Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к методам получения водорода и процессам плазмохимическои переработки компонентов природного газа 8
1.1 Традиционные способы получения водорода каталитической конверсией природного газа 10
1.2 Плазменные методы получения водорода из компонентов природного газа ... 15
1.2.1 Выбор направления плазмохимической переработки природного газа 23
1.3 Получение водорода с помощью электролиза 27
1.4 Получение водорода с помощью фотобиологических методов 31
1.5 Высокотемпературные методы получения водорода из воды 32
1.5.1 Термохимическое разложение воды (цикл иод/сера, General Atomic Company) 32
1.5.2 Термохимическое разложение воды (Westinghouse Electric Corporation) 34
1.5.3 Термохимическое разложение воды (Mark 13 Process) 35
1.5.4 Получение водорода путем пиролиза биомассы 35
1.6 Биологические методы получения водорода из биомассы 37
1.7 Получение водорода из СО и воды с помощью каталитических процессов... 41
1.8 Выделение водорода высокой чистоты из газовых смесей 47
1.8.1 Криогенная технология 48
1.8.2 Короткоцикловая адсорбция (PSA, Pressure Swing Adsorption) 49
1.8.3 Методы мембранной очистки водорода 52
1.8.4 Выбор технологии выделения водорода из газовых смесей 59
Выводы по обзору литературных данных 60
Глава 2 Экспериментальная часть. Методики проведения исследований 63
2.1 Методика проведения экспериментальных исследований плазмохимическои конверсии компонентов природного газа 63
2.2 Методика проведения хроматографического анализа 69
2.3. Методика обработки результатов 70
2.3.1 Разложение метана в отсутствии окислителей 70
2.3.2 Окислительная конверсия метана в присутствии воздуха 73
2.3.3 Углекислотная конверсия метана 77
2.4 Математический аппартат для расчетов математических моделей плазмохимических процессов 19
2.5 Финансовый анализ проекта получения водорода выводы по главе 2 88
Глава 3 Результаты и обсуждение экспериментальных исследований плазмохимическои конверсии компонентов природного газа 89
3.1 Результаты экспериментальных данных плазмохимическои конверсии метана в отсутствии окислителей 89
3.2 Результаты экспериментальных данных плазмохимическои окислительной конверсии метана в присутствии воздуха 94
3.3 Результаты экспериментальных данных плазмохимическои углекислотной конверсии метана 99
3.3.1 Моделирование процесса углекислотной конверсии метана 100
Выводы по главе 3 по
Глава 4 Разработка технологической схемы, испытания отдельных ее блоков для получения водорода высокой чистоты из природного газа и оценка экономической эффективности получения водорода 112
4.1 Разработка технологической схемы получения водорода высокой чистоты 112
4.2 Технико-экономическая оценка эффективности системы получения водорода 124
Выводы по разделу 4 135
Заключение 136
Список использованных источников 139
- Плазменные методы получения водорода из компонентов природного газа
- Окислительная конверсия метана в присутствии воздуха
- Результаты экспериментальных данных плазмохимическои окислительной конверсии метана в присутствии воздуха
- Технико-экономическая оценка эффективности системы получения водорода
Введение к работе
Развитие мировой экономики и все возрастающие темпы энергопотребления происходят на фоне непрерывного уменьшения мировых запасов ископаемых топлив. Следствием использования ископаемых топлив являются серьезные экологические проблемы, главной из которых является глобальное потепление.
В энергетике будущего важнейшая роль отводится водороду, представляющему собой чистый, ССЬ-нейтральный источник энергии, который может быть использован непосредственно для генерации электроэнергии с помощью топливных элементов, как на транспорте, так и для децентрализованной генерации электроэнергии в стационарных системах энергоснабжения. Водород служит аккумулятором энергии, значительно превосходящим по удельной энергоёмкости все остальные. Сегодня уже существуют различные варианты использования водорода как топлива: водородные поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), газовые турбины (ГТ), а также электрохимические генераторы (ЭХГ) на основе топливных элементов (ТЭ).
