ĐỒ ÁN MÔN HỌC SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP TỪ GỖ

Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Mở đầu
Yêu cầu cần thiết đối với các sinh viên công nghệ, đặc biệt là các sinh viên
đang trong giai đoạn cuối của khoá học là phải biết khai thác , tìm hiểu và trình
bày một nội dung cụ thể về chuyên ngành đã đợc đào tạo.Qua việc tìm hiểu đó
sinh viên có thể nhận thấy các vấn đề mới, ứng dụng các kiến thức đã đợc học ,
biết cách trình bày vấn đề một cách khoa học nhất , đồng thời học cách làm việc
theo nhóm.
Với các yêu cầu và lợi ích đó , việc thực hiện đồ án môn học trớc khi bớc vào
làm tốt nghiệp là vô cùng cần thiêt với sinh viên .
Dựa trên sự hớng dẫn và chỉ bảo tận tình của TS Văn Đình Sơn Thọ , cùng sự
tìm hiểu của bản thân , bản đồ án sau đây xin phép đợc trình bày về nội dung :
Công nghệ sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Quá trình tìm hiểu và nhận thức của sinh viên không thể tránh khỏi những
hạn chế , thiếu sót.Vì vậy , sinh viên rất mong nhận đợc các ý kiến đóng góp
của thầy cô , bạn bè để hoàn thiện hơn vấn đề đợc chọn.
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
1
§å ¸n m«n häc
S¶n xt khÝ tỉng hỵp tõ gç
PhÇn I ; Tỉng quan
I) Ngn gèc vµ vai trß cđa Biomas trong cc sèng ngµy nay :
- Biomass lµ vËt liƯu h÷u c¬ dù tr÷ ¸nh s¸ng mỈt trêi díi d¹ng n¨ng lỵng ho¸
häc .Khi ®ỵc ®èt ch¸y , n¨ng lỵng ho¸ häc nµy ®ỵc gi¶ phãng díi d¹ng
nhiƯt .ChÝnh Biomas ®· sëi Êm cho cho c¸c c¨n hé vµ toµ nhµ trªn thÕ giíi
hµng ngµn n¨m nay .
- C¸c d¹ng cđa Biomass :
Biomass cã rÊt nhiỊu d¹ng :
+ Gç
+ S¶n phÈm phơ cđa ngµnh l©m nghiƯp

+ ChÊt th¶i n«ng nghiƯp
….
- ViƯc sư dơng ngn nguyªn liƯu Biomass cã thĨ ®ãng gãp ®¸ng kĨ vµo mơc
tiªu chèng thay ®ỉi khÝ hËu toµn cÇu , gi¶m hiƯu øng nhµ kÝnh , ®ång thêi sÏ
cung cÊp c¬ héi míi cho c¸c ngµnh n«ng nghiƯp vµ l©m nghiƯp , c¶i thiƯn
vÊn ®Ị an ninh n¨ng lỵng toµn cÇu .
- Lỵi Ých m«i trêng , an ninh n¨ng lỵng thùc sù chØ cã khi Biomass ®ỵc ¸p
dơng mét c¸ch phï hỵp nhÊt .trong ®ã híng s¶n xt ®iƯn tõ Biomass ®ang lµ
mét híng ®i ®ỵc quan t©m trong kho¶ng htêi gian gÇn ®©y.
ë níc Mü ®· cã tõ 1-2% lỵng ®iƯn tiªu thơ ®ỵc sinh ra b»ng ph¶n øng ch¸y
cđa Biomass .H¹n chÕ lín nhÊt hiƯn nay lµ Biomass thêng tån t¹i ë d¹ng r¾n ,
do ®ã kh¶ n¨ng ¸p dơng vµo thùc tÕ cha cao .
B»ng qu¸ tr×nh khÝ ho¸ cã thĨ kh¾c phơc h¹n chÕ nµy . §©y còng lµ híng
nghiªn cøu ®ỵc tËp trung hiƯn nay vỊ c«ng nghƯ Biomass .
- VỊ b¶n chÊt chu kú cacbon lµ nguyªn t¾c ®øng ®»ng sau c«ng nghƯ
Biomass :
Khi thùc vËt sinh trëng chóng
hÊp thơ CO
2
trong m«i trêng vµ
dù tr÷ nã th«ng qua qu¸ tr×nh
quang hỵp .Mét lỵng CO
2
t¬ng
®¬ng ®ỵc gi¶i phãng khi thùc
vËt bÞ ph©n hủ tù nhiªn hc bÞ
®èt ch¸y . Nh vËy Biomass
kh«ng ®ãng gãp vµo qu¸ tr×nh
sinh ra khÝ th¶i nhµ kÝnh .
II) Qu¸ tr×nh chun ho¸ tõ Biomass vµ c¸c s¶n phÈm cđa chóng [1] :

