1. Proizvodnja metanola iz ogljikovega dioksida - primerjava dveh sinteznih potiDavid Tian Hren, 2024, master's thesis Abstract: Ogljikov dioksid (CO2) je glavni toplogredni plin, ki prispeva h globalnemu segrevanju. Pretvorba emisij CO2 v tekoča goriva, kot je metanol, je obetavna tehnologija za zmanjšanje emisij ogljika in proizvodnjo uporabnih goriv. Metanol je vsestransko gorivo, ki se lahko uporablja v motorjih z notranjim zgorevanjem, gorivnih celicah in kot surovina za proizvodnjo različnih kemikalij. Vendar pa se večina metanola trenutno proizvaja iz fosilnih goriv, kar ni trajnostno. Sinteza metanola iz CO2 prek fotokatalitskih, elektrokemičnih in kemičnih metod ponuja potencialno rešitev za trajnostno proizvodnjo metanola in zmanjšanje emisij CO2.
Cilj magistrskega dela je bil v programu Aspen Plus izvesti simulacijo procesa proizvodnje metanola iz ogljikovega dioksida in vode kot vira vodika. Za zajem CO2 smo uporabili postopek absorpcije z monoetanolaminom (MEA), ki je široko uporabljana tehnologija za zajemanje CO2 iz industrijskih dimnih plinov. Nato smo vodik, potreben za sintezo metanola, pridobivali z alkalno elektrolizo vode, ki je ena najstarejših in najbolj razširjenih metod za proizvodnjo vodika iz obnovljivih virov. Zajeti ogljikov dioksid in proizvedeni vodik smo nato na dva načina pretvorili v metanol s postopkom hidrogeniranja CO2, in sicer z direktno in dvostopenjsko sintezo. Pri direktni pretvorbi smo izvedli neposredno hidrogeniranje CO2 v metanol. Pri dvostopenjski pretvorbi pa smo CO2 najprej pretvorili v CO z reakcijo RWGS, nato pa smo mešanico CO in CO2 hidrogenirali v metanol. Poleg simulacije procesa smo izvedli tudi analizo porabe pogonskih sredstev ter njunih stroškov ter občutljivostno analizo glede na temperaturo v reaktorju in vhodni tok vodika.
Rezultati kažejo, da ima direktna sinteza večji donos metanola (63,56 t/h) v primerjavi z dvostopenjsko sintezo (62,70 t/h), vendar le za 1,4 %. Direktna sinteza porabi 147,9 MW energije, medtem ko dvostopenjska sinteza porabi 175 MW. Ta razlika znaša 15,5 % oziroma 27,1 MW, kar pomeni letni prihranek v višini 2,2 milijona dolarjev.
Keywords: moč-do-X, Aspen Plus, metanol, zajemanje CO2, proizvodnja metanola, elektroliza vode
Published in DKUM: 05.08.2024; Views: 101; Downloads: 29
 Full text (7,74 MB) |
2. Računalniška simulacija proizvodnje metanola iz različnih organskih energetskih surovinPeter Trop, 2015, doctoral dissertation Abstract: 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.
Keywords: kemijsko inženirstvo, računalniške simulacije, uplinjanje, proizvodnja metanola, obnovljive surovine, ekonomika
Published in DKUM: 10.11.2015; Views: 2165; Downloads: 113
Full text (5,87 MB) |
3. PROIZVODNJA METANOLA IN BENCINA IZ OGLJIKOVEGA DIOKSIDABožidar Aničić, 2013, undergraduate thesis Abstract: Cilj diplomske naloge je predstavitev dveh tehnološko zahtevnih tehnologij procesa sinteze metanola in tehnologije procesa sinteze bencina. Pri obeh predstavljenih procesih sinteze metanola se je z namenom recikliranja ogljika kot osnovno surovino uporabilo stehiometrijsko določeno razmerje zmesi ogljikovega dioksida in vodika, za sintezo bencina pa se je uporabil proizvedeni metanol.
Prva tehnologija proizvodnje metanola je direktna sinteza iz ogljikovega dioksida in vodika, med tem ko ima drugi sintezni postopek dve fazi. V prvi fazi se ogljikov dioksid delno presnovi v ogljikov monoksid (RWGS reakcija), nato se v drugi fazi proizvaja metanol. Izvedena je tudi ekonomska, energetska in tehnološka primerjava obeh procesov proizvodnje metanola. Pri simulaciji obeh sinteznih postopkov s programskim paketom Aspen Plus je bilo upoštevanih nekaj računskih modelov in predpostavk.
V drugem delu diplomske naloge pa je predstavljen postopek sinteze bencina iz metanola. Proces sinteze bencina iz metanola je znan kot MTG proces, za katerega je izvedena tudi analiza ekonomske in energetske učinkovitosti.
Keywords: proizvodnja metanola, pridobivanje vodika, ekonomska analiza, sinteza bencina
Published in DKUM: 02.10.2013; Views: 3060; Downloads: 372
Full text (2,92 MB) |
4. Vpliv CO2 na izkoristke sinteze metanolaAleš Štumpf, 2011, undergraduate thesis Abstract: V diplomski nalogi smo naredili raziskavo procesa proizvodnje metanola z uvajanjem CO2 v proces. Raziskava je bila narejena za družbo Nafta Petrochem d. o. o. Proces proizvodnje smo simulirali s procesnim simulatorjem ASPEN PLUS. Na proizvodnjo metanola smo vplivali z zmanjševanjem vtoka zemeljskega plina ter z dodajanjem CO2 v proces. Določili smo tudi matematični model z linearno regresijo, vpliv zemeljskega plina na proizvodnjo metanola in vpliv dodatnega vtoka CO2 na dodatno proizvodnjo metanola. Vse modele smo vključili v optimizacijski model GAMS.
S podrobno analizo vseh zbranih podatkov smo preučili in ugotovili, katero razmerje med vtokom zemeljskega plina ter dodanim CO2 v proces je najoptimalnejše za proizvodnjo metanola.
Keywords: proizvodnja metanola, dodatni vtok CO2, optimizacija, simulacija, ASPEN PLUS, GAMS model
Published in DKUM: 28.03.2011; Views: 3043; Downloads: 109
Full text (2,19 MB) |
