ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN.

PHẦN A: MỞ ĐẦUI.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀINăng lượng trong thế kỷ XXI đang là vấn đề nóng hổi trên toàn cầu. Khi nguồn nhiên liệu dầu và khí đốt dự báo sẽ cạn kiệt trong vòng 50 đến 60 năm tới, dẫn đến giá dầu, khí ngày một tăng cao và do đó nó làm cho nhiều ngành sản xuất phụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu này phải lao đao đặc biệt là ở những quốc gia nhập khẩu dầu, khí. Các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt năng lượng gió , địa nhiệt , năng lượng biển … trong những năm gần đây người ta đã nghiên cứu ứng dụng khá nhiều , nhưng hiệu suất của các thiết bị này còn rất thấp , chưa thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng năng lượng hiện nay .Trong khi đó nguồn nhiên liệu hoá thạch than đá với trữ lượng còn rất lớn và phân bố rộng khắp trên toàn cầu. Vì vậy, để giải quyết vấn đề năng lượng hiện nay và vài trăm năm tới thì việc sử dụng than đá vẩn là giải pháp có ưu thế nhất. Nhưng vấn đề là nguồn nhiên liệu này nếu sử dụng theo lối truyền thống thì nó phát thải rất lớn điều này là không thể được trong thời đại ngày này. Trong những năm gần đây, người ta đã ứng dụng nhiều phương pháp đốt và chuyển nhiên liệu than thành các dạng nhiên liệu khác rất có hiệu quả, nó giảm thiểu được nguồn khí thải gây ô nhiểm môi trường, như chuyển than đá thành nhiên liệu lỏng, rửa than...và đặc biệt là khí hoá than. Khí hoá than đá là một phương pháp để chuyển than đá thành khí đốt hoặc dùng làm nguyên liệu tổng hợp hóa chất. So với nhiên liệu rắn như than và chất rắn hữu cơ, khí đốt dễ dàng lưu giữ, vận chuyển, sử dụng, hiệu suất nhiệt cao và thân thiện hơn với môi trường. Phương pháp này đã được ứng dụng nhiều trong những năm gần đây.Mặc dù công nghệ này cho phép khai thác than hiệu quả hơn, nhưng nó vẫn có hạn chế nhất định, do quá trình khí hóa nguồn than thải ra nhiều khí CO2 hơn phương pháp khai thác than truyền thống. Theo ông Laszlo Varro, người đứng đầu Thị trường khí đốt, than và điện tại Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc khí hóa nguồn than rất hấp dẫn từ góc độ an ninh kinh tế và năng lượng. Tuy nhiên, công nghệ này không thật sự hấp dẫn từ điểm nhìn về biến đổi khí hậu. Ngoài ra, quá trình khí hóa than cũng thải ra một số khí độc hại khác như SOx, NOx mặc dù có hạn chế hơn so với các phương pháp khác. Nhưng vấn đề kiểm soát và xử lý khí thải từ quá trình này vẫn là một vấn đề cần được quan tâm. Vì vậy nhóm chúng em đã chọn đề tài “Đặc điểm và phương pháp kiểm soát khí thải từ quá trình khí hóa than” và cụ thể là công nghệ khí hóa than được áp dụng trong sản xuất phân Ure tại nhà máy phân đạm Hà Bắc để tìm hiểu rõ hơn về công nghệ khí hóa than cũng như đưa ra được những giải pháp khắc phục vấn đề khí thải gây ô nhiễm môi trường. II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. Tổng quan về công nghệ khí hóa than và đặc điểm và phương pháp kiểm soát khí thải từ quá trình khí hóa than, cụ thể là công nghệ khí hóa than để sản xuất phân Ure tại nhà máy phân đạm Hà Bắc.III.MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI.1.Mục đích nghiên cứu.Nắm rõ mọi mặt của đề tài mà trọng tâm là phương pháp kiểm soát lượng khí thải phát sinh từ quá trình khí hóa than.2.Mục tiêu nghiên cứu.