Aspen Plus Modeling of Green Methanol Synthesis from Biomass via a Molten Salt Process

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a validated process model that can be used for techno-economic analysis and optimization of biomass-to-methanol pathways.

🏢実務担当者:Offers insights into energy and exergy efficiency that can guide pilot plant design and operation.

🏛政策担当者:Highlights the potential of low-temperature molten salt processes for biofuel production, relevant for renewable fuel mandates.

バイオマス由来合成ガスと電解グリーン水素を統合したメタノール合成は、有望な脱炭素経路であるが、従来の高温ガス化に伴う高いエネルギー損失とタール生成によってしばしば妨げられている。本研究では、約300 °Cで作動し、溶融塩をモウソウチクの熱化学変換と熱エネルギー貯蔵の両方のための二機能媒体として使用する、新規な代替法である低温プロセスを理論的に調査する。バイオマス乾留、溶融塩熱処理、ガス精製、水電解、およびメタノール合成を含む包括的なAspen Plusプロセスモデルを開発し、すべての主要な偏差が±5%未満である先行実験データに対して厳密に検証した。その後、全体的なプロセス性能を定量化するために、系統的なエネルギー解析とエクセルギー解析を実施した。結果は、本プロセスが68.27%という高い総エネルギー効率を達成することを示しており、この値は多くの従来のガス化ベースの経路と同等かそれを上回り、溶融塩アプローチの明確な低エネルギー消費の利点を強調している。対応する全システムエクセルギー効率は58.69%である。感度分析により、メタノール生産を最大化するための最適な操作条件が特定され、化学量論数（S）≈2.8および合成温度255 °Cが含まれる。さらに、エクセルギー分析により、熱力学的非効率性の最大の発生源が特定され、これは電解モジュール（総損失の22.28%）とタール副生成物の未回収の化学エクセルギー（18.57%）に由来する。このモデリング研究は、溶融塩統合経路が非常に有望でエネルギー効率の高い代替法であることを確認している。検証済みモデルは、この技術の将来の実験的最適化、技術経済評価、および産業スケールアップを導くための堅牢な理論的枠組みを提供する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The integration of biomass-derived syngas with electrolytic green hydrogen for methanol synthesis is a promising decarbonization pathway, yet it is often hindered by the high energy penalty and tar formation associated with conventional high-temperature gasification. This study theoretically investigates a novel alternative: a low-temperature process operating at approximately 300 °C that uses molten salt as a dual-function medium for both thermochemical conversion of moso bamboo and thermal energy storage. A comprehensive Aspen Plus process model, encompassing biomass torrefaction, molten salt thermal treatment, gas purification, water electrolysis, and methanol synthesis, was developed and rigorously validated against prior experimental data, with all key deviations falling below ±5%. Systematic energy and exergy analyses were subsequently performed to quantify the overall process performance. Results show that the process achieves a high total energy efficiency of 68.27%, a value competitive with or exceeding that of many conventional gasification-based routes, highlighting the distinct low-energy consumption advantage of the molten salt approach. The corresponding total system exergy efficiency is 58.69%. Sensitivity analyses identified optimal operating conditions to maximize methanol production, including a stoichiometric number (S) of ≈2.8 and a synthesis temperature of 255 °C. Furthermore, the exergy analysis pinpointed the largest sources of thermodynamic inefficiency, which originate from the electrolysis module (22.28% of total loss) and the unrecovered chemical exergy of tar by-products (18.57%). This modeling study confirms that the molten salt-integrated pathway is a highly promising and energy-efficient alternative. The validated model provides a robust theoretical framework to guide future experimental optimization, techno-economic assessment, and industrial scale-up of this technology.

• semanticscholar https://doi.org/10.1088/1742-6596/3195/1/012016first seen 2026-05-15 20:21:09 · last seen 2026-07-06 05:17:53