CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP
TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 1 MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 2 DANH MỤC BẢNG 3 DANH MỤC HÌNH 3 LỜI NÓI ĐẦU 4 1.1. Giới thiệu chung 5 1.2. Những phương pháp chuyển hóa khí tự nhiên khác nhau 6 1.2.1. Phản ứng và nhiệt động học 7 1.2.2. Reforming hơi nước (reforming loại ống) 11 1.2.3. Pre-reforming đoạn nhiệt 16 1.2.4. Quá trình Oxi hóa không hòan tòan 17 1.2.5. Reforming tự nhiệt và reforming thứ cấp 19 1.2.6. Quá trình reforming trao đổi nhiệt 23 1.3. Xúc tác thường sử dụng trong quá trình reforming hơi nước metan 26 CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA METAN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 30 2.1. Reforming hơi nước có xúc tác 30 2.2. Quá trình oxi hóa không hòan tòan có xúc tác. 30 2.3. Công nghệ reforming kết hợp 34 2.3.1. Qúa trình reforming loại ống 34 2.3.2. Reforming trao đổi nhiệt 34 2.4. Các công nghệ chuyển hóa khác. 37 2.5. Quá trình oxi hóa không hòan tòan không xúc tác. 42 2.6. Công nghệ phát triển mới 44 2.6.1. Công nghệ màng trao đổi ion 44 2.6.2. Công nghệ plasma 45 CHƯƠNG 3. SO SÁNH CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 2 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AGHR Advanced Gas Heated Reformer CPOX Catalytic Partial Oxidation CAR Combined Autothermal Reforming GHR Gas Heated Reformer HTER Heat Exchange Reforming LSOX Local Strong Oxidation M radical compound POM Partial Oxidation of Methane POX Partial Oxidation R axial direction, cm R radial direction, cm ∆H reaction enthalpy, kJ mol TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Cách làm tăng, giảm tỷ lệ H 2 /CO và tỷ lệ H 2 /CO xấp xỉ từ các phương pháp khác nhau 6 Bảng 1-2: Những vùng phản ứng trong ATR 21 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thành phần cân bằng ở 1 bar trong phản ứng reforming hơi nước metan (a) và oxi hóa không hòan tòan metan (b), H 2 O/CH 4 =1/1 (a), O 2 /CH 4 =0,5/1 (b) 9 Hình 1-2: Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất với thành phần cân bằng trong reforming hơi nước metan, H 2 O/CH 4 = 1/1. (a) H 2 và CH 4 ; (b) CO, H 2 O và CO 2 10 Hình 1-3. Ảnh hưởng của áp suất (trái) và tỷ lệ hơi nước/metan (phải) trong metan chưa chuyển hóa như hàm của nhiệt độ 10 Hình 1-4: Sơ đồ của thiết bị reforming hơi nước, chỉ ra vùng bức xạ và vùng đối lưu 12 Hình 1-5: Các loại cấu hình tiêu biểu của lò phản ứng reforming 13 Hình 1-6. Trái. Profile nhiệt độ tường ống và lượng nhiệt trong thiết bị reforming đầu đốt ở đỉnh và cạnh sườn; Phải. Profile nhiệt độ tường ống khi bắt đầu chạy và kết thúc 14 Hinh 1-7: Hệ thống pre-reformer. 16 Hình 1-8: Sơ đồ của thiết bị phản ứng trong ATR 21 Hình 1-9. Công nghệ reforming kết hợp của ICI (trái) và công nghệ Exxon CAR (phải) 24 Hình1-10. Quá trình reforming đối lưu của Haldor Topsøe, HTCR cho sản xuất khí hydro 25 Hình 1-11. Thiết bị reforming HTCR (trái) với đầu đốt, nguyên tắc truyền nhiệt trong ống 26 Hình 1-12. So sánh hoạt động của hệ xúc tác Ni/Al 2 O 3 được kích thích bởi các oxit Fe 2 O 3 , ZnO và CeO 2 trong phản ứng chuyển hóa metan ở 700 o C (Neiva,2007) 29 Hình 2-1: Sơ đồ công nghệ của quá trình oxi hóa không hòan tòan 32 Hình 