Conceptual design and feasibility tool development for fast pyrolysis with catalytic upgrading
Tolvanen, Arttu (2022)
Katso/ Avaa
Sisältö avataan julkiseksi: 09.12.2024
Diplomityö
Tolvanen, Arttu
2022
School of Energy Systems, Energiatekniikka
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022120970354
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022120970354
Tiivistelmä
This thesis has been made for Valmet Technologies Oy. The thesis investigated how different conceptual designs for fast pyrolysis with catalytic upgrading affected the profitability of plants on three different scales. The thesis presents a comprehensive process description of fast pyrolysis with catalytic upgrading and how different concept designs can influence expenses and revenue. As a result of the process calculation, cash flow estimations were created and the profitability of the plants was evaluated by observing the annual cash flow, net present value, internal rate of return, and payback time. All of the variables and calculation principles used in this thesis are available publicly.
The feasibility of the demo-scale plants was observed to be challenging, but based on the results, the larger, commercial-scale plants were more justified investment decisions. Payback times for larger plants were observed to be between 8.4 and 10.5 years. Concept designs were also found to be of great importance to profitability and payback time.
Based on the thesis, it can be concluded that the applications of fast pyrolysis with catalytic upgrading are techno-economically justified investments at the current price levels, and support the transition of society in a more carbon-neutral direction. Tämä diplomityö on tehty Valmet Technologies Oy:lle. Työssä selvitettiin, miten erilaiset katalyyttisesti jalostetun nopean pyrolyysin konseptivalinnat vaikuttivat laitosten kannattavuuteen kolmessa eri kokoluokassa. Työssä esitellään kattavasti katalyyttisesti jalostetun nopean pyrolyysin prosessikuvaus sekä miten konseptivalinnoilla voidaan vaikuttaa esimerkiksi kulutushyödykkeiden kustannuksiin ja liikevaihtoon. Prosessilaskennan tuloksena muodostettiin kassavirtalaskelmat, joiden avulla laitosten kannattavuutta voitiin arvioida tarkastelemalla vuosittaista kassavirtaa, nettonykyarvoa, sisäistä korkokantaa ja takaisinmaksuaikaa. Kaikki laskentatyökalun muuttujat ja laskentaperiaatteet perustuvat julkisesti saataviin lähteisiin.
Demo kokoluokan laitosten investoinnit havaittiin olevan kannattavuuden näkökulmasta haasteellisia, mutta tulosten perusteella suuremmat, kaupallisen kokoluokan laitokset olivat selvästi perustellumpia investointeja. Takaisinmaksuajat suuremmille laitoksille havaittiin olevan 8.4 - 10.5 vuoden välillä. Konseptivalinnoilla havaittiin olevan myös suuri merkitys kannattavuuteen sekä takaisinmaksuaikaan.
Työn perusteella voidaan todeta, että katalyyttisesti jalostetun nopean pyrolyysin sovellukset ovat nykyisillä hintatasoilla teknistaloudellisesti perusteltuja investointeja, jotka tukevat yhteiskunnan siirtymää hiilineutraalimpaan suuntaan.
The feasibility of the demo-scale plants was observed to be challenging, but based on the results, the larger, commercial-scale plants were more justified investment decisions. Payback times for larger plants were observed to be between 8.4 and 10.5 years. Concept designs were also found to be of great importance to profitability and payback time.
Based on the thesis, it can be concluded that the applications of fast pyrolysis with catalytic upgrading are techno-economically justified investments at the current price levels, and support the transition of society in a more carbon-neutral direction.
Demo kokoluokan laitosten investoinnit havaittiin olevan kannattavuuden näkökulmasta haasteellisia, mutta tulosten perusteella suuremmat, kaupallisen kokoluokan laitokset olivat selvästi perustellumpia investointeja. Takaisinmaksuajat suuremmille laitoksille havaittiin olevan 8.4 - 10.5 vuoden välillä. Konseptivalinnoilla havaittiin olevan myös suuri merkitys kannattavuuteen sekä takaisinmaksuaikaan.
Työn perusteella voidaan todeta, että katalyyttisesti jalostetun nopean pyrolyysin sovellukset ovat nykyisillä hintatasoilla teknistaloudellisesti perusteltuja investointeja, jotka tukevat yhteiskunnan siirtymää hiilineutraalimpaan suuntaan.