Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 8: Kỹ thuật nhiên liệu

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Kỹ thuật nhiên liệu, kỹ thuật sản xuất khí than, kỹ thuật luyện than cốc,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hóa công nghệ - Chương 8: Kỹ thuật nhiên liệu TRƯỜNGĐẠIHỌCHỒNGĐỨC KHOAKHOAHỌCTỰNHIÊNHÓACÔNGNGHỆ TH.SNGÔXUÂNLƯƠNG CHƯƠNGVIII.KỸTHUẬTNHIÊNLIỆUNhiên liệu là tên gọi của các chất cháy ở dạng rắng, lỏng khí có trong thiên nhiênhay nhân tạo được dùng làm nguồn cung cấp nhiệt hoặc làm nguyên liệu trongcông nghiệp hoá chất. Bao gồm.Nhiên liệu thiên nhiên: than, gổ, dầu mỏ, khí TNNhân tạo: than cốc, than gổ, xăng, dầu hoá, khí than, khí cốc … chủ yếu đượcđiều chế từ nhiên liệu thiên nhiên.A. KỶ THUẬT SẢN XUẤT KHÍ THANI. Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA KHÍ THANSản xuất than là quá trình chuyển hoá than ở dạng rắn thành dạng khíThành phần chính CO, H2 dùng làm chất đốt hoặc tổng hợp hữu cơ CO + 2H2  CH3OHDùng khí than có nhiều ưu điểm hơn than (nhiệt độ cháy cao  dễ điềuchỉnh ngọn lửa, khi cháy không tro bụi  dễ vận chuyển)Khí than dùng trong lò luyện thép mác tanh, lò đúc nấu thuỷ tinh, dùng làm nhiênliệu cho động cơ đốt trong H2+ O2  H2OT/H hữu cơ : sản xuất rượu metylic, etylic, hiđrôcacbon, HCHO… CO + O2  CO2Quá trình hoá khí than ra đời đầu thế kỷ XIX (nga)Việt Nam: Thuỷ tinh Hải Phòng, sứ Hải Dương, phân đạm Bắc Giang, bóng đènphích nước Rạng Đông.II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT1. Nguyên tắc chungoxi hoá không hoàn toàn của C của than nhờ chất oxi hoá chứa oxi: KK, H2O,CO2, O2… và sản phẩm chủ yếu gồm H2, CO2, CH4, N2, H2S… ở nhiệt độ phảnứng 12000C . Qúa trình biến đổi hoá học từ C của than  khí gọi là quá trình hoákhí than.2. Các phản ứng trong quá trình hoá khí thanCác phản ứng chínhIII. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤTCơ sở phân loại:Dựa vào chiều chuyển động của gió (KK và hơi nước) đưa vào lò (than luôn đổtừ trên xuống)  4 phương pháp.a. Phương pháp hoá khí thuận: gió đưa vào từ đáy lò, xuyên qua lớp than, tạothành khí rồi thoát lên trên, sản phẩn lấy ra ở phía trên lò.b. Phương pháp hoá khí nghịch: giá đưa vào từ đỉnh lò cùng chiều với than, sảnphẩm lấy ra ở đáy lòc. Phương pháp hoá khí ngang: giá đưa vào ngang lò giữa lò thẳng gốc vớichuyển động của thand. Phương pháp hoá khí liên hợp: gió đưa vào theo 2 chiều ngược nhau (trên –dưới) sản phẩm lấy ra giữa thân lòDựa vào thành phần khí thổi vào lò  có 3 phương phápa. Phương pháp khi than khô:Khí thổi