2-2: Sơ đồ công nghệ của quá trình reforming trao đổi nhiệt 35 Hình 2-3: Kết hợp giữa ATR và reforming trao đổi nhiệt 36 Hình 2-4: ICI gas heated reformer A. GHR B. AGHR 38 Hình 2-5: Hệ thống trao đổi nhiệt reforming Kellogg (KRES) 39 Hình 2-6: UHDE combined autothermal reformer (CAR) 40 Hình 2-7 : Thiết bị reforming tự nhiệt 41 Hình 2-8: Sơ đồ công nghệ chuyển hóa không xúc tác 43 Hình 2-9: Màng trao đổi ion cho khí tổng hợp 44 Hình 2-10: Gliding arc discharge reactor 46 TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 4 LỜI NÓI ĐẦU Khí tổng hợp là hỗn hợp khí của CO và H 2 . Tỷ lệ H 2 /CO thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu, phương pháp sản xuất và mục đích sử dụng. Khí tổng hợp là sản phẩm trung gian quan trọng. Hỗn hợp CO và H 2 có thể được sử dụng để sản xuất methanol, tổng hợp hydrocacbon theo công nghệ Fischer-Tropsch, tổng hợp andehit và rượu theo công nghệ Oxo. Khí tổng hợp là nguồn chính để sản xuất H 2 dùng cho sản xuất ammoniac. Amoniac lại là nguyên liệu đầu quan trọng để tổng hợp ure, nitrat amon và hydrazine. Quá trình tổng hợp methanol và ammoniac là các quá trình xúc tác đầu tiên được áp dụng với quy mô lớn vào đầu thế kỉ 20. Nguồn nguyên liệu chính hiện nay sử dụng để sản xuất khí tổng hợp là khí tự nhiên hoặc khí đồng hành với thành phần chính là metan, phân đoạn naphta, than đá. Với nguồn trữ lượng khí tự nhiên hiện nay khá lớn, đi từ nguyên liệu này đang được ứng dụng rất nhiều nơi trên thế giới. Vì thế việc nghiên cứu công nghệ chuyển hóa khí tự nhiên thành khí tổng hợp là quan trọng. Trong quá trình tìm hiểu chắc chắn không tránh khỏi những sai xót. Em mong thầy cô và các bạn góp ý để tiểu luận được hòan thành tốt hơn. Sinh viên Phạm Văn Cảnh TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 5 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 1.1. Giới thiệu chung Trữ lượng khí tự nhiên lớn nhất hiện nay ở Liên Xô cũ, Iran và Quatar. Ngoài ra còn có trữ lượng lớn ở vùng Biển Bắc. Khoảng 40% lượng khí tự nhiên ở Liên Xô cũ. Năm 1993, Na Uy sản xuất 1,1 sản lượng khí tự nhiên trên thế giới. Khí tự nhiên chiếm khoảng 21% lượng tiêu thụ năng lượng trên thế giới Ngoài sử dụng để làm nhiên liệu, khí tự nhiên phần lớn sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất khí hydro hoặc sản xuất khí tổng hợp để tổng hợp các hóa chất cơ bản (như methanol, ammoniac), trong lọc dầu và trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác (Khử quặng sắt, hydro hóa chất béo, sản xuất rượu oxo). Tổng sản lượng hydro đi từ quá trình reforming xúc tác, 50% sử dụng cho tổng hợp ammoniac, 10% cho sản xuất methanol và 35% sử dụng cho xử lý hydro cho quá trình hóa dầu (hydrocracking, hydrodesulfur hóa…) Tuy nhiên khí tổng hợp có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau (như phân đoạn naphta, than đã, biomass…). Đối với các nguyên liệu hydrocacbon nặng, quá trình oxi hóa không hòan toàn với hơi nước và oxi để sản xuất khí tổng hợp. Ngoài ra các nguyên liệu rắn, như than đá, biomass, quá trình oxi hóa không hòan tòan bằng hơi nước và oxi để sử dụng cho sản xuất khí tổng hợp, nhưng trong trường hợp này nó thường được gọi là quá trình khí hóa. Sản xuất khí tổng hợp từ khí tự nhiên hoặc các hydrocacbon nhẹ thường