· организация совместных предприятий.
Производства водорода и технического углерода планируется разместить на промышленной территории НИИ Химического машиностроения г. Сергиев Посад, Московской области, на площадке к востоку от экспериментального производства в районе воздухозаборавентсистемыХСГ.
Расстояние от водородного производства приблизительно 500 метров, до котельной - 150 м.
Наличие вблизи места строительства комплекса по производству водорода и технического углерода:
· системы теплоснабжения;
· системы электроснабжения;
· транспортной системы;
· развитой инфраструктуры;
· зданий и сооружений для размещения строительной и монтажной организаций;
· систем обеспечения промышленной водой, создает условия для строительства в короткие сроки
В предложенном проекте получения водорода и технического углерода отсутствуют твердые отходы и жидкие стоки. Газовые выбросы - продукты сжигания СО, Н2, N2 в котельной. При сжигании этой смеси выбросы оксидов азота понижаются в 2-3 раза по сравнению с сжигания природного газа.
На стадии подготовки проекта риск минимален, связан с возможностью переноса площадки под строительство, в этом случае потребуется привязка к новой площадке.
На стадии функционирования возможно падение платежеспособного спроса на один из видов продукции: технического углерода или водорода.
О стратегии продвижения товара на рынок см. раздел Маркетинг”.
Гибкость ценовой политики обеспечивается более низкой себестоимостью продукции по сравнению с конкурентами. Трудности с сырьем практически исключены. В подборе кадров - тоже. График работ, при условии запрашиваемого финансирования, выполним. Возможный риск - небольшая задержка ввода комплекса в эксплуатацию (1-2 месяца). Для определения риска, в зависимости от конъюнктуры цен на продукцию и сырье, в разделе “Финансово-экономическая часть” проведен анализ эластичности предприятия, в котором приведены расчеты эффективности производства при изменении цен реализуемой продукции и потребляемого сырья при различных их сочетаниях.
Результаты показывают достаточно устойчивое финансовое положение предприятия при возможном изменении конъюнктуры спроса и предложения на продукцию по потребляемому сырью.
Наиболее рациональным способом получения водорода из природного газа (метана) является его полный пиролиз до углерода и водорода, поскольку в этом случае возможно достижение наиболее полного использования потенциала этого не возобновляемого сырья.
Комплекс состоит из четырех отделений:
· отделение подготовки технических газов и сырья;
· отделение пиролиза;
· отделение концентрирования, выделения, грануляции и упаковки технического углерода;
· отделение выделения, компремирования и очистки водорода.
Полученный товарный водород особой чистоты - 99,999 об. % транспортируется по трубопроводу к существующей установке ожижения.
Готовый гранулированный технический углерод расфасовывается в специальную упаковку (биг-бэги) весом по 0,8т.
Хранится либо в расфасовочном бункере, либо на складе для хранения готовой продукции.
Для нагрева сырья (природного газа) с целью пиролиза используется воздух (окислитель) и природный газ. Перед сжиганием в реакторе воздух предварительно нагревается до температуры 600-650 град. С, а природный газ до 400 град. С. Природный газ, используемый в качестве сырья для пиролиза, также предварительно подогревается до 400 град. С. Для этого воздух под давлением 0,16 МПа подается в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где нагревается до 600-650 град. С, а затем поступает на вход реактора.
Природный газ из сети с давлением 0,3-0,5 МПа поступает под давлением 0,16 МПа в теплообменник, нагреваемый водяным паром (с температурой около 160 град. С) до 120 град. С, а затем поступает в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где догревается до 400 град. С. После этого поток разделяется на две части. Одна часть предназначена для нагрева потока теплоносителя путем сжигания в воздухе, а вторая - в качестве сырья на пиролиз.
Пиролиз природного газа (сырья) производится в реакторе после впрыска сырья в высокотемпературный поток продуктов сжигания топлива в воздухе. После завершения пиролиза, в поток газо-сажевой смеси вводится вода с температурой 50-60 град. С для закалки продуктов. Для закалки потока в реакторе используется вода, циркулирующая через рубашку газоохладителя. Продукты после закалки и дополнительного охлаждения в рекуперативных теплообменниках и в теплообменнике - охладителе поступают в отделение концентрирования, выделения и очистки продуктов.
