Phương pháp reforming oxy hóa một phần

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

Phương pháp reforming
oxy hóa một phần
1

GVGD: TS. Hồ Quang Như


2

Thành viên
MSSV

 Nguyễn Hoài Nam
 Dương Hoàng Phi Yến

1512085
1514172

 Hà Hồng Sơn

1512828

 La Nam Phát

1512404


3

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
I. Lịch sử nghiên cứu và phát triển
II. Nhu cầu sử dụng Hydrogen


4

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
I.

Lịch sử nghiên cứu và phát triển

• Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong
vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối
lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số
nguyên tử. Các sao thuộc dải chính được
cấu tạo chủ yếu bởi hydro ở trạng thái
plasma.
• Hydro là nguyên tố tồn tại tự nhiên trên
Trái Đất tương đối hiếm, tồn tại chủ yếu
dưới dạng hydro nguyên tử trong các tầng
cao của khí quyển Trái Đất.


5

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
II. Nhu cầu sử dụng Hydrogen

Không thải khí

gây hiệu ứng nhà
kính

Không gây ô
nhiễm
Hydrogen
Không phụ thuộc
kinh tế

Được sản xuất từ
nhiều nguồn


6

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
1. Ứng dụng hiện tại
• Nhiên liệu
Làm nhiên liệu phóng
tàu vũ trụ.
Sử dụng làm nhiên liệu
cho phương tiện vận
chuyển hành khách và
máy bay.


7

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
1. Ứng dụng hiện tại

• Khí đốt
Thay thế khí thiên nhiên: đun nóng, sưởi
ấm, chiếu sáng,…
Cho nhiệt năng cao nhất.
Không phát ra khí thải.


8

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
1. Ứng dụng hiện tại
• Trong ngành công nghiệp ô tô


9

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
1. Ứng dụng hiện tại
• Công nghiệp chế biến
 Lọc dầu: xử lý H2 thành nhiên liệu tinh
chế,loại bỏ chất gây ô nhiễm như lưu huỳnh.
Trong ngành Công nghiệp thực phẩm: dầu
thực vật được kết hợp với hydro. Bằng cách sử
dụng niken như một chất xúc tác, chất béo rắn
được sản xuất.


10

Phần I: Sơ lược về Hydrogen

1. Ứng dụng hiện tại
• Pin nhiên liệu
 Anod

2H2 → 4H+ +4e

 Cathod
2H2O

O2 + 4H+ + 4e →


11

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
1. Ứng dụng hiện tại
• Trong lĩnh vực dự báo thời tiết
Các nhà khoa học có thể sử dụng hidro với bóng
bay thời tiết. Bóng bay khí tượng thời tiết. Những
quả bóng bay được trang bị thiết bị để ghi lại
các thông tin cần thiết để nghiên cứu khí hậu.


12

Phần I: Sơ lược về Hydrogen
2. Ứng dụng tương lai:
• Hydrogen có thể được sản suất từ nhiều nguồn năng
lượng khác nhau.
• Nghiên cứu mở rộng các phương pháp sản xuất kinh tế

và phát triển sử dụng nhằm bảo vệ môi trường


13

Phần II: Phương pháp sản xuất
hydrogen hiện tại


14


15

Thành phần chủ yếu là
khí metan

Sự ra đồi của nhiều
phương pháp khác nhau

Nguồn nguyên liệu giàu
cacbon, giá thành thấp

Thể tích ước tính

Tìm ra các quá trình hiệu quả và
sạch sẽ để khai thác khí thiên nhiên

1997 là 5.1 x 1014
3

ft
2006 là 6.3 x 1014
ft3

Một lượng lớn khí thiên nhiên đã và
đang bị đốt
Thải ra môi trường khí CO2 và
CH4 dư gây ô nhiễm

Xử ly


16

Một số phượng pháp sản suất H2 từ khí
thiên nhiên
1. Phương pháp Steam Reforming
 Mục đích của quá trình này là tách một lượng Hydro
lớn nhất từ nước và Hydrocarbon.


17

Phần II: Phương pháp sản xuất
hydrogen hiện tại
2.  Phương pháp reforming oxy hóa một phần

•

Với nguyên liệu là khí thiên nhiên

CH4 + ½ O2 → CO +2H2

•

Phản ứng cháy: xảy ra ở nhiệt độ cao
CH4 + 3/2O2 → CO + 2H2O

•

Phản ứng của CO với hơi nước
CO + H2O CO2 + H2

•

Phản ứng phân hủy Hydrocarbon
CH4 C (khí) + H2

•

Với sự có mặt của CO2 hơi nước, C sẽ tiếp tục tham gia các phản ứng
CO2 + C 2CO
C + H2O CO + H2


18

Phần II: Phương pháp sản xuất
hydrogen hiện tại


 

3. Phương pháp Dry Reforming
• Tương tự như reforming hơi nước, quá trình xảy ra trong môi
trường CO2, xảy ra phản ứng:
CH4 + CO2 2CO + 2H2
• CO2 có vai trò điều chỉnh tỉ lệ H2/CO trong dòng khí tổng hợp
sản phẩm đáp ứng nhu cầu sử dụng.


19

Các phản ứng chính của những phương
pháp sản suất khí tổng hợp


20

Phần II: Phương pháp sản xuất
hydrogen hiện tại


 

3. Phương pháp Bi-reforming
Quá trình reforming được tiến hành có cả sự hiện diện của
CO2 và H2O cho phép điều chỉnh tỉ lệ H2/CO và giảm khả
năng tạo cặn carbon.
CH4 +H2O CO + 3H2
CH4 + CO2 2CO + 2H2

21

5. Phương pháp Tri – reforming


22

Các phương pháp sản xuất Hydro khác
6. Phương pháp khí hóa than
Khí hóa than là quá trình tổng cộng của các
phản ứng đồng thể và dị thể của nhiên liệu rắn
chứa cacbon.
• C + O2 → CO2
• C + CO2 → 2CO
• C + H2O → CO + H2
• C + 2H2 → CH4
• CO + 3H2 → CH4 + H2O
• CO + H2O → CO2 + H2


23

7. Phương pháp điện phân nước
Điện phân: 4H2O  4H+ + 4OHCathode: 4 H+ + 4e-  2H2
Anod: 4OH-  O2 + 2H2O + 4eTổng: 2H2O  O2 + 2H2


8.  Phương pháp Photo-biological production

24

Photosynthesis: 2H2O  4H+ + O2 + 4e–
Hydrogen Production: 4H+ + 4e–  2H2


9.  Phương pháp khí hóa sinh khối
25