1)Qu¸ tr×nh khÝ ho¸ trªn c¬ së Biomass
Sinh viªn : Ngun ViƯt Hµ Líp : HD2-K48
2
Khí sản phẩm
Đốt
Thực vật
CO
2
CO
2
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ

2)Các quá trình biến đổi khác trên cơ sở Biomass :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Biomass
air oxygenhydrogen heat
Air
gasifier
pyrolysis
gasifier
Hydro
gasifier
oxygen
gasifier
gassteampower
Pyrolysis
oil
Low energy gas
( N2)

medium
energy gas
( N2)
Synthetic
liquids
Char
Pyrolysis
oil
3
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Sử dụng quá trình khí hoá , sản xuất điện năng từ nguyên liệu sinh học :
Bản chất của quá trình vẫn là một dạng của quá trình biến đổi nhiệt dới dạng
nhiệt phân của vật liệu Biomass :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
4
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Lợi ích từ nguồn trong việc sản xuất điện năng là rất rõ ràng , chính vì vậy
mà các nớc trên thế giới đều đang đẩy mạnh phát triển công nghệ này .Đi
đầu trong lĩnh vực này là các nớc nh : Mỹ , Đức , Nhật Bản
- Mỹ là nớc sản xuất điện Biomass lớn nhất thế giói .Có hơn 380 nhà máy
điện sinh học sản xuất trên 7000MW điện mỗi năm đủ để cung cấp cho hàng
triệu hộ gia đình đồng thời tạo việc làm cho hơn 66.000 lao động .Các nhà
máy này sử dụng phế thải từ các nhà máy giấy , nhà máy chế biến gỗ , các
sản phẩm phụ của ngành nông nghiệp , cành lá từ các vờn cây ăn quả
Bộ năng lợng Mỹ dự báo các công nghệ tiên tiến hiện đang đợc phát triển sẽ
giúp ngành điện Biomass sản xuất trên 13000 MW vào năm 2013 và tạo điều
kiện thêm cho hơn 1000.000 lao động .
Năng lợng Biomass chiếm khoảng 4% tổng năng lợng đợc tiêu thụ ở Mỹ và

45% năng lợng tái sinh .
- ở Scotland , sản xuất điện và các nhiên liệu Biomass tiêu thụ 4 triệu tấn gỗ
tơi hàng năm , hạn chế khoảng 2,5 triệu tấn CO
2
và khoảng 20.000 tấn SO
2

thải vào môi trờng .Đồng thời , một ngành công nghiệp mới trên cơ sở
Biomass cũng đã mở ra một hớng đi mới , một ngành công nghiệp mới ở
nông thôn .
III) Các công nghệ khí hoá hiện đã và đang áp dụng trên thế giới :
Nh đã phân tích ở trên , để có thể áp dụng rộng rãi Biomass vào thực tế , quá
trình khí hoá là vô cùng quan trọng .Nguồn nguyên liệu Biomass cho quá
trình khí hoá vô cùng phong phú .
áp dụng với điều kiện Việt Nam , chọn vật liệu cho quá trình khí hoá chọn là
gỗ.
1)Thành phần và sự biến đổi cấu trúc của nguyên liệu :
Thành phần hoá học của gỗ rất phức tạp , phần lớn là các hợp chất cao phân
tử .Các hợp chất này không phải là hỗn hợp cơ học mà là một hệ thống gồm
các chất có tơng tác với nhau về hoá lý hoặc hoá học .
Để phân tích hoặc nghiên cứu các cấu tử của gỗ , cần thiết phải tách riêng
chúng ra khỏi các thành phần khác .
Gỗ sau khi đợc giải phóng khỏi các chất trích ly chỉ còn lại Lignin và
Holoxenluloza . Holoxenluloza gồm có Xenluloses và Hemixenluloses .
Lignin là một hợp chất cao phân tử .Câú tạo của đại phân tử lignin dựa trên
bộ khung của đơn vị Phenyl propan .
Phân tích thành phần của một số loại gỗ cho ở bảng sau :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
5
Đồ án môn học

Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Loại gỗ Xenluloses Hemixenluloses Lignin
Gỗ lá kim 43-44% 26-27% 27-29%
Gỗ lá rộng 40-53% 27-40% 16-30%
Bã mía 40-50% 20-25% 18-23%
Tre,nứa 50-66% 15-22% 21-30%
Sự thay đổi cấu trúc của gỗ và các phản ứng hoá học xẩy ra khi tăng nhiệt
độ:
Khi tiếp xúc với nguồn nhiệt : nhiệt độ lớn hơn 100
o
C thì các liên kết hoá
học trong gỗ sẽ bị phá vỡ .Căn cứ vào đó , ngời ta chia ra làm 4 chế độ nhiệt
độ khác nhau:
a)Khoảng nhiệt độ từ 100-200
o
C :
Trong khoảng nhiệt độ này gỗ sẽ bị khử nớc .Sản phẩm của nó sẽ là hơi nớc
và một số chất khí không cháy ( CO
2
) .Ngoài ra còn thu đợc sản phẩm lỏng
trong đó có chứa axit Formic ( HCOOH) ; axit Acetic (CH
3
COOH) .
Nếu cứ giữ nhiệt độ này một thời gian dài thì gỗ sẽ chuyển thành than , các
phản ứng toả nhiệt sẽ xuất hiiện do oxy khong khí có thể khuyếch tán vào
trong thiết bị tạo thành than .
b)Khoảng nhiệt độ từ 200-300
o
C :
Trong khoảng nhiệt độ này một số thành phần trong gỗ sẽ bị nhiệt phân tạo

nên CO và thành phần lỏng có nhiệt độ cao .
Ví dụ :
Hemixenluloses , Lignin bị nhiệt phân trong khoảng nhiệt độ từ 200-300
o
C
và 225-450
o
C
Một lợng lớn axit Acetic đợc tạo ra do nhiệt phân thành phần
Hemixenluloses trong gỗ .Mặt khác ở nhiệt độ này cũng xảy ra phản ứng loại
nớc cho quá trình nhiệt phân Hemixenluloses và Lignin làm cho lợng than đ-
ợc sinh ra nhiều hơn mặc dù hàm lợng Celluloses hầu hết vẫn còn nguyên .
Nhiệt độ của quá trình sẽ tăng dần cho đến khi các liên kết Celluloses bị phá
vỡ hình thành các gốc hoạt động nh cacbonyl , cacboxyl , hydro peroxide.
- Các phản ứng nhiệt phân là các phản ứng thu nhiệt dẫn đến giảm phản ứng
loại nớc trong khi đó hàm lợng CO lại tăng lên do phần than tham gia phản
ứng với H
2
O và CO
2
c) Khoảng nhiệt độ 300-450
o
C :
Khoảng nhiệt độ này , gỗ sẽ sinh ra một lợng lớn chất dễ bay hơi có thể cháy
đợc .Bắt đầu với quá trình depolymerization ở nhiệt độ 300
o
C các chất béo bị
tách ra khỏi vòng thơm trong lignin . Do vậy , khi nhiệt độ tăng từ 370-400
o
C

Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
6
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
, liên kết cacbon trong lignin đã bị phá vỡ .Phản ứng này là phản ứng toả
nhiệt với hiệu suất cao nhất nằm trong khoảng 225-450
o
C .
2)Các dạng công nghệ khí hoá đang đ ợc áp dụng trên thế giới :
a) Công nghệ khí hoá tầng chặt (Fixed bed) :
- Sơ đồ công nghệ :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
7
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
- Trong công nghệ khí hoá tầng chặt đợc chia nhỏ thành các công nghệ sau:
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
8
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
+ Công nghệ Updraft fixed bed :
Đặc tính kỹ thuật của lò khí hoá ;
Năng suất theo nguyên liệu : 0,2-1tấn nguyên liệu khô/h
Kích thớc nguyên liệu : 5-100mm
Độ ẩm : 10-60%
+ Công nghệ Downdraft fixed bed :
Năng suất tính theo nguyên liệu :
400kg nguyên liệu khô /h
Kích thớc nguyên liệu : 20-100mm
Độ ẩm : <20%

Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Fixed bed
Staged
gasification
downdraftupdraft
9
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
+ Công nghệ Staged gasification:
So sánh giữa Updraft fixed bed và Downdraft fixed bed:
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
10
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Updraft fixed bed Downdraft fixed bed
- Cho phép nguyên liệu với độ ẩm
cao
- Khí đi ra chứa nhiều tạp chất cơ học
- Có thể xẩy ra hiện tợng đóng tảng
xỉ
- Giới hạn trong các ứng dụng về
nhiệt
- Hiệu suất nhiệt cao
-Giới hạn về độ ẩm Biomass
b) Công nghệ khí hoá tầng chuyển động (Moved bed):
- Sơ đồ công nghệ :
- Phân loại :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
11
Đồ án môn học

Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
c)Công nghệ khí hoá tầng sôi :
-Sơ đồ công nghệ :
-Phân loại :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Moving bed
Rotating furnaceMoving grate
12
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
- Lò khí hoá tầng sôi:
Đặc điểm :
+ Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ và thời gian lu
+ Chuyển quy mô thiết bị dễ dàng
+ Khí sản phẩm khôg lẫn tạp chất cơ học
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Fluidized
bed
Entrained
flow
circulating
fluidized bed
Bubbling
fluidized bed
13
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
+ Giới hạn độ ẩm Biomass : <20%
- So sánh giữa Bubbing , Circulating , Entrained fluidized bed :
Bubbing

fluidized bed
Circulating
fluidized bed
Entrained
fluidized bed
-Có sử dụng xúc tác
trong lớp (dolomite)
- Đòi hỏi kích thớc
Biomass tơng đối cao
- Linh động với nguyên
liệu
- Khí ra hoàn toàn
không bị lẫn tạp chất cơ
học
- Yêu cầu kích thớc của
Biomass cao
IV) Các phản ứng chính xẩy ra trong lò khí hoá :
Nguyên liệu gỗ sau khi đợc nghiền nhỏ sẽ đợc đa vào thiết bị khí hoá tầng
sôi .Nguyên liệu sau khi đa vào , gặp nhiệt độ cao thì lợng ẩm còn lại sẽ bay
hơi hoàn toàn :
Biomass
heat
Biomass dry + H
2
O
Biomass dry có thành phần các nguyên tố nh trong hợp chất CH
1,4
O
0,6
Lợng Biomass dry này sẽ chuyển hoá thành khí tổng hợp khi nhiệt độ tăng

cao theo các phản ứng sau :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
14
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Khí sinh ra sẽ kéo theo một phần cacbon vào thiết bị Cyclon .Tại đây ,
Cacbon sẽ đợc tách ra khỏi hỗn hợp khí , đợc đa vào thiết bị cháy .Oxy đợc
đa vào từ phía dới thiết bị cháy .
Trong thiết bị cháy xẩy ra phản ứng oxy hoá sau :
C+O
2
CO
2
+Q
Đây là phản ứng toả nhiệt mạnh , lợng nhiệt sinh ra từ phản ứng sẽ đợc dùng
cho thiết bị khí hoá .
Khí thu đợc sau phản ứng oxy hoá là CO
2
sẽ đợc dùng làm tác nhân khí hoá .
CO
2
sẽ đợc dẫn vào từ dới của thiết bị khí hoá , tác dụng với lợng Cacbon
còn lại trong thiết bị khí hoá
C+CO
2
2CO
Loứ khớ hoaự
Thieỏt bũ chaựy
Xyclon
Xyclon

Cacbon
O
2
Khớ saỷn phaồm
Lợng khí CO và H
2
thu đợc sau khi đi qua công đoạn làm sạch khí :
-Tách H
2
S
-Tách CO
2
d .
Một số dây chuyền công nghệ làm sạch H
2
S và CO
2
đợc giới thiệu nh trên
hình vẽ :
Công nghệ của Standard Rectisol :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
15
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
a: Thiết bị hấp phụ
b: Tháp tách pha
c: Hot regeneration
d: Thiết bị ngng tụ
e: Tháp tách Metanol-nớc
Công nghệ Rectisol chọn lọc :

