エタンの酸化脱水素化によるエチレンプロセスのエネルギー効率向上は経済的実行可能性を改善し、炭素集約度を低下させるのに寄与する

エチレンは石油化学産業にとって基本的な原料です。世界的にエチレンの大部分は、高温（500–1100 °C）での石油とガスのスチームクラッキングによって製造されています。これは環境への影響が大きく、収率が比較的低く、幅広い副産物が生じる確立された技術です。近年、エタンの酸化脱水素化（ODH）が、反応温度を下げることでより持続可能なルートを実現する代替手段として調査されています（<500 °C）し、その結果、エネルギー消費も低く抑えられます。本研究は、500 kt/年のエチレン生産能力を持つODHプラント設計に関する包括的な評価で構成されています。プロセスシミュレーションを使用して、2つの主要なプロセス改善が適用されました：冷却システムとの熱統合と、ランキンサイクルによるエネルギー回収です。さらに、NPVへの影響を評価するために、原料コスト、製品販売価格、CAPEX、OPEX、および250から1000 kt/年のプラントサイズの範囲での能力利用率を変化させる経済的感度分析が実施されました。その結果、設計はエタン価格の変動に対して134％の増加までの堅牢性を示しました。ただし、エチレン価格の変動には23％の減少まで敏感でした。また、基本設計に対して最大8％のOPEX削減を示しました。改善を適用した際にNPVは33％増加しました。環境面では、スチームクラッキングと比較して炭素集約度が42％減少し、Eファクターは製品1 kgあたり0.7 kgの廃棄物となりました。