SẢN XUẤT HYDROGEN

SẢN XUẤT HYDROGEN GV: ThS DƯƠNG THÀNH TRUNG NHÓM: Triệu Quang Tiến Võ Đức Minh Minh Nguyễn Huỳnh Hưng Mỹ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NỘI DUNG TRÌNH BÀY Giới thiệu Tính chất hydrogen Vai trò Hydrogen nhà máy lọc dầu Quy trình cơng nghệ sản xuất Hydrogen Tồn trữ Hydrogen Lĩnh vực ứng dụng Hydrogen LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU  Hydrogen phát vào khoảng kỷ thứ 16 Theophrastus Paracelsus cho kim loại tác dụng với acid sulfuric  Trên thực tế, Hydrogen khí đơn giản thành phần chủ yếu vũ trụ (chiếm đến 90%)  Trên trái đất, hydrogen tồn chủ yếu dạng hợp chất với oxygen H2O  Hydrogen đồng thời nguyên tố hydrocarbon LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU Hydrogen ngày ứng dụng nhiều cơng nghiệp : sản xuất hố chất, q trình no hố dầu mở,  Hydrogen nhiên liệu  LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GIỚI THIỆU Ngày nay, nhu cầu nhiên liệu ngày tăng, trữ lượng dầu mỏ nhẹ ngày đi, địi hỏi chế biến sâu chế biến loại dầu nặng  Các yêu cầu độ nhiên liệu ngày cao, địi hỏi q trình chế biến   Tầm quan trọng Hydrogen thê rõ rệt chế biến dầu khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÍNH CHẤT CỦA HYDRO LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÍNH CHẤT CỦA HYDROGEN Là chất khí điều kiện thường, khơng màu, khơng mùi, khơng có độc tính  Khí hydro nhẹ khơng khí, tan nước  • Khí hydro khuếch tán nhanh khơng khí, tốc độ khuếch tán nhanh gấp 3.5 lần so với khơng khí LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÍNH CHẤT CỦA HYDROGEN Màu Khơng màu Trạng thái Khí Tỉ trọng (0 °C, 101.325 kPa) 0.08988 g/L Tỉ trọng lỏng điểm chảy 0.07 (0.0763 solid) g·cm−3 Tỉ trọng lỏng điểm sôi 0.07099 g·cm−3 Điểm chảy Điểm sôi 14.01 K, -259.14 °C, -434.45 °F 20.28 K, -252.87 °C, -423.17 °F Điểm pha 13.8033 K (-259°C), 7.042 kPa Điểm tới hạn 32.97 K, 1.293 MPa Nhiệt tạo thành 0.117 kJ·mol−1 Nhiệt hoá 0.904 kJ·mol−1 Nhiệt dung riêng (25 °C) (H2) 28.836J.mol−1·K−1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÍNH CHẤT CỦA HYDROGEN Khí hydrogen khí dễ cháy  Khí hydro cháy êm dịu khơng khí tạo lượng nhiệt lớn (ngọn lửa hydro tinh khiết với oxy tinh khiết có nhiệt độ khoảng 2500oC)  10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ỨNG DỤNG CỦA HYDROGEN 6.1 Khí đốt 6.2 Nhiên liệu động 6.3 Pin nhiên liệu 6.4 Công nghiệp chế biến 6.5 Công nghiệp vũ trụ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.1 Khí đốt  H2 thay khí thiên nhiên để cung cấp lượng cho nhu cầu dân dụng như: đun nấu, sưởi ấm, chiếu sáng  H2 nhiên liệu cho nhiệt cao  tiết kiệm chi phí lớn cho doanh nghiệp sản xuất;  Nhiệt H2: 2.200 oC (so với than 1.6001.700 oC) Chỉ tiêu H2 CH4 C3H8 Nhiệt trị, kJ/kg 119,97 50,02 46,35 KLR, kg/m3 0,089 0,717 2,011 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.1 Khí đốt (tt)  H2 đem đốt khơng thải khí độc  khơng gây ô nhiễm môi trường, không gây độc hại trực tiếp cho người sản xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.2 Nhiên liệu động  H2 đốt trực tiếp động loại phương tiện giao thông chạy xăng dầu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.2 Nhiên liệu động (tt)  Mức tiêu hao nhiên liệu xe chạy H2 khoảng kg H2/ 300km LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.2 Nhiên liệu động (tt)  Hãng Nissan cho đời xe ô tô Leaf chạy H2 (tại Mỹ);  General Motors sản xuất 100 xe H2 thử nghiệm có tên gọi Chevrolet Equinox;  Hãng Honda có mẫu xe FCX Clarity chạy H2;  Toyota có kế hoạch đưa mẫu xe chạy H2 đại trà vào 2015;  BMW (Đức) kết thúc trình chạy thử nghiệm động H2 tiếp tục nghiên