Внедрение нового метода производства водорода на основе

Разложения метанола

 

На российских гидрогенизационных заводах применяют два способа выработки водорода:

-электролитический;

-конверсионный (конверсия природного газа).

Все гидргенизационные заводы, на которых водород получают электролитическим способом, используют установки, работающие при очень низком избыточном давлении. Для повышения давления водорода до рабочего (0, 3-1, 5 кгс/см²) применяют водородные компрессоры, имеющие мощность электродвигателя от 75 до 160кВт. Учитывая высокую стоимость электроэнергии, затраты на электролиз и последующее компримирование водорода в ряде случаев достигают 50% от себестоимости производства саломаса.

Электролитический водород имеет чистоту не выше 99, 7%. Основные примеси – влага и кислород ухудшают качество и конкурентоспособность гидрированных жиров. Повышенная влажность водорода приводит к росту кислотного числа, способствует образованию никелевых мыл и, в конечном итоге, затрудняет процесс фильтрации саломаса и приводит к увеличению отходов и потерь жиров при последующей рафинации. Присутствие примеси кислорода ведет к окислению жира и ускоряет термодеструкцию жира в автоклаве, значительно ухудшая его органолептические показатели.

Перспективный метод гидрирования – гидрирование методом насыщения – предполагает максимальное давление в автоклаве до 5-6 кгс/см². в этом случае применение обычных для России электролизеров, работающих при низких давлениях и широко применяемых компрессоров типов 202ГП-12/3 и 2ГМ4-48/3 (с максимальным давлением 3-4, 5 кгс/см²), на наш взгляд, нерентабельно.

Единственно разумным вариантом является получение водорода электролитическим способом под давлением 10 кгс/см² на установках БЭУ-125 или БЭУ-250 (с производительностью, соответственно, 125 и 250 нм³ водорода в час). Хранение водорода в данном случае осуществляется в сухом газгольдере (ресивере) при высоком давлении. Недостатком такого способа производства водорода (как и электролиза вообще) является высокая стоимость электроэнергии, а также меньшая надежность оборудования по сравнению с электролизом при низком давлении.

Второй способ производства водорода – конверсионный основан на химической реакции природного газа и водяного пара по суммарной реакции:

 

СН₂ + 2Н₂О = СО₂ + 4Н₂

 

Конверсионный способ производства водорода имеется на предприятиях московском и саратовском жирокомбинатах и ростовском ЗАО «Рабочий». Эти установки работают в России уже давно и хорошо себя зарекомендовали, однако имеют целый ряд существенных недостатков, например, недостаточная степень чистоты производства водорода, ненадежная автоматизация, низкая безопасность технологического процесса. Даже после очистки моноэтаноламином чистота водорода составляет не более 99, 2%. Основные примеси – окись и двуокись углерода и кислород.

Фирма «Хальдор Топсе А/О» (Дания) – мировой лидер в производстве оборудования для синтеза аммиака, метанола и формальдегида предлагает модульные установки для производства водорода, основанные на методе конверсии природного газа и метанола. В случае метанола реакция протекает по следующему суммарному уравнению:

 

СН₃ОН + Н₂О = СО₂ + 3Н₂

 

    Предлагаемое фирмой «Хальдор Топсе А/О» оборудование представляет собой современный вариант используемых в России конверсионных установок и лишено перечисленных выше недостатков.

Удельный расход сырья, материалов и ТЭР в расчете на 1 нм³ водорода для различных водородных установок приведен в табл. 3.2.1.

 

 

Таблица 3.2.1

Удельный расход сырья, материалов и ТЭР (на 1 нм³ водорода)

 

Показатель	Ед. изм.	Фирма – производитель
		«Хальдор Топсе А/О» метанол	«Хальдор Топсе А/О» природный газ	Уралхиммаш ФВ-250	Уралхиммаш БЭУ-250
А	1	2	3	4	5
Метанол	кг	0, 63	-	-	-
Природный газ	нм3	-	0, 42	-	-
Оборотная вода	м3	0, 02	-	0, 1	0, 04
Продолжение табл. 3.2.1
А	1	2	3	4	5
Свежая вода	м3	0, 37	0, 73	0, 9	0, 9
Электроэнергия	кВт*ч	0, 06	0, 16	5, 78	5, 4
Топливо	кДж	76	-	-	-
Пар	кг	-	-	1, 0	1, 0
Едкое кали	г	-	-	2	2

 

Из данных таблицы видно, что основную часть затрат при производстве водорода электролитическим методом составляют довольно значительные энергозатраты (электроэнергия, пар), а при конверсионном способе – затраты на относительно дешевое сырье. Кроме того, конверсионный способ производства в современном исполнении позволяет получить водород высокой степени чистоты, что дает возможность улучшить качество саломаса и снизить отходы и потери жира при рафинации. Оба эти обстоятельства свидетельствуют о перспективности конверсионного способа производства водорода.

