entscheidend technology., den ein wichtiges Gebiet von Forschung die Identifikation ist, von Stärke-und/oder das Zucker-enthalten von Ernten, auf denen angebaut werden können, armes Land und dieses erfordern Sie eine Minimum-Menge von Kultivierung und chemische Eingaben (z.B., Dünger). Such feedstocks müssen sein vereinbar mit den örtlichen klimatischen Zuständen, die Wasser-Ressourcen, und die Erde type., den Sie den Einheimischen nicht landwirtschaftlich stören sollten, economy. Alternative feedstocks unter Einschätzung in verschiedene Teile der Welt schließen sago-Handfläche, Bambus, lieb, ein Kartoffeln, und Honig-Heuschrecke-Bäume. Once, den potentielle Ernten identifiziert werden, Forschung wird zum Vergrößern von Erträgen gelenkt werden, Ernten an bestimmte Situationen anpassend, und das Entwickeln von Kultivierung, ernten Sie, und Lagerung-Techniken.
Alternative feedstocks werden von Forschung fordern, Stärke anzupassen Hydrolyse und Gärung-Ausrüstung und Verfahren zu das besondere feedstock-Merkmale und Konzentration von fermentierbar sugars. Fermentation Forschung könnte auch die Auswahl einschließen von Hefe-Belastungen für verbesserte Gärung-Tüchtigkeit. Improvements konnten zugenommene Toleranz zu hohem Zucker einschließen und Vinylalkohol-Konzentrationen, Toleranz zu hoher Gärung-Temperatur, oder Adaptation zu besonderen feedstock-Merkmalen.
Forschung braucht in Vinylalkohol und Nebenprodukt-Ende-Verwendungen, konnte einschließen Einschätzung von Technologie und Wirtschaftswissenschaft für Verwendungen von Vinylalkohol ander als als ein Motor-Brennstoff; Einschätzung von Umwandlung-Techniken für bestimmte Arten von Motoren; und Einschätzung bestimmten feedstocks für Wiederfinden und Verwendung von Nebenprodukten.
Forschen Sie auf Integration von Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion mit landwirtschaftlich Wirtschaften könnten eine breite Auswahl von Themen decken und könnten einschließen feedstock-Wirtschaftswissenschaft und Kultivierung, Pflanze und Ausrüstung-Design bestimmten Einheimische-Zwangen zu passen, Prozeß-Brennstoff-Quellen, Wirkungen, auf Anstellung und Einkommen-Verteilung, und bewirkt auf national Gleichgewicht von Zahlungen.
V. INTEGRATION
Die erfolgreiche Einführung von Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion und benutzt in Entwicklungsländer erfordern vorsichtige Planung. Die Technologie muß mit örtlichen wirtschaftlichen Zuständen, verfügbar, integriert werden Ressourcen, und potentielle Ende-Verwendung von sowohl dem Vinylalkohol als auch seinen Nebenprodukten. Die operierende Tüchtigkeit großangelegter Vinylalkohol-Pflanzen seien Sie vielleicht von kleinangelegten Pflanzen größer als das. However, dieses, Tüchtigkeit ist vielleicht von kleinem Wert, wenn die Pflanze für zu groß ist, die verfügbaren feedstock und Hilfs Nutzen oder wenn der Einheimische Wirtschaftswissenschaften von Essen-Produktion und Verteilung werden gestört.
Vinylalkohol-Pflanzen sollten geschuppt werden, damit Forderung für feedstock macht, stören Sie keine Verteilung-Systeme und Märkte für landwirtschaftlich commodities. Support, den Nutzen und Transport fähig sein sollten, um den Maßstab von Vinylalkohol-Produktion zu unterstützen. Eine wichtig, versteckt Preis großangelegter Vinylalkohol-Pflanzen ist der Preis vom Bauen oder die Befördern von Straßen, Wasser-Versorgung-Systeme, Verunreinigung-Kontrolle-Systeme, und Elektrizität, die Kapazität erzeugt. , den Die Methode früher finanziert hat, diese Unterstützung-Systeme sind eine wichtige wirtschaftliche Frage.
