Transformer le CO2 en carburants synthétiques : modélisation, simulation et analyse d'optimisation de la production de méthanol à partir de déchets industriels

La capture et l'utilisation du carbone (CCU) ont émergé ces dernières années comme une solution prometteuse de décarbonisation pour les industries difficiles à décarboniser. Par rapport à la capture et au stockage du carbone (CSC), la CCU vise non pas au stockage du dioxyde de carbone (CO2) mais à son utilisation dans la production de carburants synthétiques, comme le méthanol synthétique (MeOH). Le MeOH synthétique est produit par hydrogénation du CO2, en utilisant de l'hydrogène vert (H2). Une utilisation efficace des matières premières de CO2 et de H2 est essentielle pour maximiser le potentiel de réduction du carbone et l'efficacité énergétique du processus. Cette étude a réalisé une analyse d'optimisation sur une unité d'hydrogénation de CO2 à petite échelle, conteneurisée et portable, avec un objectif de capacité de production de 5 kg MeOH/h, en se concentrant sur l'efficacité de conversion du carbone (CCE), le rendement en MeOH, la consommation de H2 et la pureté du MeOH. L'analyse a été effectuée à l'aide d'Aspen Plus V12. Un modèle en circulation unique a été d'abord utilisé pour évaluer un design initial du réacteur. Le réacteur a ensuite été redessiné selon les résultats de la vitesse de l'espace horaire du gaz (GHSV). Le modèle a ensuite été élargi pour inclure une boucle de recyclage et le design final du réacteur a été validé, visant à maximiser l'efficacité globale. Les effets des paramètres opérationnels, y compris la température d'entrée du réacteur, la pression du réacteur, la température du fluide thermique et la température de condensation, ont été examinés. Le modèle a ensuite été encore élargi pour inclure le processus de distillation du MeOH, et l'effet de la température de distillation a été examiné. Le produit final de l'analyse était une unité entièrement définie et optimisée, atteignant une CCE de 87,97 % et un rendement en MeOH de 84,99 %, consommant 1,11 kg H2/h pour la production de 5,01 kg MeOH/h avec une pureté de 99,86 % en poids. Cette étude peut fournir des informations et des lignes directrices précieuses pour concevoir des unités d'hydrogénation de CO2 à petite échelle, conteneurisées et portables, qui peuvent servir de solutions alternatives pour aborder les problèmes de production et de transport de H2 liés aux installations à grande échelle.