CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ tự NHIÊN THÀNH KHÍ hóa LỎNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
MÔN: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ
ĐỀ TÀI:CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN KHÍ TỰ NHIÊN THÀNH
NHIÊN LIỆU LỎNG
Giảng viên hướng dẫn : T.S Nguyễn Hồng Châu
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Mầu
Phạm Thăng Long
Đoàn Hải Nam
Mai Minh Phụng
Hoàng Văn Pháp
Bùi Văn Phong
Nguyễn Xuân Đồng
Nguyễn Hoàng
Trần Nguyên Phúc
Lớp : DH10H2
Vũng Tàu, ngày 15 tháng 04 năm 2013
1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Khái niệm GTL
GTL là một quá trình để chuyển đổi tự nhiên khí thành nhiên liệu tổng hợp, có thể
được tiếp tục xử lý thành nhiên liệu và các hydrocarbon - sản phẩm khác.
Khí tổng hợp này sau đó có thể được tinh chế thành các sản phẩm như: Nhiên liệu
diesel, Naphtha, Sáp và sản phẩm dầu lỏng khác.
Khí tự nhiên có thể được chuyển đổi thành khí tổng hợp (hỗn hợp của chủ yếu là
CO và H2) bằng một vài bước hóa học phức tạp. Các khí để quá trình chất lỏng
được dựa trên các bước chính sau đây:
• Các khử lưu huỳnh của khí tự nhiên (xử lý khí tự nhiên).
• Chuyển đổi khí tự nhiên khô thành khí tổng hợp
• Chuyển đổi khí tổng hợp thành dầu thô tổng hợp.
• Nâng cấp sản phẩm

Hình 1: Sơ đồ khối sản xuất GTL
2. QUÁ TRÌNH FISCHER – TROPSCH
2.1 Giới thiệu
Quy trình Fischer-Tropsch (hoặc Fischer-Tropsch tổng hợp) là một phản ứng
hóa học xúc tác trong đó khí tổng hợp (syngas), một hỗn hợp của cacbon monoxit
và khí hydro, được chuyển đổi thành các hydrocacbon lỏng các hình thức khác
nhau.
2.2 Cơ sở của quá trình tổng hợp FISCHER-TROPSCH
Phát minh của Fischer-Tropsch cho phép biến các chất khí thành nhiên liêu lỏng
theo phản ứng:
CO + 2H2 -(CH2)- + H2O
Các chất xúc tác quan trọng nhất dựa trên các nguyên tố sắt (Fe)hoặc Cobalt
(Co).
Mục đích chính của quá trình này là tạo ra một thay thế dầu khí tổng hợp, thông
thường là từ than đá, khí tự nhiên hoặc sinh khối, sử dụng như dầu bôi trơn tổng
hợp hoặc làm nhiên liệu tổng hợp
2.3 Các phản ứng hóa học
2.4 Quá trình hóa học
Quy trình Fischer-Tropsch liên quan đến một loạt các phản ứng hóa học
cạnh tranh, dẫn đến một loạt các sản phẩm mong muốn và các sản phẩm phụ không
mong muốn. Các phản ứng quan trọng nhất là kết quả trong sự hình thành của
ankan
Được mô tả bởi các phương trình hóa học sau :
Khoảng 75 đến 80% các sản phẩm hữu ích là olefin, phần còn lại là parafin. Các
hợp chất oxy hóa được hình thành, nhưng họ thường đại diện cho một phần tương
đối nhỏ của các sản phẩm và đang bị bỏ quên trong các chương trình đơn giản. Các
hợp chất thơm và vòng chỉ được hình thành ở nhiệt độ đáng lớn hơn 300oC. Như
vậy, bằng một quá trình phân hủy nhiệt hoàn chỉnh theo sau là một quá trình tái
thiết, một nhiên liệu lỏng béo có đặc tính antiknock tốt có thể được sản xuất.
2.5 Điều kiện quá trình

