Công nghệ sản xuất khí CO

MỞ ĐẦU
Carbon monoxide (CO) là một khí độc hại tạo thành do sự cháy khơng hồn tồn của các hợp
chất có chứa carbon và được tìm thấy vào năm 1776 và sau 20 năm mới được công nhận.Theo
nghiên cứu được thực hiện vào những năm 1970 CO được sinh ra do con người dưới 10% cịn lại
80% có nguồn gốc từ oxi hóa khí methane sinh ra từ các hợp chất hữu cơ.
Các nghiên cứu gần đây ước tính mức phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là 600.10 6 tấn
và tổng lượng khí thải 2,5.109 tấn. CO sinh ra chủ yếu do phát thải từ động cơ đốt trong và các loại
khí thải cơng nghiệp. Các quy định về môi trường và mối quan tâm là những động cơ mạnh để giảm
lượng CO thải ra khí quyển. CO cũng có thể được tìm thấy trong bầu khí quyển của các hành tinh
trong hệ mặt trời của chúng ta và trong không gian giữa các hành tinh. Sản xuất CO trong cơng
nghiệp chủ yếu dựa vào q trình khí hố than hoặc steam reforming của khí tự nhiên hoặc sản
phẩm dầu mỏ.
Các ứng dụng chủ yếu là: làm chất khử trong ngành công nghiệp luyện kim, trong sản xuất
hydro bằng phản ứng chuyển hóa khí nước và trong q trình carbonyl hóa các chất hữu cơ như
rượu, amin, và este…Hỗn hợp của H 2 và CO còn gọi là khí tổng hợp, là một sản phẩm trung gian
quan trọng trong cơng nghiệp lọc hóa dầu. Khí tổng hợp có thể đùng để sản xuất methanol, tổng hợp
hydrocarbon, tổng hợp aldehyde và rượu. Khí tổng hợp là nguồn cung cấp hydro chính, sử dụng
trong q trình tổng hợp ammonia làm nguyên liệu quan trọng sản xuất urea, nitrat amon và
hydrazin

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Hầu hết lượng carbon monoxide ( bp1,013 = 191,47oC, d tại điểm sôi là 0,787) được tiêu thụ trên
thế giới là dưới dạng các hỗn hợp khí đặc biệt là với hydro. Một lượng nhỏ, khoảng ít hơn 3% thể
tích được sử dụng dưới dạng sản phẩm tinh khiết [2].
2.1 Nguồn nguyên liệu và các phương pháp sản xuất carbon monoxide
1 | 93


Cũng như hydro, carbon monoxide được sản xuất chính bằng q trình reforming hơi nước và
oxy hóa từng phần hydrocarbon hoặc các loại vật liệu hữu cơ thô khác. Tuy nhiên, nó cũng có mặt
trong nhiều nguồn thải cơng nghiệp, có thể phân tách (khí lị cao, khí từ lị đốt cốc, sản phẩm phụ

của các ngành công nghiệp: sản xuất hợp kim sắt, phốt pho, thuốc nhuộm vô cơ, muội than, sản
phẩm của quá trình điện phân sản xuất nhôm, sản xuất acetylene,…)
Carbon monoxide là một trong những nguyên liệu thiết yếu của ngành cơng nghiệp hóa dầu ứng
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất các hợp chất trung gian: sản xuất methanol, tổng hợp
oxo,...
Tuy nhiên, các ứng dụng khác bao gồm: sản xuất phosgene, acrylates, acetic acid,… yêu cầu
phải sử dụng CO tinh khiết.
Một số kỹ thuật phân tách công nghiệp sử dụng trong trường hợp này là hấp thụ và làm lạnh
sâu. Quá trình hấp phụ chênh áp PSA cũng có thể được áp dụng nhưng chỉ mang lại hiệu quả kinh tế
đối với dòng nguyên liệu có hàm lượng CO dưới 40% hoặc 20% được ưa thích hơn. Nó cung cấp
dịng sản phẩm với nồng độ carbon monoxide không vượt quá 60 hoặc 80%, mặc dù hiệu suất của
quá trình này là rất cao đạt trên 99%.
Quá trình làm lạnh sâu là quá trình chính để sản xuất carbon monoxide độ tinh khiết cao.
2.2 Sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ (Tenneco’s Cosorb process)
Carbon monoxide ban đầu được tách bằng dung dịch clo amoni đồng với sự tạo thành một phức
của CO với muối đồng theo phản ứng thuận nghịch [2]:

Rồi sau đó, để giảm ăn mòn và giảm thiểu lượng Cu bám trên bề mặt thiết bị phản ứng, các ion
clo được loại bỏ bằng các acid hữu cơ yếu như acid formic, acid acetic…(ICI process: Imperial
Chemical Industries).

