Vấn đề chính của quá trình oxi hóa không hòan tòan là đầu đốt và dòng chảy. Thiết bị
reforming có hoặc không có xúc tác, khí tự nhiên và oxi sẽđược trộn trong đầu đốt. Đầu
đốt không chỉ thúc đẩy hỗn hợp khí tự nhiên và oxi, mà còn phỳ hợp với các lò đốt để tạo thành dòng chảy thích hợp, sau đó hình thành sự phân bố nhiệt độ thích hợp. Đối với quá trình oxi hóa không hòan tòan không xúc tác khí tự nhiên, đầu đốt có hai chức năng chính: Đảm bảo nguyên liệu và trộn oxi với tỷ lệ chính xác và tìm hướng và hình dạng của ngọn lửa. Đầu đốt là yếu tố quan trọng trong thiết bị reforming đốt cháy oxi. Đầu đốt trộn nguyên liệu hydrocacbon và oxi. Thiết kế cẩn thận các đầu đốt đảm bảo một quy trình dòng chảy với hiệu quả trộn để bảo vệ các vật liệu chịu lửa và đầu đốt từ ngọn lửa nóng. Trong quá trình oxi hóa không hòan tòan không xúc tác, tỷ lệ cao của lò phản ứng (L/D) là lớn hơn 3:1 đểđảm bảo thời gian trộn và thời gian lưu thích hợp.
Những phản ứng xảy ra trong quá trình là:
PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 43
Hình 2-8: Sơ đồ công nghệ chuyển hóa không xúc tác
Trong quá trình POX không xúc tác của thiết bị reforming tự nhiệt, đối với trường hợp của metan và oxi hoặc không khí làm nguyên liệu, oxi được trộn với metan và đốt trong ngọn lửa khuếch tán. Các phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt rất nhanh để tất cả oxi được tiêu thụ bởi các phản ứng với khí metan. Phản ứng đốt cháy metan xảy ra thông qua nhiều phản ứng gốc. Quá trình này có những ưu điểm như sau:
- Quá trình oxi hóa không hòan tòan không xúc tác với oxi tinh khiết là quá trình lý tưởng cho tỷ lệ yêu cầu H2/CO nhỏ hơn 2.
- Phản ứng là tỏa nhiệt, không cần bổ sung nhiệt
- Sử dụng oxi hóa không hòan tòan khí oxi tinh khiết, hàm lượng khí trơ trong vòng lặp thấp trong quá trình tổng hợp methanol, dẫn đến tiết kiệm năng lượng
- Quá trình oxi hóa không hòan tòan không sử dụng xúc tác và vấn đề ngộ độc xúc tác không cần giải quyết
Trước khi khí được chuyển hóa, việc loại bỏ các hợp chất lưu huỳnh là không cần thiết. Ở nhiệt độ cao (1200oC), các hợp chất hữu cơ lưu huỳnh (thiophen, sunfua, thiol)
PHẠM VĂN CẢNH LỚP KSTN HÓA DẦU K54 44
hóa quá trình làm sạch, tăng độ chính xác của quá trình khử lưu huỳnh, giảm chi phí làm sạch và giảm ô nhiễm môi trường.