♻Путь к декарбонизации - эволюция производств
Владельцы нефте-химических предпиятий находятся под давлением со стороны тотального снижения выбросов СО2 в рамках достижения углеродной нейтральности. С точки зрения рациональности подхода и горизонтом планирования на 2050-й год, внедрение углеродоснижающих производств актуально уже сейчас.
♻Использование водорода на нефтеперерабатывающих предприятиях для снижения выбросов СО2
Нагреватели установок крекинга - это самые мощные потребители тепловой энергии. На них как раз и прихоится почти все выбросы углекислого газа, если речь идет про крекеры классической компоновки.
На многих подобных предприятиях метан (сопутствующий газ, выделяемый при нефтепереработке) используеься как топливо для обогрева крекеров.
Более продвинутые производства используют сопутствующий газ еще и для генерации электроэнергии.
На первый взгляд тут все хорошо, так как метан не просто сжигается как побочный продукт, а используется в производстве, но для достижения углеродной нейтральности нужно бороться еще и с выбросами СО2, что неизбежно сопровождают процесс горения метана.
И вот тут-то и можно приложить усилия по достижению углеродной нейтральности путем превращения метана в водород, что позже будет использован как топливо. И, да, углекислый газ, как бы он не генерировался нужно улавливать и обрабатывать.
♻Использование газовых турбин для генерации электроэнергии, способных работать на смеси газов
Водород. Так называемый «голубой газ». Несомненно углеродно нейтральный источник топлива, то, что нужно. Но есть вопросы. Смогут ли установки по переработке нефти и системы электрогенерации стабильно работать на водороде или на смеси сжиженного газа и водорода? Достаточно ли энергии будет выделяться при использовании такого топлива. От себя добавлю, что водород - пожалуй, один из самых калорийных видов топлива на нашей планете; не зря ракеты-носители доставляют спутники на орбиту именно на нем.
Вариант с совместным сжиганием сжиженного газа и водорода выглядит заманчиво. Покуда производство водорода из сопутствующих газов покрывает потребности производства, горит только водород (я так понимаю, в воздушной среде). Как только водорода становится недостаточно, просиходит плавный переход на сжиженный газ. При этом образывающийся углекислый газ улавливается.
Все выглядит хорошо, пока находится на бумаге. На деле для реализации подобного необходимо соблюсти три условия:
- обеспечить совместное горение водорода и сопутствующего газа (метана по большей части)
- обеспечить возможность плавного, то есть без остановки процесса, перехода с одного вида топлива на другой (или ты думал, что мы просто смешаем все, что горит в один газгольдер?)
- разработать газотурбинные генераторные установки, способные и производить достаточное количество электроэнергии и давать необходимое для производства количество тепла.
«Митсубиши Пауэр» уверены в том, что новая турбина Н-25 способна с этим справиться.
♻Решение
Ключевые решения:
- Н-25 - пионер среди газовых турбин, работающих на водороде
- множество режимов сжигания на смеси газов в разных пропорциях и на 100% водороде
- система должна еще и генерировать тепло в количестве, достаточном для протекания процесса крекинга
По турбине. Н-25 была представлена в качестве готового коммерческого предложения в 1990-м году. К тому моменту она уже имела серьезный суммарный наработок моточасов на газовых смесях в высоким содержанием водорода.
Продано 199 установок. Пробный коммерческий пуск состоялся в 1990-м году. Высокая надежность (более 99%). Максимальный наработок более251300 часов. Суммарный наработок более 10, 5 миллионов часов. (Актуально на Январь 2023 года).
♻Множество режимов сжигания газовой смеси.
Диффузионная камера сгорания. На коммерчески реализуемых на 2023-й года турбинах установлены диффузионные камеры сгорания, способные сжигать водород в любой пропорции (от 0% до 100%) со сжиженным природным газом. Причем, как утверждает изготавитель, переход с одного вида топлива на другой в разных пропорциях зависит исключительно от цен на сырье. От себя добавлю, что каким бы дорогим ни был сжиженный природный газ, по цене ему очень далеко до водорода. И причина этому одна - слишком мало коммерческих предприятий, производящих водород в качестве топлива. Спрос большой, предолжение не очень. Рыночек порешал в пользу природного газа, но водород турбина тоже скушает.
Но, на перспективу. Если владельцы турбин с разрабатываемыми на сегядняшний день мультикластерными камерами сгорания захотят полностью перейти на водород, то мультикластерная камера сгорания уже будет способна сжигать «сухой газ», в отличие от диффузионной камеры сгорания, в которую водород подается СТРУЕЙ. Так вот как они это делают…
♻Теперь к глобальной задаче - обеспечить предприятие не только электроэнергией, но и теплом. Желательно одним и тем-же устройством.
Способность турбины Н-25 выдавать и электроэнергию и тепло в таком количестве, что и не снилось разработчикам других агретатов, делает Н-25 очень перспективной в своем классе. Смотри, производитель утверждает, что на выходе из турбины газы имеют температуру около 570 градусов по шкале Цельсия, а количество тепла при этом 37-38 Гига каллорий в час. Это серьезно. Ведь, этого достаточно и сжигания дополнительного количества топлива просто для поднятия температуры не требуется. 570 градусов более чем достаточно для производства перегретого пара.
При такой схеме эффективность всей установки достигает 84%.
https://solutions.mhi.com/power/case-studies/co2-reduction-in-petrochemical-plants-a-new-way-to-utilize-off-gas/ - ссылка на оригинал статьи
https://taplink.cc/sharapov_mechanic - а тут все мои ссылки. Ссылки на все, что я делаю.