a: Tháp hấp phụ H2S
b: Tháp hấp thụ CO2
c: Flash regeneration
d: Stripper
e: Tháp nhả hấp thụ
f: Hot regeneration
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
16
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
V) Đánh giá các yếu tố ảnh h ởng chính đến quá trình khí hoá :
1) ả nh h ởng của độ ẩm của nguyên liệu :
Nếu nguyên liệu có độ ẩm cao nh của gỗ thì cần phải tạo điều kiện để sấy
sơ bộ chúng .Điều này có thể thực hiện bằng cách tăng chiều cao của lò khí
hoá .Tuy nhiên nhiệt độ của khí khi đi ra khỏi lò sẽ bị hạ thấp do phải cung
cấp nhiệt cho Zone sấy quá nhiều .Điều này sẽ rất nguy hiểm vì nếu hạ thấp
nhiệt độ xuống dới nhiệt độ điểm sơng ( 80-90
o
C ) thì hơi nớc và nhựa than
sẽ ngng tụ lại . Vì vậy nếu nguyên liệu có độ ẩm cao ( từ 30-58%) thì cần
thiết phải tiến hành sấy chúng trớc khi cho vào lò khí hoá .
Nh vậy độ ẩm của nhiên liệu sẽ ảnh hởng đến chiều cao thiết bị khí hoá.
Nếu chiều cao của thiết bị khí hoá đạt yêu cầu và độ ẩm của nguyên liệu là
lớn thì nhiệt độ của khí lúc ra khỏi Zone khí hoá và nhiệt độ của khí lúc ra
khỏi lớp nhiên liệu sẽ cao hơn điểm sơng , có nghĩa là hơi nớc trong khí sẽ
nằm ở trạng thái quá nhiệt .Cũng trong điều kiện đó , nếu ta tăng chiều cao
lên thì nhiệt độ khí lúc ra khỏi lớp nhiên liệu hầu nh không hạ thấp mà Zone
nhiệt độ cao chỉ bị kéo dài ra .
Nh vậy , nếu độ ẩm nhiên liệu cao thì chẳng những tiêu tốn nhiệt để bốc hơi,
đốt nóng chúng đến nhiệt độ dòng khí khô , đồng thời giảm chất lợng khí ,

Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
17
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
không những thế ta còn phải tổ chức chiều cao lớp nguyên liệu hợp lý nhất .
Chính vì vậy , phải sấy nguyên liệu trớc khi đa vào lò khí hoá .
2) ả nh h ởng của nhựa than :
Nhựa than đợc tách ra từ Zone chng khô , lợng này nhiều nhất là 7-8% khối
lợng khô của củi .
Nhựa than có nhiệt sinh khá cao , khoảng 31400(kj/kg).Nếu nó nằm ở trạng
thái hơi , sẽ tăng chất lợng khí .
Nếu nó nằm ở trạng thái lỏng , thì toàn bộ hệ thống khí hoá sẽ gặp rất nhiều
khó khăn , trong trờng hợp đó , nguyên liệu sẽ bị kết dính lại , không dịch
chuyển tự do trong lò . Nếu nó tách ra trên đờng ống , nhựa than sẽ làm tắc
đờng ống , đặc biệt là các van khí .Vì vậy , khi vận chuyển khí đi xa cần phải
tách nhựa than trớc khi vận chuyển đến nơi dùng .
3) ả nh h ởng của tro :
Hàm lợng tro trong thiết bị khí hoá nhiên liệu gỗ chuẩn rất ít .Nó tập trung ở
phần dới lò khí hoá .Tại đây nhiệt độ khá cao làm nóng đỏ lên .Nếu sỉ có
nhiệt độ nóng chảy thấp chúng sẽ liên kết tạo tảng sỉ lớn làm bít kín lò .Kết
quả là sự phân bố không đồng đều gió hay tác nhân khí hoá , gió sẽ không
thể đi qua mà tập trung đi vào những nơi thoáng gió , tại những nơi năng l-
ợng khí hoá vợt quá năng lợng yêu cầu .
Nếu cứ để lâu thì ở những nơi gió tập trung sẽ tăng nhiệt độ do kết quả các
phản ứng toả nhiệt và sỉ lại kết dính lại với nhau .
Chính vì vậy , trong quá trình khí hoá cần theo dõi ở đáy lò , nếu có hiện t-
ợng kết tảng sỉ , phải phá ngay .
4) ả nh h ởng của l ợng sản phẩm ch ng khô :
Khi khí hoá gỗ , lợng sản phẩm chng khô là rất đấng kể .Hàm lợng sản phẩm
chng khô càng cao , chất lợng sản phẩm khí thu đợc càng tốt .

