An Analysis of the Hydrogen and Electricity Production Scheme Using Gas Waste from Oil Refineries
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2024-6-92-100Keywords:
hydrogen, hydrogen-containing gas, oil refining industry, hydrocarbon conversion, greenhouse gases, carbon dioxide, electricity production, economic analysis, net present value, payback periodAbstract
The cost of natural gas and hydrogen produced by various methods is analyzed along with assessing carbon dioxide emissions. The hydrogen production scheme based on using gas waste from oil refining processes is presented, and the net cost of hydrogen production is estimated based on the calculated total cost values. An economic analysis of the project for implementing the presented scheme at various costs for greenhouse gas emissions is carried out with determining the net present value (NPV), project payback period, and profitability index (PI).
References
1. Газовый бизнес. 2020. № 4. [Электрон. ресурс] https://gazo.ru/ru/media/publications/zhurnal-gazovyy-biznes-4-2020/ (дата обращения 10.03.24).
2. Отчет ПАО «Газпром» за 2020 г. [Электрон. ресурс] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-annual-report-2020-ru.pdf (дата обращения 26.02.2024).
3. Экологический отчет ПАО «Газпром» за 2020 г. [Электрон. ресурс] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-environmental-report-2020-ru.pdf (дата обращения 26.02.2024).
4. Постановление Правительства РФ № 1441 от 18 августа 2022 г. «О ставке платы за превышение квоты выбросов парниковых газов в рамках проведения эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов на территории Сахалинской области».
5. Macro Drivers [Электрон. ресурс] https://www.iea.org/reports/global-energy-and-climate-model/macro-drivers (дата обращения 26.02.2024).
6. Водород у ворот [Электрон. ресурс] https://pro-arctic.ru/09/10/2020/resources/41167 (дата обращения 26.02.2024).
7. Кулешов Н.В. и др. Водородная энергетика. М.: Изд-во МЭИ, 2021.
8. Водородные проекты «Газпрома» [Электрон. ресурс] https://www.cdu.ru/tek_russia/issue/2022/1/983/ (дата обращения 28.02.2024).
9. В Италии запустили водородную электростанцию [Электрон. ресурс] https://alternenergy.wordpress.com/2009/08/17 (дата обращения 28.02.2024).
10. Водород энергия для дома, автомобиля и как аккумулятор [Электрон. ресурс] https://www.youtube.com/watch?v=VfJ1JEP37Ko (дата обращения 28.02.2024).
11. Клименко А.В. и др. Сравнение термодинамической эффективности систем энергоснабжения с раздельной и совмещенной генерацией произведенных энергоносителей // Теплофизика и аэромеханика. 2019. № 5. Т. 26. С. 821—832.
12. Клименко А.В. и др. Основы мультигенерации. М.: Изд-во МЭИ, 2019.
13. Петин С.Н. и др. Разработка способа производства водорода на базе газовых отходов конвертерного производства стали // Промышленная энергетика. 2023. № 6. С. 32—42.
14. Попов С.К., Петин С.Н., Бурмакина А.В., Стогов П.А. Энергохимическая аккумуляция высокотемпературных газовых отходов // Теплоэнергетика. 2019. № 2. С. 51—62.
15. Петин С.Н., Кислицын М.А., Голдобин Д.Д., Лугвищук Д.С. Разработка способа производства водорода на базе водородсодержащего газа нефтеперерабатывающих установок // Промышленная энергетика. 2023. № 9. C. 33—43.
16. Пат. № 2816114 РФ. Способ производства низкоуглеродного водорода и электрической энергии / Петин С.Н. и др. // Изобретения. Полезные модели. 2024. № 9.
17. Techno-economic Evaluation of SMR Based Standalone (Merchant) Hydrogen Plant with CCS. Rep. №. 2017-02. [Электрон. ресурс] https://ieaghg.org/exco_docs/2017-02.pdf (дата обращения 05.03.24).
18. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000.
19. Рогалев Н.Д. и др. Экономика энергетики. М.: Издат. дом МЭИ, 2011.
20. Хромых Л.Н., Литвин А.Т., Никитин А.В. Применение углекислого газа в процессах повышения нефтеотдачи пластов // Вестник Евразийской науки. 2018. № 5. Т. 10. [Электрон. ресурс] https://esj.today/PDF/06NZVN518.pdf (дата обращения 12.04.2024).
---
Для цитирования: Петин С.Н., Кислицын М.А., Бурмакина А.В., Жихарева В.Р. Анализ схемы производства водорода и электрической энергии при использовании газовых отходов нефтеперерабатывающего производства // Вестник МЭИ. 2024. № 6. С. 92—100. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-92-100
---
Работа выполнена в рамках проекта «Водородная энергетика» при поддержке гранта НИУ «МЭИ» на реализацию программы научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2022 — 2024 гг.»
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Gazovyy Biznes. 2020;4. [Elektron. Resurs] https://gazo.ru/ru/media/publications/zhurnal-gazovyy-biznes-4-2020/ (Data Obrashcheniya 10.03.24). (in Russian).
2. Otchet PAO «Gazprom» za 2020 g. [Elektron. Resurs] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-annual-report-2020-ru.pdf (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
3. Ekologicheskiy Otchet PAO «Gazprom» za 2020 g. [Elektron. Resurs] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-environmental-report-2020-ru.pdf (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
4. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 1441 ot 18 Avgusta 2022 g. «O Stavke Platy za Prevyshenie Kvoty Vybrosov Parnikovykh Gazov v Ramkakh Provedeniya Eksperimenta po Ogranicheniyu Vybrosov Parnikovykh Gazov na Territorii Sakhalinskoy Oblasti».(in Russian).
5. Macro Drivers [Elektron. Resurs] https://www.iea.org/reports/global-energy-and-climate-model/macro-drivers (Data Obrashcheniya 26.02.2024).
6. Vodorod u Vorot [Elektron. Resurs] https://pro-arctic.ru/09/10/2020/resources/41167 (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
7. Kuleshov N.V. i dr. Vodorodnaya Energetika. M.: Izd-vo MEI, 2021. (in Russian).
8. Vodorodnye Proekty «Gazproma» [Elektron. Resurs] https://www.cdu.ru/tek_russia/issue/2022/1/983/ (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
9. V Italii Zapustili Vodorodnuyu Elektrostantsiyu [Elektron. Resurs] https://alternenergy.wordpress.com/2009/08/17 (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
10. Vodorod Energiya dlya Doma, Avtomobilya i kak Akkumulyator [Elektron. Resurs] https://www.youtube.com/watch?v=VfJ1JEP37Ko (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
11. Klimenko A.V. i dr. Sravnenie Termodinamicheskoy Effektivnosti Sistem Energosnabzheniya s Razdel'noy i Sovmeshchennoy Generatsiey Proizvedennykh Energonositeley. Teplofizika i Aeromekhanika. 2019;5;26:821—832. (in Russian).
12. Klimenko A.V. i dr. Osnovy Mul'tigeneratsii. M.: Izd-vo MEI, 2019. (in Russian).
13. Petin S.N. i dr. Razrabotka Sposoba Proizvodstva Vodoroda na Baze Gazovykh Otkhodov Konverternogo Proizvodstva Stali. Promyshlennaya Energetika. 2023;6:32—42. (in Russian).
14. Popov S.K., Petin S.N., Burmakina A.V., Stogov P.A. Energokhimicheskaya Akkumulyatsiya Vysokotemperaturnykh Gazovykh Otkhodov. Teploenergetika. 2019;2:51—62. (in Russian).
15. Petin S.N., Kislitsyn M.A., Goldobin D.D., Lugvishchuk D.S. Razrabotka Sposoba Proizvodstva Vodoroda na Baze Vodorodsoderzhashchego Gaza Neftepererabatyvayushchikh Ustanovok. Promyshlennaya Energetika. 2023;9:33—43. (in Russian).
16. Pat. № 2816114 RF. Sposob Proizvodstva Nizkouglerodnogo Vodoroda i Elektricheskoy Energii. Petin S.N. i dr. Izobreteniya. Poleznye Modeli. 2024;9. (in Russian).
17. Techno-economic Evaluation of SMR Based Standalone (Merchant) Hydrogen Plant with CCS. Rep. №. 2017-02. [Elektron. Resurs] https://ieaghg.org/exco_docs/2017-02.pdf (Data Obrashcheniya 05.03.24).
18. Metodicheskie Rekomendatsii po Otsenke Effektivnosti Investitsionnykh Proektov. M.: Ekonomika, 2000. (in Russian).
19. Rogalev N.D. i dr. Ekonomika Energetiki. M.: Izdat. Dom MEI, 2011. (in Russian).
20. Khromykh L.N., Litvin A.T., Nikitin A.V. Primenenie Uglekislogo Gaza v Protsessakh Povysheniya Nefteotdachi Plastov. Vestnik Evraziyskoy Nauki. 2018;5;10. [Elektron. Resurs] https://esj.today/PDF/06NZVN518.pdf (Data Obrashcheniya 12.04.2024). (in Russian)
---
For citation: Petin S.N., Kislitsyn M.A., Burmakina A.V., Zhikhareva V.R. An Analysis of the Hydrogen and Electricity Production Scheme Using Gas Waste from Oil Refineries. 2024;6:92—100. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-92-100
---
The work was carried out within the Framework of the Hydrogen Energy Project with the Support of a Grant from the National Research University «MPEI» for the Implementation of the Research Program «Priority 2030: Technologies of the Future» in 2022 — 2024.»
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
2. Отчет ПАО «Газпром» за 2020 г. [Электрон. ресурс] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-annual-report-2020-ru.pdf (дата обращения 26.02.2024).
3. Экологический отчет ПАО «Газпром» за 2020 г. [Электрон. ресурс] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-environmental-report-2020-ru.pdf (дата обращения 26.02.2024).
4. Постановление Правительства РФ № 1441 от 18 августа 2022 г. «О ставке платы за превышение квоты выбросов парниковых газов в рамках проведения эксперимента по ограничению выбросов парниковых газов на территории Сахалинской области».
5. Macro Drivers [Электрон. ресурс] https://www.iea.org/reports/global-energy-and-climate-model/macro-drivers (дата обращения 26.02.2024).
6. Водород у ворот [Электрон. ресурс] https://pro-arctic.ru/09/10/2020/resources/41167 (дата обращения 26.02.2024).
7. Кулешов Н.В. и др. Водородная энергетика. М.: Изд-во МЭИ, 2021.
8. Водородные проекты «Газпрома» [Электрон. ресурс] https://www.cdu.ru/tek_russia/issue/2022/1/983/ (дата обращения 28.02.2024).
9. В Италии запустили водородную электростанцию [Электрон. ресурс] https://alternenergy.wordpress.com/2009/08/17 (дата обращения 28.02.2024).
10. Водород энергия для дома, автомобиля и как аккумулятор [Электрон. ресурс] https://www.youtube.com/watch?v=VfJ1JEP37Ko (дата обращения 28.02.2024).
11. Клименко А.В. и др. Сравнение термодинамической эффективности систем энергоснабжения с раздельной и совмещенной генерацией произведенных энергоносителей // Теплофизика и аэромеханика. 2019. № 5. Т. 26. С. 821—832.
12. Клименко А.В. и др. Основы мультигенерации. М.: Изд-во МЭИ, 2019.
13. Петин С.Н. и др. Разработка способа производства водорода на базе газовых отходов конвертерного производства стали // Промышленная энергетика. 2023. № 6. С. 32—42.
14. Попов С.К., Петин С.Н., Бурмакина А.В., Стогов П.А. Энергохимическая аккумуляция высокотемпературных газовых отходов // Теплоэнергетика. 2019. № 2. С. 51—62.
15. Петин С.Н., Кислицын М.А., Голдобин Д.Д., Лугвищук Д.С. Разработка способа производства водорода на базе водородсодержащего газа нефтеперерабатывающих установок // Промышленная энергетика. 2023. № 9. C. 33—43.
16. Пат. № 2816114 РФ. Способ производства низкоуглеродного водорода и электрической энергии / Петин С.Н. и др. // Изобретения. Полезные модели. 2024. № 9.
17. Techno-economic Evaluation of SMR Based Standalone (Merchant) Hydrogen Plant with CCS. Rep. №. 2017-02. [Электрон. ресурс] https://ieaghg.org/exco_docs/2017-02.pdf (дата обращения 05.03.24).
18. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000.
19. Рогалев Н.Д. и др. Экономика энергетики. М.: Издат. дом МЭИ, 2011.
20. Хромых Л.Н., Литвин А.Т., Никитин А.В. Применение углекислого газа в процессах повышения нефтеотдачи пластов // Вестник Евразийской науки. 2018. № 5. Т. 10. [Электрон. ресурс] https://esj.today/PDF/06NZVN518.pdf (дата обращения 12.04.2024).
---
Для цитирования: Петин С.Н., Кислицын М.А., Бурмакина А.В., Жихарева В.Р. Анализ схемы производства водорода и электрической энергии при использовании газовых отходов нефтеперерабатывающего производства // Вестник МЭИ. 2024. № 6. С. 92—100. DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-92-100
---
Работа выполнена в рамках проекта «Водородная энергетика» при поддержке гранта НИУ «МЭИ» на реализацию программы научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2022 — 2024 гг.»
---
Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов
#
1. Gazovyy Biznes. 2020;4. [Elektron. Resurs] https://gazo.ru/ru/media/publications/zhurnal-gazovyy-biznes-4-2020/ (Data Obrashcheniya 10.03.24). (in Russian).
2. Otchet PAO «Gazprom» za 2020 g. [Elektron. Resurs] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-annual-report-2020-ru.pdf (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
3. Ekologicheskiy Otchet PAO «Gazprom» za 2020 g. [Elektron. Resurs] https://www.gazprom.ru/f/posts/57/982072/gazprom-environmental-report-2020-ru.pdf (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
4. Postanovlenie Pravitel'stva RF № 1441 ot 18 Avgusta 2022 g. «O Stavke Platy za Prevyshenie Kvoty Vybrosov Parnikovykh Gazov v Ramkakh Provedeniya Eksperimenta po Ogranicheniyu Vybrosov Parnikovykh Gazov na Territorii Sakhalinskoy Oblasti».(in Russian).
5. Macro Drivers [Elektron. Resurs] https://www.iea.org/reports/global-energy-and-climate-model/macro-drivers (Data Obrashcheniya 26.02.2024).
6. Vodorod u Vorot [Elektron. Resurs] https://pro-arctic.ru/09/10/2020/resources/41167 (Data Obrashcheniya 26.02.2024). (in Russian).
7. Kuleshov N.V. i dr. Vodorodnaya Energetika. M.: Izd-vo MEI, 2021. (in Russian).
8. Vodorodnye Proekty «Gazproma» [Elektron. Resurs] https://www.cdu.ru/tek_russia/issue/2022/1/983/ (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
9. V Italii Zapustili Vodorodnuyu Elektrostantsiyu [Elektron. Resurs] https://alternenergy.wordpress.com/2009/08/17 (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
10. Vodorod Energiya dlya Doma, Avtomobilya i kak Akkumulyator [Elektron. Resurs] https://www.youtube.com/watch?v=VfJ1JEP37Ko (Data Obrashcheniya 28.02.2024). (in Russian).
11. Klimenko A.V. i dr. Sravnenie Termodinamicheskoy Effektivnosti Sistem Energosnabzheniya s Razdel'noy i Sovmeshchennoy Generatsiey Proizvedennykh Energonositeley. Teplofizika i Aeromekhanika. 2019;5;26:821—832. (in Russian).
12. Klimenko A.V. i dr. Osnovy Mul'tigeneratsii. M.: Izd-vo MEI, 2019. (in Russian).
13. Petin S.N. i dr. Razrabotka Sposoba Proizvodstva Vodoroda na Baze Gazovykh Otkhodov Konverternogo Proizvodstva Stali. Promyshlennaya Energetika. 2023;6:32—42. (in Russian).
14. Popov S.K., Petin S.N., Burmakina A.V., Stogov P.A. Energokhimicheskaya Akkumulyatsiya Vysokotemperaturnykh Gazovykh Otkhodov. Teploenergetika. 2019;2:51—62. (in Russian).
15. Petin S.N., Kislitsyn M.A., Goldobin D.D., Lugvishchuk D.S. Razrabotka Sposoba Proizvodstva Vodoroda na Baze Vodorodsoderzhashchego Gaza Neftepererabatyvayushchikh Ustanovok. Promyshlennaya Energetika. 2023;9:33—43. (in Russian).
16. Pat. № 2816114 RF. Sposob Proizvodstva Nizkouglerodnogo Vodoroda i Elektricheskoy Energii. Petin S.N. i dr. Izobreteniya. Poleznye Modeli. 2024;9. (in Russian).
17. Techno-economic Evaluation of SMR Based Standalone (Merchant) Hydrogen Plant with CCS. Rep. №. 2017-02. [Elektron. Resurs] https://ieaghg.org/exco_docs/2017-02.pdf (Data Obrashcheniya 05.03.24).
18. Metodicheskie Rekomendatsii po Otsenke Effektivnosti Investitsionnykh Proektov. M.: Ekonomika, 2000. (in Russian).
19. Rogalev N.D. i dr. Ekonomika Energetiki. M.: Izdat. Dom MEI, 2011. (in Russian).
20. Khromykh L.N., Litvin A.T., Nikitin A.V. Primenenie Uglekislogo Gaza v Protsessakh Povysheniya Nefteotdachi Plastov. Vestnik Evraziyskoy Nauki. 2018;5;10. [Elektron. Resurs] https://esj.today/PDF/06NZVN518.pdf (Data Obrashcheniya 12.04.2024). (in Russian)
---
For citation: Petin S.N., Kislitsyn M.A., Burmakina A.V., Zhikhareva V.R. An Analysis of the Hydrogen and Electricity Production Scheme Using Gas Waste from Oil Refineries. 2024;6:92—100. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2024-6-92-100
---
The work was carried out within the Framework of the Hydrogen Energy Project with the Support of a Grant from the National Research University «MPEI» for the Implementation of the Research Program «Priority 2030: Technologies of the Future» in 2022 — 2024.»
---
Conflict of interests: the authors declare no conflict of interest
Downloads
Published
2024-09-04
Issue
Section
Theoretical and Applied Heat Engineering (Technical Sciences) (2.4.6)