vào lò là KK  sản phẩm chủ yếu là CO (34,7%),N2 (64,5%), Ar (0,8%), NiN2 còn lại tồn  năng suất toả nhiệt lớn 4300KJ/m3Sản phẩm dùng cho lò cao  cung cấp C, CO cho quá trình luyện gang  nhiệtđộ lên tới 18000C.b. Phương pháp khí than ướt (ẩm)Khí thổi vào lò là HH (H2O, KK)  sản phẩm CO (27%), H2 (13,5%), N2 (52,6%),CH4 (0,5%)NH2/N2 > 3 đạt tỷ lệ cho tổng hợp NH3.H = 80% thay KK = O2 và tăng nhiệt độ > 12000C  tăng sản phẩm CO, H2 vàCH4  tăng năng suất tỏ nhiệt của khí đốt và tăng hiệu suất của quá trình hoá khíthan.c. Phương pháp khí hơi nướcPhương pháp gián đoạn (t/c chu kỳ): 2 giai đoạn chínhGiai đoạn 1: thổi KK C + O2  CO2 2C + O2  CO2Phản ứng có H < O  nhiệt độ tăng.Giai đoạn 1 quyết định tới chất lượng sản phẩm vì phản ứng tạo khí hơi nước đòihỏi Q lớn, bề mặt phản ứng lớn, tốc độ thổi khí lớn để CO2 không bị khử thànhCO hạ thấp nhiệt độ lò. Song chọn tốc độ thích hợp để đỡ tổn thất nhiệt.Giai đoạn 2: Thổ hơi H2OC + H2O = CO + H2C + H2O  CO2 + 2H2Nhiệt độ phản ứng giảm  V giảm chất lượng khí giảm  PP liên tục+ PP liên tục: phương pháp này dùng hơi nước quá nhiệt, hơi nước trước khi chovào lò qua buồng thu hồi nhiệt để nâng nhiệt độ tới 1100-12000Csản phẩm H2: 35-45%, CO : 20-21%, CO2 : 25-30%N2: 0,8%, CH4 : 8-10%, VH2 : VCO2 = 2:1  phù hợp với sản xuất CH3OH, năngsuất toả nhiệt 10.3500KJ/m3.IV. THIẾT BỊ HOÁ KHÍ (SGK)B. KỸ THUẬT LUYỆN THAN CỐCI. Ý NGHĨA KINH TẾ CỦA QUÁ TRÌNH CỐC HOÁSản phẩm gồm: rắn than cốc, nguyên liệu giàu C nhất (96,5-97,5%)Khí cốc: chủ yếu H2, CH4 còn lại CO, CO2, NH3, N2, C2H4… C6H6 chưa ngưngtụ.Lỏng < nhựa than đá: Nhiều hiđro cac bon thơm và fenol.Than cốc là nguyên liệu cần thiết cho luyện kim (gang cần 0,7-0,8 tấn cốc vì %Cmax  Q nhiệt ớn) trong giá thành gang, than cốc chiếm 40%. Cốc – sản xuấtphân lân nung chảy, khí than.Khí cốc, nhựa than đá là bán sản phẩm dùng sản xuất NH3, CH3OH, C2H5OH,benzen, toluen, thuốc trừ sâu, chất dẻo.VD: Khí cốc + H2SO4  (NH4)2SO4  NH3Phát triển kỷ nghệ luyện cốc là một yêu cầu cần thiết với nền kinh tế quốc dân. ởViệt Nam kỷ nghệ này phát ở ở Hòn Hai, Làng Gốm (Thái Nguyên) và ở Công tygang thép Thái Nguyên.II. CƠ SỞ LÝ HOÁ1. Khái niệm chungCơ sở: là sự khử cấu tạo nhiệt của thanQúa trình cốc hoá là quá trình chưng khô than đá không có không khí ở nhiệt độ >10000C.Than đá  than cốcQuá trình phức tạp + phản ứng hoá học kèm theo hiện tượng lý hoá khác nhaunhư biến đổi trạng thái liên hợp  khối chắc của bán cốc  cục cốc riêng biệt.Đồng thời mỗi giai đoạn kèm theo NN quá trình lý hoá như hấp thụ và khử hấpthụ ...