•Dựa vào tài liệu và những thông tin thu thập được, đánh giá mức độ phát thải khí ô nhiễm từ quá trình khí hóa than. Từ đó đưa ra kết luận và các giải pháp thích hợp để kiểm soát và xử lý khí thải từ quá trình này và hạn chế những tác động tiêu cực của nó với môi trường và con người.•Rèn luyện kĩ năng làm việc nhóm, kĩ năng tìm kiếm thông tin, trau dồi thêm những kiến thức thực kiến về chuyên ngành môi trường phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu.IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.1.Phương pháp tìm kiếm dữ liệu. Sưu tầm các tài liệu có sẵn trên các trang web chính thống hoặc trên sách vở, báo chí. Sau đó chọn lọc đánh giá, phân tích tổng hợp dữ liệu.2.Phương pháp thực nghiệm ( nếu có ). Tiến hành lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát xung quanh khu vực sinh sống…3.Phương pháp thống kê. Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tiến hành tổng hợp thống kê, phân tích và dự đoán....

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG oOo TIỂU LUẬN : KỸ THUẬT KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ ĐỀ TÀI 21: ĐẶC ĐIỂM VÀ PHƯƠNG PHÁP KIỂM SOÁT KHÍ THẢI TỪ QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA THAN Giảng viên hướng dẫn: TS Lý Bích Thủy Nhóm thực hiện: Nhóm 21 - K58 TRẦN THỊ MINH HUYỀN 20131831 VŨ MINH THẮNG 20133707 ĐỖ THỊ THÚY HƯNG 20131933 VƯƠNG ĐÌNH NAM 20132720 NGUYỄN VĂN CƯƠNG 20130477 HÀ NỘI, 4/2016 Mục Lục PHẦN A: MỞ ĐẦU I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Năng lượng kỷ XXI vấn đề nóng hổi toàn cầu Khi nguồn nhiên liệu dầu khí đốt dự báo cạn kiệt vòng 50 đến 60 năm tới, dẫn đến giá dầu, khí ngày tăng cao làm cho nhiều ngành sản xuất phụ thuộc nhiều vào nguồn nhiên liệu phải lao đao đặc biệt quốc gia nhập dầu, khí Các nguồn lượng tái tạo lượng mặt lượng gió , địa nhiệt , lượng biển … năm gần người ta nghiên cứu ứng dụng nhiều , hiệu suất thiết bị thấp , chưa thể đáp ứng nhu cầu sử dụng lượng Trong nguồn nhiên liệu hoá thạch than đá với trữ lượng lớn phân bố rộng khắp toàn cầu Vì vậy, để giải vấn đề lượng vài trăm năm tới việc sử dụng than đá vẩn giải pháp có ưu Nhưng vấn đề nguồn nhiên liệu sử dụng theo lối truyền thống phát thải lớn điều thời đại ngày Trong năm gần đây, người ta ứng dụng nhiều phương pháp đốt chuyển nhiên liệu than thành dạng nhiên liệu khác có hiệu quả, giảm thiểu nguồn khí thải gây ô nhiểm môi trường, chuyển than đá thành nhiên liệu lỏng, rửa than đặc biệt khí hoá than Khí hoá than đá phương pháp để chuyển than đá thành khí đốt dùng làm nguyên liệu tổng hợp hóa chất So với nhiên liệu rắn than chất rắn hữu cơ, khí đốt dễ dàng lưu giữ, vận chuyển, sử dụng, hiệu suất nhiệt cao thân thiện với môi trường Phương pháp ứng dụng nhiều năm gần Mặc dù công nghệ cho phép khai thác than hiệu hơn, có hạn chế định, trình khí hóa nguồn than thải nhiều khí CO2 phương pháp khai thác than truyền thống Theo ông Laszlo Varro, người đứng đầu Thị trường khí đốt, than điện Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), việc khí hóa nguồn than hấp dẫn từ góc độ an ninh kinh tế lượng Tuy nhiên, công nghệ không thật hấp dẫn từ điểm nhìn biến đổi khí hậu Ngoài ra, trình khí hóa than thải số khí độc hại khác SOx, NOx có hạn chế so với phương pháp khác Nhưng vấn đề kiểm soát xử lý khí thải từ trình vấn đề cần quan tâm Vì nhóm chúng em chọn đề tài “Đặc điểm phương pháp kiểm soát khí thải từ trình khí hóa than” cụ thể công nghệ khí hóa than áp dụng sản xuất phân Ure nhà máy phân đạm Hà Bắc để tìm hiểu rõ công nghệ khí hóa than đưa giải pháp khắc phục vấn đề khí thải gây ô nhiễm môi trường II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Tổng quan công nghệ khí hóa than đặc điểm phương pháp kiểm soát khí thải từ trình khí hóa than, cụ thể công nghệ khí hóa than để sản xuất phân Ure nhà máy phân đạm Hà Bắc III.MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI 1.Mục đích nghiên cứu Nắm rõ mặt đề tài mà trọng tâm phương pháp kiểm soát lượng khí thải phát sinh từ trình khí hóa than 2.Mục tiêu nghiên cứu • • Dựa vào tài liệu thông tin thu thập được, đánh giá mức độ phát thải khí ô nhiễm từ trình khí hóa than Từ đưa kết luận giải pháp thích hợp để kiểm soát xử lý khí thải từ trình hạn chế tác động tiêu cực với môi trường người Rèn luyện kĩ làm việc nhóm, kĩ tìm kiếm thông tin, trau dồi thêm kiến thức thực kiến chuyên ngành môi trường phục vụ cho việc học tập nghiên cứu IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.Phương pháp tìm kiếm liệu Sưu tầm tài liệu có sẵn trang web thống sách vở, báo chí Sau chọn lọc đánh giá, phân tích tổng hợp liệu 2.Phương pháp thực nghiệm ( có ) Tiến hành lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát xung quanh khu vực sinh sống… 3.Phương pháp thống kê Hệ thống hóa tiêu cần thống kê, tiến hành tổng hợp thống kê, phân tích dự đoán PHẦN B : NỘI DUNG CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU VỀ KHÍ HÓA THAN Khí hóa than giới a Khí hóa than Trung Quốc Trung Quốc nước có mức tiêu thụ than chiếm 1/3 tổng lượng than toàn cầu than tham gia vào 70% nguồn lượng quốc gia Ngay có phát triển nguồn lượng khác Trung Quốc nước ngày tăng mức tiêu thụ than, đặc biệt vào lĩnh vực sản xuất hóa chất điện Vấn đề mà Trung Quốc quan tâm sử dụng than có hiệu tác hại môi trường Cho đến năm 90 kỷ trước tổng lượng NH3 lỏng sản xuất Trung Quốc vào khoảng 21,289 triệu Trước đó, năm 1970 1980, Trung Quốc xây dựng 16 nhà máy sản xuất NH3, nhà máy có công suất 1000 NH3/ ngày Trong số nhà máy có nhà máy từ than Công ty Lurgi thiết kế với công suất 900 NH3/ ngày, sản phẩm thu DAP, đặt Lucheng, Shanxi Hiện nhà máy sản xuất NH3 từ than điển hình Trung Quốc Hóa chất Ngô Kinh, Liễu Hóa, Hà Trì, An Hóa, Lỗ Nam, Thạch Gia Trang,v.v đa số nhà máy sử dụng lò khí hóa kiểu cũ (LURGI) với kích cỡ 2.745,3.000 và3.600 để khí hóa than Trong số nhà máy có số nhà máy sử dụng lò khí hóa than theo công nghệ TEXACO, nhà máy Lỗ Nam, Ngô Kinh, v.v Trong vài năm gần đây, Công ty Shell Global Solution Sinopec Trung Quốc tiến hành số dự án liên doanh, 50 - 50, sử dụng công nghệ khí hóa than theo công nghệ SHELL để sản xuất phân bón Nhà máy SINOPEC/ SHELL công suất than 2000 tấn/ ngày đặt Dongting - Hunan, cách Đông Nam Thượng Hải 900km Nhà máy sử dụng nguyên liệu than thay cho Naphtha để sản xuất khí tổng hợp phục vụ ngành sản xuất phân bón Vào năm 2004 nhà máy trị giá 140 triệu USD vào vận hành SINOPEC SHELL cho vận hành hai nhà máy sản xuất phân bón từ than tương tự đặt Hồ Bắc (công suất 2000 than/ ngày) An Huy (1500 than/ ngày), dự kiến vận hành vào năm 2005 Công ty SHELL cung cấp licent công nghệ khí hóa than cho số nhà máy khác Trung Quốc, nhà máy Yingcheng công suất 900 than/ ngày Lan Châu công suất 1200 tấn/ ngày để sản xuất phân bón Một liên doanh