Tìm hiểu công nghệ sản xuất CNG

Đại Học Bách Khoa TP.HCM
Khoa Kỹ thuật Hóa học

TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ
SẢN XUẤT CNG
GVHD:TS. Hồ Quang Như

1


THÀNH VIÊN NHÓM:
Lưu Khả Uyên
Nguyễn Thị Út
Phạm Thị Huệ
Huỳnh Cộng Hoàng Linh

1513985
1514187
1511203
1511741

2


NỘI DUNG CHÍNH:
Giới thiệu công nghệ sản xuất CNG:
Các công nghệ sản xuất CNG

Tồn trữ và sử dụng CNG:
Những lợi thế và bất lợi khi sử dụng CNG:
Ứng dụng, tiềm năng phát triển, khó khăn

và giải pháp
3


GIỚI THIỆU:
KHÁI NIỆM

TÍNH CHẤT
Khả năng chống kích nổ được xác định bằng
chỉ số metan (MN)
Đặc tính

Nén ở áp suất
cao từ 3000
đến 3600 psi
(200-250 bar)
tại nhiệt độ
môi trường.

CNG(*)

LPG

Metanol

Etanol

Xăng

Diezen

Khối lượng
riêng , kg/m3

170

500

794,6

789,8

740

860

Nhiệt trị,
MJ/kg

150

46,2

20,0

27,0

44,0

257

Nhiệt độ bốc
cháy , 0C

537

450

464

363

400

257

Giới hạn tự bốc
cháy, % thể
tích trong
không khí

5,015,0

2,19,5

1,47,6

1,05,0

Hệ số tỷ lượng

không khí –
nhiên liệu

17,21

15,65

6,46

8,89

14,6

14,5

Trị số octan :
RON, MON

120
120

112
97

106
92

107
89

98
80

−
−

6,7236,5 3,2818,95

(*) Khí tự nhiên đước nén tới áp suất 20,7 Mpa ở nhiệt độ phòng

4


Công nghệ sản xuất CNG
Tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sản xuất người ta
chia làm ba quá trình công nghệ chính:
Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG)
Công nghệ sản xuất CNG từ LNG (LCNG)
Công nghệ sản xuất từ khí sinh học
(BCNG)
5


Công nghệ sản xuất CNG trực tiếp từ khí
thiên nhiên

Hình: Nguyên tắc hoạt động của trạm sản xuất CNG bằng
6
phương pháp CCNG

Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG):
Công đoạn hút khí
• Mục đích của công đoạn này là làm cho áp suất khí đưa vào phù
hợp với loại máy nén được sử dụng.
• Áp suất hút được chia làm ba mức khác nhau:
-Mức áp suất thấp:
5-10 psi (34,5-69 kPa)
- Mức áp suất trung bình: 50-100 psi (344,7-689,5 kPa)
- Mức áp suất cao:
100-500 psi (689,5-3447,4 kPa)
• Áp suất khí đưa vào máy nén cao cũng góp phần làm giảm sự
tiêu thụ năng lượng của máy nén khí

7


Hình . Mối quan hệ giữa áp suất khí đưa vào và năng lượng sử
dụng của máy nén
8


Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG)
Công đoạn sấy khí
• Mục đích tránh hiện tượng tạo hydat có thể xảy ra
trong quá trình nén khí ở áp suất cao.
• Các thiết bị sấy có giá thành cao, chi phí tốn kém và

quá trình sấy khí bằng phương pháp hấp thụ thường
được áp dụng ở công đoạn này để có được chất
lượng đạt yêu cầu

9


Hình: Thiết bị sấy khí
10


Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG)
Công đoạn lọc tách khí
• Khí sau khi được xử lý sẽ được cho qua thiết bị lọc
tách metan ra khỏi các cấu tử khác nhằm làm tăng
hàm lượng metan có trong khí tới trên 90%.
• Thiết bị lọc tách có thể là một hệ thống màng ngăn
hoặc hệ thống có chứa hấp phụ chỉ cho phép metan
đi qua, còn các cấu tử khác bị giữ lại.

11


Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG)
Công đoạn nén khí
• Đây là công đoạn quan trọng nhất của hệ thống sản
xuất khí tự nhiên nén CNG.
• Hiện nay có nhiều loại máy nén đang được sử dụng

và được chia thành bốn loại chủ yếu :
- Máy nén pittong
- Máy nén loại xoay tròn
- Máy nén tuabin (thuộc loại ly tâm)
- Máy nén loại phun tia
12


Công nghệ sản xuất trực tiếp từ khí thiên
nhiên (CCNG)
Công nghệ phân phối CNG
• CNG sản xuất ra từ máy nén được đưa tới thiết bị
phân phối nhiên liệu hoặc đưa tới các dãy bình chứa
nguyên liệu đặt tại trạm phân phối nhiên liệu.
• Quá trình phân phối này được điều khiển bằng tay
hoặc điều khiển tự động bởi một hệ thống các van
điều khiển lắp đặt trong hệ thống.
• Các bình chứa dự trữ nhiên liệu CNG có thể tích
giống nhau và được nạp nhiên liệu vào với cùng áp
suất, chúng thường được bố trí ở các vị trí có độ cao
khác nhau
13