Trong số những sản phẩm chng khô , có nhiều sản phẩm giá trị đợc tách ra
khi làm sạch khí và đợc coi nh sản phẩm phụ của quá trình khí hoá .
Ví dụ : CH3COOH , Rợu , Phenol
5) ả nh h ởng của kích th ớc nguyên liệu :
Khả năng phản ứng của nguyên liệu phụ thuộc rất nhiều vào kích thớc của
chúng : Kích thớc càng nhỏ , tổng bề mặt riêng càng lớn , do đó hoạt tính
của nguyên liệu càng cao .
Vì vậy , nguyên liệu trớc khi đa vào lò khí hoá cần đợc ché biến cẩn thận.
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
18
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
Phần II : TíNH TOáN
Số liệu đầu vào :
- Năng suất thiết bị : M=20tấn /ngày
- Thành phần của nguyên liệu :
+ Hàm lợng chất bốc : >70%
+ Tro: 1,5%
+ Hàm lợng ẩm : 20%
- Thành phần hoá họccủa nguyên liệu :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
19
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ

I) Tính hàm l ợng ẩm , l ợng tro , l ợng chất bốc :
- Tính lợng tro :
m
tro
= 1,5% . M

Thay số
m
tro
= 1,5% . 20
= 0,3 [tấn /ngày ]
= 0,0125 [tấn /h]
- Tính hàm lợng ẩm :
Hàm lợng ẩm : m
ẩm

m
ẩm
= 20% . M
Thay số :
m
ẩm
= 20% . 20
= 4 [tấn /ngày]
= 0,167 [tấn/h]
- Tính hàm lợng chất bốc : m
bốc

m
bốc
= 78,5% . M
Thay số :
m
bốc
= 78,5% . 20
= 15,7 [tấn / ngày ]

= 0,654 [tấn /h]
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Nguyên tố %
C
54,7
H
6
O
38,9
S
0,1
20
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
II) Tính thành phần nguyên tố :
1)L ợng Cacbon :
m
C
= %C . M

= 54,7% . 20
= 10,94 [tấn/ngày ]
= 38 [kmol/h]
2) L ợng Hydro :
m
H
= %H . M

= 6% . 20
= 1,2 [tấn/ngày ]

= 50[kmol/h]
3) L ợng Oxy :
m
O
= %O . M

= 38,9% . 20
= 7,78 [tấn/ngày ]
= 20,26[kmol/h]
4) L ợng l u huỳnh S :
m
s
= %S . M

= 0,1% . 20
= 0,02 [tấn/ngày ]
= 0,026[kmol/h]
Thống kê thành phần nguyên liệu :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
21
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
III) Tính l ợng Biomas dry đi ra khỏi thiết bị sấy , đi vào lò khí hoá :
Trớc khi đa vào thiết bị chính , nguyên liệu đợc sấy đến khi độ ẩm còn 10% .
Hàm lợng H
2
O tách ra ở thiết bị sấy là 2[tấn /ngày] , sau đó nguyên liệu sẽ đ-
ợc đa vào thiết bị khí hoá .
Tại đây nớc sẽ bay hơi hết :
Biomass

heat
Biomass Dry + H
2
O + H
2
S (1)
Biomas dry với thành phần chính là CH
1,4
O
0,6
Sau đó Biomass dry dới tác dụng của nhiệt sẽ phản ứng :
CH
1,4
O
0,6

heat
0,7H
2
+ 0,6CO + 0,4H
2
O (2)
m
Biomas dry
= 20 - 4 - 0,2
= 15,98 [tấn/ngày]
= 0,6658 [ tấn /h]
IV) Tính toán sản phẩm của quá trình khí hoá :
1)L ợng Hydro sinh ra :
m

H2
= m
Biomas dry
6.0.161.4,112
2.7,0
++
[ tấn /h]
= 0,6658 .
6.0.161.4,112
2.7,0
++
[ tấn /h]
= 0,0405269 [ tấn /h]
= 20,263478 [Kmol/h]
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
Nguyên tố % M
nguyên tố
[kmol/h]
C
54,7 38
H
6 50
O
38,9 20,26
S
0,1 0,026
22
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
2)L ợng CO sinh ra : m