Водород широко используется в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для производства аммиака, метанола, моторных топлив, для процессов гидроочистки, гидрокрекинга и т. д.
Объем мирового производства водорода составляет 50 млн. тонн и растет на 5-10% в год. Более 90% водорода и синтез-газа ( и СО), производимого и используемого в промышленности, получают методом паровой, паровоздушной, пароуглекислотной или парокислородной каталитической конверсией углеводородного сырья.
Стоимость водорода оказывает существенное влияние на экономические показатели процессов, связанных с его применением, поэтому проблема снижения себестоимости водорода приобретает первостепенное значение. Так как стадия получения синтез-газа при производстве водорода является наиболее
капиталоемкой и энергозатратной, основное внимание исследователей и разработчиков направлено на совершенствование этого процесса.
Традиционный способ получения водорода в химической промышленности основан на применении катализаторов. Однако для автономных энергоустановок этот способ пока не нашёл применения. Из-за проблем, которыми обладает каталитический способ конверсии (и которые пока не решены, особенно для установок малой мощности на 1-10 кг/час водорода) целесообразно разрабатывать альтернативные методы преобразования углеводородов в синтез-газ. В данной работе нас интересуют плазменные методы ускорения химических процессов, в частности, при помощи плазмы микроволнового разряда.
Интенсификация химических процессов конверсии углеводородного сырья в водородсодержащии топливный синтез-газ за счет применения новых процессов, альтернативных термокаталитическим, рассматривается в качестве одной из наиболее актуальных задач, ставящихся в данном исследовании.
Объект исследования диссертации - компоненты природного газа.
Предметом диссертационного исследования выступают плазмохимические методы переработки природного газа, каталитические системы паровой конверсии монооксида углерода, системы выделения водорода и методы математического моделирования плазменных процессов.
Основной целью настоящего исследования явилось получение водорода из компонентов природного газа с использованием плазмохимических методов для развития инфраструктуры снабжения водородом автономных и мобильных энергоустановок.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие основные задачи:
Проведены экспериментальные и теоретические исследования плазмохимических процессов получения синтез-газа из компонентов природного газа.
Предложены химические схемы плазмохимических процессов
окислительной, углекислотной, паровой конверсии метана в синтез-газ, а также
конверсии метана в отсутствии окислителей в условиях применения СВЧ-разряда различной конфигурации.
Выбран оптимальный, с точки зрения энергозатрат, производительности, скорости охлаждения интермедиатов и химического состава продуктов метод плазмохимической переработки метана и его газообразных гомологов для получения водорода.
Разработана принципиальная технологическая схема получения водорода высокой чистоты из природного газа с использованием плазмохимических процессов в СВЧ-разряде, каталитического процесса паровой конверсии монооксида углерода и выделения чистого водорода на последней стадии.
Проведены испытания отдельных блоков технологической схемы получения водорода.
Проведена оценка экономической эффективности получения водорода с использованием плазмохимических методов.
Научная новизна представленной работы заключается в том, что экспериментально доказаны преимущества переработки природного газа в синтез-газ в СВЧ-разряде перед традиционными каталитическими процессами при получении водорода на установках малой мощности.
Впервые предложена методика определения оптимальных параметров работы плазмохимических реакторов для переработки компонентов природного газа в водород в зависимости от исходного состава природного газа.
Впервые проведены экспериментальные исследования по углекислотной конверсии метана с получением водородсодержащего газа в плазме СВЧ-разряда. Полученные результаты позволяют упростить аппаратурное оформление плазмохимических реакторов и минимизировать вредные выбросы в атмосферу при получении водорода.
Разработана методика оценки степени конверсии компонентов природного
газа в плазме СВЧ-разряда, температуры газа на выходе из реакторной зоны и
количества выделяемого тепла в зависимости от состава подаваемой на
переработку газовой смеси, удельного энерговклада и геометрических характеристик плазмохимических реакторов.
