Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag

More documents

Recommendations

Info

3 Forord I forbindelse med arbejdet på dette projekt, er der en række personer som jeg gerne vil takke: • Mine vejledere for god vejledning og sparring gennem projektforløbet. Specielt Brian Elmegaard for assistance med programmeringen til simuleringsværktøjet DNA. • Martin Møller, DONG Energy for gode råd i forbindelse med opbygningen af simuleringsmodellen af metanolanlægget. • Afdelingsleder Tommy Mølbak, afdeling for Modellering og Optimering, DONG Energy for projektidéer ved opstart af projektet. Hovedvejler: • Docent Niels Houbak, MEK, DTU. Medvejledere: • Lektor Brian Elmegaard, MEK, DTU. • Civilingeniør Torkild Christensen, afdeling for Modellering og Optimering, DONG Energy. 4
4 Indholdsfortegnelse 1 Abstract.......................................................................2 2 Resumé .......................................................................3 3 Forord .........................................................................4 4 Indholdsfortegnelse ....................................................5 5 Indledning...................................................................7 6 Problemformulering....................................................8 7 Design og statisk modellering af metanolanlæg.........9 7.1 Modelbeskrivelse ........................................................................10 7.1.1 Kort modelbeskrivelse .........................................................................10 7.1.2 Begrundelse for modeldesign ..............................................................10 7.1.3 Simuleringsværktøjet DNA .................................................................12 7.1.3.1 Tilføjelser til DNA...........................................................................12 7.1.4 Komponentbeskrivelser .......................................................................14 7.1.5 Antagelser i modellen ..........................................................................19 7.1.6 Fastsættelse af parametre og brændselssammensætninger anvendt i modellen 20 7.2 Anlægskonfigurationer................................................................23 7.3 Økonomi......................................................................................25 7.3.1 Komponentomkostninger.....................................................................25 7.3.2 Brændsel/input-omkostninger..............................................................26 7.4 Termoøkonomisk analyse ...........................................................29 7.4.1 Teori.....................................................................................................29 7.4.2 Resultater .............................................................................................32 7.5 Resultater.....................................................................................34 7.5.1 Anlægskonfigurationer ........................................................................34 7.5.1.1 Økonomi ..........................................................................................38 7.5.2 Parametervariation ...............................................................................45 7.5.2.1 Metanolreaktortrykket......................................................................45 7.5.2.2 Brint/kulstof-forholdet i syngassen..................................................52 7.5.2.3 Forgassertrykket...............................................................................57 7.5.2.4 Afkølingstemperaturen for den metanolholdige gas........................59 7.6 Diskussion...................................................................................61 7.6.1 Forbedring af anlægsdesign .................................................................62 7.6.2 Alternative