Quy trình Fischer-Tropsch được hoạt động trong phạm vi nhiệt độ 150-300 ° C
(302-572 ° F)
Nhiệt độ cao hơn dẫn đến phản ứng nhanh hơn và tỷ lệ chuyển đổi cao hơn,
nhưng cũng có xu hướng ưu tiên cho sản xuất metan.
Tăng áp lực dẫn đến tỷ lệ chuyển đổi cao hơn và cũng thuận lợi cho sự hình
thành của ankan chuỗi.
Điển hình áp lực là trong khoảng từ một đến vài chục đến khí quyển
2.6 Loại Fischer-Tropsch hoạt động
Có hai loại lò phản ứng được sử dụng trong Fischer - Tropsch , đó là:
Moving Bed Reactor.
Fixed Bed Reactor.
Nhiệt độ cao Fischer-Tropsch (HTFT):
• Công nghệ nhiệt độ cao là sử dụng một chất xúc tác tầng sôi ở 300-330 ° C.
• Các lò phản ứng nhiệt độ cao sản xuất chủ yếu là xăng và olefin ánh sáng.
• Một loạt các hóa chất ôxy hóa (như rượu và xeton) là cũng sản xuất olefin
etylen, propylen, pentene-1 và hexene-1 được thu hồi tại polymer tinh khiết
cấp và bán vào ngành công nghiệp polymer.
• Nguyên đơn vị tầng sôi tuần hoàn được sử dụng bởi Sasol. những đã được
gọi là (SAS) lò phản ứng, và các hoạt động được gọi là Synthol Quá trình.
Kể từ năm 1989 một quy mô cổ điển đơn vị thương mại giường tầng sôi đã
được thực hiện và cải thiện khi
2.7 Nâng cấp sản phẩm FT
Các sản phẩm của hoạt động tổng hợp Fischer-Tropsch dù họ được sản xuất từ
phản ứng nhiệt độ cao (HTFT), hoặc những người phản ứng ở nhiệt độ thấp
(LTFT) cần hoạt động nâng cấp để làm cho chúng thích hợp cho việc sử dụng như
nhiên liệu như xăng, dầu hỏa và dầu diesel
Các hoạt động nâng cấp tương tự như thực hiệnn vào trong nhà máy lọc dầu
như Hydrocracking, Reforming, Hydrogenation, Isomerization, Polymerization,
and Alkylation.
Đơn vị Fischer-Tropsch là cơ sở sản xuất năng lượng cho họ sản xuất ba loại năng

lượng này là:
• Năng lượng trên một hình thức của khí hàm lượng năng lượng thấp.
• Hơi nước áp suất cao được sản xuất từ quá trình tổng hợp quá trình.
• Giữa hơi áp lực được sản xuất từ các Fischer-Tropsch phản ứng
3. CÔNG NGHỆ SASOL
3.1 Giới thiệu
Sasol là một trong những công ty công nghiệp lớn nhất ở Nam Châu Phi. Doanh
thu hàng năm hơn 3 tỷ đô la
Tên Sasol có nguồn gốc từ Nam Phi TNHH Dầu tổng hợp.
Công ty đã xây dựng một loạt các Fischer-Tropsch than thànhchất lỏng (CTL)
nhà máy, và là một trong những nhất thế giới tổ chức nhiên liệu tổng hợp có kinh
nghiệm, và bây giờ phát triển một công nghệ khí thành chất lỏng (GTL) tự nhiên
Năm 1951, việc xây dựng các cơ sở sản xuất đầu tiên,(Sasol 1). Nó được sản
xuất nhiên liệu, sáp và các loại khí từ thấp than cấp, sử dụng công nghệ Fischer-
Tropsch Đức. 5600 thùng / ngày của nhiên liệu lỏng được sản xuất bởi Sasol 1
Việc xây dựng các cơ sở (Sasol II) bắt đầu vào năm 1976,và mất tới 4 năm.
Vào năm 1982 (Sasol III) được xây dựng với sản lượng khoảng 50.000 thùng
/ngày
- High Temperature Fischer-Tropsch (HTFT) reactors:
1) Synthol-Circulating Fluidized Bed (SCFB) reactor (Synthol)
2) The Sasol Advanced Synthol (SAS) reactor
- Low Temperature Fischer-Tropsch (LTFT) reactors:
1) Multi-Tubular Fixed Bed (MTFB) reactor
2) Slurry Phase (SP) reactor
3.2 Sơ đồ công nghệ
3.2.1 Oryx GTL gas loop
Các vòng lặp thiết kế khí cho Oryx bao gồm autothermal cải cách
(ATR) của khí đốt tự nhiên, sau đó tổng hợp LTFT và xử lý khí
đuôi. Khí sạch được làm nóng trước bằng cách trao đổi nhiệt với
sản phẩm khí nóng từ máy bay ATR. Khí được làm lạnh đến

