This paper addresses the techno-eco

This paper addresses the techno-economic assessment of two membrane-based technologies for H2 production from natural gas, fully integrated with CO2 capture. In the first configuration, a fluidized bed membrane reactor (FBMR) is integrated in the H2 plant: the natural gas reacts with steam in the catalytic bed and H2 is simultaneously separated using Pd-based membranes, and the heat of reaction is provided to the system by feeding air as reactive sweep gas in part of the membranes and by burning part of the permeated H2 (in order to avoid CO2 emissions for heat supply). In the second system, named membrane assisted chemical looping reforming (MA-CLR), natural gas is converted in the fuel rector by reaction with steam and an oxygen carrier (chemical looping reforming), and the produced H2 permeates through the membranes. The oxygen carrier is re-oxidized in a separate air reactor with air, which also provides the heat required for the endothermic reactions in the fuel reactor. The plants are optimized by varying the operating conditions of the reactors such as temperature, pressures (both at feed and permeate side), steam-to-carbon ratio and the heat recovery configuration. The plant design is carried out using Aspen Simulation, while the novel reactor concepts have been designed and their performance have been studied with a dedicated phenomenological model in Matlab. Both configurations have been designed and compared with reference technologies for H2 production based on conventional fired tubular reforming (FTR) with and without CO2 capture.

The results of the analysis show that both new concepts can achieve higher H2 yields than conventional plants (12–20% higher). The high electricity consumptions of membrane-based plants are associated with the required low pressure at the retentate side. However, the low energy cost for the CO2 separation and compression makes the overall reforming efficiency from 4% to 20% higher than conventional FTR with CO2 scrubbing. FBMR and MA-CLR show better performance than FTR with CO2 capture technology in terms of costs mainly because of lower associated CAPEX. The cost of H2 production reduces from 0.28 €/Nm3H2 to 0.22 €/Nm3H2 (FBMR) and 0.19 €/Nm3H2 (MA-CLR).

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

กระดาษนี้เน้นการประเมินทางเศรษฐกิจเทคโนเทคโนโลยีเมมเบรนตามสองสำหรับ H2 ผลิตจากก๊าซธรรมชาติ แบบครบวงจร ด้วยการจับ CO2 ในการกำหนดค่าแรก รวมเครื่องปฏิกรณ์เยื่อไฮโดร (FBMR) ในพืช H2: ก๊าซธรรมชาติทำปฏิกิริยากับไอน้ำในการเร่งปฏิกิริยา H2 พร้อมแยกออกโดยใช้เยื่อจาก Pd และความร้อนของปฏิกิริยามีระบบ โดยให้อาหารอากาศเป็นก๊าซกวาดปฏิกิริยาในส่วนของเยื่อ และเขียนส่วนของ permeated H2 (เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อย CO2 สำหรับการจ่ายความร้อน) ในระบบที่สอง เมมเบรนที่มีชื่อช่วยเคมีวนรอบ reforming (MA-CLR), ก๊าซธรรมชาติจะถูกแปลงในอธิการบดีเชื้อเพลิง โดยทำปฏิกิริยากับไอน้ำและการขนส่งออกซิเจน (สารเคมีมีการวนรอบการปฏิรูป และ H2 ผลิตแทรกซึมผ่านเยื่อ ผู้ให้บริการออกซิเจนจะออกซิไดซ์อีกครั้งในเครื่องปฏิกรณ์อากาศแยกต่างหากกับอากาศ ซึ่งมีความร้อนที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อนในเชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์ พืชเหมาะ โดยสภาวะการทำงานของเตาปฏิกรณ์เช่นอุณหภูมิ ความดัน (ทั้งในอาหาร และซึมข้าง), อัตราส่วนของไอน้ำกับคาร์บอนและการกำหนดค่าการกู้คืนความร้อน ออกแบบโรงงานที่จะดำเนินการใช้การจำลอง Aspen ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์นวนิยายแนวคิดได้รับการออกแบบ และประสิทธิภาพของพวกเขาได้รับการศึกษาแบบจำลอง phenomenological เฉพาะใน Matlab ตั้งค่าคอนฟิกทั้งสองได้รับการออกแบบ และเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอ้างอิงสำหรับการผลิต H2 ตามธรรมดายิงท่อ reforming (FTR) มี และไม่ มีการจับ CO2ผลของการวิเคราะห์แสดงว่า ทั้งสองแนวคิดใหม่สามารถบรรลุผลผลิต H2 สูงกว่าพืชทั่วไป (สูง 12 – 20%) ปริมาณการใช้พลังงานไฟฟ้าของเมมเบรนตามพืชเกี่ยวข้องกับความดันต่ำต้องด้านข้าง retentate อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายแยก CO2 และการบีบอัดพลังงานต่ำทำให้ประสิทธิภาพ reforming โดยรวมจาก 4% ถึง 20% สูงกว่า FTR ธรรมดากับ CO2 ขัด FBMR และ MA CLR แสดงประสิทธิภาพที่ดีกว่า FTR ด้วยเทคโนโลยีจับ CO2 ในแง่ของต้นทุน เพราะลงทุนต่ำที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่ ต้นทุนการผลิต H2 ลดจาก€ 0.28/Nm3H2 € 0.22/Nm3H2 (FBMR) และ 0.19 €/ Nm3H2 (MA CLR)

