从工艺酒行业的麦芽包生产生物气体:动力建模和过程模拟

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 可再生能源工程可再生能源工程
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 农业废物的利用对于可持续的能源生产至关重要.
• 工艺酒生产产生大量的麦芽包,这是一个潜在的原料.
• 无氧消化是一种可行的技术,用于将有机废物转化为沼气.

研究的目的:

• 为了合成从麦芽丰富的手工酒包中产生的沼气,用于清洁的能源发电.
• 开发和验证无氧消化过程的动力模型.
• 评估运营参数对生物气生产和甲产量的影响.

主要方法:

• 构建一个带有压力,温度和甲度传感器的基板式生物消化器.
• 使用颗粒污泥作为注射剂和麦芽包作为无氧消化基质.
• 应用伪第一阶动力模型和阿雷尼乌斯方程,并使用Aspen PlusTM软件进行模拟.
• 在实验分析中使用2^3的因数设计.

主要成果:

• 工艺酒包油证明了高生物气生产潜力,实现了近95%的甲产量.
• 温度被确定为影响生物甲转化过程的最有影响力的变量.
• 建立了0.82的确定系数 (R2) 的动力模型,其动力常数速率为5.42 × 10−7 s−1和激活能量为8.25 kJ mol−1.1.
• 该系统显示出产生10.1千瓦时的清洁能源的潜力.

结论:

• 用麦芽丰富的手工酒包是生产生物气的有效基质.
• 开发的运动模型准确地代表了无氧消化过程.
• 优化温度是最大限度地提高甲产量和从废物流中产生能源的关键.