sử dụng quá trình reforming hơi nước nếu tỷ lệ H 2 /CO cao như mong muốn. Quá trình reforming hơi nước có thể thực hiện khi có mặt của CO 2 hoặc oxi. Sự kết hợp của quá trình reforming hơi nước và oxi hóa không hoàn toàn được gọi là quá trình reforming tự nhiệt, trong đó các phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt xảy ra đồng thời. Với các hydrocacbon nhẹ, quá trình oxi hóa không hòan tòan thường không kinh tế vì nó đòi hỏi quá trình tách không khí nhiệt độ thấp đắt tiền. Tuy nhiên trong một số ứng dụng đặc biệt, khi cần tỉ lệ CO/H 2 cao có thể thực hiện bằng quá trình oxi hóa không hòan tòan. Oxi hóa không hòan tòan có thể thực hiện khi có hoặc không có xúc tác. TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 6 Quá trình thích hợp với áp suất cao khi sử dụng khí tổng hợp để sản xuất các hóa chất như methanol, ammoniac hoặc nhiên liệu Fischer-Tropsch. Điều này là do những nhiên liệu tổng hợp này hoạt động ở áp suất cao và do đó khí tổng hợp được điều áp có thể loại bỏ các chi phí nén. Hơn nữa các nhà máy họat động ở áp suất cao có thể có năng suất cao hơn do thể tích khí nhỏ hơn, có nghĩa là chi phí đầu tư thấp hơn. Quá trình khí hóa có thể được thực hiện khi có hoặc không có chất xúc tác. Việc sử dụng chất xúc tác có thể đến gần hơn với trạng thái chuyển hóa cân bằng, nhưng xúc tác chỉ có thể được sử dụng cho nguyên liệu khí hoặc nguyên liệu chưng chất lỏng. Trong chiến tranh Thế giới thứ II, khí tổng hợp được sản xuất bằng phương pháp khí hóa than và được dùng ở Đức để sản xuất hỗn hợp hydrocacbon lỏng theo công nghệ Fischer-Tropsch dùng cho xăng. Công nghệ khí hóa than hiện hay hầu như không được ứng dụng vì giá thành sản phẩm cao, tuy nhiên nó vẫn được duy trì ở một số nước có nguồn than đá dồi dào và rẻ (Nam Phi) 1.2. Những phương pháp chuyển hóa khí tự nhiên khác nhau Bảng 1.1 cho thấy tỷ lệ mol xấp xỉ của H 2 /CO, được thực hiện với các phương pháp chuyển hóa khí tự nhiên khác nhau. Bảng 1-1: Cách làm tăng, giảm tỷ lệ H 2 /CO và tỷ lệ H 2 /CO xấp xỉ từ các phương pháp khác nhau Tỷ lệ tăng Tỷ lệ giảm Tuần tòan CO 2 X Nhập CO 2 vào X Loại bỏ H 2 bằng màng lọc X Loại bỏ CO 2 X Tăng lượng hơi nước X Thêm chuyển hóa shift X TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 7 Tỷ lệ H 2 /CO xấp xỉ cho nguyên liệu khí tự nhiên SMR Reforming 2 giai đoạn ATR POX Thêm CO 2 hoặc loại bỏ H2 bằng màng lọc <3.0 <2.5 <1.6 <1.6 CO 2 tuần hòan tòan bộ 3.0 2.5 1.6 1.6 CO 2 không tuần hòan 5.0 4.0 2.65 1.8 Tăng lượng hơi nước >5.0 >4.0 >2.65 >1.8 Thêm chuyển hóa shift ∞ >5.0 >3.0 >2.0 1.2.1. Phản ứng và nhiệt động học Entanpi tiêu chuẩn của phản ứng ở 298K được cho trong ngoặc. Những phản ứng quan trọng trong quá trình reforming hơi nước của metan là: 1. CH 4 + H 2 O ↔ CO + 3H 2 (+206 kJ/mol) 2. CO + H 2 O ↔ CO 2 + H 2 (Water-gas-shift, WGS, -41 kJ/mol) 3. CH 4 + CO 2 ↔ 2CO + 2H 2 (reforming khô, +247 kJ/mol) Phản ứng cuối cùng gọi là phản ứng reforming khô vì nó sử dụng để sản xuất khí tổng hợp giàu CO không có hơi nước là chất phản ứng Những phản ứng chính này có thể kèm theo sự hình thành cốc như sau: 4. CH 4 ↔ C + 2H 2 (phân hủy metan, +75 kJ/mol) 5. 