Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag

Udnyttelse af varme fra metanolkonverteringen og destillationen
Varmen udvundet fra metanolkonverteringskredsen benyttes til destillationen, tørring
af biomasse og til fjernvarmeproduktion.
Varmen udvundet ved den afsluttende afkøling af den metanolholdige gas i
metanolkonverteringskredsen benyttes til fjernvarmeproduktion, hvilket betyder en
lidt højere afkølingstemperatur for den metanolholdige gas, men ud fra afsnit 7.5.2.4
ses det, at det har meget begrænset betydning.
Spildvarmen fra destillationen af metanol/vand-blandingen udnyttes ligeledes til
fjernvarmeproduktion ved at tryksætte destillationsprocessen (ca. 3,5 bar).
Dette medfører at varmen, som benyttes til destillationen skal være af en lidt højere
kvalitet (forefindes ved højere temperatur). Hvis metanolkoncentrationen efter
destillationen er tilstrækkelig høj, er det imidlertid ikke noget problem (se diskussion
om dette i kapitel 7.6).
7.1.3 Simuleringsværktøjet DNA
Modellen af metanolanlægget er opbygget i simuleringsprogrammet DNA (Dynamic
Network Analysis). DNA er et komponentbaseret simuleringsværktøj, som er udviklet
på MEK-DTU. Programmet sørger for at energi- og masse-balancerne er overholdt og
har indbygget data for en række medier – både idealgasser og fluider.
Endelig er data for standardexergier også inkorporeret, hvorfor alle massestrømme i
DNA-modellen får udregnet en tilhørende kemisk exergistrøm. De fysiske
exergistrømme bliver også udregnet 4 .
Programmet er skrevet i Fortran og komponenterne i DNA er ligeledes skrevet i
Fortran.
7.1.3.1 Tilføjelser til DNA
I forbindelse med udviklingen af modellen for metanolanlægget, har det været
nødvendigt med en række tilføjelser. Det gælder tilføjelse af metanol til DNA – både
som fluid og som idealgas – og tilføjelse af en række komponenter.
7.1.3.1.1 Metanol som fluid
Metanol er tilføjet DNA ud fra data fra [Reuck, 1993]. Denne kilde indeholder
ligninger for tryk, enthalpi, entropi og indre energi som funktion af temperaturen og
specifik volumen. Disse ligninger er inkorporeret i en Fortran-rutine (bilag 35) til
DNA, hvilket medfører at hvis ligevægtstilstanden for metanol skal bestemmes ud fra
andre parametre end temperatur og specifik volumen er iteration nødvendig.
Idet Fortran-rutinen er opbygget med generelle funktioner, kan den nemt benyttes til
andre fluider, som også er beskrevet med ligninger, hvor temperaturen og specifik
volumen er benyttet som variable. Det kræver kun udskiftning af ligningerne for de
termodynamiske parametre (tryk, enthalpi, entropi og indre energi). IUPAC, som står
bag [Reuck, 1993] har blandt andet også lavet lignende bøger om N2 og CO2.
7.1.3.1.2 Metanol som idealgas
Metanol som idealgas er tilføjet DNA ud fra data fra [Reid, 1987] og [Reuck, 1993].
[Reid, 1987] indeholder standardenthalpien for metanol samt et polynomium for cp
som funktion af temperaturen:
Θ
h = −201,
3 kJ
m
mol
4 I modellen defineres nulpunktet for den fysiske exergi ved 1 bar og 15°C.
12