BỘ CÔng thưƠng trưỜng cao đẲng công nghiệp tuy hòA
tải về 0.81 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- Khí làm nguyên liệu tổng hợp hóa dầu
- Khí làm nhiên liệu đốt
Phân đoạn khíPhân đoạn khí bao gồm các hydrocacbon C1 đến C4, một lượng rất ít C5, C6. Các khí này có thể khai thác từ mỏ khí hoặc tách ra khi khoan dầu. Khí được ứng dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp tổng hợp hóa dầu và làm nhiên liệu đốt.
Amoniac (NH3) là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp phân đạm. Quá trình tổng hợp sử dụng chủ yếu là khí thiên nhiên qua các quá trình sau: Đầu tiên chuyển hóa thành khí tổng hợp (quá trình reforming hơi nước) CH4 + ½ O2 CH4 + H2O CO + H2O Sau khi loại bỏ CO là tiếp đến giai đoạn tổng hợp amoniac: N2 + 3H2 Xúc tác cho phản ứng này là các oxyt như Fe2O3, Fe3O4, FeO, Al2O3, Cr2O3, TiO2…Phản ứng này xảy ra ở áp suất cao (25 đến 100MPa), nhiệt độ 5000C.
Metanol là một trong những nguyên liệu và dung môi quan trọng trong công nghiệp hóa học. Metanol còn được coi là nhiên liệu lý tưởng vì nó có khả năng cháy hoàn toàn không gây ô nhiễm môi trường, ngoài ra nó được sử dụng làm phụ gia tăng trị số octan cho xăng. Có thể tổng hợp metanol bằng cách oxy hóa không hoàn toàn metan theo phản ứng sau: CH4 + [O] Xúc tác sử dụng trong quá trình này có thể là: Các kim loại Fe, Ni, Cu, Pd… các oxyt của chúng, hoặc hỗn hợp oxyt và kim loại. Ngày nay trong công nghiệp, xúc tác được sử dụng là V2O5 với nguyên liệu là hệ CH4, O2, NO và các nhiệt độ khác là nhiệt độ, áp suất. Trong công nghiệp hóa chất, mêtanol được sử dụng như là một bán sản phẩm cho nhiều quá trình tổng hợp công nghiệp. Phần lớn metanol dùng cho điều chế formandehit và một số chất quan trọng như: Cloruametyl (CH3Cl), metyl amin (CH3NH2), axit acetic (CH3COOH), vinylmetyl ete (CH3O-CH=CH2), metyl mercaptan (CH3SH)… Như vậy, oxy hóa trực tiếp metan có thể thu được sản phẩm là metanol và formaldehyt. Việc sử dụng NOx như là chất khơi mào hoặc chất oxi hóa cho phản ứng đã đem lại những hiệu quả rõ rệt. Thành phần sản phẩm thu được khi oxy hóa trực tiếp metan có thể tham khảo ở hình 4.1.
Hiện nay trong công nghiệp sử dụng các loại lò đốt với nhiều loại nhiên liệu truyền thống khác nhau như D.O, F.O, than, điện… Phục vụ cho công đoạn gia nhiệt của các công nghệ sản xuất khác nhau như: nung, sấy, hấp. Lượng nhiên liệu sử dụng trong lĩnh lực này rất lớn, do vậy việc chuyển đổi nhiên liệu càng có ý nghĩa to lớn. Chuyển hóa khí thành nhiên liệu đốt là hướng sử dụng quan trọng và có hiệu quả cao, do đó công nghệ hóa lỏng khí đã và đang phát triển trên phạm vi toàn cầu.