2CO ↔ C + CO 2 (phản ứng Boudouard, -173 kJ/mol) Phản ứng (4) và (5) là ngược chiều. Ở nhiệt độ trên 650 o C, các hydrocacbon cao hơn có thể bị cracking nhiệt thành cốc và phản ứng này là một chiều. Sự hình thành cacbon được thảo luận chi tiết trong 2.2. Reforming hơi nước Với sự có mặt của oxi, những phản ứng sau có thể xảy ra: 6. CH 4 + ½O 2 CO + 2H 2 (-36 kJ/mol) 7. CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O (-803 kJ/mol) 8. CO + ½O 2 CO 2 (-284 kJ/mol) 9. H 2 + ½O 2 H 2 O (-242 kJ/mol) TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 8 Phản ứng giữa metan và hơi nước (1) là thu nhiệt mạnh, và các phản ứng liên quan đến oxi (6-9) là tỏa nhiệt mạnh, sản xuất khí tổng hợp từ metan có thể tự nhiệt hoặc allothermal. Allothermal nghĩa là nhiệt cần thiết cho phản ứng được cung cấp bên ngòai thiết bị phản ứng. Đây là trường hợp dành cho reforming hơi nước, hoặc chỉ khi lượng oxi có mặt rất ít. Tự nhiệt nghĩa là tất cả nhiệt yêu cầu cho phản ứng reforming hơi nước được hình thành bên trong thiết bị phản ứng bằng các phản ứng tỏa nhiệt với O 2 , và do đó không cần cung cấp nhiệt bên ngòai. Tỷ lệ hơi nước/oxi được xác định theo phương thức họat động. Phản ứng tỏa nhiệt xảy ra trong thiết bị phản ứng đoạn nhiệt Dybkjaer [1995] nhận xét rằng các hydrocacbon cao hơn có mặt trong khí tự nhiên và chúng cũng phản ứng theo phản ứng thu nhiệt sau: C n H m + nH 2 O nCO + (n+m/2)H 2 (10) Phản ứng này là một chiều. Nhiệt phản ứng tổng cộng của các phản ứng (1), (2) và (10) có thể tốt hoặc không tốt tủy thuộc vào điều kiện của công nghệ. Ở tỷ lệ hơi nước/cacbon (S/C) thấp và nhiệt độ xúc tác thấp, phản ứng chung chỉ thu nhiệt nhẹ hoặc thậm chí là tỏa nhiệt, nếu nguyên liệu có chứa nồng độ lớn các hydrocacbon cao. Điều này là do CO được hình thành trong phản ứng (10) được chuyển hóa thành CH 4 theo phản ứng hai chiều (1). Trong trường hợp này, quá trình có thể được thực hiện mà không cần cung cấp nhiệt bên ngòai, ví dụ thực hiện trong thiết bị đoạn nhiệt. Tuy nhiên, nếu khí tổng hợp có hàm lượng metan thấp là mong muốn, nhiệt độ đầu ra cao và nhiệt phản ứng sẽ là thu nhiệt và nhiệt độ bên ngòai là không cần thiết. Như trong hình 1.1, ở nhiệt độ cao (>800 o C), tỷ lệ cân bằng H 2 /CO trong khí tổng hợp đạt đến giá trị 3/1 trong trường hợp reforming hơi nước (1) và 2/1 trong trường hợp oxi hóa không hòan tòan (POX) (6). Giá trị này là hợp lệ nếu nguyên liệu có cân bằng hóa học CH 4 /H 2 O và tỷ lệ CH 4 /O 2 cho phản ứng reforming hơi nước và phản ứng oxi hóa không hòan tòan. Các dữ liệu trong hình 1 thu được nếu thực hiện cho tất cả phản ứng 1- 3 cho hình bên trái (a) và 1-3 và 6-9 cho hình bên phải. Hai hình là tương tự nhau do thực tế các phản ứng giống nhau có thể xảy ra trong cả hai trường hợp, ngoại trừ các phản ứng trong đó O 2 có liên quan mà chỉ xảy ra trong trường hợp oxi hóa không hòan tòan. TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 9 Hình 1-1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến thành phần cân bằng ở 1 bar trong phản ứng reforming hơi nước metan (a) và oxi hóa không hòan tòan metan (b), H 2 O/CH 4 =1/1 (a), O 2 /CH 4 =0,5/1 (b) Nồng độ đỉnh của CO 2 được giải thích bởi sự hình thành của CO 2 thích hợp ở nhiệt độ thấp, vì CO 2 chỉ được hình thành trong phản ứng tỏa nhiệt. Ở nhiệt độ cao, lượng CO 2 được tiêu thụ trong các phản