Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag
Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag
gasrensningen. I forbindelse med Viking-forgasseren på DTU regner man ikke med at forgasningsgassen skal renses for andre komponenter end svovl, ammoniak og evt. tjære og klor hvis gassen skal benyttes til metanolproduktion [Iversen, 2006]. Til sammenligning renses syngas fra naturgas for svovl og klor 6 vha. katalysatorer placeret inden metanolreaktoren ved samme temperatur og tryk. Forgasningsgassen fra Viking-forgasseren er i forvejen næsten tjærefri pga. totrins-forgasningsprocessen, og ammoniakindholdet er ligeledes lavt efter en afkøling af gassen [Iversen, 2006]. I forbindelse med Viking-forgasseren er der indtil videre foretaget indledende forsøg med metanolproduktion vha. en syntetisk forgasningsgas [Iversen, 2006]. • Trykfaldet i metanolkonverteringskredsen antages at være 5 bar og ligge over metanolreaktoren. Det formodes at trykfaldet i realiteten hovedsageligt vil ligge over væske/gas-separatorerne. Disse komponenter er imidlertid ikke medtaget i modellen, men de kunne tilføjes. • Intet kulstof i asken fra forgasseren. I realiteten vil en andel forefindes i asken. • Varmetabet fra komponenterne til omgivelserne er negligeret, på nær for kompressorerne. • Tryktabet i komponenter og forbindelsesrør er negligeret. • Effektforbruget til tryksætning og cirkulation af vand er negligeret. 7.1.6 Fastsættelse af parametre og brændselssammensætninger anvendt i modellen Ved modelleringen af metanolanlægget holdes en række parametre konstant. Det gælder bl.a. temperaturer, tryk og massestrømme. I bilag 22 er de fastholdte parametre angivet med gul farve 7 . I Tabel 7.3 er der angivet kilde på nogle af værdierne for de fastholdte parametre. Værdierne for de fastholdte parametre, som ikke kan vises i bilaget, kan ses i Tabel 7.2. Hvis intet andet er anført er disse værdier for parametrene benyttet i de simuleringer, som ligger til grund for resultaterne i afsnit 7.4.2 og i kapitel 7.5. 6 Der er også en reaktor som renser for diverse urenheder (LSK-guard) [Iversen, 2006]. 7 De temperaturer efter kompressorerne som er angivet med gul holdes ikke konstant, men lig hinanden. 20
Parameter Værdi Komponenter Evt. kilde η 80 % Elektrolyseanlæg [Teknologikataloget, 2005] ∆tminimum pinch point 10°C Varmevekslere ε 90 % Varmevekslere 8 ηisentrop 90 % Kompressorer ηmekanisk 98 % Kompressorer m& damp m& 1,0 (NG) 0,2 (biogas og FG) 9 Dampreformer og forgasser & m recirkuleret brændsel m& 0,95 (metanolkonverteringskredsen) ηmekanisk 95 % El-motor Tabel 7.2. Værdier for en række termodynamiske parametre benyttet i modellen. Parameter Værdi Komponenter Kilde tligevægt 950°C Dampreformer [Wikipedia, 2007] pligevægt 10 bar Dampreformer [Wikipedia, 2007] tligevægt 235°C Metanolreaktor [Møller, 2006] se også bilag 14 tligevægt 144 bar Metanolreaktor [Møller, 2006] tligevægt 800°C Forgasser [Møller, 2006] Tabel 7.3. Værdier for en række termodynamiske parametre benyttet i modellen. Metanolproduktionen på 205 MWLHV, som holdes konstant i modellen (se bilag 22), svarer til 7 % af forbruget af motorbenzin til vejtransport i Danmark i 2004 [Energistyrelsen, 2004] (bilag 8). Denne metanolproduktion vil kunne blandes i benzinen (koncentration på 7 %-energi 10 ) uden problemer for forbrændingsmotorerne [Clausen et al., 2005]. Nedenfor er brændselssammensætningerne og brændværdierne for biogas, naturgas og biomasse angivet. 8 Varmevekslereffektiviteten benyttes for varmevekslerne HEATEX_4 (DNA-navn, kan ses på flowsheet). 9 Værdien er sat for at få metanindholdet i reformergassen og forgasningsgassen ned på ca. 0,5 mol-%. Parameteren benyttes ikke for anlægskonfiguration nr. 3, idet damptilførslen styres af CO2-indholdet i forgasningsgassen. 10 Var Elsams bud på andelen af metanol, som skulle blandes i benzinen [Clausen et al., 2005]. 21
- Page 1 and 2: Design og modellering af metanolanl
- Page 3 and 4: 2 Resumé I forbindelse med DONG En
- Page 5 and 6: 4 Indholdsfortegnelse 1 Abstract...
- Page 7 and 8: 5 Indledning Baggrunden for dette p
- Page 9 and 10: 7 Design og statisk modellering af
- Page 11 and 12: Brint er specielt fordelagtig til m
- Page 13 and 14: Ligning 7.1: Den specifikke varmeka
- Page 15 and 16: DNA-navn: DRYER_04 Forgasser Forgas
- Page 17 and 18: T Fordampning Pinch points Figur 7.