Таблица 3.2.2

Подсчитанные расходы энергозатрат на 1 нм³ водорода

Показатель	Фирма – производитель
	Хальдор Топсе А/О» метанол, долл. экв.	Уралхиммаш ФВ-250, используемый на Гомельском жиркомбинате, долл. экв.
Метанол	0, 083	-
Вода	0, 078	0, 200
Электроэнергия	0, 003	0, 287
Топливо	0, 106	-
Пар	-	0, 004
Итого	0, 27	0, 49

 

Исходя из технических характеристик оборудования и времени проведения технологического процесса, были подсчитаны расходы сырья, материалов и ТЭР на 1 нм³ водорода. На основе выше приведенных данных, следует сделать вывод о том, что новый метод производства водорода ( на основе разложения метанола) по сравнению с существующем электролитическом способе позволит снизить себестоимость 1 нм³ водорода с 0, 46 долл. экв. до 0, 27 долл. экв.

Экономия при новом способе производства водорода при его производстве на нужды предприятия 330 000 нм³ в месяц составит:

 

Э_Г = 330 000 * (0, 49-0, 27)= 72 600 долл. экв.

 

Следовательно в год экономия составит 871200 долл. экв.

Затраты на реконструкцию линии по производству водорода составляют 1 600 000 долл. экв. с учетом монтажных работ. Тогда срок окупаемости без учета дисконтирования (ТО) составит:

 

Т_О = 1 600 000 / 871200 = 1, 8 года  

 

Далее рассчитаем чистый дисконтированный доход. Для этого необходимо определить норматив дисконтирования (Е). В нем также необходимо учесть уровень инфляции (25 % за год).

Используя формулу (3.1), находим:

 

E= 0, 10 + 0, 25 + 0, 10*0, 25 = 0, 375 – за год;

Рассчитаем чистый дисконтированный доход (ЧДД), используя формулу (3.2):

                                                                             Таблица 3.2.3

Расчет чистого дисконтированного дохода

Этап реализации проекта по годам	Поток наличности, долл. экв.	Коэффициент дисконтирования	Дисконтированный поток наличности (ЧДД t )	ЧДД
А	1	2	3	4
0	-1 600 000	1	-1 600 000	-1 600 000
2005	871200	0, 727	633 600	-966 400
2006	871200	0, 529	460 800	-505 600
2007	871200	0, 385	335 127	-170 473
2008	871200	0, 280	243 729	73 256

 

Проанализировав табл. 3.2.3, видим, что проект является приемлемым и его необходимо принять, так как ЧДД= 73 256, а это величина положительная. 

Рассчитаем индекс доходности проекта (ИД). Индекс доходности находится как отношение суммы приведенных эффектов к величине капиталовложений(3.3):

                                                 

ИД=(633 600+460 800+335 127+243 729)/1600 000=1, 046

 

Значение ИД связано со значением ЧДД следующим образом: если ЧДД > 0 и ИД > 1, то проект эффективен.

Исходя из вычислений, можно говорить об эффективности проекта.

Т.к. инвестиции в проект только исходные, то индекс доходности равен индексу рентабельности.

    Затем рассчитаем внутреннюю норму доходности. Внутренняя норма доходности – это такая норма дисконта, при которой величина приведенных эффектов равна величине приведенных капиталовложений. ВНД рассчитывается исходя из формулы (3.5). Расчёт представлен в табл. 3.2.4.            

                                                                                 Таблица 3.2.4

Расчет внутренней нормы доходности

Этап реализации проекта по годам	Поток наличности, долл. экв.	Коэф-т Дисконтирования при ставке (10%),  Е1	ЧДД1	Коэф-т дисконтирования при ставке (25%), Е2	ЧДД2
А	1	2	3	4	5
0	-1 600 000	1	-1 600 000	1	-1 600 000
2005	871200	0, 727	-966 400	0, 640	-1042432
2006	871200	0, 529	-505 600	0, 410	-685588
2007	871200	0, 385	-170 473	0, 262	-457209
2008	871200	0, 280	73 256	0, 168	-311046

 

Исходя из расчётов, приведённых в табл. 3.2.4, можно сделать вывод, что ЧДД=f(Е) меняет знак на интервале (10%; 25%). РассчитаемВНД:

ВНД=0, 1 + 73 256/(73 256–(-311046))*(0, 25 – 0, 1) = 0, 1286

 

  Если ВНД равна или больше требуемой инвестором нормы доходности, то инвестиции в данный проект оправданы (12, 86> 10). 

  Теперь необходимо определить срок окупаемости (Т_ок) проекта. Срок окупаемости определяется по формуле (3.6):

Используя данные таблицы 3.2.4. получим:

 

Т_ок = 3 – (-170 473/ (73 256– (-170 473))) ≈ 3, 7.

 

Таким образом, данный проект окупится за 3 года и 8 месяцев.

Так водород, получаемый по этой технологии, благодаря очистке по методу коротко - цикловой адсорбции имеет чистоту 99, 99%, что выше, чем у электролизного способа и соответствует лучшим мировым достижениям. Кроме того, конверсионный способ производства позволяет улучшить качество саломаса и снизить отходы и потери жира при рафинации. Технологический процесс полностью автоматизирован. При возникновении критической ситуации управление обеспечивает безопасную остановку процесса. Достаточно высокая стоимость установок фирмы «Хальдор Топсе А/О» окупается очень низкой себестоимостью производимого водорода.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: