Основной продукт, полученный при глубоком пиролизе природного газа- технический углерод будет использован в различных отраслях промышленности. В сравнении с традиционной технологией получения водорода из природного газа, рассматриваемая технология имеет следующие преимущества:

• себестоимость водорода, получаемого пиролизом природного газа в 4-5 раз ниже себестоимости водорода, получаемого электролизом воды и в два раза ниже себестоимости водорода, получаемого пароводяной конверсией природного газа;
• использование не дефицитного сырья - природного газа;
• в новой технологии отсутствуют экологически опасные твердые, жидкие и газообразные продукты.

4.2.   Сочетание факторов, способствующих осуществлению проекта

4.2.1. Внешних

• наличие внешнего рынка потребителей технического углерода высокого качества;
• дефицит технического углерода высокого качества, низкая цена.

4.2.2. Внутренних

НИИ Химического  машиностроения располагает:

• производственными мощностями, используемыми под строительство комплекса получения водорода и технического углерода, удаленными на безопасное расстояние от жилой зоны, наличием строительной базы;
• службами эксплуатации пожаро-взрывоопасных производств;
• основными фондами, которые можно использовать для создания комплекса по получению водорода и технического углерода;
• транспортными   коммуникациями   для   вывоза   технического   углерода потребителю;
• комплексом по сжижению газообразного водорода;
• испытательной базой;
• инфраструктурой, обеспечивающей производство водорода и технического углерода, природным газом, электроэнергией, теплом и т.д.

Все это создает  благоприятные предпосылки для  строительства в НИИХИММАШе производства водорода и технического углерода по прогрессивной технологии на основе плазмохимического пиролиза природного газа.

4.3.   Техническая сущность проекта

В космическом  ракетном комплексе “Ангара” предусматривается  использование горючего - жидкого водорода. Ориентировочный объем потребления водорода по годам для создания и эксплуатации КРК “Ангара” показаны на рисунке ниже.

Для сжижения, хранения и выдачи (при необходимости) водорода планируется использовать существующий завод по ожижению водорода мощностью 900 т/год, существующую систему хранения и выдачи посторонним потребителям жидкого водорода. Производительность проектируемой установки по газообразному водороду 2000 куб. м/час принята   оптимальной   из   условия   обеспечения работоспособности   отделений компремирования и ожижения существующего водородного производства, а также обеспечения потребностей в газообразном водороде.

4.4. Экспорт

Предполагается:

• экспорт в виде продажи лицензии на производство особо чистого технического углерода;
• экспорт особо чистого технического углерода;
• организация совместных предприятий.

4.5. Размещение производства

Производства водорода и технического углерода планируется разместить на промышленной территории НИИ Химического машиностроения г. Сергиев Посад, Московской области, на площадке к востоку от экспериментального производства в районе воздухозабора вентсистемы ХСГ.

Расстояние от водородного производства приблизительно 500 метров, до котельной - 150 м.

Наличие вблизи места строительства комплекса  по производству водорода и технического углерода:

• системы теплоснабжения;
• системы электроснабжения;
• транспортной системы;
• развитой инфраструктуры;
• зданий и сооружений для размещения строительной и монтажной организаций;
• систем обеспечения промышленной водой, создает условия для строительства в короткие сроки

4.6. Экологическая оценка

В предложенном проекте получения водорода и технического углерода отсутствуют твердые отходы и жидкие стоки. Газовые выбросы - продукты сжигания СО, Н₂, N₂ в котельной. При сжигании этой смеси выбросы оксидов азота понижаются в 2-3 раза по сравнению с сжигания природного газа.

4.7. Риски проекта по стадиям и меры их снижения

На стадии подготовки проекта риск минимален, связан с  возможностью переноса площадки под  строительство, в этом случае потребуется  привязка к новой площадке.

На стадии функционирования возможно падение платежеспособного  спроса на один из видов продукции: технического углерода или водорода.

О стратегии  продвижения товара на рынок см. раздел Маркетинг”.

Гибкость ценовой  политики обеспечивается более низкой себестоимостью продукции по сравнению  с конкурентами. Трудности с сырьем практически исключены. В подборе кадров - тоже. График работ, при условии запрашиваемого финансирования, выполним. Возможный риск - небольшая задержка ввода комплекса в эксплуатацию (1-2 месяца). Для определения риска, в зависимости от конъюнктуры цен на продукцию и сырье, в разделе “Финансово-экономическая часть” проведен анализ эластичности предприятия, в котором приведены расчеты эффективности производства при изменении цен реализуемой продукции и потребляемого сырья при различных их сочетаниях.

Результаты показывают достаточно устойчивое финансовое положение предприятия при возможном изменении конъюнктуры спроса и предложения на продукцию по потребляемому сырью.

5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС

Наиболее рациональным способом получения водорода из природного газа (метана) является его полный пиролиз до углерода и водорода, поскольку в этом случае возможно достижение наиболее полного использования потенциала этого не возобновляемого сырья.

Комплекс состоит  из четырех отделений:

• отделение подготовки технических газов и сырья;
• отделение пиролиза;
• отделение концентрирования, выделения, грануляции и упаковки технического углерода;
• отделение выделения, компремирования и очистки водорода.

Полученный товарный водород особой чистоты - 99,999 об. % транспортируется по трубопроводу к существующей установке ожижения.

Готовый гранулированный  технический углерод расфасовывается  в специальную упаковку (биг-бэги) весом по 0,8т.

Хранится либо в расфасовочном бункере, либо на складе для хранения готовой продукции.

5.1. Отделение подготовки технологических газов и сырья.

Для нагрева  сырья (природного газа) с целью пиролиза используется воздух (окислитель) и  природный газ. Перед сжиганием  в реакторе воздух предварительно нагревается  до температуры 600-650 град. С, а природный газ до 400 град. С. Природный газ, используемый в качестве сырья для пиролиза, также предварительно подогревается до 400 град. С. Для этого воздух под давлением 0,16 МПа подается в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где нагревается до 600-650 град. С, а затем поступает на вход реактора.

Природный газ  из сети с давлением 0,3-0,5 МПа поступает под давлением 0,16 МПа в теплообменник, нагреваемый водяным паром (с температурой около 160 град. С) до 120 град. С, а затем поступает в теплообменник-рекуператор тепла отходящих газов, где догревается до 400 град. С. После этого поток разделяется на две части. Одна часть предназначена для нагрева потока теплоносителя путем сжигания в воздухе, а вторая - в качестве сырья на пиролиз.

5.2. Отделение пиролиза.

Пиролиз природного газа (сырья) производится в реакторе после впрыска сырья в высокотемпературный  поток продуктов сжигания топлива  в воздухе. После завершения пиролиза, в поток газо-сажевой смеси вводится вода с температурой 50-60 град. С для закалки продуктов. Для закалки потока в реакторе используется вода, циркулирующая через рубашку газоохладителя. Продукты после закалки и дополнительного охлаждения в рекуперативных теплообменниках и в теплообменнике - охладителе поступают в отделение концентрирования, выделения и очистки продуктов.

5.3. Отделение выделения, концентрирования, грануляции и упаковки технического углерода (сажи).

Смесь газообразных продуктов и сажи после охладителя поступает в циклон, а затем  в рукавный фильтр, где происходит выделение технического углерода. После фильтра пиролизные газы, не содержащие сажи (остаточная концентрация не превышает 50мг/куб. м.) поступают в отделение очистки и концентрирования водорода. Выделившаяся в циклоне и рукавном фильтре сажа после микромельчителя подхватывается потоком газов, циркулирующих между рукавным фильтром и циклоном с помощью вентилятора. В циклоне происходит ее уплотнение и окончательное выделение уплотненных частиц из потока. Из циклона циркулирующий газ с ультрадисперсными частицами сажи возвращается снова в рукавный фильтр для дальнейшего ее выделения.

После выхода из циклона сажа попадает в  гранулятор, увлажняется водой, поступающей из конденсатора, гранулируется в гранулы диаметром 3-5мм. и поступает в сушильный барабан.

После осушки гранулированный углерод ковшовым элеватором, после охлаждения в охладителе, подается в бункер для расфасовки.

Расфасовка производится автоматизированной системой в специальные  мешки (биг-бэги). После этого готовый продукт - техуглерод может быть отправлен непосредственно потребителю. Емкость бункеров достаточна для хранения продукта, наработанного примерно за 10 суток.

5.4. Отделение выделения, компремирования и очистки водорода.

Поток очищенных  от сажи газов, содержащих водород, азот, окись углерода, углекислый газ и пары воды после рукавного фильтра при температуре около 350 град. С поступает в теплообменник-конденсатор, где происходит конденсация воды.

Наличие небольшого количество сажи в потоке (менее 50мг/м³) способствует интенсификации процесса конденсации. Основная масса сконденсированной воды нагревается в рубашке газоохлодителя и поступает на закалку, а остальная часть в смеситель - гранулятор.

В результате остатки  сажи и пары воды полностью удаляются  из потока и возвращаются в процесс. Осушенный и очищенный от частиц углерода газ, содержащий водород ( 40% об. ) в количестве, необходимом для производства чистого водорода, после делителя потока поступает в компрессор, где сжимается до давления 3,6 МПа и подается в блок мембранного обогащения водорода. Поток газа протекает над поверхностью селективной мембраны. Водород, преимущественно, протекает сквозь нее. Поток водорода, прошедший через мембрану, представляющий собой технический водород чистотой 99,999% об., направляется на ожижение в существующий ожижительный комплекс сооружений водородного производства. Расход технического водорода регулируется расходомером - регулятором и размерами площади мембраны (аппарат модульного типа), что позволяет легко регулировать производительность от нуля до 2000 м^З/час. Прошедший через мембрану водород одновременно полностью доосушается, так как пары воды не проходят сквозь гидрофобную полимерную мембрану.

Прошедший в  мембранных блоках поток хвостовых  газов, содержит от 38 до 45 % об. водорода и до 13 -16 % СО, возвращается в ресивер, где смешивается с избыточной частью газов, поступающих из делителя.

Смесь газов  теплотворной способностью 1400 - 1500 Ккал на куб. м. и суммарным расходом 18-23 тыс. куб. м. в час поступает на дожигание в существующую котельную.

Таким образом, технологическая схема позволяет удовлетворить все требования ТЗ и дает кроме чистого водорода (99,999% об. ) с расходом от 500 до 2000 куб. м. в час еще 13-14 тыс. тонн технического углерода в год, при этом состав технического оборудования для производства технического углерода остается неизменным.

6. ПЛАН МАРКЕТИНГА.

6.1. Тенденции развития рынка технического углерода.

Широкий спектр потребителей высококачественного  технического углерода, его дефицит  на рынке сырья, высокая технологичность  процесса, отсутствие у производителей технического углерода высокой чистоты продукта, надежный источник сырья позволяют рассматривать предлагаемый комплекс как надежное высокоэффективное производство.