SINOPEC SHELL trị giá 136 triệu USD Yueyang xây dựng có công suất 2000 than/ ngày Các nhà máy sản xuất đạm từ than Trung Quốc giảm chi phí đáng kể sau chuyển sử dụng nguồn nguyên liệu đắt tiền naphtha sang nguyên liệu than khai thác địa phương Công nghệ tiên tiến giúp Trung Quốc giảm phụ thuộc vào nhập loại than đắt tiền Trung Quốc quan tâm tới Công nghệ CCGI - sản xuất điện - đạm SHELL Các nhà máy điện dự kiến đưa vào vận hành năm 2007 - 2008 Trung Quốc sử dụng công nghệ SHELL gồm có: - Nhà máy CCGI Yantai công suất 3000 than/ ngày Yantai - Nhà máy sử dụng than cốc + than cám dự kiến sản xuất điện, hoạt động vào năm 2008 Trung Quốc hiện đại hóa (tự động hóa) công nghệ sản xuất NH3 từ khâu khí hóa than đến tổng hợp NH3, điển hình nhà máy Ngô Kinh, An Hóa, v.v điều quan trọng để tự động hóa nguồn cung cấp than phải ổn định chất lượng, thiết bị sử dụng phải có độ tin cậy cao, hệ thống điều khiển phải có độ xác lớn, bền mặt khác điều hành phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thao tác b Khí hóa than Mỹ Hiện than chiếm khoảng 52% nguồn nhiên liệu cho nhà máy điện Mỹ Nhưng dự báo tỷ lệ giảm dần 20 năm tới, xuống khoảng 45% Cũng Ấn độ, việc sử dụng ngày nhiều khí thiên nhiên cho mục đích phát điện Mỹ đẩy giá khí lên cao, khiến cho ngành công nghiệp hóa chất không muốn tiếp tục trông cậy vào nguồn nguyên liệu Trong thập niên 1990, nhiều nhà máy sản xuất amoniăc urê theo công nghệ khí hóa than Mỹ chết yểu, kể nhà máy COGA Industries Ilinois, nhà máy sử dụng than có hàm lượng lưu huỳnh cao để sản xuất 900.000 urê/năm Vào thời điểm đó, nhà máy vận hành theo công nghệ khí hóa than, nhà máy Dakota Nhưng đến năm 2000, giá khí thiên nhiên lên đến đỉnh cao, người ta trở lại kế hoạch xây dựng nhà máy amoniăc theo công nghệ khí hóa than đồng thời, quy định phát tán khí thải tạo động lực cho công nghệ này, than khí hóa coi nguồn lượng tương đối Năm 2001, Công ty Farmland Industries bắt đầu xây dựng nhà máy khí hóa than gần sở sản xuất amoniăc Enid, Oklahoma Các nhà sản xuất khác cân nhắc đến việc làm theo công ty Chính phủ Mỹ khuyến khích áp dụng công nghệ khí hóa than phương pháp giảm thiểu mức độ ô nhiễm môi trường nhà máy nhiệt điện đốt than Chính phủ nước phân bổ tỷ USD cho chương trình nghiên cứu gọi "Công nghệ than sạch" phát triển mở đường cho xuất nhà máy tổng hợp, vừa sản xuất điện vừa sản xuất hóa chất từ khí tổng hợp amoniăc metanol động lực tượng đáng quan tâm, giới người ta coi sản xuất amoniăc từ than công nghệ cũ không hiệu quả, lý nước không phát triển mạnh công nghệ Nhưng động lực từ Mỹ tạo bước đột phá quan trọng toàn giới cho sản xuất amoniăc từ nguyên liệu than Khí hóa than Việt Nam a Tình hình nhiên liệu sử dụng Việt Nam Trước đây, loại nhiên liệu nhập ngoại (xăng, dầu…) có giá thấp phần nhiều sử dụng loại nhiên liệu nhập ngoại Hiện nay, với việc tăng giá nhiên liệu dầu giới, sức ép chi phí nhiên liệu sở sản xuất tăng mạnh sở sản xuất có xu hướng thay nhiên liệu nhập ngoại nguồn nhiên liệu sẳn có nước nhiên liệu rẻ tiền Một nguồn nhiên liệu sẵn có than đá xem nguồn nhiên liệu mang tính chiến lược quốc gia Bảng cho nhìn tổng quan chi phí than đá so với loại nhiên liêụ khác Bảng 1.1: So sánh số nhiên liệu giá thành sản xuất nhiệt Tỷ lệ chi phí nhiên liệu so với than Từ bảng đồ thị cho thấy: + Khi chuyển từ dùng Gas sang dùng dầu FO chi phí 71,9 % + Khi