Abstract The rise in global energy requirements and greenhouse gas emissions demands for the development of cleaner fuels with the reduction in CO2 emissions. Methanol and H2 are considered as cleaner fuels, which are vastly used in my process and product base industries due to excellent combustion properties. This study aims to develop the alternative models using Aspen Plus for dual production of methanol and H2 with the control on greenhouse gas emissions. The base case model represents the coal to methanol and H2 production process, whereas, the alternative model presents the process integration approach to integrate the state-of-art coal gasification and natural gas reforming models to utilize the key technical benefits for each technology. Both the models are techno-economically compared in terms of methanol and H2 production rates, specific energy requirements, carbon conversion, CO2 specific emissions, overall process efficiencies, fuel production costs and project feasibilities. The results showed that the case 2 design offers 4.28% higher process efficiency and 18.3% reduction in specific energy requirements (GJ) for each metric ton (MT) of fuel (methanol and H2) production compared to the base case. Moreover, fuel production cost (€/MT) for the case 2 design is also 13% lower compared to the case 1 design. The comparative analysis also showed that the case 2 design reduces the CO2 specific emissions up to 34.3% compared to the case 1 design. Due to the higher process performance and lower production costs, case 2 design also showed the better project feasibility compared to the base case design.

中文翻译：

---

使用带 CO2 捕集的能源混合系统进行甲醇和氢气双生产的技术经济分析

摘要 随着全球能源需求和温室气体排放量的增加，随着二氧化碳排放量的减少，需要开发更清洁的燃料。甲醇和 H2 被认为是更清洁的燃料，由于其出色的燃烧特性，它们被广泛用于我的加工和产品基础行业。本研究旨在开发使用 Aspen Plus 双重生产甲醇和 H2 并控制温室气体排放的替代模型。基本案例模型代表了煤制甲醇和 H2 生产过程，而替代模型提出了过程集成方法，以整合最先进的煤气化和天然气重整模型，以利用每种技术的关键技术优势。两种模型都在甲醇和 H2 生产率方面进行了技术经济比较，特定能源需求、碳转化、二氧化碳特定排放、整体流程效率、燃料生产成本和项目可行性。结果表明，与基本案例相比，案例 2 设计的每公吨 (MT) 燃料（甲醇和 H2）生产的过程效率提高了 4.28%，比能量需求 (GJ) 降低了 18.3%。此外，与案例 1 设计相比，案例 2 设计的燃料生产成本 (€/MT) 也降低了 13%。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。整体过程效率、燃料生产成本和项目可行性。结果表明，与基本案例相比，案例 2 设计的每公吨 (MT) 燃料（甲醇和 H2）生产的过程效率提高了 4.28%，比能量需求 (GJ) 降低了 18.3%。此外，与案例 1 设计相比，案例 2 设计的燃料生产成本 (€/MT) 也降低了 13%。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。整体过程效率、燃料生产成本和项目可行性。结果表明，与基本案例相比，案例 2 设计的每公吨 (MT) 燃料（甲醇和 H2）生产的过程效率提高了 4.28%，比能量需求 (GJ) 降低了 18.3%。此外，与案例 1 设计相比，案例 2 设计的燃料生产成本 (€/MT) 也降低了 13%。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。与基本情况相比，每生产一公吨 (MT) 的燃料（甲醇和 H2），过程效率提高 28%，比能量需求 (GJ) 降低 18.3%。此外，与案例 1 设计相比，案例 2 设计的燃料生产成本 (€/MT) 也降低了 13%。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。与基本情况相比，每生产一公吨 (MT) 的燃料（甲醇和 H2），过程效率提高 28%，比能量需求 (GJ) 降低 18.3%。此外，与案例 1 设计相比，案例 2 设计的燃料生产成本 (€/MT) 也降低了 13%。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。对比分析还表明，与案例 1 设计相比，案例 2 设计将 CO2 特定排放量减少了 34.3%。由于更高的工艺性能和更低的生产成本，与基本案例设计相比，案例 2 设计还显示出更好的项目可行性。