Chemrec применяет Honeywell UniSim для совершенствования техпроцессов на своем заводе

Преимущества
Компания Chemrec — создатель уникальных технологий газификации, способных превращать целлюлозно-бумажные комбинаты в биозаводы — разработала технологию газификации черного щелока, внедрение которой на целлюлозных заводах позволяет производить большие объемы возобновляемого топлива или электричества из биомассы.
Патентованный технологический процесс Chemrec основан на высокотемпературной газификации черного щелока в потоке, что позволяет получить высококачественный синтез-газ — газовую смесь, содержащую главным образом водород и окись углерода — который является исходным сырьем для ряда видов биотоплива. Для извлечения из своего патента коммерческой выгоды компании Chemrec была необходима собственная система, которую специалисты компании могли бы использовать для тестирования и моделирования технологических процессов, чтобы выйти за рамки опытной эксплуатации и спроектировать полномасштабную промышленную установку. Все используемые до сих пор решения оказались неэффективными и не были способны охватить все аспекты технологического процесса.
Компания Chemrec остановила свой выбор на Honeywell и UniSim® Design — интерактивной системе моделирования технологических процессов с удобным интерфейсом, которая позволяет инженерам создавать статические и динамические модели для проектирования промышленных установок, контроля рабочих характеристик, устранения неполадок и повышения эффективности эксплуатации. С помощью UniSim специалисты Chemrec смогли спроектировать и смоделировать все необходимые процессы.
Кроме того, система UniSim используется для оценки альтернативных вариантов применения синтез-газа и опробования различных конфигураций технологического процесса и конечных продуктов. Благодаря интеграции с системой OLI Electrolytes специалисты Chemrec также могут использовать UniSim для моделирования свойств концентрированных растворов электролитов, представляющих большую важность для внедрения технологий на целлюлозных заводах.
Благодаря UniSim компания Chemrec подготовилась к будущему развитию в сфере производства биотоплива и теперь планирует поставлять свои технологии на другие предприятия. Дополнительные преимущества системы UniSim:
• возможность моделирования процессов принудительного и естественного охлаждения синтез-газа, скорость и эффективность охлаждения которого влияет на оптимизацию качества зеленого щелока;
• в имитационной модели вычисляется объем парообразования в ходе охлаждения газа и прогнозируются термодинамические свойства газа;
• реализована интеграция газоохладителя UniSim с существующей имитационной моделью процесса газификации;
• имитационная модель позволяет прогнозировать качество неочищенного газа и его влияние на работу установок далее по технологической цепочке;
• моделирование позволяет получить критерии расчета и данные для механического оборудования, такого как трубы, теплообменники, насосы и фильтры;
• технологические процессы для конкретных целлюлозных заводов моделируются значительно быстрее и дешевле;
• повысилась эффективность работы инженеров и прочего персонала, а технологические знания и решения, способные улучшить производительность и эксплуатационные показатели, не покидают пределы компании;
• выработан универсальный подход к проектированию установок при различных исходных параметрах;
• расчетные данные из UniSim Design используются для модернизации существующей опытной установки.

Общие сведения
Chemrec — шведская компания, разработавшая технологию газификации черного щелока, внедрение которой на целлюлозных заводах позволяет производить большие объемы возобновляемого топлива или электричества из биомассы. Уникальная патентованная технология газификации черного щелока Chemrec способна превращать целлюлозно-бумажные комбинаты в заводы по производству биотоплива.
Штаб-квартира компании находится в Стокгольме, а опытный завод — в городе Питеа. В сфере технологий газификации черного щелока Chemrec работает около 20 лет. За эти годы компания разработала ряд последовательных версий своей технологии на демонстрационных установках и на промышленной установке в Нью-Берне, штат Северная Каролина, США. Технология второго поколения — газификация на кислородном дутье под высоким давлением — на данный момент представляет собой завершенную концепцию, предлагаемую на коммерческих условиях предприятиям, готовым расширить границы своей деятельности и перейти к новой парадигме целлюлозно-бумажного комбината — биозаводу.

Задача
Располагая уникальной опытно-экспериментальной установкой, компания искала инструментальные средства, которые позволили бы ей испытывать, проектировать, контролировать и анализировать процессы, используемые в патентованной технологии газификации. Применяя созданную Chemrec технологию, основанную на использовании черного щелока — побочного продукта целлюлозно-бумажного производства — целлюлозные комбинаты смогут производить на своей территории большие объемы возобновляемого топлива или электричества из биомассы.
«Имеющиеся у нас средства моделирования технологических процессов не были достаточно эффективны, чтобы охватить все аспекты процесса и дать нам полную картину всей промышленной установки, — говорит Эрик Фурусьё, инженер по проектированию технологических процессов, Chemrec. — Нам нужно было работать с кем-то, кто располагал бы проверенным решением имитационного моделирования, отвечающим всем нашим нуждам — для совершенствования существующих технологических процессов, а также планирования будущего развития и разработок в этой инновационной сфере».