chuyển từ dùng Gas sang dùng dầu DO chi phí 52,3 % + Khi chuyển từ dùng Gas sang sử dụng than đá chi phí 18,3% + Khi chuyển từ dùng Gas sang dùng than cám chi phí 10,9% Tóm lại sử dụng cách hiệu loại nhiên liệu hoá thạch nước giảm nhiều chi phí cho sở sản xuất b Ứng dụng công nghệ khí hóa than Việt Nam Như với trữ lượng than lớn, để sử dụng cách hiệu nguồn lượng hoá thạch cho vừa có lợi ích kinh thế, vừa có lợi ích môi trường ứng dụng công nghệ khí hoá than yếu tố cần thiết khẩn trương Hiện nay, rầt nhiều sở sản xuất nước hướng tới công nghệ chiến lược giảm thiểu chi phí lượng Tuy nhiên Việt Nam chưa có đơn vị nghiên cứu chế tạo thiết bị nên có số sở nhập thiết bị từ Trung quốc Mặc dù thiết bị nhập ngoại tương đối đắt tiền ( 1.5 tỷ VND với công suất nhiệt 2224000 kj/h, trọng lượng thiết bị 15tấn) chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam Với đặc tính than Việt Nam ứng dụng công nghệ khí hoá than tầng cố định tầng sôi áp suất bình thường phù hợp Ưu điểm hai loại là: đơn giản, dễ chế tạo, hiệu suất tương đối lớn, nằm khả Các vấn đề môi trường liên quan đến than a Ảnh hưởng việc khai thác than Có hai dạng mỏ than vỉa than lộ thiên bề mặt (sâu < 30m) hầm mỏ than nằm sâu lòng đất Việc khai thác vỉa than mặt (surface - mining) có ưu điểm so với khai thác hầm mỏ (subsurface - underground mining) tốn hơn, an toàn cho người thợ mỏ nói chung, cho phép khai thác than triệt để Tuy nhiên, khai thác bề mặt lại gây vấn đề môi trường "xóa sổ" hoàn toàn thảm thực vật lớp đất mặt, làm gia tăng xói mòn đất làm nơi trú ngụ nhiều sinh vật Hơn nữa, nước thoát từ mỏ chứa axit khoáng độc, gây ô nhiễm nước, ô nhiễm đất… Việc khai thác than hầm mỏ sâu lòng đất lại nguy hiểm, xác suất rủi ro cao Ở Mỹ, suốt kỷ 20 có 90.000 người thợ mỏ chết tai nạn hầm mỏ, thường công nhân hầm mỏ có nguy cao bệnh ung thư nám phổi b Ảnh hưởng việc đốt than Hạn chế lớn việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch nói chung than nói riêng gây ô nhiễm không khí phát thải CO2, SO2, NOx Tính đơn vị nhiệt lượng phát đốt than thải nhiều chất ô nhiễm nhiên liệu hóa thạch khác (dầu, khí…) Chính vậy, việc đốt than gián tiếp góp phần vào trình biến đổi khí hậu làm suy thoái môi trường toàn cầu mà bật tượng hiệu ứng nhà kính mưa axit • Hiệu ứng nhà kính: Chúng ta biết rằng, xạ mặt trời xạ sóng ngắn (năng lượng lớn) nên dễ dàng xuyên lớp khí CO2 tầng ozon để chiếu xuống trái đất Ngược lại, xạ nhiệt từ mặt đất phát • vào vũ trụ bước sóng dài (yếu hơn), nên bị hấp thụ (không xuyên qua được) CO2 nước khí Cân CO2 trì nhờ hấp thụ thực vật hòa tan nước biển đại dương Mưa axit : than, than bitum, chứa: S, N Khi đốt, chúng thải vào khí lưu huỳnh oxit, nitơ oxit Các oxit tạo nên tác dụng với nước khí làm cho mưa rơi xuống Nguyên lý chung công nghệ khí hóa than a Khí hóa than Là trình tổng cộng phản ứng đồng thể dị thể nhiên liệu rắn chứa cacbon Phụ thuộc vào mục đích trình khí hóa, nhận sản phẩm khí chứa CO, H CH4 Hỗn hợp khí sản phẩm chứa CO + H2 có tỷ lệ khác cấu tử dùng cho trình tổng hợp hóa học Nếu coi than chủ yếu chứa cacbon không tính đến thành phần khác N, S khí trơ trình khí hóa coi gồm phản ứng sau: C + O2 = CO2 (1) C + CO2 = 2CO (2) C + H2O = CO + H2 (3) C + 2H2 = CH4 (4) Tất phản ứng để tạo sản phẩm khí nêu phản ứng dị thể CO2 sản phẩm khí bậc tiếp tục tương tác với cacbon có vùng phản ứng đồng thời