- Page 19: Massestrøm af Metanol/vand-blandin
- Page 23 and 24: 7.2 Anlægskonfigurationer Den opby
- Page 25 and 26: 7.3 Økonomi For at kunne vurdere o
- Page 27 and 28: Input-priser Kilde Elektricitet 18
- Page 29 and 30: 7.4 Termoøkonomisk analyse Der er
- Page 31 and 32: Komponent Produkt(er) Spild Elektro
- Page 33 and 34: Tabet i fysisk exergi forekommer ho
- Page 35 and 36: Anlæg 1 Total: 320 MWex (292 MW) 7
- Page 37 and 38: antagelse, da naturgasnettet er try
- Page 39 and 40: 246 562 112 Anlæg 1 Total: 1222 mi
- Page 41 and 42: Brændsel Pris Kilde [kr/L] [kr/GJe
- Page 43 and 44: Metanolomkostning [kr/GJex] 500 450
- Page 45 and 46: 7.5.2 Parametervariation Nedenfor e
- Page 47 and 48: Udkondenseret metanol [%] 100 95 90
- Page 49 and 50: Metanolrenhed efter destillation [m
- Page 51 and 52: vandkoncentrationen i syngassen fal
- Page 53 and 54: Metanolexergivirkningsgrad [%] 73 7
- Page 55 and 56: Metanolrenhed efter destillation [m
- Page 57 and 58: Dette betyder at den metanolholdige
- Page 59 and 60: Atmosfærisk forgasning (1 bar) Try
- Page 61 and 62: 7.6 Diskussion I parametervariation
- Page 63 and 64: 7.6.2 Alternative anlægsdesign Ned
- Page 65 and 66: 8 Benyttelse af underjordiske gasla
- Page 67 and 68: 8.2 Scenarier Der er undersøgt 2 s
- Page 69 and 70: Ligning 8.5: Reference-el-omkostnin
Parameter Værdi Komponenter Evt. kilde<br />
η 80 %<br />
Elektrolyseanlæg [Teknol<strong>og</strong>ikatal<strong>og</strong>et,<br />
2005]<br />
∆tminimum pinch point 10°C Varmevekslere<br />
ε 90 % Varmevekslere 8<br />
ηisentrop 90 % Kompressorer<br />
ηmekanisk 98 % Kompressorer<br />
m&<br />
damp<br />
m&<br />
1,0 (NG)<br />
0,2 (bi<strong>og</strong>as <strong>og</strong> FG) 9<br />
Dampreformer <strong>og</strong> forgasser<br />
&<br />
m recirkuleret<br />
brændsel<br />
m&<br />
0,95<br />
(metanolkonverteringskredsen)<br />
ηmekanisk 95 % El-motor<br />
Tabel 7.2. Værdier for en række termodynamiske parametre benyttet i modellen.<br />
Parameter Værdi Komponenter Kilde<br />
tligevægt 950°C Dampreformer [Wikipedia, 2007]<br />
pligevægt 10 bar Dampreformer [Wikipedia, 2007]<br />
tligevægt 235°C Metanolreaktor [Møller, 2006] se <strong>og</strong>så bilag 14<br />
tligevægt 144 bar Metanolreaktor [Møller, 2006]<br />
tligevægt 800°C Forgasser [Møller, 2006]<br />
Tabel 7.3. Værdier for en række termodynamiske parametre benyttet i modellen.<br />
Metanolproduktionen på 205 MWLHV, som holdes konstant i modellen (se bilag 22),<br />
svarer <strong>til</strong> 7 % <strong>af</strong> forbruget <strong>af</strong> motorbenzin <strong>til</strong> vejtransport i Danmark i 2004<br />
[Energistyrelsen, 2004] (bilag 8). Denne metanolproduktion vil kunne blandes i<br />
benzinen (koncentration på 7 %-energi 10 ) uden problemer for forbrændingsmotorerne<br />
[Clausen et al., 2005].<br />
Nedenfor er brændselssammensætningerne <strong>og</strong> brændværdierne for bi<strong>og</strong>as, naturgas <strong>og</strong><br />
biomasse angivet.<br />
8<br />
Varmevekslereffektiviteten benyttes for varmevekslerne HEATEX_4 (DNA-navn, kan ses på<br />
flowsheet).<br />
9<br />
Værdien er sat for at få metanindholdet i reformergassen <strong>og</strong> forgasningsgassen ned på ca. 0,5 mol-%.<br />
Parameteren benyttes ikke for anlægskonfiguration nr. 3, idet damp<strong>til</strong>førslen styres <strong>af</strong> CO2-indholdet i<br />
forgasningsgassen.<br />
10<br />
Var Elsams bud på andelen <strong>af</strong> metanol, som skulle blandes i benzinen [Clausen et al., 2005].<br />
21
Change language