Смесь газообразных продуктов и сажи после охладителя поступает в циклон, а затем в рукавный фильтр, где происходит выделение технического углерода. После фильтра пиролизные газы, не содержащие сажи (остаточная концентрация не превышает 50мг/куб. м.) поступают в отделение очистки и концентрирования водорода. Выделившаяся в циклоне и рукавном фильтре сажа после микромельчителя подхватывается потоком газов, циркулирующих между рукавным фильтром и циклоном с помощью вентилятора. В циклоне происходит ее уплотнение и окончательное выделение уплотненных частиц из потока. Из циклона циркулирующий газ с ультрадисперсными частицами сажи возвращается снова в рукавный фильтр для дальнейшего ее выделения.
После выхода из циклона сажа попадает в гранулятор, увлажняется водой, поступающей из конденсатора, гранулируется в гранулы диаметром 3-5мм. и поступает в сушильный барабан.
После осушки гранулированный углерод ковшовым элеватором, после охлаждения в охладителе, подается в бункер для расфасовки.
Расфасовка производится автоматизированной системой в специальные мешки (биг-бэги). После этого готовый продукт - техуглерод может быть отправлен непосредственно потребителю. Емкость бункеров достаточна для хранения продукта, наработанного примерно за 10 суток.
Поток очищенных от сажи газов, содержащих водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды после рукавного фильтра при температуре около 350 град. С поступает в теплообменник-конденсатор, где происходит конденсация воды.
Наличие небольшого количество сажи в потоке (менее 50мг/м3) способствует интенсификации процесса конденсации. Основная масса сконденсированной воды нагревается в рубашке газоохлодителя и поступает на закалку, а остальная часть в смеситель - гранулятор.
В результате остатки сажи и пары воды полностью удаляются из потока и возвращаются в процесс. Осушенный и очищенный от частиц углерода газ, содержащий водород ( 40% об. ) в количестве, необходимом для производства чистого водорода, после делителя потока поступает в компрессор, где сжимается до давления 3,6 МПа и подается в блок мембранного обогащения водорода. Поток газа протекает над поверхностью селективной мембраны. Водород, преимущественно, протекает сквозь нее. Поток водорода, прошедший через мембрану, представляющий собой технический водород чистотой 99,999% об., направляется на ожижение в существующий ожижительный комплекс сооружений водородного производства. Расход технического водорода регулируется расходомером - регулятором и размерами площади мембраны (аппарат модульного типа), что позволяет легко регулировать производительность от нуля до 2000 мЗ/час. Прошедший через мембрану водород одновременно полностью доосушается, так как пары воды не проходят сквозь гидрофобную полимерную мембрану.
Прошедший в мембранных блоках поток хвостовых газов, содержит от 38 до 45 % об. водорода и до 13 -16 % СО, возвращается в ресивер, где смешивается с избыточной частью газов, поступающих из делителя.
Смесь газов теплотворной способностью 1400 - 1500 Ккал на куб. м. и суммарным расходом 18-23 тыс. куб. м. в час поступает на дожигание в существующую котельную.
Таким образом, технологическая схема позволяет удовлетворить все требования ТЗ и дает кроме чистого водорода (99,999% об. ) с расходом от 500 до 2000 куб. м. в час еще 13-14 тыс. тонн технического углерода в год, при этом состав технического оборудования для производства технического углерода остается неизменным.
Широкий спектр потребителей высококачественного технического углерода, его дефицит на рынке сырья, высокая технологичность процесса, отсутствие у производителей технического углерода высокой чистоты продукта, надежный источник сырья позволяют рассматривать предлагаемый комплекс как надежное высокоэффективное производство.
Область применения технического углерода и его потребности в различных отраслях промышленности.
Электротехническая промышленность - заводы по производству кабельной продукции, химических источников тока, экраны и т. д.