Ý nghĩa quan trọng nhất của việc hóa lỏng khí tự nhiên là giảm được 600 lần thể tích, làm cho công việc tồn trữ, vận chuyển và bảo quản trở nên thuận lợi hơn rất nhiều. Trong quá trình hóa lỏng khí tự nhiên, các khí có nhiệt độ sôi thấp sẽ được làm lạnh xuống dưới điểm sương của nó. Khí tự nhiên hóa lỏng được sử dụng làm nhiên liệu trong nhiều ngành kinh tế quốc dân như năng lượng, công nghiệp, giao thông vận tải, khí đốt dân dụng, và tỏ ra có ưu thế hơn hẳn so với các loại nhiên liệu khác. Chẳng hạn như trong ngành năng lượng, sử dụng khí tự nhiên để sản xuất điện sẽ làm giảm giá thành từ 30 đến 40%. Xây dựng nhà máy chạy bằng khí đốt, vốn đầu tư sẽ giảm 20% so với nhà máy chạy bằng than. Ngày nay, khoảng 20% tổng lượng khí tiêu thụ trên thế giới là phục vụ cho việc sản xuất ra năng lượng và dự tính con số này trên thị trường sẽ tăng mạnh trong những năm tới. Nhiều nhà máy chu trình hỗn hợp khí lớn đang được xây dựng, và tăng nhanh trong khi nhiều nhà máy năng lượng sẵn có đang được trang bị lại để tăng hiệu quả và giảm chất thải NOx và SOx. Một số hệ thống tầm cỡ lớn cung cấp hơi quá trình cũng được sử dụng, gọi là nhiệt – năng lượng kết hợp (Combined heat and power – CHP). Hiện trên thế giới việc sử dụng khí cho phát điện là rất phổ biến. Ở các nước có nguồn khí thiên nhiên dồi dào, khí được sử dụng cho máy phát điện chiếm tỷ lệ rất cao (khoảng 80% sản lượng khí khai thác được). Bởi vì việc sử dụng khí có tính ưu việt như sau:
Thành phần chủ yếu của LPG bao gồm các hydrocacbon parafinic như propan, butan. Ngoài ra, tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà trong thành phần của nó có thể có mặt một lượng nhỏ olefin như propylen, butylen. Khi hóa lỏng, thể tích của các hydrocacbon giảm, ví dụ một lít propan lỏng cho 270 lít hơi ở 1 atm, 1 lít butan lỏng cho 238 lit hơi ở 1 atm. Vì vậy cũng như LNG, LPG có thể vận chuyển, tồn trữ một cách dễ dàng và thuận tiện. Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt LPG rất lớn (khoảng 10900 đến 13000 kcal/ kg tương đương với với nhiệt lượng của 1,5 đến 2 kg than củi, 1,3 lit dầu hỏa hay 1,5 lit xăng). Với nhiệt lượng đó có thể sử dụng cho các lò công nghiệp, làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong thay cho xăng (trong các loại ôtô), làm nhiên liệu dân dụng. Ngày nay trên thế giới có xu hướng sử dụng LPG thay cho nhiên liệu xăng để chạy ôtô, do nó có nhiều ưu điểm hơn hẳn so với các loại nhiên liệu khác là nhiên liệu cháy hoàn toàn, không có khói, không có tro, không lẫn các tạp chất gây ăn mòn các phương tiện bồn bể chứa, không gây ô nhiễm. Hàm lượng khí thải độc hại như NOx, COx rất ít. Để sản xuất LPG, người ta vừa nén vừa làm lạnh đến nhiệt độ hóa lỏng của chất khí. Ví dụ, propan hóa lỏng ở - 42,10C; izo – butan ở - 110C; n – butan ở - 0,50C. Qua phần phân tích, so sánh, đánh giá về tương quan giá thành trên đơn vị nhiệt trị và hiệu suất đốt cháy giữa các loại nhiên liệu truyền thống, nhiên liệu khí thiên nhiên và LPG cho thấy nếu xét về phương diện chi phí, thì việc chuyển đổi các nhiên liệu truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên và LPG sẽ tiết kiệm được đáng kể chi phí cho nhiên liệu tính trên đầu sản phẩm. Khí đốt có thể đạt được nhiệt trị cung cấp cao một cách nhanh chóng và cũng hạ nhiệt nhanh khi ngưng sử dụng. Đây là ưu điểm lớn của khí trong quá trình nung, đun, nấu. Theo tài liệu của Unique Gas cung cấp, hiệu quả về nhiệt trị của việc sử dụng khí với các loại nhiên liệu khác là: Bảng 3.1. So sánh nhiệt trị của các nhiên liệu
Bên cạnh việc giảm ô nhiễm môi trường khí dùng khí thiên nhiên và LPG còn tiết kiệm được khoảng 30 – 50% thời gian đun nóng do khí có nhiệt cháy cao hơn các loại nhiên liệu khác và có hiệu suất cao gấp 1,5 lần so với các loại chất đốt khác. Đây là loại nhiên liệu sạch, hiệu suất cháy cao, không sinh khói và tạo muội khi cháy. Về nguyên tắc LPG được sử dụng như là một nguồn nguyên liệu tiện lợi sạch sẽ nhất trong các loại nhiên liệu thông dụng. LPG được chia thành 5 lĩnh vực sử dụng chính:
|
CO + 2H2
2NH3 + Q