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

กระดาษนี้เน้นเทคโนโลยีการประเมินเศรษฐกิจสองแผ่นโดยใช้เทคโนโลยีการผลิต H2 จากก๊าซธรรมชาติแบบครบวงจรกับ CO2 Capture ในการตั้งค่าครั้งแรก เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิไดซ์เบด ( fbmr ) รวมอยู่ในราคาโรงงาน : ก๊าซธรรมชาติทำปฏิกิริยากับไอน้ำในเตียงในการเร่งปฏิกิริยาและ H2 พร้อมกันแยกใช้ PD ตามขนาด และความร้อนของปฏิกิริยาให้กับระบบโดยป้อนอากาศเป็นก๊าซปฏิกิริยากวาดในส่วนของเยื่อและ การเขียนเป็นส่วนหนึ่งของ ( H2 ( เพื่อหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซ CO2 ในการจัดหาความร้อน ) ในระบบที่สอง ชื่อ เยื่อเคมีจากเรื่องการวนลูป ( ma-clr ) , ก๊าซธรรมชาติแปลงในเชื้อเพลิงอธิการบดีโดยทำปฏิกิริยากับไอน้ำและออกซิเจนมีผู้ให้บริการโครงข่ายจากสารเคมี ) และผลิต H2 แทรกซึมผ่านเยื่อ ออกซิเจนที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องแยกเป็นออกซิไดซ์กับอากาศซึ่งมีความร้อนที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาดูดความร้อนในเชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์ พืชที่มีการปรับเปลี่ยนเงื่อนไขของเครื่องปฏิกรณ์ เช่น อุณหภูมิ ความดัน ( ทั้งในอาหารและซึมด้านข้าง ) , ไออัตราส่วน คาร์บอน และความร้อนการกู้คืนการตั้งค่า โรงงานออกแบบ โดยใช้การจำลองเอเอสพีในขณะที่แนวคิดแบบใหม่ได้รับการออกแบบและประสิทธิภาพของพวกเขาได้รับการศึกษาโดยแบบจำลองเชิงปรากฏการณ์วิทยาใน Matlab . ทั้งระบบได้รับการออกแบบและเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอ้างอิงเพื่อผลิต H2 ตามปกติยิงท่อปฏิรูป ( FTR ) ที่มีและไม่มี CO2 Captureผลจากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า แนวคิดใหม่ ทั้งสามารถบรรลุสูงกว่า H2 ผลผลิตกว่าพืชปกติ ( 12 – 20 % สูงกว่า ) สูงการบริโภคไฟฟ้าของเมมเบรนจากพืชเกี่ยวข้องกับที่ต้องการความดันต่ำที่รีเทนเททด้านข้าง อย่างไรก็ตาม ต้นทุนพลังงานต่ำสำหรับการแยก CO2 และการบีบอัดทำให้รวมทั้งการปฏิรูปประสิทธิภาพจาก 4 % 20 % สูงกว่าปกติ FTR กับ CO2 ถูเลย และ fbmr ma-clr แสดงประสิทธิภาพได้ดีกว่า FTR กับ CO2 จับเทคโนโลยีในแง่ของค่าใช้จ่ายเพราะส่วนใหญ่ของราคาที่ลดลง . ต้นทุนการผลิตราคาลดจาก 0.28 ด / nm3h2 0.22 ด / nm3h2 ( fbmr ) และงานด้าน / nm3h2 ( ma-clr )