với trình trình chuyển hóa đồng thể sản phẩm khí bậc tạo thành trình CO + 3H2 CO + H2O = = CH4 + H2O CO2 + H2 (5) (6) Như trình xảy trình khí hóa than mô tả đầy đủ phương trình phản ứng từ (1) đến (6) Các phản ứng đồng thể (5-6) dị thể (1-4) xảy kèm theo thay đổi mạnh lượng hệ thống Các số liệu số cân entanpi hệ thống phản ứng quan trọng thường dẫn sổ tay hóa lý Trên sở hàm nhiệt động, tính toán lý thuyết thành phần cân khí trình khí hóa phụ thuộc vào nhiệt độ Thường tính toán dựa điều kiện lý tưởng, song thực tế lại không đạt điều kiện 10   Quá trình khí hóa nghịch tiến hành lò khí hóa, than đổ từ đỉnh lò xuống dưới, gió từ phía lò chiều với than xuống phía Sản phẩm khí trình khí hóa thoát phía đáy lò Do khí hóa thực điều kiện nên chúng có đặc điểm sau: a) Phân bố lại khu vực lò ngược với trình khí hóa thuận b) Hình thức trao đổi nhiệt lò khí hóa nghịch Trong lò khí hóa nghịch, vùng có nhiệt độ cao vùng cháy, có xu hướng trao đổi nhiệt với khu vực xung quanh Nhiệt truyền cho vùng khử chủ yếu trình đối lưu, nhiệt truyền lên phía (vùng cốc hóa) chủ yếu xạ dẫn nhiệt c) Ảnh hưởng trình bán cốc (nhiệt phân than) trình khí hóa nghịch Trong lò khí hóa nghịch, sản phẩm trình nhiệt phân (bán cốc) thoát phải qua khu vực cháy, có dư oxy nhiệt độ cao nên đại phận khí chất lỏng nhiệt phân bị cháy bị phân hủy tiếp, nên sản phẩm trình khí hóa nghịch chủ yếu có CO, H2, H2O, lượng nhỏ loại nhựa, hydrocacbon Hàm lượng nhựa trình khí hóa nghịch thấp, không 0,3- 0,5 g/m3, khí sản xuất theo trình khí hóa thuận có hàm lượng nhựa cao, đến 30- 40 g/m3 Sản phẩm khí từ trình khí hóa nghịch có chất lượng tốt từ trình khí hóa thuận nên khí dùng để chạy động đốt chế biến hóa học Khí hóa liên hợp Quá trình khí hóa liên hợp trình kết hợp phương pháp khí hóa thuận phương pháp khí hóa nghịch thiết bị Than từ đỉnh lò xuống, gió từ xuống chiều với than tạo điều kiện cho trình khí hóa nghịch Ưu nhược điểm trình khí hóa tầng cố định Nhờ xếp vùng phản ứng lò, vùng vùng kia, nên nhiệt độ lò giảm dần từ lên trên, than xuống nóng Phương pháp khí hóa tầng cố định, phương pháp khí hóa nghịch liên hợp, có ưu điểm sử dụng tất loại nhiên liệu ban đầu khác (về độ ẩm độ tro) mà không ảnh hưởng nhiều đến chất lượng khí than Than từ vùng sấy qua vùng bán cốc nên ẩm chất bốc thoát hết, đến vùng khử vùng cháy than 16 giữ nhiệt độ cần thiết cho phản ứng khử phản ứng cháy, chất lượng khí sản phẩm tốt Chính phương pháp cho phép khí hóa tất loại than, từ than non đến than già, kể loại đá dầu có hàm lượng tro cao (đến khoảng 50% tro) củi gỗ, (có độ ẩm đến 30%) Phương pháp không dùng loại than cám than bụi Phương pháp khí hóa tầng cố định cho phép sản xuất khí than có chứa nhiều hydrocacbon, khí sản phẩm có nhiệt cháy cao, có lợi dùng vào mục đích làm khí đốt Mất mát cacbon theo xỉ than phương pháp tương đối ít, theo chiều chuyển động than từ xuống nồng độ tác nhân khí O2, H2O tăng lên nồng độ cacbon pha rắn giảm dần Nhược điểm phương pháp mát nhiệt theo xỉ nhiều vùng tro xỉ tiếp xúc trực tiếp với vùng cháy, vùng có nhiệt độ cao, hiệu suất nhiệt trình không cao Quá trình khí hóa than xưởng Tạo khí Sơ đồ khối lưu trình công nghệ xưởng tạo khí 17 Quá trình khí hóa làm việc gián đoạn khâu tạo khí xử dụng nguyên liệu than cục, nước không khí Than cục đưa lên Bunke có dung tích 50 tấn/lò Hiện có mười lò tạo khí Than phân làm loại: 12¸25 