ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ при Отделении Общественных Наук РАН

ПРОЕКТ «СИНТЕЗ» ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХИССЛЕДОВАНИЙ при Отделении Общественных Наук РАН освоение многоцелевой ресурсовозобновляющей и экоохранной технологии переработки промышленных выбросов СО2 в продукты органического синтеза

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ «Неограниченная эксплуатация ресурсов должна смениться неограниченной изобретательностью ради поддержания постоянного возобновления ресурсов.» Доктор Л. Уайт(США) Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРЕДИСЛОВИЕ • В рамках декларированной долгосрочной стратегии устойчивого и экологически безопасного экономического развития Россией приняты программы «Энергоэффективная экономика» на перспективу до 2010 года», основы «Энергетической стратегии России до 2020 года», также ратифицирован «КИОТСКИЙ» протокол к Рамочной конвенции ООН «Об изменении климата» • Принятые документы предусматривают меры по повышению эффективности использования и ресурсосбережения невозобновляемых природных запасов углеводородов в промышленности и отраслях народного хозяйства, разработку мер по регулированию техногенной эмиссии и поглощению парниковых газов атмосферы Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОБЛЕМЫ МИРОВОЙ ЭКОЛОГИИ • Глобальные ежегодные выбросы антропогенных парниковых газов Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОБЛЕМЫМИРОВОЙЭКОЛОГИИ • Современная мировая техногенная эмиссия диоксида углерода достигает 25 млрд. тонн в год с перспективой до 36 млрд.т/год в ближайшие 15 лет, что уже составляет более 7% величины природного круговорота углерода и является заметным возмущением атмосферно-климатических изменений в природе в виду действия «парникового» эффекта Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИДЕОЛОГИЯ ПРОЕКТА • В предлагаемой инновационной технологии диоксид углерода промышленных выбросов газ (СО2) выступает как сырьё для промышленности органического синтеза и для производства жидких синтетических энергоносителей с улучшенными экологическими качествами (диметиловый эфир, высокооктановый бензин и т.п.) • Особенностью данной технологии являетсяполучение механизма сокращения эмиссии диоксида углерода, не требующего наложения дополнительных ограничений на темпы промышленного развития Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ «СИНТЕЗ» • Экологическая эффективность технологии при использовании смешанной электроэнергии топливных и возобновляемых источников электроэнергии из единых сетей (производительность технологии по переработке СО2 к выбросу СО2 топливными энергоисточниками). • = mт/(mт + mхп) - массовая доля производимого синтетического жидкого топлива от общей продукции технологии • mт - производство синтетического жидкого топлива • mхп - производство химических продуктов (интермедиатов) Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ «СИНТЕЗ» • Взаимодействуя с возобновляемой энергетикой промышленные объекты технологии «Синтез» будут решать не только экологические задачи сокращения выбросов «парниковых» газов, но и комплексные задачи: • обеспечение стабильными источниками химически чистого, базового промежуточного сырья крупнотоннажных химических производств органических и полимерных продуктов • аккумулирование энергии нестабильных по своему характеру, возобновляемых источников энергии ( ветро, солнечных), а также атомных и гидро источников и обеспечение передачи ее на транспорт в виде жидкого моторного топлива с экологическим качеством стандарта не ниже «Евро-4» и в виде водородного топлива Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ «СИНТЕЗ» • По мере развития технологии «Синтез» доля использования возобновляемых видов энергии будет увеличиваться с учетом территориального размещения промышленных объектов технологии в энергетических сетях с возобновляемыми источниками энергии и прямых поставок от энергопроизводителей АЭС и ГЭС, а также в соответствии с общим ходом развития нетопливных, экологически чистых отраслей мировой электроэнергетики Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ • Принципиальной особенностью технологии является преобразование диоксида углерода в синтез-газ, который представляет универсальное промежуточное сырьё промышленности органического синтеза и может быть переработан по существующим технологиям в широкий спектр органических, промышленно необходимых полимерных продуктов (полиэтилена, полипропилена, полистирола), метанола, органических спиртов, растворителей, красок, лаков, а также в различные виды жидкого синтетического топлива включая дизельное Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ • Физико-химические основы процессов восстановления диоксида углерода и воды изучены в рамках фундаментальных НИР по созданию замкнутых систем регенерации кислорода для жизнеобеспечения экипажа в длительных космических полетах, выполненных авторами проекта в РКК «Энергия» им. С.