Разработаны технологические основы получения водорода плазмохимической конверсией компонентов природного газа, которые могут быть использованы при разработке новых и реконструкции действующих производств водорода непосредственно в местах его потребления.
Полученные результаты могут служить исходными данными для технологического регламента на опытно-промышленный образец установки производства водорода из компонентов природного газа и воды производительностью 10 м3/час.
Основные положения и результаты работы опубликованы в Отчетах по Государственным контрактам 02.516.11.6037 и 02.516.11.6137, выполненных в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» по критической технологии «Технологии водородной энергетики»).
Результаты работ докладывались на 3 конференциях (1 международная и 2 всероссийских). По материалам работы опубликовано 7 статей, 3 тезиса докладов и 2 доклада в сборниках трудов научно-технических конференций, 2 патента РФ.
Плазменные методы получения водорода из компонентов природного газа
Процесс производства водорода методом паровой каталитической конверсии природного газа на установках большой мощности (500- 5500 кг/час) хорошо освоен и широко используется в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. При этом получение синтез-газа (СО и Н2) осуществляют в трубчатых печах или в шахтных реакторах с использованием кислорода с последующей паровой конверсией оксида углерода. Выделение водорода из водородсодержащего газа осуществляют или применением коротко цикловой адсорбции (КЦА), или очисткой водородсодержащего газа от других компонентов абсорбционным методом и т.д. Однако, создание эффективных установок малой мощности с применением этого метода и традиционного оборудования для его осуществления является проблематичным. Особенно актуальным является создание эффективных установок малой мощности для получения водорода высокой чистоты и последующего использования его в энергоустановках на топливных элементах. Решение этой задачи позволит создать локальные энергоустановки с возможностью их использования, как в стационарных условиях, так и на транспортных средствах.
По этой причине исключительно важной становится возможность получения водорода из дешевых и доступных видов сырья в мобильных и малогабаритных технологических установках непосредственно на месте потребления.
Анализ тенденций развития технологий переработки природного газа показывает, что наряду с традиционной химией и катализом, обеспечившими в XX веке создание мощной химической промышленности, интенсивно ведется разработка новых технологий, в которых реакции протекают в газовой фазе, а не на поверхности катализатора, скорость реакции определяется не нейтральными, а возбужденными и ионизованными частицами, сечения взаимодействия которых на несколько порядков больше.
Можно выделить три основных этапа в инициировании и осуществлении плазмохимических реакций. Во-первых, энергия от внешнего источника передается электронной компоненте плазмы. Во-вторых, электронный газ передает полученную энергию тяжелым частицам в процессах нагрева, возбуждения внутренних степеней свободы атомов и молекул, ионизации, диссоциации. Происходит перераспределение энергии внешнего источника между молекулами реагентов и создаются химически активные частицы. Обычно доля энергии, идущая на нагрев газа, невелика. В основном энергия электронов расходуется на воз буждение внутренних степеней свободы атомов и молекул. В третьих, происходят химические превращения в полученной химически активной среде. Таким образом, в плазмохимических процессах участвуют все виды частиц, присутствующих в плазме: электроны, ионы, нейтральные частицы в основном и возбужденных состояниях, при этом роль электронной компоненты плазмы в инициировании реакций является определяющей.
Работы по плазменной конверсии метана в водород ведутся во многих странах [4-10]. Однако до сих пор не преодолены обнаруженные недостатки, сдерживающие создание промышленных технологий на основе термической плазмы и различных видов разряда: малый ресурс работы, высокие энергозатраты, влияние электродов на процессы в потоке, большая скорость обратных реакций [11-13].