Решение
Компания Chemrec сравнила несколько программных решений, тщательно тестируя каждое из них. Проработав несколько месяцев с тестовой лицензией, специалисты компании убедились в преимуществах Honeywell UniSim Design и выбрали именно эту систему для проектирования нового завода в городе Домсьё, Швеция, а также для разработки технологических процессов на опытном заводе в городе Питеа, Швеция — первом в мире заводе по производству биодиметилэфира.
Созданная Honeywell система моделирования технологических процессов UniSim позволяет инженерам создавать как статические, так и динамические модели для проектирования производственных установок, их испытаний и контроля рабочих характеристик. Пользователи системы получают доступ к лучшим в своем классе технологиям и набору функций, а также к наработкам Honeywell в области имитационного моделирования технологических процессов и обучения операторов. UniSim Design обеспечивает возможность статического моделирования химических и других процессов и позволяет пользователю получать немедленный отклик на предполагаемые изменения благодаря высокоскоростному вычислительному ядру. Кроме того, система UniSim располагает возможностями динамического моделирования, что позволяет расширять статические модели до динамических, а значит, использовать проверенные термодинамические условия и конфигурации модели для анализа переходных процессов, исследования управляемости и обучения операторов.
Используя свою патентованную технологию газификации, Chemrec превращает черный щелок, получаемый на целлюлозном заводе компании, в высококачественный синтез-газ. Синтез-газ — газовая смесь, содержащая главным образом водород и окись углерода — может в свою очередь быть переработан в разнообразные виды топлива и химикатов. Синтез-газ, получаемый с помощью процесса Chemrec, представляет собой сырье для синтеза ряда перспективных видов биотоплива — например, диметилэфира и метанола, двух наиболее привлекательных видов, удовлетворяющих критериям по себестоимости, экологическим характеристикам и стабильности производственного процесса.
Совместно с Volvo Trucks и рядом других компаний Chemrec принимает участие в проекте BioDME (www.biodme.eu), который заключается в разработке и демонстрации всей технологической цепочки от возобновления лесной биомассы до эксплуатации большегрузных автомобилей на биодиметилэфире (биоДМЭ).
«Рядом с опытной газификационной установкой в Питеа мы построили новую установку по производству ДМЭ. Она будет перерабатывать синтез-газ из газификатора в биоДМЭ и предполагает очистку газа, его кондиционирование и синтез топлива, — продолжает Фурусьё. — В сутки установка Chemrec производит более четырех тонн биоДМЭ, который используется в испытаниях на грузовиках Volvo. Согласно планам, эти испытания продолжатся до конца 2012 года».
«UniSim Design — одно из инструментальных средств, которыми мы пользовались при проектировании полномасштабной промышленной установки; его также можно использовать для принципиальной оценки альтернативных вариантов применения синтез-газа, — говорит Фурусьё. — Экспериментируя с различными конфигурациями технологических процессов, собственно процессами и конечными продуктами, мы можем увереннее отвечать на такие вопросы, как "Для чего можно использовать синтез-газ?" и "Что технически и экономически оправдано"? Все это мы принимаем во внимание и можем адаптировать конструкцию газификационной установки к сырьевому щелоку и в соответствии с предполагаемым конечным продуктом».
Благодаря интеграции с системой OLI Electrolyte пакет UniSim можно использовать для моделирования концентрированных растворов электролитов при высоких давлениях и температурах. «Работая с одним решением, мы можем моделировать и нефтехимическую, и целлюлозно-бумажную часть наших заводов. Газификационная установка находится на стыке между двумя этими отраслями с совершенно разными потребностями, — комментирует Фурусьё. — Используя решение Honeywell в сочетании с нашими собственными средствами моделирования газификации, мы можем имитировать технологические эксперименты, например, чтобы увидеть, как из-за вариаций качества черного щелока меняются различные свойства газа и, самое главное, понять, почему это происходит. Работать со специалистами Honeywell было очень легко; они передали нам знания и опыт, необходимые, чтобы сделать эту уникальную технологию реальностью».

Автор: Honeywell