П. Королева с участием Института электрохимии РАН, Института высокотемпературной электрохимии УНЦ СО РАН, ГНЦ РФ «Институт Курчатова» и др. • Основные процессы базовой технологии представленного проекта разработаны и экспериментально исследованы в рамках фундаментальных НИР по проектам РФФИ и ИПНИ, выполненных в совместных работах Инвестиционной научно-промышленной корпорации «Союз технологий» и Института органической химии им. Н.Д. Зелинского Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ТЕХНОЛОГИИ • Получение диоксида углерода – в относительно чистом виде – до 95…97% (из сбросов азотно-химических, пищевых, металлургических производств) либо абсорбционным концентрированием из продуктов сгорания (дымов ТЭК), содержащих 8…12% диоксида углерода • Восстановление диоксида углерода и воды до получения водорода и оксида углерода, т.е. синтез-газа, в параллельных процессах электролиза воды и химико-каталитического восстановления диоксида углерода • Cинтез углеводородов на основе процессов в реакторах Фишера-Тропша осуществляется в заключительнойстадии технологического процесса «Синтез» Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЫХОД ТОВАРНЫХ ПРОДУКТОВ ТЕХНОЛОГИИ «СИНТЕЗ» • Продуктом первых трех стадий технологии является синтез-газ повышенной чистоты и с широко регулируемым составом Н2/СО = 1…3, как основное промежуточное сырьё промышленности органического синтеза • Четвертая, завершающая стадия технологии-конверсия синтез-газа осуществляется отработанными процессами промышленности органического синтеза, в результате чего могут быть получены: • диметиловый эфир ТУ 2434-059-05761643-2001 • метанол ГОСТ-2222-78Е, ГОСТ-6995-77 • По процессу Фишера-Тропша может производиться жидкое углеводородное топливо – бензин и частично дизельное топливо • По процессу переработки метанола – селективно производится высокооктановый бензин Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПИЛОТНЫЙ КОМПЛЕКС «СИНТЕЗ» • Узел концентрирования СО2(рис.1) • На выходе - очищенный диоксид углерода СО2 • Узел систем электролиза воды (рис.2) • На выходе - очищенные водород Н2 и кислород О2 • Узел конверсии метана и диоксида углерода (рис.3) • На выходе - синтез-газ (СО +Н2) и водород Н2 (узел конверсии метана) • На выходе - синтез-газ (СО +Н2) (узел конверсии СО2) • Узел синтеза углеводородов на базе реактора Фишера-Тропша (рис.4) • На выходе - продукты органического синтеза (жидкие и газообразные углеводороды, моторное топливо (Евро 4) и др. • По своему составу и конфигурации многоцелевая технология «Синтез» имеет большой потенциал совершенствования как по элементной базе исполнения, так и по структуре в зависимости от конечного продукта и источников энергии Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Рис.3 Узлы конверсии природного газа и двуокиси углерода Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОМЫШЛЕННАЯ ОСВОЕННОСТЬ СТАДИЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТА • Технология концентрирования диоксида углерода из дымовых газов является промышленно освоенной в РФ, как основной источник товарного диоксида углерода • Практически весь объём диоксида углерода, получаемого и используемого в России для нужд пищевой промышленности, агротепличных производств и промышленных технологических процессов - около 1 млн. т. СО2 в год, производится путём извлечения его в практически чистом виде из сбросных газов химических комбинатов по производству аммиака и удобрений, комбинатов нефтехимической переработки и спиртопищевых комбинатов или путём абсорбционного извлечения и концентрирования СО2 из дымовых газов объектов теплоэнергетики • Недоиспользуемые ресурсы указанных промышленных источников концентрированного диоксида углерода по России составляют до 15 млн. т. СО2 /год Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОМЫШЛЕННАЯ ОСВОЕННОСТЬ СТАДИЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТА • Конверсия синтез-газа в углеводородное топливо процессом Фишера-Тропша или синтезом метанола являются освоенным процессом промышленности органического синтеза РФ • В РФ освоен промышленный выпуск низкотемпературных электролизёров воды с жидким щелочным электролитом достаточной производительности, а именно, ФВ-500 на 500 куб.м водорода/ч (Урал-ХИММАШ) • Также в РФ освоен промышленный выпуск прогрессивных конструкций электролизёров с твёрдым полимерным электролитом относительно небольшой, по масштабам проекта, производительности – 0,5…1,0 куб. м водорода/ч с перспективой развития производительности до 100 куб. м водорода/ч Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТА • Первые исследования физико-химических основ процессов переработки диоксида углерода и воды с целью регенерации кислорода из продуктов дыхания человека выполнены авторами настоящего проекта в РКК «Энергия» им. С.