2 | 93


Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ - Tenneco’s Cosorb
process [2].
Công nghệ Tenneco, dung dịch được sử dụng để tạo phức là dung dịch chứa 20 đến 25 phần
trăm mole CuAlCl4 trong Toluene. Cơng nghệ này giảm thiểu được sự ăn mịn và cho phép quá trình
làm việc ở áp suất thấp, đặc biệt là có thể tách chọn lọc CO bởi sự hình thành một phức với dung
mơi, q trình tỏa nhiệt. Tuy nhiên, theo yêu cầu kỹ thuật của công nghệ, dịng khí ngun liệu phải

được làm khơ bằng các rây phân tử (zeolite) theo phương pháp TSA (Temperature Swing
Absorption), để độ ẩm nhỏ hơn 1% hoặc thấp hơn 0.1 ppm thể tích. Cơng đoạn này nhằm tránh sự
hình thành mạnh mẽ của khí acid HCl và sự tiêu tốn CuAlCl 4 một cách dư thừa trong tháp phản ứng.
Công đoạn này cịn có thể tách CO2 để thu được phần cặn chứa dưới 50 ppm thể tích CO2.
Carbon monoxide được tách bằng quá trình hấp thụ được tiến hành trong tháp hấp thụ ngược
dòng ở áp suất 2MPa, nhiệt độ nguyên liệu vào 40 oC, nhiệt độ dòng sản phẩm ra 65 oC. Q trình
này cịn đi kèm với sự phân hủy vật lý của một lượng nhỏ các phần tử khác bao gồm hydro, chúng
sẽ được tách ra bằng quá trình làm lạnh và giãn nở ở áp suất 0,5 MPa. Phức thu được sẽ được gia
nhiệt sơ bộ đến khoảng 100-105 oC và đưa sang tháp tái sinh làm việc ở áp suất 0,15MPa, CO được
lấy ra ở đỉnh tháp bởi tác động nhiệt cũng như sự giải hấp nhờ tái bay hơi toluene. Dung môi đã tái
sinh được lấy ra ở đáy tháp và được tuần hoàn trở lại giai đoạn hấp thụ.
Phần khí giàu H2 được lấy ra ở đỉnh tháp đầu tiên, cùng với đó CO được lấy ra ở tháp thứ hai
cùng với sự cuốn theo một lượng đáng kể toluene. Hầu hết chúng được thu hồi bởi quá trình làm
3 | 93


lạnh, nén và ngưng tụ, lượng vết còn lại được loại bỏ bằng q trình hấp phụ. Cơng đoạn này giúp
thu được CO có độ tinh khiết lên đến 99,5% thể tích, hàm lượng toluene cịn lại ít hơn 0,1 ppm, có
thể loại bỏ bằng cách cho đi qua acid HCl dư trên các loại nhựa trao đổi ion. Acid này là một chất
gây ngộ độc xúc tác trong một số quá trình, bao gồm sản xuất acid acetic theo quy trình Monsanto.
Trong phân xưởng này, các biện pháp xử lý như vậy được áp dụng khi tái chế ột số dòng nhất định
để giảm thiểu sự ăn mòn của acid. Hiệu suất của quá trình đạt khoảng 97 đến 98 % thể tích.
2.3 Sản xuất CO bằng phương pháp làm lạnh sâu
Các nhà bản quyền sở hữu công nghệ sản xuất CO bằng phươp pháp làm lạnh sâu bao gồm: Air
Products, L’Air Liquide, Petrocarbon Development, Uhde và Union Carbide.
Trong cơng nghiệp thì phương pháp này có thể tiến hành bằng hai q trình xử lý chính:
(a) Ngưng tụ một phần các thành phần có trong nguyên liệu.
(b) Làm sạch ngun liệu bằng các loại khí hóa lỏng, đặc biệt là methane.
2.3.1 Ngưng tụ một phần (Hình 2.2a)
Về nguyên tắc, q trình xử lý này áp dụng cho dịng khí ngun liệu chịu áp và đã được làm

khơ, q trình bao gồm các giai đoạn sau:
(a) Làm lạnh dòng nguyên liệu bằng bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm.
(b) Ngưng tụ một phần một số thành phần nhất định.
(c) Phân tách lỏng khí.
Đây là ba bước đi kèm với sự giảm áp suất. Để giảm thiểu tối đa mức năng lượng tiêu tốn và cải
thiện độ tinh khiết của dịng khí ra thì cần bổ sung thêm các q trình sau:
(a) Giãn nở khí trong một tuabin.
(b) Làm bốc hơi một phần dịng sản phẩm đã hóa lỏng bằng q trình giãn nở.
(c) Tách các thành phần cịn lại trong pha lỏng bằng quá trình chưng cất một hoặc hai giai đoạn,
tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu và độ tinh khiết mong muốn, sản phẩm cất là nitro và
carbon monoxide (CO), sản phẩm đáy là methane.

4 | 93


Trong thực tiễn, người ta thường sản xuất CO bằng cách thu hồi từ nguồn nguyên liệu, ví dụ
bằng quá trình reforming hơi nước khí tự nhiên, do đó hầu như khơng có nitro, hệ thống có sơ đồ
cơng nghệ đơn giản sau đây.
Quá trình bắt đầu bằng việc sấy tuần hồn dịng ngun liệu sử dụng rây phân tử để đảm bảo độ
ẩm nhỏ hơn 1 ppm. Sau đó dòng nguyên liệu được làm lạnh đến -185oC bằng cách trao đổi nhiệt với
dòng lạnh đã được tinh chế bởi hai thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm và đi qua reboiler của tháp chưng
cất CO trung gian. Quá trình phân tách khí lỏng thu được hydro với hàm lượng 96% thể tích trong
pha khí, có khả năng làm lạnh và sẽ được

Hình 2.2a: Quy trình cơng nghệ làm lạnh sâu sản xuất CO: Ngưng tụ một phần [2].
khai thác trong thiết bị trao đổi nhiệt, dòng hydro được cho giãn nở ở áp suất 1 MPa trong một
tuabin giãn nở khí trung gian sau đó sẽ trao đổi nhiệt với dịng ngun liệu.
Q trình xử lý này làm cho nhiệt độ của dòng hydro thấp hơn khoảng từ -110 đến
-190oC. Pha lỏng cũng được cho giãn nở ở áp suất 0,25 MPa nhằm tăng hiệu quả của quá trình bốc
hơi từng phần. Phân đoạn khí sau khi trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu sẽ được nén lại và thu hồi.

