Интеграция процесса Фишера-Тропша и совместного высокотемпературного электролиза CO2 и Н2О с получением синтез-газа

Объектом исследования является установка получения синтез-газа совместным высокотемпературным электролизом CO2 и H2O.
Цель работы – исследование теплообменной сети установки совместного высокотемпературного электролиза CO2 и Н2О с учетом интеграции процесса Фишера-Тропша.
В процессе исследования была произведена экстракция данных установки получения синтез-газа, разработана ее имитационная модель, а также были разработаны технологические схемы с учетом топлива различного типа.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 12
1 Литературный обзор……………………………………………………………………………. 13
1.1 Основные установки получения синтез-газа …………………………………… 14
1.2 Методы синтеза энергоэффективных теплообменных сетей ……………. 26
2 Объект и методология исследования ……………………………………………………. 31
2.1 Объект исследования ……………………………………………………………………. 31
2.2 Моделирование установки получения синтез-газа…………………………… 33
2.3 Методология определения минимальной разности температур с учетом
изменения целевой температуры потоков ……………………………………………. 35
2.4 Методология определения параметров горения топлива………………….. 40
3 Результаты и их обсуждение ……………………………………………………………….. 44
3.1 Результаты предварительного анализа исследуемого процесса ………… 44
3.2 Результаты моделирования установки получения синтез-газа ………….. 47
3.3 Результаты исследования теплообменной сети «сценарий I» …………… 49
3.4 Результаты исследования теплообменной сети «сценарий II» ………….. 53
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 61
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследования с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ….. 61
4.2 Планирование научно-исследовательских работ …………………………….. 67
4.3 Бюджет научно-исследовательской работы…………………………………….. 70
4.4 Определение ресурсосберегающей, финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности проекта ………………………….. 75
5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 78
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 78
5.2 Производственная безопасность ……………………………………………………. 80
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 85
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………….. 88
Заключение …………………………………………………………………………………………… 91
Список публикаций студента …………………………………………………………………. 92
Список использованных источников ………………………………………………………. 93
Приложение А …………………………………………………………………………………….. 100
Приложение Б ……………………………………………………………………………………… 101
Приложение В …………………………………………………………………………………….. 103

Интеграция процесса Фишера-Тропша и совместного
высокотемпературного электролиза CO2 и H2O позволяет существенно
снизить себестоимость синтетических жидких углеводородов. Разработанная
технологическая схема для исследуемого процесса позволяет использовать
побочные продукты процесса Фишера-Тропша в качестве топлива для
когенерации тепла и электроэнергии. Это в свою очередь приводит к
уменьшению импорта электроэнергии на 38 %, что также снижает нагрузку
на окружающую среду за счет снижения выбросов CO2 в атмосферу на
21032 т/год.
В случае невозможности использования побочных продуктов процесса
Фишера-Тропша как источника энергии, разработанная технологическая
схема позволяет использовать в качестве топлива природный газ или уголь.
При смене топлива энергоэффективность установки снижается менее, чем на
5 %. Синтез-газ, производимый на установке высокотемпературного
электролиза, использующей природный газ или уголь, может быть
использован не только для крупнотоннажного процесса Фишера-Тропша, но
и для производства метанола или аммиака. Также данную установку можно
интегрировать с установкой гидрокрекинга. Такая интеграция позволит
снизить себестоимость водородсодержащего газа, что приведет к снижению
стоимости продуктов гидрокрекинга, а также уменьшить выбросы CO2 в
окружающую среду.
Результаты данного исследования способствуют разработке установки
высокотемпературного электролиза с минимальным углеродным следом и
низкой себестоимостью синтез-газа. Также данные результаты позволят
выбрать регион, наиболее подходящий для строительства исследуемой
установки.
Список публикаций студента

1. S. Boldyryev, T. Gil, M. Kuznetsov. Is it Possible to Reduce the
Energy Consumption by 50 % at Existing Refinery Units: the Case Study of
Hydrocracking Unit. Conference on Sustainable Development of Energy, Water
and Environment Systems. Cologne, 01 – 05.09.2020. P. 185.