Журнал передовой химической инженерии

Абстрактный

Техноэкономика и устойчивость возобновляемых производств метанола и аммиака с использованием водорода на основе энергии ветра

Майкл Матцен, Махди Альхаджи и Ясар Демирель

В этом исследовании анализируются и сравниваются экономические и устойчивые аспекты двух процессов гидрогенизации для производства возобновляемого метанола и аммиака с использованием электролитического водорода на основе энергии ветра. Углекислый газ с завода по производству этанола используется для производства метанола, в то время как азот поставляется установкой разделения воздуха (ASU) для производства аммиака. Мощность составляет 99,96 мт/день метанола и 1202,55 мт/день безводного аммиака. Для завода по производству метанола требуется 138,37 мт CO2/день и 19,08 мт H2/день. Аммиак синтезируется с использованием 217,72 мт H2/день и 1009,15 мт N2/день. Оцениваются производственные затраты и выбросы углеродного эквивалента (CO2e), связанные с процессами производства метанола и аммиака, электролитическим производством водорода, улавливанием и сжатием углерода и ASU. Интегральные мощности как производства метанола, так и производства аммиака оцениваются путем введения многокритериальной матрицы решений, содержащей показатели экономики и устойчивости. Диаграммы дисконтированных денежных потоков устанавливаются для оценки экономических ограничений, удельных затрат на продукцию и удельных затрат на водород. Стоимость водорода вносит наибольший вклад в экономику установок. Для метанола значения выбросов составляют -0,85 кг CO2e/кг метанола в качестве химического сырья и +0,53 кг CO2e/кг метанола в качестве топлива с полным сгоранием. Для аммиака значение выбросов составляет около 0,97 кг CO2e/кг аммиака. Электролитический водород из ветроэнергетики помогает сократить выбросы ; однако стоимость водорода на текущем уровне отрицательно влияет на осуществимость установок. Многокритериальная матрица решений показывает, что возобновляемый метанол и аммиак с водородом на основе ветроэнергетики могут быть осуществимы по сравнению с невозобновляемыми, а возобновляемый метанол может быть более выгодным, чем аммиак.