Авторы работы [67] исследовали процесс паровой конверсии метана в барьерном разряде. Эксперимент проводился с изменением мощности разряда (в диапазоне 10 - 20Вт), а также с изменением температуры реакционного объёма в диапазоне 700 -1000 К. В наилучшем режиме была достигнута 30% конверсия метана в синтез-газ при мощности разряда 10 Вт и температуре реакционной зоны 1000К. Проведённая оценка энергетической стоимости синтез-газа даёт величину 0,3 кВт ч/м , при этом учитывается только вложенная плазменная мощность. Авторы работы отмечают, что в данном режиме мощность, вкладываемая в разряд составляет 20% от мощности, необходимой на проведение эндотермичного процесса паровой конверсии и делают вывод о том, что энергетические показатели процесса могут быть оптимизированы.
На основании рассмотренных работ можно сделать вывод о том, что плазменные способы конверсии углеводородов позволяют добиться достаточно высокой конверсии топлива (70% и выше) в синтез-газ при относительно низких плазменных энергозатратах составляющих 5-10% от теплотворной способности получившегося синтез-газа, для проведения процесса парциального окисления углеводородного топлива. Наилучшим образом подходят плазмотроны с достаточно высокой плотностью энергии (дуговые и СВЧ), что позволяет создавать достаточно компактные и эффективные конверторы. Коронный и барьерный разряд не позволяют добиться аналогичной дуговому и СВЧ разрядам производительности, вследствие невысокой конверсии и достаточно низкого энерговклада по отношению к габаритам системы.
Лучшие результаты, полученные в дуговом плазмотроне и на факельном СВЧ-разряде атмосферного давления обеспечивают одинаковые плазменные энергозатраты на производство синтез-газа. Как было отмечено при описании работы [68], роль плазмы в этих процессах сводится к быстрому термическому нагреву области наиболее интенсивного протекания реакции.
Окислительная конверсия метана в присутствии воздуха
Порядок определения величин для расчета конверсии метана при окислительной плазмохимической конверсии в присутствии воздуха: 1. Определение начальной концентрации компонентов: с помощью расходомеров газа РРГ-10 и РРГ-12 и/или с помощью метода газовой хроматографии. Определяется мольная доля [Ar]0, [N2]o, [CRJo, [О2]о в начальной смеси. 2. Инициация горения СВЧ-разряда. 3. Выход на стационарный режим работы. 4. Отбор пробы газовой смеси после плазмохимического реактора. Проведение хроматографического анализа. Определение концентраций веществ в переработанном газе, % об. По концентрациям газов определяем мольные доли аргона и азота в переработанном газе [Ar]i и [N2]i. Концентрации метана, водорода, смеси ацетилен-этилен, углекислого газа и монооксида углерода переводим в мольные доли [СЩ], [02], [Н2], [С2Н2]+[С2Н4], [СО?] и [СО], исключая Аг и N2 (во всех следующих расчетах используются исключительно приведенные концентрации реагентов), так что [СН4]+[Н2]+[С2Н2]+[С2Н4]+[С02]+[СО]+[02]=1. По мольным долям аргона и азота определяем изменение объема газовой смеси (по отношению к объему начальной смеси СН4+02), учитывая, что ([Arb+Mo ttArh+pvbb) Vi/Vo = (([АгІо+ІКгІоУСЕАгЗї+Мі) - ([Ar]0+[N2]0))/(1 - ([Ar]0+[N2]0)) (2.25) Где Vi - объем образовавшихся продуктов окислительной конверсии метана (в том числе непереработанный метан и кислород), Vo - объем начальной смеси СН4+02.
Теоретические расчеты конверсии метана при различных условиях проводились с помощью программы Chemical WorkBench (Kinetic Technologies (KINTECH).
Программный пакет позволяет быстро производить расчёты и оптимизацию процессов. Программа позволяет моделировать различные физические, химические и плазмохимические процессы, используя удобный графический интерфейс. Модель, набирается из отдельных реакторов, каждый из которых моделирует определенный химический или физический процесс.
После чего задаются исходные данные процесса, делается расчёт, результаты вычисления представлены в графическом или табличном виде.
