Thành phần của khớ tổng hợp thu được từ quỏ trớnh steam reforming khớ tự nhiờn và quỏ trỡnh trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn phõn đoạn FO nặng được so sỏnh trong bảng 8.1
Bảng 8.1. Thành phần của khớ tổng hợp thu được từ quỏ trớnh steam reforming khớ tự nhiờn và quỏ trỡnh trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn phõn đoạn FO nặng
Quỏ trỡnh
Nguyờn liệu
Oxy húa khụng hoàn toàn Steam
reforming
Khớ tự nhiờn Naphta FO Than đỏ Khớ tự nhiờn
Cấu tử H2 CO CO2 CH4 N2 Tạp chất khỏc 61 35 2-3 - 0-1 2-0 51 45 2-3 - 0-1 2-0 47 47 4 1 - 1 40 35 21 2 2 - 55-57 12-15 7-12 - 22-24 4-2 Bảng 8.1 3.1. Sản xuất hydro
H2 (to
s = -249,4oC, d = 0,0679) cú thể được sản xuất từ nhiều nguồn khỏc nhau: là sản phẩm phụ của quỏ trỡnh sản xuất cốc, cracking hơi nước reforming xỳc tỏc, từ quỏ trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn, reforming hơi nước, từ quỏ trỡnh điện phõn nước….
Từ bảng 4.4 cho thấy sản phẩm khớ tổng hợp của quỏ trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn và quỏ trỡnh steam reforming cú chứa nhiều CO, vỡ vậy để cú thể sản xuất hydro cho quỏ trỡnh tổng hợp amoniac cần cú cụng đoạn chuyển húa CO, tỏch CO2 và cỏc tạp chất.
Khớ sản phẩm thu được sau quỏ trỡnh chuyển húa CO ở nhiệt độ thấp (L.T.W.G.S) cần qua cỏc giai đoạn tỏch cỏc tạp chất sau:
• Tỏch ẩm: bằng phương phỏp làm lạng ngưng tụ hoặc hấp thụ bằng zeolit.
• Tỏch khớ axit, đặc biệt là CO2 hoặc H2S sinh ra trong quỏ trỡnh oxy húa khụng hoàn toàn cỏc nguyờn liệu đầu khụng được khử lưu huỳnh.
• Tỏch vết CO cũn lại
Hỡnh 9. mụ tả cỏc cụng đoạn trong quỏ trỡnh sản xuất H2 từ khớ tổng hợp của quỏ trỡnh reforming hơi nước và oxy húa khụng hoàn toàn.
Desungfua húa Steam reforming
H2O
Oxy húa khụng hoàn toàn
O2 H2O S Sản xuất S Hấp phụ H2S H 2O Chuyển húa CO Hấp thụ CO 2 và H 2S Sấy Làm sạch CO2 H2 Asphan Than đỏ Cặn chõn khụng FO Naphta LPG Metan Hỡnh 9. Sản xuất H2 từ khớ tổng hợp
3.2.Tỏch khớ axit
Phụ thuộc vào nguồn nguồn nguyờn liệu, phương phỏp sản xuất,loại xỳc tỏc sử dụng cho quỏ trỡnh chuyển húa CO với hơi nước, cú cỏc quỏ trỡnh tỏch khớ axit sau đõy:
a)Tỏch bằng hấp phụ húa học thuận nghịch, giải hấp thụ bằng cacha tăng nhiệt độ giảm ỏp suất. Cỏc dung mụi được sử dụng bao gồm: Alkanolamin (monoetanolamin, trietanolamin, dietanolamin, disopropyamin và diglycolamin), muối kiềm: cacbonat natri hoặc kali, kết hợp với amin hoặc khụng và dung dịch amoniac.
b) Tỏch bằng hấp thụ vật lý: hiệu quả hấp thụ phụ thuộc vào ỏp suất riờng phần của khớ axit. Cỏc dung mụi sử dụng bao gồm:dimetyl ete, metanol, N-metylpyrodidon, propylen glycol/metyl isopropyl ete, propyl cacbonat.
c) Kết hượp giữa hấp thụ húa học và hấp thụ vật lý: sử dụng hỗn hượp dung mụi để kết hợp khả năng hấp thụ húa học và vật lý như: meetanol etanolamin, sunfolan và diiso propylamin.
d) Hấp phụ:sử dụng oxyt sắt, oxyt kẽm, than hoạt tớnh và sàng phõn tử.