Công nghệ sản xuất CNG từ LNG (LCNG)
Phương pháp sản xuất CNG từ LNG được gọi
tắt là phương pháp LCNG. Quá trình công
nghệ được mô tả qua sơ đồ khối sau đây:

14

Công nghệ sản xuất CNG từ LNG (LCNG)
❖ Ưu điểm
- Trạm LCNG có kích thước nhỏ gọn hơn, cần ít thiết
bị hơn, chi phí dành cho xây dựng và lắp đặt trạm sẽ
thấp hơn so với trạm CCNG.
- CNG nhận được từ phương pháp LCNG có nhiệt trị
ổn định hơn.
- Thời gian bão dưỡng dành cho bơm làm cho quá
trình cung cấp CNG từ trạm LCNG ít hơn
- Quá trình nạp nhiên liệu vào bình chứa của phương
tiện vận tải dễ hơn phương pháp CCNG trạm LCNG
có thể phục vụ nhiều hơn từ 29% tới 40% so với
trạm CCNG.
15


Công nghệ sản xuất CNG từ LNG (LCNG)
❖ Nhược điểm
- Chi phí dành cho nguyên liệu đắt hơn phương
pháp CCNG.
- Nhiều công đoạn phức tạp và nhiều thiết bị đắt
tiền, làm tăng chi phí sản xuất LNG lên rất
nhiều.

16


Công nghệ sản xuất CNG từ khí sinh học (BCNG)

* Khí sinh học là khí sinh học nhận từ quá trình xử lý rác
thải bằng phương pháp sinh học (phương pháp lên men).
* Khí sinh học ngoài việc sử dụng làm nhiên liệu

dùng trong sinh hoạt nó còn được sử dụng để sản
xuất CNG làm vật liệu vận tải.
* Phương pháp sản xuất ra CNG từ khí sinh học
được gọi là phương pháp BCNG.

17


Sơ đồ hoạt động của hệ thống sản xuất CNG từ khí sinh học
18


Công nghệ sản xuất CNG từ khí sinh học (BCNG)

*Ưu điểm của phương pháp CNG: sử dụng thuận tiện
cho những cơ ở sản xuất CNG có công suất nhỏ cung
cấp nhiên liệu tại nhà. Các trạm sản xuất CNG có thể
xây dựng gần các cơ sở cung cấp khí sinh học nên tiết
kiệm được chi phí xây dựng đường ống dẫn khí so với
phương pháp CCNG; giải quyết được vấn đề ô nhiễm
môi trường gây ra bởi nguồn rác thải sinh học.

19


Công nghệ sản xuất CNG từ khí sinh học (BCNG)

* Khuyết điểm của phương pháp CNG: để sản xuất

ra CNG có chất lượng đạt yêu cầu, đòi hỏi phải có
nhiều công đoạn xử lý khí phức tạp và tốn kém.
Chi phí đầu tư cho các công đoạn sản xuất càng lớn
khi quy mô sản xuất càng lớn. Mặt khác, trữ lượng
khí sinh học không dồi dào như trữ lượng khí tự
nhiên nên tính thương mại của phương pháp
BCNG không cao bằng phương pháp CCNG.

20


Tồn trữ và sử dụng CNG
* Các bình chứa nhiên liệu CNG làm bằng
thép, nhôm có đai bọc, vật liệu composite. Việc
sử dụng vật liệu composite giúp làm giảm khối
lượng bình chứa, nhưng thậm chí với sự thiết
kế tốt nhất này, bình chứa CNG vẫn có khối
lượng lớn gấp ba lần khối lượng bình chứa
diezen.

21


22


Thông số

Xăng

Tỷ trọng
Nhiệt trị
MJ/kg
MJ/l

0.74

CNG
(20,7 MPa)
0,17

44,0
32,7

50
8,4

Thể tích tương đối của nhiên liệu
Thể tích tương đối của bình chứa nhiên
liệu,
giá trị xấp xỉ

1,0
1,0

3.9
4.3

Khối lượng tương đối của bình chứa nhiên
liệu, giá trị xấp xỉ
Phạm vi vận hành của xe với cùng thể tích
chứa nhiên liệu, km

1,0

3.7

483

129

23
So sánh các tính chất nhiên liệu và bình chứa nhiên liệu giữ CNG và xăng


Tồn trữ và sử dụng CNG
Hiện nay có hai phương tiện vận tải chạy bằng
nhiên liệu CNG:
* Loại thứ nhất là những xe chạy bằng nhiên
liệu truyền thống ( xăng, điezen) đã được cải
tiến thành những xe vừa chạy được nhiên liệu
CNG, vừa chạy được nhiên liệu truyền thống.
* Loại thứ hai là những xe được thiết kế chỉ để
chạy bằng nhiên liệu CNG.

24

Tồn trữ và sử dụng CNG
* Với các xe đã được cải tiến, để vừa sử dụng

nhiên liệu CNG, vừa sử dụng các nhiên liệu truyền
thống, cần phải có một hệ thống thiết bị chuyển
đổi nhiên liệu. Hệ thống này không làm thay đổi
các đặc trưng ban đầu của động cơ. Trong đó có
bình chứa (để tồn chứa nhiên liệu CNG), trên bình
có các cụm van nạp-xuất và an toàn. Đường nạp để
nạp nhiên liệu, đường xuất là ống đồng chịu áp cao
để đưa khí đến bộ phận điều áp.
25