mm, 20¸40 mm, > 40 mm, loại dùng cho loại lò khác áp dụng điều kiện công nghệ thích hợp lò khí hoá cho cỡ hạt than Mỗi ngày nhà máy dùng khoảng 450 than cục, tạo 43 000 m3 khí than ẩm, từ sản xuất 320 amôniac lỏng Than cục, nước không khí phối hợp phản ứng lò tạo khí nhiệt độ T = 1100°C tạo thành hỗn hợp khí CO, H2O, H2, N2, CH4, nước bụi Các phản ứng chủ yếu xảy là: 2C + O2 = CO – Q1 C + O2 = CO2 – Q2 CO + O2 = CO2 – Q3 C + H2O = CO + H2 + Q4 C + CO2 = 2CO + Q5 C + 2H2O = CO2 + H2 +Q6 Quá trình nhằm thu khí CO, N2, H2 Hai khí N2, H2 để tổng hợp NH3 Vì vậy, hỗn hợp khí than làm qua nhiều công đoạn để lọc bụi khí có hại cho trình tổng hợp Urê Nguyên liệu than cục đưa vào từ đỉnh lò Chất khí hoá không khí nước đưa qua tầng nhiên liệu để tiến hành khí hoá Tro xỉ tháo cửa đáy lò Trong lò khí hoá đưa chất khí hoá qua tầng nhiên liệu để tiến hành phản ứng có phân tầng Từ xuống, tầng nguyên liệu phân tầng sau: tầng sấy, tầng chưng, tầng khí hoá (bao gồm tầng khử tầng oxi hoá), tầng xỉ Các phản ứng chủ yếu xẩy tầng khí hoá: 2C + O2 = 2CO – Q C + O2 = CO2 – Q 2CO + O2 = CO2 – Q C + H2O = CO + H2 + Q C + CO2 = 2CO + Q 18 C + 2H2O = CO2 + 2H2 + Q Ngoài có phản ứng phụ: C + 2H2 = CH4 + Q CO + 3H2 = CH4 + H2O + Q CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + Q S + H2 = H2S Trong thành phần % khí than ẩm sau: CO2 6.6 CO 33.3 H2 37.0 O2 0.3 CH4 0.3 N2 22.4 Nguyên lý trình khí hóa than ẩm bao gồm hai giai đoạn giai đoạn thổi gió để tăng nhiệt chế tạo khí than ẩm Thực tế để đảm bảo an toàn nâng cao chất lượng khí than ẩm, tuần hoàn làm việc bao gồm giai đoạn:   Thổi gió: Nguồn không khí cung cấp cho trình thổi gió, để tăng nhiệt cho lò khí hoá cung cấp nhiệt cho hỗn hợp nước giai đoạn chế khí thổi xuống Không khí quạt gió đưa vào đường ống chung với áp suất 2800-3200 mmH2O đưa qua tầng than nóng đỏ xẩy phản ứng cháy cacbon với Oxi không khí Nhiệt tích lại tầng than lò Sau khỏi lò đốt, khí thổi gió vào lò nhiệt thừa theo hướng từ xuống qua van ống khói phóng không đưa tới cương vị thu hồi khí thổi gió qua van hồi lưu Khí thổi gió đốt để loại bỏ CO, nhiệt tận dụng để tạo nước cấp cho trình sản xuất Thổi lên lần một: Hỗn hợp nước (là nước nhiệt) 5at 280-350C không khí qua tầng than nóng đỏ, chế tạo khí than ẩm, qua lò đốt sang nồi nhiệt thừa, trao đổi nhiệt gián tiếp với nước, van ba ngả đến thuỷ phong túi rửa vào đường ống 19    chung khí than qua tháp rửa, khí than di từ lên, nước tuần hoàn dội xuống làm lạnh làm khí than ẩm vào két khí Khí tiếp tục qua tháp lọc điện, bụi lọc bỏ hàm lượng giảm xuống khoảng [...]... khi khí sản xuất theo quá trình khí hóa thuận có hàm lượng nhựa cao, đến 30- 40 g/m3 Sản phẩm khí từ quá trình khí hóa nghịch có chất lượng tốt hơn từ quá trình khí hóa thuận nên khí đó có thể dùng để chạy các động cơ đốt trong hoặc chế biến hóa học Khí hóa liên hợp Quá trình khí hóa liên hợp là quá trình kết hợp phương pháp khí hóa thuận và phương pháp khí hóa nghịch trên cùng một thiết bị Than đi từ. ..  