anlægsdesign.....................................................................63 7.6.3 Integration med andre anlæg................................................................63 8 Benyttelse af underjordiske gaslagre til brint og ilt i et metanolanlæg .................................................................65 8.1 Underjordiske brintlagre .............................................................66 8.2 Scenarier......................................................................................67 8.2.1 Scenarie 1: Det teoretisk optimale scenarie .........................................71 8.2.2 Scenarie 2: Det i praksis opnåelige scenarie........................................76 5
Page 1 and 2: Design og modellering af metanolanl
Page 3: 2 Resumé I forbindelse med DONG En
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 and 20: Massestrøm af Metanol/vand-blandin
Page 21 and 22: Parameter Værdi Komponenter Evt. k
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
Page 71 and 72:
Ligning 8.13: Tidskonstant for lage
Page 73 and 74:
Brintlagerbeholdning [MWh] 3000 250
Page 75 and 76:
Brintlagerbeholdning [MWh] 400 350
Page 77 and 78:
den time, hvor regulatorligningen b
Page 79 and 80:
El-pris-funktionen [kr/MWh] 500 450
Page 81 and 82:
Brintlagerbeholdning [MWh] 100 90 8
Page 83 and 84:
Omkostninger [%] 100 90 80 70 60 50
Page 85 and 86:
Sparede omkostninger [%] 30 25 20 1
Page 87 and 88:
selvstændig investering og de omko
Page 89 and 90:
Tilbagebetalingstid (beregnet ud fr
Page 91 and 92:
Sparede omkostninger i nutidsværdi
Page 93 and 94:
Tilbagebetalingstid [år] 15 10 5 0
Page 95 and 96:
8.4 Diskussion Resultaterne præsen
Page 97 and 98:
El-pris [kr/Mwh] 400 350 300 250 20
Page 99 and 100:
9 Konklusion I den første del af r
Page 101 and 102:
http://www.energyserver.net/ET1/Def
Page 103 and 104:
11 Nomenklaturliste c omkostning pe
Page 105 and 106:
Design og modellering af metanolanl
Page 107 and 108:
25. Flowsheets for metanolanlæg -
Page 109 and 110:
2. Forgasserpris - Choren Choren In
Page 111 and 112:
4. El-afgifter og -tariffer GE-NET
Page 113 and 114:
6. Naturgasafgifter - DONG Energy N
Page 115 and 116:
8. Benzinforbrug til vejtransport E
Page 117 and 118:
10. Benzinafgift Benzinafgifter fra
Page 119 and 120:
12. Metanolpris Metanolpriser fra M
Page 121 and 122:
Methanex Non-Discounted Reference P
Page 127 and 128:
14. Metanolproduktion, NZIC New Zea
Page 129 and 130:
Maui Gas Supply Kapuni Gas Supply N
Page 131 and 132:
Gas metering and letdown The proces
Page 133 and 134:
Methanol Distillation Crude methano
Page 135 and 136:
Product Gasoline Pipeline (250 mm N
Page 137 and 138:
steam, preheat the reactants (steam
Page 139 and 140:
As it is very difficult to separate
Page 141 and 142:
Operational processes A schematic l
Page 143 and 144:
The reaction of the synthesis gas c
Page 145 and 146:
Figure 15 - Flowsheet of the MTG pr
Page 147 and 148:
15. Metanolproduktion, Nykomb Nykom
Page 149 and 150:
NYKOMB SYNERGETICS 2. Methanol Plan
Page 151 and 152:
NYKOMB SYNERGETICS 6. Investment Es
Page 153 and 154:
NYKOMB SYNERGETICS 9. Logistics and
Page 155 and 156:
16. Metanolproduktion, Wikipedia Wi
Page 157 and 158:
18. Flowsheet for et metanolanlæg
Page 159 and 160:
20. Flowsheet for metanolanlæg - u
Page 161 and 162:
21. Flowsheet for metanolanlæg - t
Page 163 and 164:
22. Flowsheet for metanolanlæg - t
Page 165 and 166:
Page 167 and 168:
0 1 1 1 P 2 M type NOD* 2 1 type NO
Page 169 and 170:
Page 171 and 172:
Page 173 and 174:
Page 175 and 176:
Page 177 and 178:
Page 179 and 180:
Page 181 and 182:
Page 183 and 184:
Page 185 and 186:
27. Flowsheet for metanolanlæg - f
Page 187 and 188:
28. Flowsheet for metanolanlæg - f
Page 189 and 190:
29. Matlab-kode til Scenarie 1
Page 191 and 192:
18-03-07 23:10 D:\DTU\Eksamensproje
Page 193 and 194:
Page 195 and 196:
Page 197 and 198:
Page 199 and 200:
Page 201 and 202:
Page 203 and 204:
Page 205 and 206:
Page 207 and 208:
Page 209 and 210:
Page 211 and 212:
Page 213 and 214:
32. DNA-kode for metanolanlæg
Page 215 and 216:
metanolanlaeg.dna d:/DTU/Eksamenspr
Page 217 and 218:
metanolanlaeg.dna d:/DTU/Eksamenspr
Page 219 and 220:
33. Dokumentation for tilføjede DN
Page 221 and 222:
17.121.4 Conditions ˙m1 > 0 ˙m2 <
Page 223 and 224:
9. - 10. - 11. - 12. - 13. - 14. -
Page 225 and 226:
17.123 GASIFI_3_VENZIN Gasifier wit
Page 227 and 228:
13. - 14. - 15. - 16. - 17. - 18. -
Page 229 and 230:
17.124 GASCLE_2 Syngas cleaning. Th
Page 231 and 232:
38. Compound number 39. Compound nu
Page 233 and 234:
43. - 44. - 45. - 46. - 47. - 48. -
Page 235 and 236:
17.124.5 Example struc Cleaner GASC
Page 237 and 238:
10. - 11. - 12. - 13. - 17.125.4 Co
Page 239 and 240:
7. - 8. - 9. - 10. - 11. - 12. - 13
Page 241 and 242:
17.126.4 Conditions ˙m1 > 0 ˙m2 <
Page 243 and 244:
11. - 12. - 13. - 14. - 15. - 16. -
Page 245 and 246:
17.128 SET_M Utility component for
Page 247 and 248:
4. - 5. - 6. - 7. - 8. - 9. - 10. -
Page 249 and 250:
17.129.4 Conditions ˙m1 > 0 ˙m2 <
Page 251 and 252:
17.130.4 Conditions ˙m1 > 0 ˙m2 <
Page 253 and 254:
17.131.2 Equations Number of equati
Page 255 and 256:
17.132 EL-MOTOR Motor with efficien
Page 257 and 258:
8. - 9. - 17.133.3 Conditions ˙m1
Page 259 and 260:
17.135 MIXER_03 Mixer for ideal gas
Page 261 and 262:
33. - 34. - 35. - 36. - 37. - 38. -
Page 263 and 264:
17.137 SET_X Utility component for
Page 265 and 266:
17.138.4 Conditions ˙m1 > 0 ˙m2 <
Page 267 and 268:
17.140 SET_FLOW Utillity component
Page 269 and 270:
17.142 SET_TEMP2 Utillity component
Page 271 and 272:
34. Tilføjede komponenter til DNA
Page 273 and 274:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C Param
Page 275 and 276:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA ANTED
Page 277 and 278:
VEnzin.for c:/dna/source/ IF (MDOT(
Page 279 and 280:
VEnzin.for c:/dna/source/ MMVAR(1)
Page 281 and 282:
VEnzin.for c:/dna/source/ ENDDO DO
Page 283 and 284:
VEnzin.for c:/dna/source/ $fluid O2
Page 285 and 286:
VEnzin.for c:/dna/source/ C−−
Page 287 and 288:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA FKOMP
Page 289 and 290:
VEnzin.for c:/dna/source/ ENDDO NIN
Page 291 and 292:
VEnzin.for c:/dna/source/ C Subrout
Page 293 and 294:
VEnzin.for c:/dna/source/ CALL STAT
Page 295 and 296:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA 3: Flu
Page 297 and 298:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C C M_B
Page 299 and 300:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C SETFL
Page 301 and 302:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C GASCO
Page 303 and 304:
VEnzin.for c:/dna/source/ RES(5) =
Page 305 and 306:
VEnzin.for c:/dna/source/ c c c E2=
Page 307 and 308:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C HEATE
Page 309 and 310:
VEnzin.for c:/dna/source/ $ ’$\\d
Page 311 and 312:
VEnzin.for c:/dna/source/ c 1 = Wat
Page 313 and 314:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA 4: Fin
Page 315 and 316:
VEnzin.for c:/dna/source/ CL K_MED
Page 317 and 318:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA MEDIE
Page 319 and 320:
VEnzin.for c:/dna/source/ CA −4 :
Page 321 and 322:
VEnzin.for c:/dna/source/ C ENDDO E
Page 323 and 324:
VEnzin.for c:/dna/source/ MEDIE(2)
Page 325 and 326:
VEnzin.for c:/dna/source/ C C 400 C
Page 327 and 328:
VEnzin.for c:/dna/source/ GOTO 9999
Page 329 and 330:
VEnzin.for c:/dna/source/ MEDIE(1)
Page 331 and 332:
Page 333 and 334:
VEnzin.for c:/dna/source/ RES(1) =
Page 335 and 336:
Page 337 and 338:
Page 339 and 340:
35. Metanol (fluid) til DNA - Fortr
Page 341 and 342:
methanol.for d:/DTU/Eksamensprojekt
Page 343 and 344:
Page 345 and 346:
Page 347 and 348:
Page 349 and 350:
Page 351 and 352:
Page 353 and 354:
Page 355 and 356:
Page 357 and 358:
show all

Design og modellering af metanolanlæg til VEnzin-visionen Bilag

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?