Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3504
Main Title: Optimal Synthesis of Downstream Processes using the Oxidative Coupling of Methane Reaction
Translated Title: Optimale Synthese von Downstream-Prozessen über die oxidative Kupplung von Methan Reaktion
Author(s): Salerno-Paredes, Daniel
Advisor(s): Wozny, Günter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Seit 1993 wurde die katalytische Oxydative Kupplung von Methan (OCM) Reaktion zu höheren Kohlenwasserstoffen (C2+) in Bezug auf Entwicklung von Katalysatoren, Kinetik und Mechanismus der Reaktion und Prozess-Engineering Aspekte sowie Wirtschaftswissenschaften untersucht. Es wurde in verschiedenen Publikationen in den vergangenen 30 Jahren gezeigt, dass die OCM eine sehr viel versprechende Reaktion als eine alternative Methode zur Herstellung von Ethylen ist, aber zwei Hindernisse haben ihre industrielle Anwendung verhindert: Die eine ist seine relativ geringe Ethylen-Konzentration in Gasen Ausgang und die zweite ist die große Mengen an Energie erforderlich, um die Reaktion durchzuführen. Die Forschungsarbeiten im Rahmen dieser Arbeit wurde auf verschiedenen Verfahrensschemata Vorschläge für ein industrielles Verfahren für die Ethylen-Produktion mit der Oxydativen Kupplung von Methan Reaktion getan. Es war von den ersten experimentellen Ergebnisse bei der Pilotanlage in der TU-Berlin Einrichtungen durchgeführt von Dr. Jašo in seinem Wirbelschichtreaktor begonnen, und es wurde eine Übereinstimmung zwischen den experimentellen Werten für Umsatz, Selektivität und Ausbeute berichtet und der Simulation gefunden Ergebnisse unter Verwendung des Plug-Flow-Reaktor-Modell in Aspen Plus-Simulator-Software. Das OCM Prozess selbst allein wurde wirtschaftlich für verschiedene Standorte weltweit ausgewertet, um den besten Platz, um Gewinne für diesen Prozess bekommen zu finden. Als Ergebnis dieser Evaluation zwei Standorten bieten den besten Vorteil für den möglichen Standort des OCM-Anlage: Naher Osten und Venezuela. In Anbetracht der Kenntnisse über das Land, um Rohstoffkosten, Versorgungsunternehmen, Steuergesetze, Binnen-und Exportmarkt Marktpotenziale, Venezuela wurde ausgewählt, um die wirtschaftliche Evaluierung durchführen zugreifen. Auch Venezuela hat niedrige Preise für Erdgas, mit der höchsten Produktion Potenzial in Südamerika, und gewinnbringenden Verkäufe Erträge aus dem europäischen Markt. Von den drei Prozesse studiert, erwies sich Strom-Wärme-Kopplung, Formaldehyd Produktion und Oxygenaten Produktion, nur die letzte, Formaldehyd und Methanol-Produktion, wirtschaftlich durchführbar zu sein. Die wirtschaftliche Analyse hat gezeigt, dass es machbar ist, ein Prozess, der OCM-Reaktion (für Ethylen-Produktion) und Oxygenate Generation (Formaldehyd und Methanol) verbindet, über Synthesegas, unter Ausnutzung der niedrigen Erdgaspreise von Venezuela angeboten implementieren ist. Diese Behauptung bestätigt eine Auszahlungsfrist von 9 Jahre und eine Rentabilität Index von 1,1953. Diese Analyse zeigt, dass es möglich sein sollte, Ethylen aus dem OCM-Reaktion, die geeignet ist, die Ethylen weltweite Nachfrage als Vorläufer für die Herstellung anderer Chemikalien erfüllen, ist zu erzeugen.
Since 1993, the catalytic oxidative coupling of methane (OCM) reaction to higher hydrocarbons (C2+) was investigated with respect to catalyst development, kinetics and mechanism of the reaction and process engineering aspects as well as economics. It has been shown in various publications over the past 30 years that the OCM is a very promising reaction as an alternative method in the production of ethylene, but two main obstacles have prevented its industrial application: one is its relatively low ethylene concentration in output gases and the second is the huge amounts of energy required to carry out the reaction. The research work in this thesis has been done on various process schemes proposals for an industrial process for ethylene production using the Oxidative Coupling of Methane reaction. It had started from the first experimental results carried out at the pilot plant in the TU-Berlin facilities by Dr. Jašo in his fluidized bed reactor, and it was found a match between the experimental values reported for conversion, selectivity and yield and the simulation results performed using the plug-flow reactor model in Aspen Plus simulator software. The OCM process alone was economically evaluated for different world locations in order to find the best place to get profits for this process. As a result of this evaluation two sites offer the best advantage for the potential location of the OCM plant: Middle East and Venezuela. Considering the knowledge of the country, access to raw material costs, utilities, tax laws, domestic and export market potentials, Venezuela was selected to perform the economic evaluation process. Also Venezuela has low natural gas prices, with highest production potential in South America, and profitable sales earnings from the European market. Of the three processes studied, electricity co-generation, formaldehyde production and oxygenates production, only the last one, formaldehyde and methanol production, proved to be economically feasible. The economic analysis has shown that it is feasible to implement a process that combines OCM reaction (for ethylene production) and oxygenates generation (formaldehyde and methanol), via synthesis gas, taking advantage of low natural gas prices offered by Venezuela. Payout period, 9 years, and profitability index of 1.1953 confirm this assertion. This analysis shows that it should be possible to produce ethylene from the OCM reaction that is suitable to satisfy the ethylene demand worldwide as a precursor for the production of other chemicals.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-38510
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3801
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3504
Exam Date: 19-Oct-2012
Issue Date: 13-Feb-2013
Date Available: 13-Feb-2013
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Chemische Prozesssimulation
Ethylen Separation
Formaldehyd Produktion
Methanol Generation
OCM Reaktion
Ökonomische Evaluation
Chemical Process Simulation
Economic evaluation
Ethylene separation
Formaldehyde production
Methanol generation
OCM reaction
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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