Računalniška simulacija proizvodnje metanola iz različnih organskih energetskih surovin : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2015

chemical engineering   computer simulations   Disertacije   economics   ekonomika   gasification   kemijsko inženirstvo   Metanol   methanol production   obnovljive surovine   Proizvodnja   proizvodnja metanola   računalniške simulacije   renewable raw materials   Simulacija   uplinjanje

Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

V doktorski disertaciji sta predstavljeni dve zamisli o možnosti uporabe obnovljivih surovin za proizvodnjo metanola. Prva zamisel obravnava souporabo bioplina in zemeljskega plina v obstoječem postroju za proizvodnjo metanola, kjer se sintezni plin proizvaja iz zemeljskega plina s parnim reformerjem. V ta namen smo vpeljali postrojenje za komprimiranje bioplina in izbrali najprimernejšo tehnologijo za odstranjevanje vodikovega sulfida. Za dosego zastavljenega cilja smo simulirali proizvodnjo metanola iz zemeljskega plina v obstoječi tovarni. V nadaljevanju smo delež zemeljskega plina zamenjali z bioplinom ter izvedli analizo občutljivosti z variiranjem razmerja med bioplinom in zemeljskim plinom. Predstavljena zamisel je bila ekonomsko ovrednotena. Rezultati analize so pokazali, da je zamenjava deleža zemeljskega plina z bioplinom smiselna, kar dokazujeta visok prihranek in relativno kratek vračilni rok v investicijo postrojenja za uporabo bioplina v proizvodnji metanola. Druga zamisel obravnava souplinjanje toreficirane biomase in premoga. V prvi fazi smo v programu Aspen Plus načrtovali proizvodnjo metanola iz premoga. Simulacija vključuje, sušenje in uplinjanje premoga, odstranjevanje vodikovega sulfida iz sinteznega plina s procesom Rectisol, reakcijo sinteznega plina z vodno paro, odstranitev ogljikovega dioksida iz sinteznega plina in proizvodnjo metanola. V nadaljevanju smo isti model uporabili za souplinjanje toreficirane biomase in premoga v razmerju 1 : 1 glede na kurilnostobeh surovin. Oba procesa smo toplotno integrirali v programu Aspen Energy Analyzer. Proizvedeno paro smo nato uporabili v simulaciji tristopenjske parne turbine za proizvodnjo električne energije. Oba procesa smo primerjali v smislu tehnološkega izkoristka in ekonomske učinkovitosti z metodo neto sedanje vrednosti in interne stopnje donosa, upoštevajoč predvidene cene surovin in produktov. Tehnološki izkoristek je v primeru uplinjanja premoga znašal 70 %, v primeru souplinjanja premoga in toreficirane biomase pa 69,2 %, kar pripisujemo nižji vsebnosti ogljika v biomasi. Izkazalo se je, da je proces proizvodnje metanola, pri katerem uporabljamo samo premog, ekonomsko učinkovitejši. Analize občutljivosti pokažejo, da bi se morala cena biomase znižati vsaj za 20 % ali pa bi morala biti cena takse CO2 višja za 60 %, da bi bila oba procesa ekonomsko primerljiva.

07.08.2023