Phân đoạn lỏng được hổi lưu lại tháp chưng cất CO, tháp làm việc ở -150 đến -185 oC. Nó sản sinh
ra carbon monoxide với độ tinh khiết đạt 99% thể tích trên đỉnh tháp, sản phẩm đáy là methane.

5 | 93


Phần sản phẩm đáy này có khả năng làm lạnh, do đó chúng được thu hồi và chuyển qua thiết bị trao
đổi nhiệt kiểu tấm.
2.3.2 Làm sạch nguyên liệu bằng methane lỏng (Hình 2.2b)
Quá trình xử lý này cũng bao gồm một số bước cơ bản như đã gặp phải trong q trình ngưng
tụ một phần. Dịng hỗn hợp khí, trước đó đã được làm khơ bằng rây phân tử, sẽ được làm lạnh đến
quanh mức nhiệt độ -120oC bằng cách cho trao đổi nhiệt ngược dòng trong thiết bị trao đổi nhiệt
kiểu tấm với dòng sản phẩm lạnh đã tinh chế, sau đó được đưa vào đáy của tháp đĩa với dịng
methane lỏng chảy từ trên xuống.

Hình 2.2b: Quy trình cơng nghệ làm lạnh sâu sản xuất CO: Làm sạch khí bằng methane lỏng
[2].
Q trình này diễn ra ở áp suất 1,6 MPa. Nó sản sinh ra hydro với độ tinh khiết lớn hơn 98,5%
về thể tích và có chứa một lượng CO nhỏ hơn 10 ppm. Sau quá trình giãn nở và bốc hơi từng phần,
phần trích được chuyển qua tháp chưng vận hành ở áp suất 0,2 MPa, sau q trình chưng tách sẽ thu
được ít nhất 80% carbon monoxide ở trên đỉnh tháp với độ tinh khiết trên 99% về thể tích và
methane lỏng ở đáy tháp. Phần methane này sẽ được hồi lưu lại tháp tinh chế và một phần được
dùng cho công đoạn làm lạnh.
6 | 93


Trong một số trường hợp, một công đoạn tinh chế bằng methane lỏng thứ cấp được thêm vào,
nó làm việc ở áp suất 0,3 MPa, khi đó có thể thu trực tiếp 99% CO ở trên đỉnh tháp.
Một chu trình lạnh với carbon monoxide, diễn ra trong khoảng áp suất 0,2 đến 1,7 MPa, góp
phần vào chu trình lạnh cần thiết cho tồn bộ q trình. Nó bao gồm q trình giãn nở của một phân

đoạn rộng các khi tuần hồn trong một tuabin giãn nở khí.
Một vài ứng dụng của sản phẩm phụ hydro, đặc biệt là để sản xuất ammonia thì cần thiết phải
tránh sự có mặt của một lượng đáng kể methane cịn sót lại.
2.4 Các phương pháp sản xuất carbon monoxide khác
Trong số các phương pháp sản xuất ở quy mô công nghiệp khác, đặc biệt là phương pháp hóa
học, để sản xuất carbon monoxide tinh khiết, một quá trình đã được phát triển gần đây bởi
Mitsubishi Gas Chemical. Đó là một q trình chuyển hóa hai giai đoạn từ methanol thành CO theo
cơ chế phản ứng sau [2]:

Q trình dehydro hóa methanol trong pha khí quanh mức nhiệt độ 190 oC tại áp suất khí quyển,
với sự có mặt của xúc tác chứa Cu mang trên chất mang và các chất trợ xúc tác như: Zr, Zn, Al,...
Giai đoạn chuyển hóa đầu tiên có độ chuyển hóa khoảng 50% và độ chọn lọc là 90 % mole.
Dạng formate cũng bị nhiệt phân trong pha khí với sự có mặt của một oxide kim loại kiềm thổ,
than hoạt tính hoặc xúc tác zeolite. Hiệu suất của tồn bộ q trình đạt khoảng 75% mole.

CHƯƠNG 3: SO SÁNH ĐÁNH GIÁ
3.1 So sánh đánh giá các phương pháp sản xuất
Như đã trình bày trong chương hai, để sản xuất carbon monoxide thì có ba phương pháp là:

7 | 93


-

Phương pháp hấp thụ: Tenneco’s Cosorb process hoặc ICI process: Imperial Chemical

-

Industries.
Phương pháp làm lạnh sâu, sử dụng công nghệ của các nhà bản quyền: Air Products, L’Air