e) Màng thẩm thấu: Màng Pd, hoặc cỏc màng vật liệu polyme (màng polyamit, poly este, poly sunfon, poly vinyl trimetry silan, polytetrafloetylen, axetat xenlulo…)
f) làm lạnh sõu: dựng metan lỏng. 3.3. Tỏch vết CO
Để tỏch CO ở dạng vết, cú thể ỏp dụng cỏc phương phỏp sau đõy:
a) Hấp phụ bằng dung dịch muối đồng (axetat amon đồng, format amoni đồng), bằng metanol lạnh hoặc tetraclo nhụm đồng.
b) Metan húa (tương tự mục II.2.1.3 đó trỡnh bày).
c) Oxy húa xỳc tỏc CO thành CO2: phương phỏp này khụng chọn lọc nờn ớt được sử dụng.
3.4. Sản xuất CO
Cỏc phương phỏp được sử dụng trong cụng nghiệp để chế tỏch CO từ khớ tổng hợp bao gồm: hấp thụ và tỏch bằng kỹ thuật làm lạnh sõu. Phương phỏp hấp phụ thay đổi ỏp suất cũng cú thể được sử dụng nếu hàm lượng CO trong nguyờn liệu đầu dưới 40%. 3.5.Sản xuất CO bằng phương phỏp hấp phụ
CO được tỏch bằng dung dịch clo amoni đồng với sự tạo thành phức của CO với Muối đồng theo phản ứng thuận nghịch sau đõy:
Cl-- + Cu(NH 3)X+ + CO ↔ Cu(NH3)XCO+ + Cl-
Để giảm ăn mũn và giảm lượng Cu bỏm trờ bề mặt thiết bị phản ứng, cỏc ion Cl được loại bỏ bằng cỏch sử dụng cỏc axit hữu cơ yếu hơn axit formic, axit axetic… Quỏ trỡnh hấp thụ được tiến hành trong thỏp hấp thụ ngược dũng ở 2 Mpa, nhiệt độ nguyờn liệu vào 40oC, nhiệt độ dũng sản phẩm ra 65oC. Phức thu được sẽ được nhả hấp thụ bằng cỏch gia nhiệt đến 100ữ150oC và đưa sang thỏp tỏi sinh làm việc ở ỏp suất thấp 0,15 Mpa.
3.6. Sản xuất CO bằng phương phỏp làm lạnh sõu
Trong cong nghiệp quỏ trỡnh này được thực hiện bằng 2 cỏch:
a. Ngưng tụ: Nguyện liệu đầu su khi được sấy khụ để giảm hàm lượng ẩm xuống dưới 1 ppm được sử lý qua cỏc cụng đoạn sau:
• Làm lạnh xuống -185oC bằng cỏch trao đổi nhiệt với dũng sản phẩm lạnh.
• Ngưng tụ một số cấu tử.
• Tỏch khớ/lỏng.
Sau mỗi bước, hỗn hợp khớ được giảm ỏp suất. Để giảm sự mất mỏt năng lượng và tăng độ tinh khiết của sản phẩm cần tiến hành cỏc cụng đoạn phụ trợ sau đõy:
• Bay hơi một phần bằng cỏch dón nở sản phẩm bị húa lỏng.
• Tỏch cỏc cấu tử trong pha lỏng bằng phương phỏp chưng cất, N2 và CO thu được ở sản phẩm đỉnh, metan thu được ở đỏy.
b. Hấp thụ bằng metan lỏng.
Nguyờn liệu sau khi sấy tỏch ẩm, được làm lạnh xuống khoảng – 120oC bằng cỏch trao đổi nhiệt với dũng sản phẩm lạnh và được đưa vào đỏy thỏp đĩa. Metan lỏng được đưa vào từ đỉnh thỏp. Quỏ trỡnh hấp thụ xảy ra ở ỏp suất 1,6 Mpa, hydro khụng hấp thụ cú độ tinh khiết hơn 98,5%. Sau khi dón nở và bay hơi một phần, Phần trớch được đưa vào thỏp chưng làm việc ở ỏp suất 0,2 Mpa, CO thu được ở đỉnh thỏp, metan lỏng thu được ở đỏy thỏp được tuần hoàn lại thỏp hấp thụ.
Tổng hợp từ oxyt cỏcbon và hydro
cỏc quỏ trỡnh chuyển húa từ oxyt cỏc bon và hydro dưới tỏc dụng xỳc tỏc rất da dạng nhưng cú giỏ trị nhất là hai quỏ trỡnh: tổng hợp hydro cỏc bon( kể cả nhiờn liệu) và rượu (đặc điểm là metanol).
PHẦN C: TỔNG HỢP METHANOL