П. Королева совместно с институтами РАН в рамках фундаментальных НИР и НИОКР по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения экипажа в длительных космических полетах • Исследования выполнены в рамках совместных НИР с институтами: • с Институтом электрохимии РАН и СКТБ по электрохимии по темам «Хвоя-АН», «Юрома-АН» «Исследование и отработка электролизных систем с матричным полимерным электролитом для кислородообеспечения космических аппаратов» (№ гос. рег. Х-63540) • с Институтом высокотемпературной электрохимии Уральского научного центра РАН и ГНЦ «Курчатовский институт» по темам «Хватка-АН», «Ход-МСМ», «Юкка-М» «Исследование и отработка процессов и аппаратов высокотемпературного электролиза воды и углекислого газа в замкнутой системе регенерации кислорода» • с Институтом органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН по теме «Гиль-МАЭП» «Разработка физико-химических основ процесса конверсии катодных газов высокотемпературного электролиза с получением газообразных и жидких углеводородов» • с Московским институтом тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова, Обнинским филиалом ГНЦ НИФХИ им. Л.Я. Карпова, НПО «Криогенмаш» по темам «Исследование и отработка технологии создания высокоселективных материалов и изделий для мембранных систем очистки атмосферы и концентрирования углекислого газа» Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОТРАБОТКА И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТА • На основе исследований созданы первые в России опытно-промышленные образцы прогрессивных электролизеров дистиллированной воды с твердополимерным электролитом и экспериментальные образцы высокотемпературных электролизеров с твердокерамическим окисно-циркониевым электролитом • Разработки новых технологий преобразования парниковых газов в жидкие углеводородные продукты осуществлены в работах ИПИ, ЗАО ИНПК «Союз технологий» и ЗАО АНПК «Технолог» с использованием имеющихся заделов новой техники • Экспериментальные исследования всех стадий базовой технологии проекта «Синтез» к настоящему времени выполнены с участием Института органической химии РАН в рамках госконтракта с Минпромнауки РФ № 41.028.1.1.2438 и проекта ФНИ РФФИ № 05-08-33532 и ОФИ 06-08-08173 Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МАКРО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ РОССИИ С УЧЕТОМ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЕКТА • Анализ моделей развития экономики России на период до 2015 года, выполненный Центральным Экономико - Математическим Институтом РАН, показывает, что внедрение проекта «Синтез» может обеспечить дополнительный прирост ВВП России на 6.67% за указанный 8-летний период (см. диаг.1, диаг.2) Диаг.1. Сравнительный прирост ВВП России с учетом запуска проекта «Синтез» в ценах базового периода, в процентах (2007 год=100%) Диаг. 2. Дополнительный прирост ВВП России относительно базового варианта развития экономики, в процентах Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МАКРО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗВИТИЯ ЭКОНОМИКИ РОССИИ С УЧЕТОМ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЕКТА • Дополнительный прирост доходов на душу населения в номинальном выражении за 8 лет составляет 2,67% относительно базового варианта развития экономики Прирост показателя «доход на душу населения» в номинальном выражении относительно базового варианта развития экономики, в процентах Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЕКТА • Эффективность энергетических и материальных балансов технологии «Синтез» определяет физические основы экономической рентабельности проекта, которая определяется как разность стоимости получаемой конечной углеводородной продукции технологии «Синтез» и себестоимости ее производства • Расчетно-экономическое исследование показателей финансово-экономической эффективности проекта, выполненное в профессиональной системе оценки эффективности и состоятельности инновационных проектов (Прил. №1) показывает, что рентабельность годового оборота производств по технологии «Синтез» после периода самоокупаемости составляет от 150 до 200% в зависимости от видов реализуемой конечной продукции технологии • Скорость самоокупаемости промышленных объектов технологии пропорциональна их производственной мощности, поскольку удельные капитальные затраты на единицу мощности нелинейно снижаются с увеличением общей производительности объекта • При проектной мощности пилотного образца опытно – промышленной линии переработки диоксида углерода около 5000 т. углеводородов в год и общей сметной стоимости пилотного этапа проекта 1400 млн.руб. период самоокупаемости полных инвестиционных затрат составляет 1,8 - 2 года с момента ввода объекта в эксплуатацию • С развитием производственных мощностей проекта до 500 000 т. углеводородов в год сметная величина капитальных затрат составляет 18000 млн.руб., а период самоокупаемости – менее 1 года с момента ввода мощностей в эксплуатацию Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИННОВАЦИИ «СИНТЕЗ»С О Х Р А Н Я Я П Р И Р О Д У Москва 2008(с)

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ при Отделении Общественных Наук РАН

ИНСТИТУТ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ при Отделении Общественных Наук РАН

Presentation Transcript