-

Liquide, Petrocarbon Development, Uhde và Union Carbide.
Phương pháp chuyển hóa hai giai đoạn methanol để sản xuất carbon monoxide: Công nghệ
của hãng Mitsubishi Gas Chemical.
Trong số các phương pháp nói trên thì phương pháp làm lạnh sâu với quy trình ngưng tụ một

phần hoặc quy trình là sạch khí bằng các hydrocarbon lỏng đặc biệt là methane, được nhiều hãng
công nghệ trên thế giới quan tâm nghiên cứu và triển hơn cả. Một số yếu tố quyết định điều này
như: tính kinh tế của phương pháp sản xuất, khả năng triển khai áp dụng vào thực tiễn, các vấn đề
công nghệ, khả năng kết hợp với các dây chuyền sản xuất khác,…
Hai phương pháp sản xuất này hoàn toàn khác nhau về mặt bản chất, trong phương pháp hấp
thụ thì CO đươc tách ra nhờ phản ứng tạo phức với một dung dịch thích hợp, đối với phương pháp
làm lạnh sâu thì CO lại được tách nhờ quá trình ngưng tụ một phần hoặc làm sạch khí sử dụng dung
mơi thích hợp.
Các dữ liệu so sánh tính kinh tế của hai phương pháp sản xuất: hấp thụ (Tenneco’s Cosorb
process ) và làm lạnh sâu (L’Air Liquide) được thể trong bảng 3.1. Thông qua bảng dữ liệu này, có
thể thấy được chi phí đầu tư cho hệ thống Tenneco’s Cosorb process lên đến 11 triệu USD, trong khi
đó chi phí đầu tư cho hệ thống của L’Air Liquide chỉ là 6 triệu USD cho thấy một mức chênh lệch
đáng kể. Nói một cách tương đối thì có sự chênh lệch là do kinh phí đầu tư cho hệ thống thiết bị
trong dây chuyền của Tenneco lớn hơn so với dây chuyền của L’Air Liquide. Ngoài ra, trong dây
chuyền của L’Air Liquide chủ yếu sử dụng mạng thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt từ chính
các dịng trong q trình làm việc thay vì phải dùng nhiều thiết bị gia nhiệt, làm mát như trong dây
chuyền công nghệ của Tenneco.

Bảng 3.1: So sánh hiệu quả kinh tế giữa hai phương pháp sản xuất CO [2]

8 | 93

Thêm vào đó, sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ (Tenneco’s Cosorb process) cần dùng
thêm nhiều loại hóa chất như: Toluene, clo amoni đồng,… thay vì khơng sử dụng hóa chất như q
trình ngưng tụ một phần hoặc q trình làm sạch khí chỉ sử dụng dung mơi methane lỏng của
phương pháp làm lạnh sâu. Điều này là một yếu tố rất quan trọng vì khi sử dụng nhiều loại hóa chất
sẽ kéo theo hàng loạt các vấn đề: mơi trường, an tồn hóa chất,…
3.2 Lựa chọn cơng nghệ để xây dựng tại Việt Nam
Dựa vào các so sánh đánh giá đã nêu trên, để triển khai sản xuất CO tại Việt Nam trong điều
kiện hiện nay thì phương pháp làm lạnh sâu là ưu việt hơn so với phương pháp hấp thụ. Hiện nay,
trong nước đã có sẵn dây chuyền sản xuất khí tổng hợp tại: nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhà máy Đạm
Cà Mau, khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn,… việc kết hợp một dây chuyền tách CO từ nguồn
nguyên liệu khí tổng hợp sẵn có bằng phương pháp làm lạnh sâu sẽ dễ thực hiện hơn so với phương
pháp hấp thụ. Đối với phương pháp làm lạnh sâu sử dụng quy trình làm sạch khí bằng dung mơi
methane lỏng thì cũng khơng có gì khó khăn vì nước ta có các mỏ khí tự nhiên lớn với trữ lượng
methane dồi dào.
9 | 93


Ngồi ra, chi phí đầu tư cho một dây chuyền công nghệ sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ
là 11 triệu USD lớn gần gấp đôi so với mức 6 triệu USD của một dây chuyền công nghệ sản xuất
CO theo phương pháp làm lạnh sâu, điều này không phù với tình hình kinh tế cịn nhiều khó khăn
như hiện nay của Việt Nam.

10 | 93


MỞ ĐẦU
Carbon monoxide (CO) là một khí độc hại tạo thành do sự cháy khơng hồn tồn của các hợp
chất có chứa carbon và được tìm thấy vào năm 1776 và sau 20 năm mới được công nhận.Theo
nghiên cứu được thực hiện vào những năm 1970 CO được sinh ra do con người dưới 10% cịn lại

80% có nguồn gốc từ oxi hóa khí methane sinh ra từ các hợp chất hữu cơ.
Các nghiên cứu gần đây ước tính mức phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là 600.10 6 tấn
và tổng lượng khí thải 2,5.109 tấn. CO sinh ra chủ yếu do phát thải từ động cơ đốt trong và các loại
khí thải cơng nghiệp. Các quy định về môi trường và mối quan tâm là những động cơ mạnh để giảm
lượng CO thải ra khí quyển. CO cũng có thể được tìm thấy trong bầu khí quyển của các hành tinh
trong hệ mặt trời của chúng ta và trong không gian giữa các hành tinh. Sản xuất CO trong cơng
nghiệp chủ yếu dựa vào q trình khí hố than hoặc steam reforming của khí tự nhiên hoặc sản
phẩm dầu mỏ.
Các ứng dụng chủ yếu là: làm chất khử trong ngành công nghiệp luyện kim, trong sản xuất
hydro bằng phản ứng chuyển hóa khí nước và trong q trình carbonyl hóa các chất hữu cơ như
rượu, amin, và este…Hỗn hợp của H 2 và CO còn gọi là khí tổng hợp, là một sản phẩm trung gian
quan trọng trong cơng nghiệp lọc hóa dầu. Khí tổng hợp có thể đùng để sản xuất methanol, tổng hợp
hydrocarbon, tổng hợp aldehyde và rượu. Khí tổng hợp là nguồn cung cấp hydro chính, sử dụng
trong q trình tổng hợp ammonia làm nguyên liệu quan trọng sản xuất urea, nitrat amon và
hydrazin

