面向多层次方程的优化降低了页岩气的碳密度,使其成为液体燃料工艺
Kanishka Ghosh1, Santiago D Salas2, Alejandro Garciadiego1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Notre Dame, Notre Dame, Indiana 46556, United States.
本研究介绍了页岩气处理的以方程为导向的建模框架. 它优化了液态碳化合物生产,并减少了超过35%的排放,帮助实现可持续能源转型.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 能源系统分析 能源系统分析
- 可持续技术 可持续技术
背景情况:
- 页岩气是美国重要的能源资源,具有可持续应用的潜力.
- 目前的工艺设计缺乏微动力学细节和生命周期分析的有效整合.
- 向脱碳经济过渡需要创新的能源解决方案.
研究的目的:
- 为页岩气工艺设计开发一个以方程为导向的 (EO) 多尺度建模框架.
- 在 IDAES-PSE 平台内使用减少顺序动力 (ROK) 模型集成微动力细节.
- 优化页岩气转化以最大限度地降低销售价格和同时减少工艺排放.
主要方法:
- 使用IDAES-PSE.开发了一个以方程为导向的 (EO) 多尺度建模框架.
- 通过减少顺序的动力学 (ROK) 模型将微动力学细节纳入.
- 采用多目标优化与热集成和生命周期分析,包括二氧化碳税.
主要成果:
- 与文献相比,每MJ燃料的温室气体排放量减少了35%以上.
- 在页岩气转化中实现了87%的碳效率.
- 证明了最佳工艺设计对二氧化碳税率变化的不敏感性,并使页岩气组成的快速灵敏性分析成为可能.
结论:
- 开源的EO框架为可持续能源技术提供了快速,可扩展和可重复的分析.
- 这种方法有效地减少了生产成本和环境影响.
- 该方法可适应优化各种页岩气利用途径及其他方面.
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