Journal de génie chimique avancé

Abstrait

Technoéconomie et durabilité des productions renouvelables de méthanol et d'ammoniac à partir de l'hydrogène issu de l'énergie éolienne

Michael Matzen, Mahdi Alhajji et Yasar Demirel

Cette étude analyse et compare les aspects économiques et de durabilité de deux procédés d'hydrogénation pour la production de méthanol et d'ammoniac renouvelables en utilisant de l'hydrogène électrolytique issu de l'énergie éolienne. Le dioxyde de carbone d'une usine d'éthanol est utilisé pour produire du méthanol, tandis que l'azote est fourni par une unité de séparation d'air (ASU) pour produire de l'ammoniac. Les capacités sont de 99,96 mt/jour de méthanol et de 1202,55 mt/jour d'ammoniac anhydre. L'usine de méthanol nécessite 138,37 mt de CO2/jour et 19,08 mt de H2/jour. L'ammoniac est synthétisé en utilisant 217,72 mt de H2/jour et 1009,15 mt de N2/jour. Les coûts de production et les émissions d'équivalent carbone (CO2e) associés aux procédés de méthanol et d'ammoniac, à la production d'hydrogène électrolytique, au captage et à la compression du carbone et à l'ASU sont estimés. Français Les installations intégrales de production de méthanol et d'ammoniac sont évaluées en introduisant une matrice de décision multicritère contenant des mesures économiques et de durabilité. Des diagrammes de flux de trésorerie actualisés sont établis pour estimer les contraintes économiques, les coûts unitaires des produits et les coûts unitaires de l'hydrogène. Le coût de l'hydrogène est le plus grand contributeur à l'économie des usines. Pour le méthanol, les valeurs des émissions sont de -0,85 kg CO2e/kg de méthanol en tant que matière première chimique et de +0,53 kg CO2e/kg de méthanol en tant que carburant avec combustion complète. Pour l'ammoniac, la valeur des émissions est d'environ 0,97 kg CO2e/kg d'ammoniac. L'hydrogène électrolytique issu de l'énergie éolienne contribue à réduire les émissions ; cependant, le coût de l'hydrogène au niveau actuel affecte négativement la faisabilité des usines. Une matrice de décision multicritère montre que le méthanol et l'ammoniac renouvelables avec de l'hydrogène issu de l'énergie éolienne peuvent être réalisables par rapport aux non renouvelables et que le méthanol renouvelable peut être plus favorable que l'ammoniac.