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
11 | 93


Hầu hết lượng carbon monoxide ( bp1,013 = 191,47oC, d tại điểm sôi là 0,787) được tiêu thụ trên
thế giới là dưới dạng các hỗn hợp khí đặc biệt là với hydro. Một lượng nhỏ, khoảng ít hơn 3% thể
tích được sử dụng dưới dạng sản phẩm tinh khiết [2].
2.1 Nguồn nguyên liệu và các phương pháp sản xuất carbon monoxide
Cũng như hydro, carbon monoxide được sản xuất chính bằng q trình reforming hơi nước và
oxy hóa từng phần hydrocarbon hoặc các loại vật liệu hữu cơ thô khác. Tuy nhiên, nó cũng có mặt
trong nhiều nguồn thải cơng nghiệp, có thể phân tách (khí lị cao, khí từ lị đốt cốc, sản phẩm phụ
của các ngành công nghiệp: sản xuất hợp kim sắt, phốt pho, thuốc nhuộm vô cơ, muội than, sản
phẩm của quá trình điện phân sản xuất nhôm, sản xuất acetylene,…)
Carbon monoxide là một trong những nguyên liệu thiết yếu của ngành cơng nghiệp hóa dầu ứng

dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất các hợp chất trung gian: sản xuất methanol, tổng hợp
oxo,...
Tuy nhiên, các ứng dụng khác bao gồm: sản xuất phosgene, acrylates, acetic acid,… yêu cầu
phải sử dụng CO tinh khiết.
Một số kỹ thuật phân tách công nghiệp sử dụng trong trường hợp này là hấp thụ và làm lạnh
sâu. Quá trình hấp phụ chênh áp PSA cũng có thể được áp dụng nhưng chỉ mang lại hiệu quả kinh tế
đối với dòng nguyên liệu có hàm lượng CO dưới 40% hoặc 20% được ưa thích hơn. Nó cung cấp
dịng sản phẩm với nồng độ carbon monoxide không vượt quá 60 hoặc 80%, mặc dù hiệu suất của
quá trình này là rất cao đạt trên 99%.
Quá trình làm lạnh sâu là quá trình chính để sản xuất carbon monoxide độ tinh khiết cao.
2.2 Sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ (Tenneco’s Cosorb process)
Carbon monoxide ban đầu được tách bằng dung dịch clo amoni đồng với sự tạo thành một phức
của CO với muối đồng theo phản ứng thuận nghịch [2]:

12 | 93


Rồi sau đó, để giảm ăn mịn và giảm thiểu lượng Cu bám trên bề mặt thiết bị phản ứng, các ion
clo được loại bỏ bằng các acid hữu cơ yếu như acid formic, acid acetic…(ICI process: Imperial
Chemical Industries).

Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ - Tenneco’s Cosorb
process [2].
Công nghệ Tenneco, dung dịch được sử dụng để tạo phức là dung dịch chứa 20 đến 25 phần
trăm mole CuAlCl4 trong Toluene. Công nghệ này giảm thiểu được sự ăn mòn và cho phép quá trình
làm việc ở áp suất thấp, đặc biệt là có thể tách chọn lọc CO bởi sự hình thành một phức với dung
mơi, q trình tỏa nhiệt. Tuy nhiên, theo u cầu kỹ thuật của cơng nghệ, dịng khí nguyên liệu phải
được làm khô bằng các rây phân tử (zeolite) theo phương pháp TSA (Temperature Swing
Absorption), để độ ẩm nhỏ hơn 1% hoặc thấp hơn 0.1 ppm thể tích. Cơng đoạn này nhằm tránh sự
hình thành mạnh mẽ của khí acid HCl và sự tiêu tốn CuAlCl 4 một cách dư thừa trong tháp phản ứng.

Cơng đoạn này cịn có thể tách CO2 để thu được phần cặn chứa dưới 50 ppm thể tích CO2.
Carbon monoxide được tách bằng quá trình hấp thụ được tiến hành trong tháp hấp thụ ngược
dòng ở áp suất 2MPa, nhiệt độ nguyên liệu vào 40 oC, nhiệt độ dòng sản phẩm ra 65 oC. Q trình
này cịn đi kèm với sự phân hủy vật lý của một lượng nhỏ các phần tử khác bao gồm hydro, chúng
sẽ được tách ra bằng quá trình làm lạnh và giãn nở ở áp suất 0,5 MPa. Phức thu được sẽ được gia
nhiệt sơ bộ đến khoảng 100-105 oC và đưa sang tháp tái sinh làm việc ở áp suất 0,15MPa, CO được

