báo cáo đề tài khí chuyển hoá lỏng

Đề tài : KHÍ CHUYỂN HOÁ LỎNG
( GAS TO LIQUIDS )


NỘI DUNG BÁO CÁO
Tổng quan công nghệ GTL
Công nghệ sản xuất syngas
Xúc tác phản ứng Fischer Tropch
Phản ứng Fischer Tropch
Kinh tế và môi trường
Phát triển GTL trong tương lai


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Khí thiên
nhiên

Trữ lượng lớn
40% không được khai
thác do hạn chế về kỹ
thuật và kinh tế
Khí đồng hành bị đốt bỏ
hoặc bơm trở lại giếng dầu

Vận chuyển khó khăn
Giới hạn về khả năng
ứng dụng và thị trường

Phát triển


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

Cuối năm 2004, trữ lượng khí xác minh của thế giới
được dự đoán ở mức 179.53 × 1012 m3.
Trữ lượng
(x1012 m3)
Middle East
72.83
Europe and Eurasia
64.02
South Asia and
14.21
Pacific

Africa
14.06
North America
7.32
South and Central
7.10
America
Trữ lượng toàn cầu
179.53
Khu Vực

40.6
35.7

Tỉ số R/P
/năm
>100
61

7.9

44

7.8
4.1

97
10

4.0

55

100.0

67

Tỉ lệ (%)


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Thu hồi khí
bị bỏ phí

Phối trộn dầu
thô làm tăng
chất lượng

Hóa lỏng
khí

Loại bỏ phát

tán khí thải ô
nhiễm môi
trường

Sản xuất
nhiên liệu có
giá trị hơn

Phát triển


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

Công nghệ GTL bằng phản ứng Fischer-Tropsch là một
quy trình cho phép sắp xếp lại các nguyên tử carbon và
hydro theo một trình tự để tạo thành phân tử
hydrocarbon nặng hơn và ở dạng lỏng. Các sản phẩm
thường là:
 Naphtha
 Kerosene
 Diesel

 Dầu nhờn
 Dung môi
 Sáp
 Các sản phẩm đặc trưng khác


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
 1935
1948 - 1953
1950
1973 - 1990
1999

Hóa học FT bắt nguồn từ 2 người tiên
phong là Fraz Fischer và Hans Tropsch
Họ sử dụng xúc tác Co dạng kết tủa
trong điều kiện áp suất thường.

Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
1935
1948 - 1953
1950
1973 - 1990
1999

Phản ứng được phát triển
thêm bởi một số công ty ở
Đức với xúc tác sắt thiêu kết
và nóng chảy.
Kết quả của phương pháp
này là trong suốt thế chiến
thứ II có khoảng 600,000 tấn
sản phẩm FT hàng năm, chủ
yếu là nhiên liệu motor.

Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
 1935
1948 – 1953
1950
1973 - 1990
1999

Sự phát triển hơn nữa
của quy trình GTL bằng
FT là ở Brownsville,
Texas, sản xuất 365,000
tấn hàng năm bằng quy
trình xúc tác tầng sôi


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
 1935
1948 – 1953
1950
1973 - 1990
1999

Sasol Nam Phi phát triển các
nhà máy FT với xúc tác tầng
tĩnh, xúc tác tầng sôi tuần
hoàn; và mới đây là thiết bị
phản ứng huyền phù với xúc
tác sắt cũng mang lại hiệu quả
như đối với Co


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
 1935
1948 – 1953
1950
1973 - 1990
1999

Tập đoàn Shell đã phát triển
một quy trình dựa trên xúc tác
Co tại Amsterdam nghiên cứu
về điều kiện thuận lợi để phản
ứng xảy ra


Tổng quan syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

LỊCH SỬ HÌNH THÀNH
1920
 1935
1948 – 1953
1950
1973 - 1990
1999

Không lực Hoa Kỳ sử
dụng
phương
pháp
Fischer Tropch để cung
cấp nhiên liệu cho pháo
đài bay B52 và thành công
vào ngày 15/12/2006


Khí tự nhiên
Làm sạch khí
Sản xuất Syngas

Sản xuất
Syngas

Tinh chế syngas
Syngas được tinh chế

Phản ứng tổng hợp Fischer-Tropsch
Tổng hợp thô
Tăng chất lượng sản phẩm
LPG, Naptha
Sản phẩm chưng cất trung bình
Các sản phẩm đặc trưng

HÌNH 1 SƠ ĐỒ KHỐI
ĐƠN GIẢN CHO
CÔNG NGHỆ GTL
BẰNG QUY TRÌNH
FT


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

A. STEAM REFORMING
Quá trình gồm 2 phản ứng thuận nghịch
đó là :

o

Phản ứng reforming:
CH4+H2O=CO+3H2

o

Phản ứng chuyển hóa CO bằng hơi
nước (water-gas ghift) :
CO+H2O=CO2+H2


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HÃNG HALDOR TOPSOE ( ĐAN
MẠCH) CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN BẰNG HƠI NƯỚC


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

B.QUÁ TRÌNH OXY HÓA KHÔNG HOÀN TOÀN
Quá trình dựa trên phản ứng sau :

• Phản ứng cháy : 2CH4 + 3O2 = 2CO + 4H2O
• Phản ứng của CO với hơi nước CO + H2O = CO2 + H2
• Phản ứng phân hủy hydrocacbon CH4 = C(khí) + 2H2
• Với sự có mặt của CO2 và hơi nước, C tạo thành sẽ tiếp tục
tham gia các phản ứng sau
CO2 + C = 2CO
C + H2O = CO + H2

• Phản ứng tổng quát đối với nguyên liệu đầu là khí tự nhiên
2CH4 + O2 = 2CO + 4H2


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

SƠ ĐỒ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP
OXY HÓA KHÔNG HOÀN TOÀN CỦA SHELL


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Phát triển

XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG
FISCHER-STROPCH
Tính chất của xúc tác Co và Fe
Ảnh hưởng của chất kích hoạt
Ảnh hưởng của chất mang, kim
loại tải và sự phân tán
Xúc tác Co tiêu chuẩn


Tính chất của xúc tác Co và Fe

Ảnh hưởng của chất kích hoạt


Ảnh hưởng của chất kích hoạt

giảm tỷ lệ
hấp phụ H2

vô hiệu hóa
các mạng
axit

K là promoter
quan trọng
nhất
giảm sự tạo
thành khí
metan

tăng tỷ lệ
hấp phụ
CO

tăng xác
suất lan
truyền

tăng độ
chọn lọc
alkene

Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Phát triển


Tổng quan Syngas

Xúc tác

FT

Kinh tế & môi
trường

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Phát triển

Ảnh hưởng của chất mang, kim loại tải và
sự phân tán


Ảnh hưởng của chất mang, kim loại
tải và sự phân tán