Τεχνο-Οικονομική Μελέτη Βιοδιϋλιστηρίου

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η τεχνο-οικονομική μελέτη ενός βιοδιϋλιστηρίου. Δηλαδή, εξετάζεται η οικονομική βιωσιμότητα μιας εγκατάστασης που μετατρέπει τη βιομάζα, με μια αλληλουχία από διεργασίες, σε αεροπορικά καύσιμα (Jet Fuel). Οι κυριότερες μέθοδοι μετατροπής της βιομάζας είναι η θερμοχημική και η βιοχημική. Στην παρούσα διπλωματική εξετάστηκαν τρία θερμοχημικά σενάρια. Το ένα βασίστηκε στη Fischer-Tropsch (FT) Σύνθεση και τα άλλα δύο στην Σύνθεση Μεικτών Αλκοολών (MAS). Στα σενάρια Σύνθεσης Μεικτών Αλκοολών χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικοί καταλύτες καθώς και διαφορετικές διεργασίες αναβάθμισης των αλκοολών σε Jet καύσιμο. Ο ένας καταλύτης είναι τροποποιημένος FT (Mod-FT) και ο άλλος τροποποιημένος καταλύτης μεθανόλης (Mod-MeOH). Αφού μοντελοποιήθηκαν οι διεργασίες των εξεταζόμενων σεναρίων στο Aspen Plus, κοστολογήθηκε ο χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός. Αφού υπολογίστηκε το απαιτούμενο κόστος κεφαλαίου της επένδυσης καθώς και τα λειτουργικά κόστη του κάθε σεναρίου, διεξάχθηκε ανάλυση χρηματοροών από την οποία υπολογίστηκε η ελάχιστη τιμή πώλησης του jet καυσίμου (MJFSP) προκειμένου η Καθαρά Παρούσα Αξία της εγκατάστασης να είναι ίση με μηδέν. Επιπλέον συγκρίθηκαν τα θερμοχημικά σενάρια με δύο βιοχημικές μεθόδους μετατροπής βιομάζας σε jet καύσιμο. Η μια βασίζεται στη ζύμωση σε αιθανόλη και η άλλη στη ζύμωση σε βουτανόλη.

The work undertaken within this thesis is focused on a techno-economical evaluation of a biorefinery. The economical feasibility of a facility that converts biomass into aviation fuels (Jet Fuel) under different processes is examined. The main pathways of converting biomass into biofuels are thermochemical and biochemical pathways. On the current thesis, three thermochemical cases were examined. The first one is based on Fischer-Tropsch (FT) Synthesis whereas the other two are based on Mixed Alcohol Synthesis (MAS). At MAS cases, two different catalysts were used along with different upgrading processes of alcohols to Jet Fuel. One catalyst is a modified FT (Mod-FT) whereas the other catalyst used is a modified methanol (Mod-MeOH). After modeling the whole processes of each case in Aspen Plus, a cost estimation of each equipment was held. Firstly, the Total Capital Investment was calculated along with the Operational Costs of each process for every case. In addition, a DCFROR Analysis was held in order to calculate the Minimum Jet Fuel Selling Price (MJFSP) for which the Net Present Value of the biorefinery equals to zero. Moreover, the thermochemical cases were compared with two biochemical cases of biomass conversion to Jet Fuels. The first case depends on ethanol fermentation whereas the other one on butanol fermentation.