13 | 93


lấy ra ở đỉnh tháp bởi tác động nhiệt cũng như sự giải hấp nhờ tái bay hơi toluene. Dung môi đã tái
sinh được lấy ra ở đáy tháp và được tuần hồn trở lại giai đoạn hấp thụ.
Phần khí giàu H2 được lấy ra ở đỉnh tháp đầu tiên, cùng với đó CO được lấy ra ở tháp thứ hai
cùng với sự cuốn theo một lượng đáng kể toluene. Hầu hết chúng được thu hồi bởi quá trình làm
lạnh, nén và ngưng tụ, lượng vết còn lại được loại bỏ bằng q trình hấp phụ. Cơng đoạn này giúp
thu được CO có độ tinh khiết lên đến 99,5% thể tích, hàm lượng toluene cịn lại ít hơn 0,1 ppm, có
thể loại bỏ bằng cách cho đi qua acid HCl dư trên các loại nhựa trao đổi ion. Acid này là một chất
gây ngộ độc xúc tác trong một số quá trình, bao gồm sản xuất acid acetic theo quy trình Monsanto.
Trong phân xưởng này, các biện pháp xử lý như vậy được áp dụng khi tái chế ột số dòng nhất định
để giảm thiểu sự ăn mòn của acid. Hiệu suất của quá trình đạt khoảng 97 đến 98 % thể tích.
2.3 Sản xuất CO bằng phương pháp làm lạnh sâu
Các nhà bản quyền sở hữu công nghệ sản xuất CO bằng phươp pháp làm lạnh sâu bao gồm: Air
Products, L’Air Liquide, Petrocarbon Development, Uhde và Union Carbide.
Trong công nghiệp thì phương pháp này có thể tiến hành bằng hai q trình xử lý chính:
(a) Ngưng tụ một phần các thành phần có trong nguyên liệu.
(b) Làm sạch nguyên liệu bằng các loại khí hóa lỏng, đặc biệt là methane.
2.3.1 Ngưng tụ một phần (Hình 2.2a)
Về nguyên tắc, quá trình xử lý này áp dụng cho dịng khí ngun liệu chịu áp và đã được làm
khơ, q trình bao gồm các giai đoạn sau:
(a) Làm lạnh dòng nguyên liệu bằng bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm.

(b) Ngưng tụ một phần một số thành phần nhất định.
(c) Phân tách lỏng khí.
Đây là ba bước đi kèm với sự giảm áp suất. Để giảm thiểu tối đa mức năng lượng tiêu tốn và cải
thiện độ tinh khiết của dịng khí ra thì cần bổ sung thêm các q trình sau:
(a) Giãn nở khí trong một tuabin.
(b) Làm bốc hơi một phần dịng sản phẩm đã hóa lỏng bằng quá trình giãn nở.
14 | 93


(c) Tách các thành phần còn lại trong pha lỏng bằng quá trình chưng cất một hoặc hai giai đoạn,
tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu và độ tinh khiết mong muốn, sản phẩm cất là nitro và
carbon monoxide (CO), sản phẩm đáy là methane.
Trong thực tiễn, người ta thường sản xuất CO bằng cách thu hồi từ nguồn ngun liệu, ví dụ
bằng q trình reforming hơi nước khí tự nhiên, do đó hầu như khơng có nitro, hệ thống có sơ đồ
cơng nghệ đơn giản sau đây.
Q trình bắt đầu bằng việc sấy tuần hồn dịng ngun liệu sử dụng rây phân tử để đảm bảo độ
ẩm nhỏ hơn 1 ppm. Sau đó dịng ngun liệu được làm lạnh đến -185oC bằng cách trao đổi nhiệt với
dòng lạnh đã được tinh chế bởi hai thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm và đi qua reboiler của tháp chưng
cất CO trung gian. Q trình phân tách khí lỏng thu được hydro với hàm lượng 96% thể tích trong
pha khí, có khả năng làm lạnh và sẽ được

Hình 2.2a: Quy trình cơng nghệ làm lạnh sâu sản xuất CO: Ngưng tụ một phần [2].
khai thác trong thiết bị trao đổi nhiệt, dòng hydro được cho giãn nở ở áp suất 1 MPa trong một
tuabin giãn nở khí trung gian sau đó sẽ trao đổi nhiệt với dịng ngun liệu.
Q trình xử lý này làm cho nhiệt độ của dòng hydro thấp hơn khoảng từ -110 đến
-190oC. Pha lỏng cũng được cho giãn nở ở áp suất 0,25 MPa nhằm tăng hiệu quả của quá trình bốc

15 | 93

hơi từng phần. Phân đoạn khí sau khi trao đổi nhiệt với dòng nguyên liệu sẽ được nén lại và thu hồi.
Phân đoạn lỏng được hổi lưu lại tháp chưng cất CO, tháp làm việc ở -150 đến -185 oC. Nó sản sinh
ra carbon monoxide với độ tinh khiết đạt 99% thể tích trên đỉnh tháp, sản phẩm đáy là methane.
Phần sản phẩm đáy này có khả năng làm lạnh, do đó chúng được thu hồi và chuyển qua thiết bị trao
đổi nhiệt kiểu tấm.
2.3.2 Làm sạch nguyên liệu bằng methane lỏng (Hình 2.2b)
Quá trình xử lý này cũng bao gồm một số bước cơ bản như đã gặp phải trong q trình ngưng
tụ một phần. Dịng hỗn hợp khí, trước đó đã được làm khơ bằng rây phân tử, sẽ được làm lạnh đến
quanh mức nhiệt độ -120oC bằng cách cho trao đổi nhiệt ngược dòng trong thiết bị trao đổi nhiệt
kiểu tấm với dòng sản phẩm lạnh đã tinh chế, sau đó được đưa vào đáy của tháp đĩa với dịng
methane lỏng chảy từ trên xuống.