khoảng 70 ° C đến loại trực tiếp nước và amoniac trong một cột rửa
nước, trước khi nó được sử dụng làm thức ăn cho LTFT lò phản ứng
tổng hợp. Một phần của khí đuôi từ tổng hợp LTFT được tái chế để
điều chỉnh H2: tỷ lệ CO từ ATR với tỷ lệ khí tổng hợp mong muốn
để tổng hợp, được gọi là tái chế nội bộ.
Các sản phẩm từ tổng hợp LTFT được lọc trong các lò phản ứng để tách
các chất xúc tác từ các sản phẩm dầu khí. Chất xúc tác vẫn còn trong lò
phản ứng và sáp nóng đi qua một bước lọc thứ cấp trước khi được gửi
đến các nhà máy lọc dầu. Những sản phẩm khí sáp được làm lạnh xuống
khoảng 70 ° C đến ngưng tụ hydrocacbon và nước. các phần
hydrocarbon (nóng ngưng tụ) là giai đoạn tách từ (nước phản ứng) sản
phẩm dung dịch nước có chứa một số Oxygenates hòa tan, như
methanol. Sản phẩm khí được gọi là khí đuôi. Khí đuôi không được sử
dụng cho tái chế nội bộ, được cryogenically làm lạnh ngưng tụ C3 +
hydrocarbon và một số nước, được gọi là nặng dòng phục hồi kết thúc.
Nặng dòng phục hồi kết thúc và nóng ngưng tụ được chuyển qua một
CO2 là stripper cột, trong đó CO và CO2 hòa tan được tách ra, trước khi
nó được gửi đến các nhà máy lọc dầu như một ngưng tụ lạnh. Khí
uncondensed chứa chủ yếu là C1-C2 hydrocarbon, H2, CO và CO2. Một
phần của sản phẩm này được tái chế trực tiếp đến ATR như một tái chế
bên ngoài, phần còn lại được thanh lọc để sử dụng như khí đốt.
3.2.2 Oryx GTL refinery
Phần nhà máy lọc dầu nhận được hai suối nguồn cấp dữ liệu, cụ thể là
sáp và ngưng tụ được kết hợp để làm thức ăn cho hydrocracker. Các
hydrocracker là đơn vị chuyển đổi chỉ trong nhà máy lọc dầu Chevron
và sử dụng công nghệ Isocracking ™ với một chất xúc tác
hydrocracking Chevron. Chất xúc tác hydrocracking là một thương mại
sẵn sulphided cơ sở chất xúc tác kim loại trên một hỗ trợ có tính axit.
Điều kiện hoạt động điển hình là một LHSV 1,2 h-1, 350 ° C và 7 MPa,
với nhiệt độ được điều chỉnh để giữ cho chuyển đổi cho mỗi đường

chuyền vào khoảng 65%. Các sản phẩm từ hydrocracking được chưng
cất để sản xuất khí hóa lỏng (3-7%), naphtha (20-30%)
và sản phẩm chưng cất (65-75%), với không thể đảo ngược> 360 ° C sản
phẩm sáp được tái chế để các hydrocracker.
Các nước phản ứng được tách bằng cách chưng cất thành một sản phẩm
chi phí chung rượu giàu mà được đốt và một axit cacboxylic có chứa sản
phẩm nước đó là suy thoái về mặt sinh học để làm sạch nước. Không
Oxygenates được thu hồi từ các nước phản ứng
4. CÔNG NGHỆ SHELL
Shell đã tiến hành nghiên cứu phát triển từ cuối những năm 1940 trên chuyển đổi
khí tự nhiên để chất lỏng.
Năm 1973 nó bắt đầu nghiên cứu về một nhiệt độ thấp (FT) quy trình Fischer-
Tropsch sửa đổi, dẫn đến sự phát triển của Shell Trung Tổng hợp sản phẩm chưng
cất (SMDS)
Năm 1983, nhà máy thí điểm đầu tiên của quá trình (SMDS) được xây dựng.
Không giống như các (FT) nhằm tăng hiệu suất xăng, (SMDS) tập trung vào việc
tối đa hóa năng suất của các sản phẩm chưng cất giữa, đáng chú ý là naphtha, dầu
hỏa, dầu khí.
Vào tháng năm 2000, thỏa thuận với Chính phủ Ai Cập cho 75.000 thùng / ngày cơ
sở và một nhà máy tương tự cho Trinidad & Tobago.
Vào tháng Tư năm 2001, công bố lãi suất cho các nhà máy trong Úc, Argentina và
Malaysia 75.000 thùng / ngày trị giá 1,6 tỷ USD
• Ba giai đoạn quá trình chính được sử dụng trong (SMDS) là chung cho hầu
hết các công nghệ (GTL). quá trình bao gồm ba bước:
 Sản xuất khí tổng hợp với một tỷ lệ H2/CO của 2
 Chuyển đổi khí tổng hợp với trọng lượng phân tử cao hydrocarbon
qua (F-T) sử dụng một hiệu suất cao chất xúc tác
 Sản phẩm nâng cấp của Hydrocracking và Hydroisomerisation để tối
đa hóa các sản phẩm chưng cất giữa mang lại.
5. Đặc điểm kĩ thuật của sản phẩm FT

Sản phẩm của GTL gồm có:
5% LPG
20% NATHPHA
20% KAROSENE
55% DIESEL
Các sản phẩm tổng hợp nhẹ và giữa là chính và là quan trọng nhất của ngành
công nghiệp GTL.những sản phẩm không có các hợp chất lưu huỳnh và nitơ.
So sánh các sản phẩm GTL với nhiên liệu thông thường
• Các nhiên liệu diesel GTL là:
 Chất lỏng tinh thể rõ ràng
 Không có lưu huỳnh và các hợp chất thơm hoặc bất kỳ kim loại độc
hại khác
 Chất lượng đốt cháy cao
So sánh lượng khí thải từ các sản phẩm và GTL nhiên liệu xăng dầu
6. Tài liệu tham khảo:
www. Wikipedia.org
www. Shell.com
www. Sasol.com