Luận văn: MÔ PHỎNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐẢO DÒNG SỬ DỤNG XÚC TÁC Ni/Al2O3 ĐỂ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HOÁ RIÊNG PHẦN KHÍ METHANE

Cơ sở khoa học và thực tiễn Việc khai thác khí tự nhiên hiện nay đang được chú trọng bởi nhiều lý do. Trong tự nhiên, khí tự nhiên khá dồi dào, chứa chủ yếu là khí methane (90%) đã trở thành nguồn tài nguyên đầy tiềm năng như một loại nguyên liệu thô cho rất nhiều quá trình sản xuất hóa chất, bởi nó có sẵn và rất khả thi về mặt kinh tế.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn:MÔ PHỎNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐẢO DÒNG SỬ DỤNG XÚC TÁC Ni/Al2O3 ĐỂ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HOÁ RIÊNG PHẦN KHÍ METHANE ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Khoa Kỹ thuật hoá học Bộ môn Kỹ thuật hoá dầu ***** Đề cương luận văn Thạc sĩ Đề tài MÔ PHỎNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐẢO DÒNG SỬ DỤNG XÚC TÁC Ni/Al2O3 ĐỂ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢPBẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HOÁ RIÊNG PHẦN KHÍ METHANE (MODELLING REVERSE FLOW REACTOR USING Ni/αAl2O3 AS CATALYST FOR PRODUCTION OF SYNGAS BY PARTIAL OXIDATION OF METHANE) Giảng viên hướng dẫn: TS. THÁI NGUYỄN HUY CHÍ ThS. TRẦN HẢI ƯNG Học viên: Phan Thị Dạ Thảo Chuyên ngành: Kỹ thuật hoá dầu Khoá: 2010 Thời gian thực hiện: 2/2011 – 6/2011 ----------- TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2011Phần 1. MỞ ĐẦU 1.1- Cơ sở khoa học và thực tiễn Việc khai thác khí tự nhiên hiện nay đang được chú trọng bởi nhiều lý do.Trong tự nhiên, khí tự nhiên khá dồi dào, chứa chủ yếu là khí methane (90%) đã trởthành nguồn tài nguyên đầy tiềm năng như một loại nguyên liệu thô cho rất nhiều quátrình sản xuất hóa chất, bởi nó có sẵn và rất khả thi về mặt kinh tế. Những nghiên cứudựa trên methane như steam reforming, cacbon dioxide reforming và oxy hóa methane(trực tiếp hay gián tiếp) tạo ra sự chú ý đặc biệt. Đây là một nguồn tài nguyên mới đầytiềm năng để cung cấp năng lượng, nhiên liệu và nguyên liệu đầu vào cho thế giớitrong một tương lai gần. Bên cạnh đó, khí methane là một trong khí gây ra hiệu ứngnhà kính, tác hại chỉ đứng sau CO2. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của khí thiên nhiên là để sản xuấtkhí tổng hợp (syngas). Khí tổng hợp là hỗn hợp của cacbon monoxide và khí hydrovới những tỉ lệ mol khác nhau. Khí tổng hợp có thể được sử dụng như một nguồn sảnxuất khí hydro (bằng cách loại bỏ cacbon monoxide trong syngas). Ngoài ra, khí tổnghợp còn dùng làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp ammonia/urea, quá trình tổnghợp methanol, quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch. Trong khi giá nhiên liệu từ nguồndầu mỏ truyền thống hiện tăng cao thì quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch được đánhgiá là một quá trình rất tiềm năng, đáp ứng được nhu cầu ngày càng tăng của thế giớivề việc sử dụng nhiên liệu hydrocacbon lỏng bằng cách tổng hợp từ các hydrocacbondạng khí giống như khí thiên nhiên. Ở góc độ kinh tế và kỹ thuật, rõ ràng khí thiênnhiên nên được chuyển hóa thành chất lỏng. Một số quy trình sản xuất khí tổng hợp từ khí thiên nhiên gồm steamreforming, CO2 reforming, và oxy hóa riêng phần. Trong đó, quá trình steamreforming và quá trình oxy hóa riêng phần có sử dụng xúc tác đã được đưa vào thươngmại hóa với nhiều mức độ khác nhau, trong khi CO2 reforming vẫn đang trong quátrình nghiên cứu phát triển. Tất cả các quá trình sản xuất syngas từ methane hay khíthiên nhiên thường xảy ra ở nhiệt độ khá cao, khoảng hơn 800ºC. Do đó, một lượngnăng lượng lớn được sử dụng để duy trì nhiệt độ cao cho phản ứng đã trở thành mộtvấn đề khi ứng dụng các quá trình này vào công nghiệp. Điều quan trọng trong khi thực hiện phản ứng Fisher-Tropsch là điều chỉnh tỉ lệH2/CO. Khi sản xuất khí tổng hợp thực tế, những quá trình reforming như reformingkhí methane dùng hơi nước – Steam-reforming of methane (SRM) hoặc reforming khímethane dùng khí CO2 – Carbon dioxide reforming of methane (CRM) đều gặp nhữngtrở ngại lớn vì cả hai phản ứng reforming trên đều cần phải qua quá trình điều chỉnh tỉlệ H2/CO. Trong khi đó, phương pháp oxy hoá riêng phần methane – partial oxidationof methane (POM) là một quá trình tỏa nhiệt nhẹ, lại có ưu thế hơn nhờ tạo ra H2 vàĐề cương luận văn Thạc sĩ trang 2CO có tỷ lệ phù hợp cho phản ứng Fisher-Tropsch. Do đó, quá trình oxy hóa riêngphần methane thành syngas có thể giảm đáng kể phí cho quá trình thiết kế, chế tạo vàvận hành của thiết bị khi so sánh với syngas sản xuất từ các quá trình khác. Tuy nhiên,khó khăn ở đây là việc điều khiển quá trình oxy hoá riêng phần methane để khắc phụchiện tượng quá nhiệt cục bộ và nguy cơ cháy nổ. Trong phản ứng oxy hoá riêng phần methane, dòng nhập liệu gồm khí tự nhiênvà không khí cần phải gia nhiệt sơ bộ đến nhiệt độ vận hành của thiết bị để đạt đượchiệu suất thu khí tổng hợp cao hơn do đó bộ phận trao đổi nhiệt sử dụng nhiệt thu hồiđược đánh giá là cần thiết cho quá trình oxy hoá riêng phần. Việc bổ sung một thiết bịtruyền nhiệt có chi phí khá cao, do đó bộ trao đổi nhiệt thu hồi sẽ thích hợp hơn đểthực hiện ngay bên trong bình phản ứng, và điều này hoàn toàn có thể đạt được khi sửdụng thiết bị phản ứng đảo dòng – reverse flow reactor (RFR). Từ quan đ ...