Hình 2.2b: Quy trình cơng nghệ làm lạnh sâu sản xuất CO: Làm sạch khí bằng methane lỏng
[2].
Q trình này diễn ra ở áp suất 1,6 MPa. Nó sản sinh ra hydro với độ tinh khiết lớn hơn 98,5%
về thể tích và có chứa một lượng CO nhỏ hơn 10 ppm. Sau quá trình giãn nở và bốc hơi từng phần,
phần trích được chuyển qua tháp chưng vận hành ở áp suất 0,2 MPa, sau quá trình chưng tách sẽ thu
16 | 93


được ít nhất 80% carbon monoxide ở trên đỉnh tháp với độ tinh khiết trên 99% về thể tích và
methane lỏng ở đáy tháp. Phần methane này sẽ được hồi lưu lại tháp tinh chế và một phần được
dùng cho công đoạn làm lạnh.
Trong một số trường hợp, một công đoạn tinh chế bằng methane lỏng thứ cấp được thêm vào,
nó làm việc ở áp suất 0,3 MPa, khi đó có thể thu trực tiếp 99% CO ở trên đỉnh tháp.
Một chu trình lạnh với carbon monoxide, diễn ra trong khoảng áp suất 0,2 đến 1,7 MPa, góp
phần vào chu trình lạnh cần thiết cho tồn bộ q trình. Nó bao gồm quá trình giãn nở của một phân
đoạn rộng các khi tuần hồn trong một tuabin giãn nở khí.
Một vài ứng dụng của sản phẩm phụ hydro, đặc biệt là để sản xuất ammonia thì cần thiết phải
tránh sự có mặt của một lượng đáng kể methane cịn sót lại.

2.4 Các phương pháp sản xuất carbon monoxide khác
Trong số các phương pháp sản xuất ở quy mô công nghiệp khác, đặc biệt là phương pháp hóa
học, để sản xuất carbon monoxide tinh khiết, một quá trình đã được phát triển gần đây bởi
Mitsubishi Gas Chemical. Đó là một quá trình chuyển hóa hai giai đoạn từ methanol thành CO theo
cơ chế phản ứng sau [2]:

Q trình dehydro hóa methanol trong pha khí quanh mức nhiệt độ 190 oC tại áp suất khí quyển,
với sự có mặt của xúc tác chứa Cu mang trên chất mang và các chất trợ xúc tác như: Zr, Zn, Al,...
Giai đoạn chuyển hóa đầu tiên có độ chuyển hóa khoảng 50% và độ chọn lọc là 90 % mole.
Dạng formate cũng bị nhiệt phân trong pha khí với sự có mặt của một oxide kim loại kiềm thổ,
than hoạt tính hoặc xúc tác zeolite. Hiệu suất của tồn bộ q trình đạt khoảng 75% mole.

CHƯƠNG 3: SO SÁNH ĐÁNH GIÁ
17 | 93


3.1 So sánh đánh giá các phương pháp sản xuất
Như đã trình bày trong chương hai, để sản xuất carbon monoxide thì có ba phương pháp là:
-

Phương pháp hấp thụ: Tenneco’s Cosorb process hoặc ICI process: Imperial Chemical

-

Industries.
Phương pháp làm lạnh sâu, sử dụng công nghệ của các nhà bản quyền: Air Products, L’Air

-

Liquide, Petrocarbon Development, Uhde và Union Carbide.

Phương pháp chuyển hóa hai giai đoạn methanol để sản xuất carbon monoxide: Công nghệ
của hãng Mitsubishi Gas Chemical.
Trong số các phương pháp nói trên thì phương pháp làm lạnh sâu với quy trình ngưng tụ một

phần hoặc quy trình là sạch khí bằng các hydrocarbon lỏng đặc biệt là methane, được nhiều hãng
công nghệ trên thế giới quan tâm nghiên cứu và triển hơn cả. Một số yếu tố quyết định điều này
như: tính kinh tế của phương pháp sản xuất, khả năng triển khai áp dụng vào thực tiễn, các vấn đề
công nghệ, khả năng kết hợp với các dây chuyền sản xuất khác,…
Hai phương pháp sản xuất này hoàn toàn khác nhau về mặt bản chất, trong phương pháp hấp
thụ thì CO đươc tách ra nhờ phản ứng tạo phức với một dung dịch thích hợp, đối với phương pháp
làm lạnh sâu thì CO lại được tách nhờ q trình ngưng tụ một phần hoặc làm sạch khí sử dụng dung
mơi thích hợp.
Các dữ liệu so sánh tính kinh tế của hai phương pháp sản xuất: hấp thụ (Tenneco’s Cosorb
process ) và làm lạnh sâu (L’Air Liquide) được thể trong bảng 3.1. Thông qua bảng dữ liệu này, có
thể thấy được chi phí đầu tư cho hệ thống Tenneco’s Cosorb process lên đến 11 triệu USD, trong khi
đó chi phí đầu tư cho hệ thống của L’Air Liquide chỉ là 6 triệu USD cho thấy một mức chênh lệch
đáng kể. Nói một cách tương đối thì có sự chênh lệch là do kinh phí đầu tư cho hệ thống thiết bị
trong dây chuyền của Tenneco lớn hơn so với dây chuyền của L’Air Liquide. Ngoài ra, trong dây
chuyền của L’Air Liquide chủ yếu sử dụng mạng thiết bị trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt từ chính
các dịng trong quá trình làm việc thay vì phải dùng nhiều thiết bị gia nhiệt, làm mát như trong dây
chuyền công nghệ của Tenneco.

