Интерес к возобновляемым видам топлива, включая возобновляемое дизельное топливо, продолжает расти из-за нормативных актов и давления со стороны промышленности, направленных на снижение содержания углерода в топливе. Хотя на рынке существуют стимулы, поощряющие инвесторов создавать энергоэффективные заводы, традиционные философии проектирования процессов и применения технологий не позволяют им достичь этой цели.

Какова стратегия снижения интенсивности выбросов углерода?

Стратегия снижения интенсивности выбросов углерода (CI) должна быть сосредоточена на снижении количества природного газа, электроэнергии и химикатов, необходимых для производства возобновляемого топлива. При производстве возобновляемого топлива существуют простые способы повышения энергоэффективности из-за высокоэкзотермической природы процесса. Разработчик процесса может использовать эту экзотермическую энергию для создания пара высокого давления для обеспечения потребностей в нагреве процесса, чтобы минимизировать потребность в природном газе. Однако, если целью проекта является создание процесса с наименьшим практическим CI, одного этого будет недостаточно.

Alfa Laval обнаружила, что существует значительное количество низкосортной энергии, которая обычно тратится на коммунальные услуги, которые могут снизить CI. Однако часто мало кто интересуется, когда используется традиционный анализ затрат и выгод. Мы также видели, что вовлечено несколько лицензиаров процессов, которые могут оптимизировать свою часть объекта, но часто никому не поручается общая ответственность за интеграцию всего объекта. Это делает каждую часть завода оптимизированной, но весь объект в целом не оптимизированным.     

Ниже представлена ​​стратегия из трех простых шагов, которая в конечном итоге может сократить количество природного газа/электричества, необходимое для снижения углеродоемкости завода.

Шаг 1: Максимизируйте процесс тепловой интеграции

Владелец проекта должен поставить цель низкого CI в проекте всего завода. Предлагаемые проекты процессов будут включать интеграцию тепла на основе традиционной философии проектирования теплообменников. На начальных встречах по проекту владелец проекта должен сообщить лицензиарам процесса приоритеты для предварительной обработки сырья, водородных и возобновляемых дизельных процессов, чтобы минимизировать охлаждающие утилиты за счет максимизации интеграции тепла. 

Технология сварных пластинчатых теплообменников позволяет восстанавливать энергию с дополнительными затратами, которые ранее были недоступны. Владелец проекта должен искать все возможности для сокращения количества энергии, необходимой для природного газа или электричества в печах, риформерах, компрессорах, насосах, ректификационных башнях, градирнях, воздухоохладителях и охладителях охлаждающей воды.   

Шаг 2: Создание энергетических систем

Владелец проекта должен взять оставшуюся энергию, которая теперь требует удаления из процесса, и найти методы ее помещения в энергетические системы. Используя сварные пластинчатые теплообменники для экономически эффективного обеспечения близких температурных подходов, можно создать энергетические системы с максимальным количеством энергии, извлеченной/введенной в процесс. Варианты для рассмотрения включают:

  • Пар высокого давления: эта энергия очень ценна и должна использоваться там, где оптимальным является максимальный эффект в снижении интенсивности выбросов углерода. Большинство клиентов рассматривают варианты выработки электроэнергии с помощью этой энергии.
  • Пар низкого давления: эта энергия может использоваться в процессе, а также на внешних границах батареи (OSBL), чтобы обеспечить большую часть энергии, необходимой для производственных нужд. Хорошими примерами этого являются нагрев в процессе предварительной обработки, отпарной колонне кислой воды и аминовых системах.
  • Контуры горячей воды: потоки подачи возобновляемого дизельного топлива испытывают трудности при температуре окружающей среды, требуя энергии для нагрева резервуаров, технологических линий и систем загрузки/выгрузки. В некоторых местах также может быть полезно создать системы централизованного теплоснабжения для использования этой энергии. Контуры горячей воды являются общепринятым отраслевым стандартом для перемещения низкопотенциального тепла в места, где оно необходимо, при этом минимизируя охлаждение коммунальных служб.

Мы увидели возобновление интереса к механическим системам, таким как органический цикл Ренкина или адсорбционные охладители для использования этого отходящего тепла. Традиционно было трудно оправдать эти процессы, но с новыми экономическими стимулами, связанными с углеродными кредитами, эти варианты теперь становятся экономически эффективными.

Шаг 3: Уменьшение потребления холода

Если эта энергетическая система спроектирована правильно, то больше не будет практической энергии для рекуперации, что обеспечит выходную температуру процесса в диапазоне 150-160 o F.

Большинство инженеров-проектировщиков процессов обычно снижают температуру процесса до 130 o F с помощью воздушного охладителя, что требует капитальных затрат и электроэнергии. Окончательное охлаждение затем выполняется с помощью кожухотрубчатого теплообменника с охлаждающей водой в качестве боковой текучей среды. Этот процесс потребляет большое количество электроэнергии и приводит к высоким эксплуатационным расходам на химикаты и обслуживание теплообменника.

Исследования Alfa Laval показали, что после завершения первых двух этапов окончательное охлаждение на третьем этапе может быть выполнено с помощью замкнутой системы, которая сочетает технологию сварных пластин и Niagara Wet Surface Air Cooler . Это обеспечивает двойную выгоду для проекта:

  • Исключение капитальных затрат, которые обычно тратятся на воздухоохладители и системы предварительной очистки воды.
  • Сокращение OPEX, традиционно расходуемых на очистку пресной воды. Это снижает общее потребление электроэнергии на 60% и снижает добавление химикатов в охлаждающую воду на 60%.

В конечном итоге использование технологии сварных пластинчатых теплообменников в сочетании с агрессивной стратегией снижения интенсивности выбросов углерода позволит клиентам осуществлять дополнительные инвестиции и получать прибыль, которая позволит снизить интенсивность выбросов углерода и построить устойчивое будущее, одновременно улучшая их конечный результат.