高等化学工程学报

抽象的

利用风力发电氢气生产可再生甲醇和氨的技术经济性和可持续性

迈克尔·马森、迈赫迪·阿尔哈吉和亚萨尔·德米雷尔

本研究分析和比较了两种利用风力电解氢生产可再生甲醇和氨的加氢工艺的经济性和可持续性。乙醇工厂产生的二氧化碳用于生产甲醇，而氮气由空气分离装置 (ASU) 提供用于生产氨。产能为 99.96 公吨/天甲醇和 1202.55 公吨/天无水氨。甲醇工厂需要 138.37 公吨二氧化碳/天和 19.08 公吨氢气/天。氨合成需要使用 217.72 公吨氢气/天和 1009.15 公吨氮气/天。估算了与甲醇和氨工艺、电解氢生产、碳捕获和压缩以及 ASU 相关的生产成本和碳当量排放量 (CO2e)。通过引入包含经济性和可持续性指标的多标准决策矩阵来评估甲醇和氨生产的整体设施。建立折现现金流量图来估算经济约束、单位产品成本和氢气的单位成本。氢气成本是工厂经济效益的最大贡献者。对于甲醇，作为化学原料的排放量为 -0.85 千克二氧化碳当量/千克甲醇，作为完全燃烧的燃料的排放量为 +0.53 千克二氧化碳当量/千克甲醇。对于氨，排放量约为 0.97 千克二氧化碳当量/千克氨。风力发电产生的电解氢有助于减少排放，但目前氢气的成本对工厂的可行性产生了不利影响。多标准决策矩阵表明，与不可再生能源相比，使用风力发电产生的氢气生产可再生甲醇和氨可能是可行的，并且可再生甲醇可能比氨更有利。