Destillateure trockneten Körner (DDG) ist die bedeutende Nebenprodukt-Ware das Resultieren von Vinylalkohol-Produktion. , den Dieses hohe Protein-Produkt ist, ein ausgezeichnetes Viehbestand-Futter, und Futter-Lose könnten nah gefunden werden der Vinylalkohol plant. noch Eine äußerst wichtige potentielle Verwendung von dieses Protein-reiche Material könnte als eine menschliche Essen-Ergänzung sein.
Ende-Verwendung vom Vinylalkohol und den Nebenprodukten muß auf einem Maßstab sein der Wettkämpfe production. Technical, für den Ressourcen verfügbar sein müssen, Motor-Umwandlungen wenn notwendig. , Wenn Vinylalkohol mit gemischt werden wird, Benzin, Marketing und Verteilung-Systeme für Vinylalkohol und für ethanol/gasoline-Mischungen müssen in Parallele mit entwickelt werden das Konstruktion und Bedienung von Vinylalkohol-Brennstoff-Pflanzen.
Richtige Integration kann Vinylalkohol-Produktion-Wirtschaftswissenschaft verbessern und kann mit gut-entworfen klein erreicht werden-und mittler-Maßstab plants. Small-scale Pflanzen können niedrigen Wert oft ausnutzen oder überflüssiger feedstocks wie Essen-Verarbeitung-Verschwendung oder beschädigte oder verdorbener crops., den EINE Vielfalt preisgünstigen Sieders wie Biogas betankt, überflüssige Hitze von anderer Industrie oder Kraftwerken, oder Biomasse kann sein benutzte, wenn die Pflanzen geschuppt werden, um die Ressourcen verfügbar zusammenzupassen, innerhalb ökonomischer Transport-Entfernungen. Dehydration kann ausgeschlossen werden wenn Vinylalkohol in konvertierten Motoren benutzt wird. Alternatively, ein Anzahl kleiner Vinylalkohol-Pflanzen kann 80 bis 95 prozentigen Vinylalkohol liefern zu einer zentralisierten Pflanze für Dehydrierung und distribution. By-product Verarbeitung kann reduziert werden, wenn die Pflanze zu geschuppt wird, liefern Sie Viehbestand-Futter-Forderung im unmittelbaren Gebiet der Pflanze.
Kleinangelegte Pflanzen sind viel einfacher, zu bauen und zu operieren als großer plants. Mit technischen Hilfs, kleinangelegten Vinylalkohol-Pflanzen kann gebaut werden und kann das Benutzen von örtlich verfügbaren Fähigkeiten operiert werden und resources. Mit der Ausnahme solcher Ausrüstung als Motoren, Sieder, und Kontrollen, kleinangelegte Pflanzen können vernünftig in keinen gebaut werden gut-ausgestattetes Maschine Geschäft, vorausgesetzt das technisch Klang Pläne sind available. Small-scale, auf denen Pflanzen auch bestiegen werden können, Tiefladere Anhänger, damit sie von Stelle zu Stelle verlagert werden können.
Stärken Sie, Hydrolyse und Vinylalkohol-Dehydrierung sind die zwei Schritte langfristigen Ankauf von Materialien außerhalb des Einheimischen erfordernd oder sogar nationaler level. Die Produktion von Stärke-Hydrolyse-Enzymen und molekulare Siebe erfordern relativ gebildete Technologie. Enzyme und molekulare Siebe werden von einer Zahl von geliefert companies. Als eine Alternative zum Kaufen dieser Materialien, sie kann in zentralisierten Pflanzen für Verteilung zu hergestellt werden kleinangelegte Vinylalkohol-Pflanzen.
VI. CHOOSING DIE GEEIGNETE TECHNOLOGIE
Die Entscheidung Vinylalkohol-Brennstoff zu produzieren und zu benutzen erfordert das Adressieren sowohl direkter, als auch indirekter technischer und wirtschaftlicher questions. Diese Fragen sind auf irgendeinem Maßstab von Entwicklung, die von schwankt, wichtig eine individuelle örtliche Entscheidung, auf einem kleinen Maßstab zu produzieren, um zu national-planieren Programme.
Direkte technische und wirtschaftliche Fragen in der Entscheidung zu produzieren und benutzt Vinylalkohol-Brennstoff, schließen Sie den Preis und die Erhältlichkeit ein von feedstock; Vinylalkohol und Nebenprodukt-Ende benutzt und das Verkaufen; Gesetze und Regulierungen; Produktion-Maßstab; und Auswahl von Pflanze-Design und Ausrüstung-Möglichkeiten.
Faktoren, die feedstock-Erhältlichkeit und Preis beeinflussen, schließen Transport ein, Lagerung, potentieller Ausschuß, und saisonbedingte Variationen in Versorgung und Preis.
Vinylalkohol und Nebenprodukt-Verwendungen werden von Produkt-Transport beeinflußt und Verteilung, Lagerung, möglicher Ausschuß von Nebenprodukten, saisonbedingte Variationen in Markt-Forderung oder VorOrt Verwendung, und ob der Vinylalkohol sollte ersetzen oder würde mit Benzin gemischt. Wenn Vinylalkohol wird mit Benzin, den Preisen und den Systemen für gemischt werden Verteilung, Mischung, und Marketing müssen in genommen werden account., Wenn Vinylalkohol ist, Benzin zu ersetzen, die Preise von Motor, Umwandlung und Einschränkungen zu Fahrzeug-Verwendung sind zwei wichtige Faktoren.
Gesetze und Regulierungen, die Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion beeinflussen, werden variieren von Land zu country. Variations kommt vielleicht auch dazwischen gesetzlich vor und politische Gerichtsbarkeiten innerhalb Länder. Regulations muß sein fragte für jeden individuellen Fall nach. , den Die Haupt Regulierungen sind, jene, die die Verwendung von Brennstoff-Vinylalkohol für menschlichen Verbrauch verhindern. Generell erfordern diese Regulierungen diesen Vinylalkohol, würde durch denaturiert das Hinzufügen von chemischen Agenten zum Vinylalkohol, darum für Menschen untauglich zu machen consumption. am bereitwilligsten ist verfügbarer denaturant für Vinylalkohol Benzin mischte um einen Prozent pro Volumen. Other Regulierungen dürfen regieren Sie Begleichungen flüssiger und gasförmiger Abwässer und beruflich Sicherheit und health. Laws, die Übereinstimmung zum Bauen diktieren, Codes (z.B., elektrisch, beim Peilen, und Feuer-Sicherheit verschlüsselt) dürfen Sie bewerben Sie auch sich.
Entscheidungen hinsichtlich Pflanze-Maßstabes, Ausrüstung, und Prozeß-Designs hängen Sie hauptsächlich von feedstock ab, die Erhältlichkeit von Märkten für sowohl Vinylalkohol als auch seine Nebenprodukte, und die Erhältlichkeit von Pflanze financing. Economies von Maßstab in Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion sind sehr weniger wichtig als gut-plante Integration von Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion mit landwirtschaftlicher Wirtschaftswissenschaft, örtlicher Transport, örtlich, Nutzen, und Ende-Verwendungen.
Indirekte gesellschaftliche und wirtschaftliche Fragen sind auch in sehr wichtig die Entscheidung Vinylalkohol-Brennstoff zu produzieren und zu benutzen. Economic Entscheidungen hinsichtlich Vinylalkohol-Produktion verläßt sich mehr vielleicht auf der Fähigkeit zu treffen solche Objektive als das Vergrößern von ländlicher Anstellung, beim Erreichen von Energie, Unabhängigkeit, und das Versorgen von Ernten mit alternativen Märkten als auf direkte Einschätzung von Produktion-Preisen und Markt values. Technical Entscheidungen hinsichtlich Pflanze-Maßstabes, Prozeß-Designs, und Ausrüstung wird vielleicht von der Fähigkeit, solche Objektive als zu treffen beeinflußt die Verwendung von örtlicher Arbeit und örtlich hergestellter Ausrüstung, das Schaffung alternativer Märkte für landwirtschaftliche Ernten als feedstocks, und die örtliche Verwendung von Prozeß-Energie.
