Production of α-olefins from biomass gasification: Process development and multi-objective optimization for techno-economic and environmental goals

生物量(生态学) 过程(计算) 生产(经济) 环境科学 生物质气化 多目标优化 废物管理 工艺工程 计算机科学 经济 工程类 生态学 微观经济学 生物 操作系统 机器学习
作者
Xi Chen,Kaihao Fu,Chenxi Cao,Zixu Yang,Yi‐Fan Han
出处
期刊:Carbon Capture Science & Technology [Elsevier]
卷期号:11: 100203-100203
标识
DOI:10.1016/j.ccst.2024.100203
摘要

Efficient utilization of biomass as a substitute for fossil fuels holds great promise for meeting future greener chemical demands in a sustainable manner. This study presents a process simulation and multi-objective optimization for an innovative process of biomass-based Fischer-Tropsch synthesis of value-added linear α-olefins. Optimal design and operation solutions with heat-exchange network integration taken into account are obtained that minimize total annual costs (TAC), generalized energy consumption (GEC), greenhouse gas emissions (GHG), and maximize product yields (η). Compared to the benchmark case, this optimization leads to a 9.93 % reduction in TAC, a 21.76 % reduction in GEC, a 19.23 % reduction in GHG, and increases η by 1.41 %. Additionally, a comprehensive factor analysis of the optimal design and operation parameters in the Pareto front helps to discover patterns related to energy consumption, environmental impact, or economy. This allows to maximize a specific key process performance metric while minimizing the loss in the other, thus enabling flexible process design and operation under diverse manufacturing environments.

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