magistrsko delo
Povzetek
Magistrsko delo predstavlja proizvodnjo sintetičnega metana, ki bi lahko nadomestil zemeljski plin. Za reakcijo metanacije je potreben vodik. Ta se v delu proizvede z elektrolizo, ki jo poganja elektrika obnovljivih virov. Proces je namenjen sezonskemu shranjevanju energije, kjer se viški elektrike poletnega časa shranijo v obliki metana za obdobja primanjkljajev energije. V ta namen, smo s programom Aspen Plus najprej izvedli poenostavljeno enostopenjsko simulacijo metanacije CO2. Pretok CO2 je baziral na ocenjeni sestavi in pretoku bioplina iz realne bioplinarne. Upoštevali smo, da se tudi celoten bioplin lahko uporabi kot reaktant. Enostopenjska metanacija je služila predvsem za razumevanje obnašanja reakcije. Ker z eno reakcijsko stopnjo v produktu nismo dosegali dovolj visokega deleža metana, smo izvedli še poenostavljeno dvostopenjsko metanacijo. Določili smo pogoje, pri katerih bi dosegali dovolj visoko vsebnost metana, da bi produkt bil primeren za injiciranje v plinovode. Za primer, ko se bioplin ne uporabi v metanaciji, smo v programu Aspen Adsorption izvedli dinamični simulaciji nadgradnje bioplina z adsorpcijskimi tehnikami. Mešanico bioplina smo z nizkimi izgubami metana uspešno nadgradili do biometana, s sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode. S pomočjo rezultatov začetne dvostopenjske simulacije smo razvili delno integrirano shemo s sočasno proizvodnjo elektrike, ki je sposobna proizvesti od 1 t/h do 1,3 t/h sintetičnega metana. Pri tem je v procesu možna uporaba čistega CO2, ali pa celo mešanice bioplina in CO2. Proizveden sintetični metan je vseboval več kot 97 mol.% CH4, po dehidraciji s silikagelom, pa smo zagotovili sestavo, ki je primerna za injiciranje v plinovode mnogih Evropskih držav.
Ključne besede
Sintetični metan;bioplin;metanacija CO2;adsorpcija;Aspen Plus;Aspen Adsorption;diplomske naloge;
Podatki
Jezik: |
Slovenski jezik |
Leto izida: |
2023 |
Tipologija: |
2.09 - Magistrsko delo |
Organizacija: |
UM FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo |
Založnik: |
R. Klemen] |
UDK: |
662.767.2(043.2) |
COBISS: |
167450371
|
Št. ogledov: |
70 |
Št. prenosov: |
0 |
Ocena: |
0 (0 glasov) |
Metapodatki: |
|
Ostali podatki
Sekundarni jezik: |
Angleški jezik |
Sekundarni naslov: |
The use of renewable energy sources for the production of synthetic methane |
Sekundarni povzetek: |
The master thesis presents the production of synthetic methane that could replace natural gas. Methanation reaction requires hydrogen, which is produced through electrolysis with electricity from renewables. The process is designed for seasonal energy storage, where excess summer-time electricity is stored in the form of methane, for periods of energy shortages. For the process, we first ran a simplified one-step simulation of CO2 methanation using Aspen Plus. The CO2 flow rate was based upon estimated biogas composition and flow rate from a biogas plant. The one-step methanation was mainly used to understand the behaviour of the reaction. As the single reaction step did not achieve a sufficiently high methane content in the product, a simplified two-step methanation was carried out. We determined the conditions at which a sufficiently high methane content for natural gas pipeline injection would be achieved. For the case where biogas is not used for methanation, we ran dynamic adsorption simulations of biogas upgrading in Aspen Adsorption. The biogas mixture was successfully upgraded to biomethane with low methane losses and composition suitable for pipeline injection. Using the results of an initial two-stage simulation, we have developed a partially integrated process with simultaneous electricity production, capable of producing between 1 t and 1,3 t of synthetic methane per hour. The process can use pure CO2 or even a mixture of biogas and CO2. The synthetic methane produced contained more than 97 mol.% CH4. After dehydration with silica gel, a composition suitable for injection into natural gas pipelines of many European countries was obtained. |
Sekundarne ključne besede: |
Synthetic methane;biogas;CO2 methanation;adsorption; |
Vrsta dela (COBISS): |
Magistrsko delo/naloga |
Konec prepovedi (OpenAIRE): |
2026-08-31 |
Komentar na gradivo: |
Univ. v Mariboru, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo |
Strani: |
1 spletni vir (1 datoteka PDF (XVIII, 143 f.)) |
ID: |
19820626 |