Das Auftauchen von Vinylalkohol als eine durchführbare Alternative zu Benzin hat führte zu zwei bedeutenden Kontroversen, die Entscheidungen Betreffen beeinflussen können, Vinylalkohol-Brennstoff-Produktion.
Die erste Kontroverse geht die Frage netto Energie-Ertrages an; das ist, ob der Energie-Inhalt des Vinylalkoholes größer ist, als die Energie in Produktion konsumierte. Mit tüchtiger Technologie, der Energie-Inhalt von Vinylalkohol übersteigt die direkte in-Pflanze verarbeiten Sie Energie-Eingaben durch ungefähr 2 bis 1. However, eine letzte Analyse, welcher nahm in Konto, das die Energie früher feedstocks kultiviert hat, und um feedstock und Produkte zu transportieren, kalkulierte das Vinylalkohol-Produktion konsumiert mehr Energie als ist produced. Das technische Antwort zu dieser Analyse ist, dieser Vinylalkohol ist keine Urwahl Energie-Quelle; lieber ist es eine Energie-Umwandlung und Lagerung system. In Vinylalkohol-Produktion, minderwertige, weitschweifige Urwahl Energie-Quellen werden zu einem hochwertigen, flüssigen Brennstoff befördert. Solare Energie in der Form von Pflanze-Kohlenhydrat und minderwertig Sieder-Brennstoffe werden zu einem Brennstoff geeignet für Verwendung in Transport konvertiert. In einfachen Bedingungen ist die Antwort das Autos können Sie nicht auf cassava. laufen, Wenn Vinylalkohol als eine Energie angesehen wird, Umwandlung-System, die netto Energie-Frage ist zum größten Teil irrelevant. Trotzdem ist die Frage nützlich, weil es darauf hinweist, das Sie jene feedstocks auswählen, die relativ wenig erfordern, Kultivierung und niedrige Eingaben von Dünger und Chemikalien, und das Sie minderwertige Sieder-Brennstoffe benutzen.
Die zweite Kontroverse umgibt die Frage von Essen gegen Brennstoff; das heißt, ob die Verwendung landwirtschaftlicher Ernten für Vinylalkohol-Brennstoff Produktion wird die Menge von Land feindlich verfügbar für beeinflussen Essen-Produktion und Essen liefern, sowie das Beeinflussen von Essen prices. Dies, zu dem es gibt, ist eine komplexe Frage kein absolut answers. einerseits, eine großangelegte Umleitung von Essen-Ernten zu Vinylalkohol-Produktion konnte reduzieren, Essen liefert und Zunahme Essen prices. andererseits, ein plante vorsichtig und gut-integrierte Vinylalkohol-Brennstoff-Industrie resultiert notwendigerweise in nicht direkte Konkurrenz für landwirtschaftliches Land und Essen supplies. Low-value Ernten, die auf geringfügigem Land angebaut werden, sind oft gute Alkohol-feedstocks mit armem Essen darf value. Cultivation von niedrig-Wert-Ernten tragen Sie zur Wirtschaft durch Umwandlung zu einem hoch-Wert bei product. Increased ländliche Anstellung nimmt vielleicht zu Leute wirtschaftlich greifen Sie zu hochwertigem Essen zu. Ethanol könnte auch produziert werden von landwirtschaftlichen Waren, die ansonsten ausgeführt werden würden. Zuckern Sie zum Beispiel, Spazierstock ist vielleicht mehr als ein feedstock für wert häusliche Brennstoff-Produktion, importiertes Petroleum zu verschieben als als ein Export crop. Die Frage von Essen gegen Brennstoff betont das brauchen Sie für vorsichtige Planung, aber meinen Sie diesen Vinylalkohol-Brennstoff nicht Produktion ist eine unpassende Technologie.
BIBLIOGRAPHY
Der Bioenergy Council. Das Bioenergy Directory. Washington, GLEICHSTROM: Der Bioenergy Rat.
Bernton, Hal; Kovarik, William, und Sklar, Scott. Das Verboten Fuel: Power Alkohol im Zwanzigsten Jahrhundert. Neuer York: Boyd Griffin, AG, 1982.
Bräunen Sie, Michael H. Brown Alkohol Motor Brennstoff Kochbuch. CORNVILLE, Arizona: Desert Veröffentlichungen, 1979.
Carley, Larry W., Wie Ihr Eigener Alkohol zu Fuels. Blauer Grat zu machen ist, Gipfel, Pennsylvania: Lasche Bestellen, AG, 1980.
Cheremisinoff, Nikolaus P. Gasohol Für Energie Production. Ann Arbor, Michigan: Ann Welle-Wissenschaft-Verleger, 1979.
De Rasor, Roberto. Alkohol Destillateurs Handbuch für Benzin-Alkohol-Gech und Spirits. San Antonio, Texas,: Dona Carolina Destillateure, 1980.
Entwicklung-Planung und Forschung-Kollegen, AG-Benzin-Alkohol-Gech,: Wirtschaftliche Durchführbarkeit Studium 1978. Verfügbar von das National Technischer Information-Dienst, AMERIKANISCHE Abteilung von Handel, 5285 Hafen Königliche Straße, Springfield, VA 22161.
Zuerst InterAmerican Conference auf Erneuerbaren Quellen von Energie. Proceedings der Ersten InterAmerican Konferenz auf Erneuerbar Quellen von Energie, 25-29 November 1979. New Orleans, Louisiana: First InterAmerican Konferenz auf Erneuerbar Quellen von Energie, 1980.
Gesund, William J. Prosperity Beckons: Morgendämmerung der Alkohol-Ära. Minneapolis, Minnesota: Rutan Verlagswesen, 1979.
Die Mutter Erde News. Making Alkohol Fuel. Hendersonville, Norden, Carolina: Die Mutter Erde Nachrichten, 1979.
Solare Energie Information Daten Bank, Solares Energie-Forschung-Institut, AMERIKANISCHE Abteilung von Energie, Alkohol Betanken Bibliographie, (1901-März 1980) . April 1981, SERI/SP-751-902. This Dokument ist in Druck von der Aufsicht von verfügbar Documents, AMERIKANISCHES Regierung-Drucklegung-Büro, Washington, GLEICHSTROM, 20402, oder in Mikrofiche von den Nationalen Technischen Informationen Service, AMERIKANISCHE Abteilung von Handel, 5285 Hafen Königlich Straße, Springfield, VA 22161.
Solare Energie Information Daten Bank, Solares Energie-Forschung-Institut, AMERIKANISCHE Abteilung von Energie, betanken Sie Von Farms. EIN Führer zu Kleinangelegtem Vinylalkohol Production. 1980. Also verfügbar von die oben erwähnten Quellen.
AMERIKANISCHE Industrielle Chemikalien-HG-Teilung Nationaler Destillateure und Chemischer Corporation. Äthyl Alkohol Handbook. New York, Neu, York: AMERIKANISCHE Industrielle Chemikalien-HG, 1969.
Willkie, Herman F., und Kolachov, Paul J. Food Für Gedanken. Indianapolis, Indiana: Indiana Bauernhof Büro, AG, 1942.
Winston, Paul R. Make Alkohol: Der Neue Weg Zu Go. McHenry, Illinois: For-Wins AG
Die Welt Bank. Emerging Energie und Chemische Anwendungen von Methanol: Gelegenheiten Für Entwicklungsländer. Washington, D. C.: Die Welt-Bank. 1982.
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