CO
m
CO
= m
H2
.
7,0
6,0
[kmol/h]
Thay số :
m
CO
= 13,37 [kmol/h]
3)L ợng Cacbon sinh ra : m
C
m
C
= m
H2
.
7,0
4,0
[kmol/h]
Thay số :
m
C
= 11,58 [kmol/h]
Lợng C này một phần sẽ bị cuốn theo khí H
2
S , CO và H

2
lên trên và vào
Cyclon phân tách khí .Phần rắn sẽ đợc đa vào thiết bị đốt cháy .
Trong thiết bị đốt cháy thì Oxy đợc cho vào từ dới thiết bị sẽ có phản ứng với
cacbon :
C + O
2
CO
2
+ Q (3)
Nhiệt lợng từ phản ứng cháy cũng đợc tận dụng , đa trở lại thiết bị khí hoá .
Khí CO
2
sinh ra từ thiết bị cháy sẽ đợc tuần hoàn lạ thiết bị khí hoá , CO
2

phản ứng với C trong thiết bị khí hoá :
C + CO
2
+ Q 2CO (4)
Các phản ứng trong thiết bị khí hoá phần lớn là các phản ứng thu nhiệt .Nhiệt
lợng cung cấp cho các phản ứng này chủ yếu lấy ra từ thiết bị đốt cháy ,
chính vì vậy ta phải đảm bảo sao cho lợng C vào thiết bị cháy phải lớn .
Phân bố lợng Cacbon vào thiết bị cháy là khoảng 35% tổng lợng Cacbon sinh
ra .
- Lợng Cacbon vào thiết bị cháy :
m
C TB cháy
= 35% . m
C

[kmol/h]
= 35% . 11,58 [kmol/h]
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
23
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
= 4,053 [kmol/h]
- Lợng Cacbon còn lại trong thiết bị khí hoá :

m
C Còn lại
= m
C
- m
C TB cháy
[kmol/h]
= 11,58 - 4,053 [kmol/h]
= 7,527 [kmol/h]
V) Tính toán cho thiết bị khí hoá :
Trong thiết bị khí hoá :
C + O
2
CO
2
+ 399,45Kj/Kmol
- Lợng Oxy cần thiết là :
m
oxy
= 4,053 [kmol/h]
CO

2
sinh ra sẽ đợc tuần hoàn về thiết bị khí hoá , tại đây xẩy ra các phản ứng
:
C + H
2
O CO + H
2
125,788Kj/Kmol
C + CO
2
2CO (5)
- Lợng H
2
O sinh ra là
m
H2O
= 2 [tấn /h]
= 4,63 [kmol/h]
Từ (4) : Lợng C phản ứng với H
2
O là :
m
C 1
= 4,63 [kmol/h]
- Lợng CO
2
sinh ra từ (4) và (5) là :
m
CO2
= 4,63 [kmol/h]

- Lợng C phản ứng với CO
2
là :
Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
24
Đồ án môn học
Sản xuất khí tổng hợp từ gỗ
m
C 2
= 7,527 - 4,63 [kmol/h]
= 2,9 [kmol/h]
- Lợng CO
2
sau phản ứng là :
m
CO2 sau phản ứng
= 4,63 2,9 [kmol/h]
= 1,73 [kmol/h]
Nh vậy khí thu đợc ở đầu ra thiết bị khí hoá lúc này có : CO , CO
2
, H
2
, H
2
S
- Lợng CO :
m
CO
= CO(2) + CO(4) + CO(5) [kmol/h]
= 17,37 + 4,63 +2,9 . 2 [kmol/h]

= 27,8 [kmol/h]
- Lợng CO
2
:
m
CO2
= 1,73 [kmol/h]
- Lợng H
2
:
m
H2
= H
2
( 2) + H
2
(4) [kmol/h]
= 20,263478 + 4,63 [kmol/h]
= 24,893478 [kmol/h]
- Lợng H
2
S :
m
H2S
= 0,026 [kmol/h]
Thống kê thành phần khí sản phẩm :
Khí m
i
[kmol/h] %
CO 27,8 51,056

Sinh viên : Nguyễn Việt Hà Lớp : HD2-K48
25