Chemical Workbench имеет интегрированную среду для удобной работы. Графический интерфейс программы позволяет моделировать как отдельные процессы, реакторы, так и технологические цепочки из универсальных реакторных моделей для описания различных физических, химических и плазмохимических процессов.
Коллекция реакторов описывает широкий диапазон процессов: от реакторов термодинамического равновесия, основанных на минимизации свободной энергии Гиббса, до кинетических реакторов с различной гидродинамикой, включая процессы на поверхности. Имеется всего 26 доступных моделей.
Для описания процесса плазмохимической конверсии метана и углекислого газа, были выбраны три последовательных механизма протекания процесса. Первый из которых - (TER) модель термодинамически равновесного реактора, он позволяет моделировать неравновесный по температуре плазменный факел. При этом «условный перерабатываемый газовый поток» разделяется на несколько потоков, с различными удельными энерговкладами таким образом, чтобы суммарный энерговклад соответствовал энергетическим параметрам моделируемого процесса. Вторая стадия моделирования WSR (Ordinary) (реактор идеального смешивания), где происходит смешение различных газовых потоков из реакторов TER и устанавливаются равновесные параметры системы.
Третий реактор (CBR)- калориметрическая бомба, это модель с временной зависимостью, которая разрешает описание развития времени химического состава и газовых параметров под эффектом химических реакций, внешними воздействиями нагревания или охлаждения, плазменного взаимодействия. И приводит параметры газового потока к условиям, соответствующим фиксированным при экспериментальных условиях.
Модель термодинамически равновесного реактора (TER РН) наиболее полно описывает требуемые для оптимизации параметры работы системы (вкладываемую энергию, температуру газа, качественный и количественный состав газовой смеси, давление в газовой системе, изменение объемной скорости газового потока, а также термодинамические параметры системы).
Данная модель предназначена для расчета химического равновесия многокомпонентной гетерогенной системы. Предполагается, что эта термодинамическая система закрытая. В такой системе состояние термодинамического равновесия достигается путем внутренних химических и фазовых превращений. Это означает, что система энергетически равновесна. Также предполагается, что исследуемая система является гетерогенной и состоит из нескольких однородных фаз. Поэтому газообразные компоненты образуют отдельную газовую фазу, а конденсированные вещества могут образовывать как отдельные фазы, так и конденсированные растворы. Условие существования газовой фазы является обязательным в этой модели, а конденсированная фаза может отсутствовать.
Правило энтропийного максимума позволяет рассчитать практически любое термодинамически равновесное состояние. Данный расчет обеспечивает моделирование следующих типичных примеров равновесия.
Калориметрическая бомба (CBR P, T(t)) - модель с временной зависимостью, которая описывает развитие во времени химического состава и газовых параметров под эффектом химических реакций, внешними воздействиями нагревания или охлаждения, плазменного взаимодействия, радиация и т.д. Этот реактор работает в режиме с полным балансом энергии. Эта модель наиболее полно описывает плазмохимические реакции.
Результаты экспериментальных данных плазмохимическои окислительной конверсии метана в присутствии воздуха
Для определения протекания процесса окислительной конверсии метана в плазме СВЧ-разряда были проведены исследования при постоянном удельном энерговкладе в метан є сн4 = 5,0 кВт час/м СЩ, но с изменяемыми параметрами соотношения Vo2 /VCH4 (варьировалась скорость подачи кислорода, при VCH4= 0,12 м /час). Данные по результатам экспериментальных исследований приведены в таблице 3.2. Таблица 3.2 - Результаты исследований направлений переработки метана при окислительной конверсии в зависимости от соотношения исходных компонентов при постоянном энерговкладе є сн4 = 5,0 кВт час/м СЩ (источник питания магнетрона постоянного тока).
По результатам, приведенным в таблице 3.2 показано, что окислительную конверсию метана в плазмохимическом реакторе эффективнее всего проводить не допуская больших отклонений от стехиометричности т.е. соотношения метан/кислород рекомендуется поддерживать на уровне 2/1 (% об.).