Quá trình khí hóa nghịch 15   Quá trình khí hóa nghịch được tiến hành trong các lò khí hóa, ở đó than đổ từ trên đỉnh lò xuống dưới, gió cũng đi từ phía trên của lò và đi cùng chiều với than xuống phía dưới Sản phẩm khí của quá trình khí hóa thoát ra ở phía đáy lò Do khí hóa thực hiện trong các điều kiện như vậy nên chúng có các đặc điểm sau: a) Phân bố lại các khu vực trong lò ngược với quá trình. .. chính: xưởng Tạo khí, xưởng Amoniac và xưởng Ure được thể hiện như hình sau: 13 14  Ure Hà Bắc được sản xuất từ nguyên liệu than antraxit cục, hơi nước và không khí Ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu về quá trình khí hóa than trong xưởng Tạo khí Quá trình khí hóa than theo phương pháp tầng ngọn lửa cố định Sản phẩm của quá trình hóa khí gồm: CO2, O2, N2, H2, H2S, Ar, CH4…được gọi là khí than ẩm, khí than ẩm... và sau hệ thống này được gọi là khí tinh chế Khí tinh chế đi vào đoạn 4 và 5 của máy nén 6 cấp Ra khỏi đoạn 5 khí tinh luyện được đưa vào tháp khử vi lượng bằng dung dịch đồng kiềm và trở thành khí nguyên liệu tổng hợp NH3 Đôi nét về khí hóa than tầng cố định:  Quá trình khí hóa thuận Theo phương pháp này thì than được nạp vào từ trên đỉnh lò xuống phía dưới, gió (không khí, hơi nước ) đi vào lò từ. .. cho nhiều phương pháp khí hóa than khác nhau Tùy thuộc kích cỡ của than đưa vào lò khí hóa mà có thể áp dụng một trong ba kiểu công nghệ khí hóa phổ biến hiện nay là: khí hóa than tầng cố định; khí hóa than tầng sôi và khí hóa than dòng cuốn - Than cục to, đường kính 10 - 100mm: thích hợp kiểu công nghệ khí hóa than tầng cố định - Than cục nhỏ, đường kính 0 - 10mm: thích hợp công nghệ khí hóa than tầng... - Than cám, đường kính 0 - 2mm: thích hợp công nghệ khí hóa than dòng cuốn (khô và ướt) Cả ba công nghệ khí hóa than nói trên đều có thể cho ra các sản phẩm khí, đó là: khí than khô; khí lẫn; khí than ướt; khí than giàu oxy, v.v Ngược lại, một phương pháp khí hóa nhất định cũng có thể khí hóa được nhiều loại than khác nhau, ví dụ phương pháp khí hóa tầng cố định có thể dùng các loại nhiên liệu khác... xuống, gió cũng đi từ trên xuống cùng chiều với than tạo điều kiện cho quá trình khí hóa nghịch Ưu nhược điểm của các quá trình khí hóa tầng cố định Nhờ sắp xếp các vùng phản ứng trong lò, vùng nọ kế tiếp vùng kia, nên nhiệt độ trong lò giảm dần từ dưới lên trên, than càng đi xuống dưới càng nóng Phương pháp khí hóa tầng cố định, nhất là phương pháp khí hóa nghịch hoặc liên hợp, có ưu điểm là có thể sử... sự thuận lợi để thêm chất khí hóa vào than để giảm nhiệt độ nóng chảy của tro xuống Hóa khí ở nhiệt độ cao sẽ làm tăng lượng oxy tiêu thụ cuarquas trình và sẽ giảm toàn diện hiệu suất của quá trình hóa khí Vì vậy trong quá trình hóa khí ta luôn đảm bảo nhiệt độ trong lò không được vượt quá giá trị cho phép - Các quá trình hóa khí hiện đại đều hoạt động ở áp suất 30bar và nhiệt độ trên 1300oC Ở điều kiện... xảy ra trong quá trình khí hóa với gió gồm hơi nước và oxy : C + O2 = 2CO + 52285 kcal/k mol C C + H2O = CO + H2 + 31690 kcal/kmol C Lượng oxy cần là 0.1 m3 O2/kg C hoặc 0.38 kg O2/kg C 12 5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khí hóa than a Ảnh hưởng của áp suất - Quá trình khí hóa xảy ra ở áp suất nhất định Thực tế thì để quá trình khí hóa hoạt động thì áp suất tối thiểu phải là 10bar và có thể đạt... nghịch Trong lò khí hóa nghịch, sản phẩm của quá trình nhiệt phân (bán cốc) thoát ra phải đi qua khu vực cháy, ở đó có dư oxy và nhiệt độ cao nên đại bộ phận khí và chất lỏng nhiệt phân bị cháy và bị phân hủy tiếp, nên sản phẩm của quá trình khí hóa nghịch chủ yếu chỉ có CO, H2, H2O, và một lượng nhỏ các loại nhựa, hydrocacbon Hàm lượng nhựa trong quá trình khí hóa nghịch là thấp, không quá 0,3- 0,5