cứu thêm cho hệ tiếp theo;  Canada đưa 20 xe bus chạy H2 vào hoạt động 2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.2 Nhiên liệu động (tt)  Khi phương tiện giao thông sử dụng nhiên liệu H2 cần thiết lập trạm phân phối vào bình chứa  Do lượng khí xe tiêu thụ lớn nhiều so với xăng, đòi hỏi mạng lưới vận chuyển khổng lồ  Một ý kiến cho rằng: "Nếu tất xe giới chuyển sang dùng H2, xe lưu thơng có xe téc chở khí H2"  Trong tương lai, mức tiêu tốn cho xe chạy H2 khoảng 0,95 lít H2 lỏng/100km LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.3 Pin nhiên liệu  H2 làm nguồn lượng cung cấp cho hệ thống pin nhiên liệu, nhờ q trình điện hóa để tạo điện Anod: Cathod: Tổng quát: H2  H+ + 4eO2 + H+ + 4e-  H2O H2 + O2  H2O + E LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.3 Pin nhiên liệu (tt)  Khi nguyên tử H2 vào pin nhiên liệu, phản ứng hóa học xảy anod: o Những nguyên tử H2 bị ion hóa mang điện tích dương (H+) o Electron âm chạy qua dây dẫn tạo dòng điện chiều o O2 vào cathod kết hợp với e- từ dòng điện ion H+ khỏi chất điện phân từ anod (hoặc O2 lấy e- qua chất điện phân đến anod kết hợp với H+) sinh H2O LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.3 Pin nhiên liệu (tt)  Phản ứng tổng quát cho pin nhiên liệu tương tự phản ứng hóa học mơ tả trình H2 bị đốt cháy với diện O2  Điểm khác biệt quan trọng hai q trình chế phản ứng: o Phản ứng cháy tạo nhiệt phản ứng điện hóa pin nhiên liệu sinh điện  Chuyển đổi hóa thành điện pin nhiên liệu đối tượng định luật nhiệt động lực học - giới hạn hiệu suất tối đa động nhiệt thông thường (Carnot) o Hiệu suất pin nhiên liệu vượt giới hạn Carnot, vận hành nhiệt độ tương đối thấp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.3 Pin nhiên liệu (tt)  Pin nhiên liệu chạy êm, không gây tiếng động, chấn động động đốt trong; hiệu suất sử dụng cao tiết kiệm lượng  Pin nhiên liệu sử dụng H2 làm nhiên liệu, mang đến triển vọng cung cấp cho giới nguồn điện bền vững  Pin nhiên liệu dần phổ biến thị trường, dự đoán tạo nên cách mạng lượng giới tương lai LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.3 Pin nhiên liệu: (tt) Pin nhiên liệu Ắc quy Cơ chế phản ứng điện hóa điện hóa Năng lượng cung cấp o Khơng chứa bên trong; o Chuyển hóa trực tiếp nhiên liệu thành điện o Chứa bên trong; o Cần nạp điện lại từ nguồn bên ngồi Dịng cung cấp Liên tục Gián đoạn (do sạc) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.4 Công nghiệp chế biến  Lọc dầu  Hóa dầu: sản xuất ammonia, metanol, phân bón  Luyện kim: H2 sử dụng ngành sản xuất thép (cắt, nấu);  Sản xuất công nghiệp: giấy (nồi hơi), nấu gốm sứ, chất bán dẫn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ứng dụng Hydrogen 6.5 Công nghiệp vũ trụ  H2 có đặc tính nhẹ tỉ trọng lượng cao nên sử dụng làm nhiên liệu cho tên lửa, công nghệ du hành không gian LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TRÂN TRỌNG CẢM ƠN! 11/1/2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ...NỘI DUNG TRÌNH BÀY Giới thiệu Tính chất hydrogen Vai trò Hydrogen nhà máy lọc dầu Quy trình cơng nghệ sản xuất Hydrogen Tồn trữ Hydrogen Lĩnh vực ứng dụng Hydrogen LUAN VAN CHAT LUONG download... luanvanchat@agmail.com SẢN XUẤT HYDRO Hydro sản xuất theo hướng sau:  Reforming (steam reforming, reforming xúc tác) oxy hóa riêng phần phân đoạn dầu mỏ;  Khí hóa than biomass;  Reforming sản phẩm lỏng... LUONG download : add luanvanchat@agmail.com QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT HYDRO Hiện nay, nhà máy lọc dầu hóa dầu, hydro chủ yếu sản xuất chủ từ khí thiên nhiên dịng hydrocarbons nhẹ thơng qua giai