ứng reforming tỏa nhiệt, vì những phản ứng này thích hợp ở nhiệt độ cao hơn. Hình 1.2 cho thấy sự phụ thuộc của áp suất vào các thành phần cân bằng trong trường hợp reforming hơi nước với nguyên liệu cân bằng hóa học. Áp suất cao chuyển hóa cân bằng reforming hơi nước đối với các chất phản ứng có phân tử ít hơn. Ở 30 bar, nhiệt độ 1400K là cần thiết để đạt được trạng thái cân bằng trong đó chỉ tồn tại các sản phẩm CO và H 2 . Tuy nhiên, nhiệt độ tối đa sử dụng trong công nghiệp cho reforming hơi nước là khỏang 1200K do hạn chế về nguyên liệu cho các thiết bị phản ứng. TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 10 Hình 1-2: Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất với thành phần cân bằng trong reforming hơi nước metan, H 2 O/CH 4 = 1/1. (a) H 2 và CH 4 ; (b) CO, H 2 O và CO 2 Vì hầu hết các ứng dụng khí tổng hợp như tổng hợp methanol và ammoniac đòi hỏi áp suất cao nên sản xuất khí tổng hợp thường được thực hiện ở áp suất cao để tránh máy nén đắt tiền và làm cho kích thước thiết bị reforming nhỏ. Ở áp suất cao không thích hợp cho cân bằng của sản xuất khí tổng hợp và do đó nhiệt độ cao và hơi nước dư được sử dụng như bù lại, nếu độ chuyển hóa khí metan là quá thấp. Hình 1.3 cho thấy ảnh hưởng của áp suất và ảnh hưởng của tỷ lệ hơi nước/metan trong metan chưa chuyển hóa (độ trượt metan). Các công nghệ thương mại hầu hết sử dụng áp suất và nhiệt độ cao nhất có thể, các vật liệu ống có giới hạn. Trong trường hợp khác, áp suất được thiết lập bởi yêu cầu tách và quá trình tinh chế, như các đơn vị PSA, phân xưởng màng và đông lạnh Hình 1-3. Ảnh hưởng của áp suất (trái) và tỷ lệ hơi nước/metan (phải) trong metan chưa chuyển hóa như hàm của nhiệt độ [...]... n hóa metan cao hơn H xúc tác này t cháy PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 28 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P Hình 1-12 So sánh ho t ng c a h xúc tác Ni/Al2O3 ư c kích thích b i các oxit Fe2O3, ZnO và CeO2 trong ph n ng chuy n hóa metan 700oC (Neiva,2007) PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 29 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P CHƯƠNG 2: CÁC CÔNG... làm cho khí t ng h p giàu h n ch quá trình hình thành cacbon t khí CO2 là ch t oxi hóa PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 15 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P 1.2.3 Pre-reforming o n nhi t Pre-reforming o n nhi t ư c s d ng chuy n hóa khí t nhi t thành naphta n ng Quá trình này ư c th c hi n trong thi t b lo i ng xúc tác c nh (Hình 1.7) Các hydrocacbon cao ư c chuy n hóa hoàn... M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 30 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P Quá trình oxi hóa không hòan tòan xúc tác là quá trình t m t ph n trong bu ng t, metan ư c oxi hóa không hòan tòan Ph n ng là t a nhi t do ph n ng oxi hóa H n h p khí ư c ưa vào thi t b ph n ng reforming h u h t ch a metan ư c chuy n hóa thành CO và H2 trên xúc tác Niken oxit Khí t nhiên ư c s d ng làm... trình oxi hóa không PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 31 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P hoàn tòan có xúc tác ph thu c vào quá trình reforming hơi nư c có xúc tác xác hơn ngư i ta g i là quá trình oxi