• Nhu cầu thị trường:
Như đã trình bày ở những phần trước việc sử dụng DME nhiên liệu thay thế, đặc biệt là cho LPG là một hướng đi hứa hẹn nhiều tiềm năng đối với điều kiện thực tế tại nước ta. Do DME giá thành thấp, dễ dàng vận chuyển, tồn chứa và nhất là có thể trộn chung thành hỗn hợp với LPG trong các thiết bị đã sử dụng cho LPG mà không cần thay đổi nhiều về thiết bị sử dụng.
Theo thống kê của PV Gas[6], nhu cầu sử dụng LPG của nước ta trong những năm qua là khá cao, với sản lượng tiêu thụ ban đầu của PV Gas chỉ đạt trên 100 ngàn tấn, sau đó tăng lên 350 ngàn tấn vào năm 2005 và trong năm 2010 đã đạt mức 810 ngàn tấn. Dự báo nhu cầu tiêu thụ khí hóa lỏng LPG ở nước ta sẽ vượt mức 1 triệu tấn vào năm 2013. Lượng LPG sản xuất trong nước chủ yếu nguồn cung từ nhà máy xử lý khí Dinh Cố (khoảng 230 ngàn tấn năm 2010), và từ năm 2009 trở lại đây có thêm nguồn cung mới từ nhà máy lọc dầu Dung Quất (khoảng 340 ngàn tấn năm 2010), đáp ứng khoảng 52% nhu cầu thị nội địa.
Trong khuôn khổ đề tài này, xin lấy mức 570 ngàn tấn LPG/năm là tổng lượng LPG sản xuất trong nước năm 2010 làm mức chuẩn để làm cơ sở cho các bước tính toán tiếp theo.
Theo một nghiên cứu về việc sử dụng DME để thay thế cho LPG trong các thiết bị[4], hỗn hợp có tỷ lệ khoảng 20% thể tích DME/LPG là tối ưu về độ an toàn và tương thích hơn so với sử dụng DME độc lập. Vì vậy đề tài sẽ lấy mức 20% về thể tích làm tỷ lệ để phối trộn DME vào LPG.
• Công nghệ: phỏng theo quy trình trực tiếp của JFE (Nhật Bản)
Như đã trình bày ở trên DME được tổng hợp theo 2 phương pháp gián tiếp và trực tiếp. Phương pháp tổng hợp trực tiếp mới chỉ được nghiên cứu trong vòng hơn mười năm trở lại đây, nó cho pháp điều chế DME trực tiếp từ
cacbon monoxit và hydro trên những loại chất xúc tác đặc biệt. Hiện tại, 2 hãng Air Product and Topsoe Haldor (EU) và JFE (Nhật Bản) với quy trình phản ứng và những bí quyết riêng của mình đang đi đầu trong phương pháp tổng hợp mới này.
Hình 1.10 Công nghệ sản xuất DME của JFE[13]
Quy trình công nghệ gồm 3 cụm chính:
1. Reforming khí thiên nhiên sinh khí tổng hợp: công nghệ Tri- Reforming[9]. Bao gồm các phản ứng CO2 reforming, steam reforming và oxi hóa không hoàn toàn.
2. Tổng hợp trực tiếp DME: bao gồm phản ứng hydro hóa CO tạo methanol, dehydrate methanol tạo DME và phản ứng WGS.
3. Cụm phân tách sản phẩm: hỗn hợp sau phản ứng sẽ đi qua các thiết bị hấp thụ và chưng cất để tách rời DME, MeOH và nước. Hỗn hợp chưa phản ứng sẽ được hoàn lưu trở lại để tăng hiệu suất của quá trình.
• Xúc tác:
Chất xúc tác sử dụng cho quá trình tổng hợp DME dùng chất mang γ- Al2O3, đồng kết tủa 3 muối Cu, Zn, Al với tỷ lệ là CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:6[1]. Xúc tác sử dụng thích hợp nhất cho tổng hợp DME ở điều kiện 275oC.
• Nguyên liệu:
Nguyên liệu chọn để sản xuất DME là methane và Flue gas từ nhà máy điện đã được xử lý loại bỏ Nitơ và các khí độc NOx, SOx[9]:
- Flue gas từ các nhà máy năng lượng sau quá trình xử lý loại bỏ các thành phần không thích hợp hoặc gây đầu độc xúc tác sẽ có thành phần chính gồm CO2, H2O, O2. Đây là các thành phần phù hợp cho quá trình tổng hợp Syngas[9].
Khi đã có được những dữ kiện căn bản như trên, bước tiếp theo sẽ tiến hành mô phỏng quy trình công nghệ với sự trợ giúp của phần mềm Hysys với mục đích tối ưu hoá các quá trình, tìm ra một quy trình công nghệ phù hợp có thể sử dụng trong thực tế.
PHẦN II
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ
Chương 2: MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DME BẰNG PHẦN MỀM HYSYS