Также показано, что часть метана (на уровне 10 %) перерабатывается в нецелевой продукт - воду, что ухудшает эффективность процесса получения синтез-газа.
Эксперименты по окислительной конверсии метана проводились с использованием атмосферного воздуха, что приводит к менее выгодным энергетическим результатам, так как энергия плазменного факела расходуется на возбуждение инертных молекул азота и приводит к образованию небольшого количества азотсодержащих газов. С использованием чистого кислорода или обогащенного воздуха энергозатраты на получение синтез-газа могут уменьшится, сократив при производстве выброс соединениий азота в атмосферу.
По результатам исследований показано, что наиболее эффективным для получения синтез-газа может считаться процесс окислительной конверсии метана в плазме СВЧ-разряда со следующими параметрами: 1. Удельный энерговклад: 1,2-1,4 кВт час/м3 метана. Стоимость получаемого водорода: 1,7-1,9 кВт час/м водорода и 1,1 кВт час/м синтез-газа. 2. Соотношение исходных реагентов 1,7 СН4/О2 2,3. Оптимальным соотношением является 2. При избытке кислорода начинается активное преобразование получаемого водорода в воду. При недостатке кислорода разложение метана приводит к большему образованию ацетилена, наличие которого может повредить катализатору, используемому на следующих стадиях процесса. 3. Источник питания магнетрона постоянного тока. 4. Конверсия метана составляет 80-95 %. 5. Глубины протекания основных реакций при соотношении исходных реагентов СІУ02=2: аі= 0,75, а2 = 0,013, а3 = 0,005, щ = 0,068, а5 = 0,025.
Для получения водородсодержащего газа (смесь Н2/СО) в соотношении близких 1/1 в буферную емкость смешения подается смесь углекислого газа и метана, в соотношениях 40/60 - 50/50 (в % об.). Общий расход газа составлял от 100 л/ч до 400 л/ч. Ввод СВЧ энергии осуществляется источником питания с регулируемой мощностью от 200 до 1000 Вт. Энергозатраты на получение синтез-газа при отношении Н2/СО=1:1, составляют 0,7-0,8 кВтч/м3.
Большой интерес представляет углекислотная плазменная конверсия метана, экспериментальные данные по которой представлены в таблице 3.5. Она позволяет вовлечь в процесс техногенный СОг, образующийся при сжигании углеводородных энергоносителей. Этот же процесс может лечь в основу переработки биогаза, получаемого из природного сырья, в состав которого входят метан (55-70%), С02 (27-44%), Н2 (до 1%), H2S (до 3%).
Для определения механизмов процессов, проходящих при плазмохимической углекислотной конверсии метана, было проведено моделирование процессов для смеси СНЦ-СОг при постоянной мощности реактора WHCX=800 Вт. Переменным параметром была скорость подачи С02. Результаты, приведенные в таблице 3.6 и рисунках 3.8 и 3.9 показали, что максимальный выход целевых продуктов Нг+СО наблюдается при соотношениях СН4/СО2 от 60/40 до 55/45 (на рисунке 3.8 это соответствует V(CC 2)o=0,17-0,20 м3/час при V(CH4)o=0,25 м3/час), а не при эквимолекулярных соотношениях. При этих условиях минимально содержание основных побочных продуктов - воды и ацетилена. Все вышеприведенные сведения позволяют утверждать, что соотношения подачи компонентов V(CO2)o=0,17-0,20 м/час при V(CH4)o=:0,25 м3/час являются оптимальными для углекислотной плазмохимической конверсии метана. Зависимость выхода целевых продуктов при оптимальных соотношениях исходных компонентов от WHCX, а также анализ энергоэффективности процесса получения водородсодержащего газа приведен в ниже. Как видно из графика на рисунке 3.9, на данный интервал V(CO2)o=0,17-0,20 м3/час приходится максимальное падение температуры выходящих газов, что соответствует наиболее интенсивному протеканию плазмохимических процессов - газовая система наиболее эффективно поглощает вкладываемую энергию. Проведение конверсии при оптимальных условиях способствует наиболее дешевому получению водородсодержащего газа для дальнейшего получения из него водорода высокой чистоты.