hóa không hoàn tòan t chính nhi t ho c quá trình reforming hơi nư c Hình 2-1: Sơ Sơ công ngh c a quá trình oxi hóa không hòan tòan công ngh c a quá trình oxi hóa không hòan... 500oC, sau ó i vào thi t b chuy n hóa (3) Sau ó, h n h p và không khí giàu oxi ư c gia nhi t sơ b ư c tr n vào và chuy n hóa Khi khí t ng h p làm nguyên li u cho quá trình t ng h p ammoniac, thêm n ng PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 nitơ trong không khí ph i áp ng 32 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P các yêu c u c a quá trình t ng h p ammoniac Khí t ng h p s d ng làm nguyên... quá trình oxi hóa không toàn ph n khí metan (POM) có th y nhanh vi c s n xu t khí t ng h p vì nó có th ho t ng t c không gian th tích cao Trong quá trình CPOX (oxi hóa không hòan tòan xúc tác), vi c s d ng xúc tác làm gi m yêu c u c a nhi t kh ang 800 – 900oC Ngành công nghi p chuy n hóa khí nén t nhiên (CNG) ã s d ng công ngh này t nh ng năm 1960 Tuy nhiên, s l a ch n công ngh chuy n hóa ph thu c vào... ng n l a t cháy trong tuabin khí và ph i ư c gi m xu ng thông qua s pha lõang Trong trư ng h p này, không khí thay vì oxi như ch t oxi hóa ư c s d ng hi u qu hơn PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 33 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T 2.3 NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P Công ngh reforming k t h p gi i quy t nh ng v n nêu trên, quá trình reforming k t h p ư c th c hi n trong công nghi p t nh ng năm 1980,... b ph n ng th c p Khí t ng h p ra c a thi t b ph n ng th c p metan còn l i kh ang 0,5% Sau ó khí t ng h p ưa vào kh lưu hùynh kh ang 900oC, làm cho hàm lư ng lưu huỳnh áp ng yêu c u c a t ng h p hóa h c 2.3.2 Reforming trao i nhi t PH M VĂN C NH L P KSTN HÓA D U K54 34 TI U LU N: CÔNG NGH CHUY N HÓA KHÍ T Hình 2-2: Sơ Sơ NHIÊN THÀNH KHÍ T NG H P công ngh c a quá trình reforming trao công ngh c a quá... Quá trình chuy n hóa khí t nhiên thành khí t ng h p s d ng reforming hơi nư c có nh ng ưu i m như giá thành u tư th p, ít thi t b , giá v n hành th p Công ngh này ư c s d ng trong các nhà máy ammoniac nh s d ng nguyên li u là khí t nhiên trong nh ng năm 1970 Tuy nhiên như c i m c a nó là tiêu t n năng lư ng cao, năng su t s n ph m ít, th i gian s ng c a xúc tác ng n Quá trình chuy n hóa ư c di n ra... tòan trong pha khí 2.2 Quá trình oxi hóa không hòan tòan có xúc tác Quá trình oxi hóa không hòan tòan (POX) là m t lo i ph n ng hóa h c, nó x y ra khi h n h p không khí và nhiên li u ư c reformer, t cháy không hòan tòan trong thi t b ph n ng t o thành khí t ng h p giàu hydro, có th ư c ưa ra s d ng như pin nhiên li u C n phân bi t gi a quá trình oxi hóa không hòan tòan nhi t (TPOX) và oxi hóa không hòan . CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP 47 KẾT LUẬN 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA. nước X Thêm chuyển hóa shift X TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG HỢP PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 7 Tỷ lệ H 2 /CO xấp xỉ cho nguyên liệu khí tự nhiên SMR. cho khí tổng hợp giàu CO hơn, khi đó sẽ sử dụng ít hơi nước hơn để hạn chế quá trình hình thành cacbon từ khí CO 2 là chất oxi hóa. TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH KHÍ TỔNG