Технико-экономическая оценка эффективности системы получения водорода
Для определения сферы возможного использования новой технологии необходимо проведение маркетингового анализа уже на начальной стадии разработки. Первым шагом такого анализа является выяснение ситуации с затратами на планируемую к производству продукцию для определения потенциального сегмента рынка, на котором эта технология будет конкурентоспособна. Определение суммарных затрат на будущую продукцию является решающим фактором при рассмотрении экономической целесообразности разработки и создания новых технологий.
Экономическая оценка эффективности развития производства водорода Стоимость получаемого водорода зависит от удельного расхода и стоимости сырья и материалов, используемых при его производстве, от энергопотребления, а также стоимости его хранения, транспортировки, распределения. Чем больше мощность установки, тем меньше влияние капитальных вложений на себестоимость водорода.
В России постоянно проводятся исследования, направленные на совершенствование существующих и создание новых способов производства водорода. Однако до настоящего времени не создано установок малой мощности по производству дешевого водорода. Имеющиеся установки получения водорода методом электролиза воды производят водород в 5-7 раз дороже, чем водород, получаемый методом паровой конверсией природного газа. В 2007 году стоимость водорода в Московском регионе составляет примерно 620 рублей за 1 кг, т.е. более 25 долларов США за 1 кг. Транспортировать на большие расстояния более дешевый водород, получаемый из природного газа на крупнотоннажных установках - сложно и очень дорого.
В настоящем разделе исследуется экономическая эффективность развития производства водорода. Рассматриваемый проект является инновационным, так как предполагает применение новых, не имеющих аналогов в промышленности технологий. В связи с этим технологические и экономические параметры проекта характеризуются оцениваются приближенно. Оценка выгод и затрат Оценка экономической эффективности производства водорода проводится для опытного предприятия производительностью 1000 м3 в час (8 500 тыс. м3 в год). Исследуется вопрос о коммерческой эффективности такого проекта в зависимости от цен реализации водорода и других параметров проекта. Исходные данные для проведения экономических расчетов представлены в таблице 4.8.
На этапе предварительной оценки проекта в отсутствии детальной технологической схемы производства и требований к оборудованию, капитальные затраты оцениваются в 57,75 млн. руб.
Рассматриваемый процесс получения водорода является энергоемким, поэтому значительную долю (22%) инвестиций составляют затраты на сооружение собственной энергетической установки, работающей на природном газе. Длительность строительных, монтажных и пуско-наладочных работ оценивается в один год. Кроме того, по мере выхода на проектную мощность (2 год реализации проекта) необходимо создание запаса оборотных средств в размере 9,66 млн. руб.
Затраты на эксплуатацию включают: - затраты на сырье - природный газ; - затраты на обеспечение основных технологических процессов (в том числе на электроэнергию собственного производства, которая оценивается по альтернативной стоимости); - затраты на оплату труда инженерно-технического, производственного, вспомогательного и административного персонала. Для обеспечения производственных процессов необходимо 8 сотрудников работающих посменно в 3 смены, и 6 сотрудников административного и инженерно-технического персонала. Средняя заработная плата 20 тыс. руб. в месяц без начислений. - затраты на текущий ремонт зданий, сооружений и оборудования; - прочие затраты. Годовые эксплуатационные затраты после выхода на проектную мощность оцениваются в 40,15 млн. руб. В расчетах учитывается уплата следующих видов налогов: единого социального налога, налога на имущество и налога на прибыль в соответствии с действующим законодательством. При расчете капитальных, текущих затрат и выручки учитывается возврат НДС, предполагается что возмещение НДС происходит на одном шаге расчета с уплатой. В связи с этим все цены в расчетах приводятся без НДС.