18 | 93


Bảng 3.1: So sánh hiệu quả kinh tế giữa hai phương pháp sản xuất CO [2]

Thêm vào đó, sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ (Tenneco’s Cosorb process) cần dùng
thêm nhiều loại hóa chất như: Toluene, clo amoni đồng,… thay vì khơng sử dụng hóa chất như q
trình ngưng tụ một phần hoặc q trình làm sạch khí chỉ sử dụng dung môi methane lỏng của

phương pháp làm lạnh sâu. Điều này là một yếu tố rất quan trọng vì khi sử dụng nhiều loại hóa chất
sẽ kéo theo hàng loạt các vấn đề: mơi trường, an tồn hóa chất,…
3.2 Lựa chọn công nghệ để xây dựng tại Việt Nam
Dựa vào các so sánh đánh giá đã nêu trên, để triển khai sản xuất CO tại Việt Nam trong điều
kiện hiện nay thì phương pháp làm lạnh sâu là ưu việt hơn so với phương pháp hấp thụ. Hiện nay,
trong nước đã có sẵn dây chuyền sản xuất khí tổng hợp tại: nhà máy Đạm Phú Mỹ, nhà máy Đạm
Cà Mau, khu liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn,… việc kết hợp một dây chuyền tách CO từ nguồn
nguyên liệu khí tổng hợp sẵn có bằng phương pháp làm lạnh sâu sẽ dễ thực hiện hơn so với phương
pháp hấp thụ. Đối với phương pháp làm lạnh sâu sử dụng quy trình làm sạch khí bằng dung mơi

19 | 93


methane lỏng thì cũng khơng có gì khó khăn vì nước ta có các mỏ khí tự nhiên lớn với trữ lượng
methane dồi dào.
Ngồi ra, chi phí đầu tư cho một dây chuyền công nghệ sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ
là 11 triệu USD lớn gần gấp đôi so với mức 6 triệu USD của một dây chuyền công nghệ sản xuất
CO theo phương pháp làm lạnh sâu, điều này khơng phù với tình hình kinh tế cịn nhiều khó khăn
như hiện nay của Việt Nam.

20 | 93


MỞ ĐẦU
Carbon monoxide (CO) là một khí độc hại tạo thành do sự cháy khơng hồn tồn của các hợp
chất có chứa carbon và được tìm thấy vào năm 1776 và sau 20 năm mới được công nhận.Theo
nghiên cứu được thực hiện vào những năm 1970 CO được sinh ra do con người dưới 10% cịn lại
80% có nguồn gốc từ oxi hóa khí methane sinh ra từ các hợp chất hữu cơ.
Các nghiên cứu gần đây ước tính mức phát thải từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch là 600.10 6 tấn
và tổng lượng khí thải 2,5.109 tấn. CO sinh ra chủ yếu do phát thải từ động cơ đốt trong và các loại

khí thải cơng nghiệp. Các quy định về môi trường và mối quan tâm là những động cơ mạnh để giảm
lượng CO thải ra khí quyển. CO cũng có thể được tìm thấy trong bầu khí quyển của các hành tinh
trong hệ mặt trời của chúng ta và trong không gian giữa các hành tinh. Sản xuất CO trong cơng
nghiệp chủ yếu dựa vào q trình khí hố than hoặc steam reforming của khí tự nhiên hoặc sản
phẩm dầu mỏ.
Các ứng dụng chủ yếu là: làm chất khử trong ngành công nghiệp luyện kim, trong sản xuất
hydro bằng phản ứng chuyển hóa khí nước và trong q trình carbonyl hóa các chất hữu cơ như
rượu, amin, và este…Hỗn hợp của H 2 và CO còn gọi là khí tổng hợp, là một sản phẩm trung gian
quan trọng trong cơng nghiệp lọc hóa dầu. Khí tổng hợp có thể đùng để sản xuất methanol, tổng hợp
hydrocarbon, tổng hợp aldehyde và rượu. Khí tổng hợp là nguồn cung cấp hydro chính, sử dụng

21 | 93


trong quá trình tổng hợp ammonia làm nguyên liệu quan trọng sản xuất urea, nitrat amon và
hydrazin

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT
Hầu hết lượng carbon monoxide ( bp1,013 = 191,47oC, d tại điểm sôi là 0,787) được tiêu thụ trên
thế giới là dưới dạng các hỗn hợp khí đặc biệt là với hydro. Một lượng nhỏ, khoảng ít hơn 3% thể
tích được sử dụng dưới dạng sản phẩm tinh khiết [2].
2.1 Nguồn nguyên liệu và các phương pháp sản xuất carbon monoxide
Cũng như hydro, carbon monoxide được sản xuất chính bằng q trình reforming hơi nước và
oxy hóa từng phần hydrocarbon hoặc các loại vật liệu hữu cơ thô khác. Tuy nhiên, nó cũng có mặt
trong nhiều nguồn thải cơng nghiệp, có thể phân tách (khí lị cao, khí từ lị đốt cốc, sản phẩm phụ
của các ngành cơng nghiệp: sản xuất hợp kim sắt, phốt pho, thuốc nhuộm vô cơ, muội than, sản
phẩm của quá trình điện phân sản xuất nhôm, sản xuất acetylene,…)
Carbon monoxide là một trong những ngun liệu thiết yếu của ngành cơng nghiệp hóa dầu ứng
dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất các hợp chất trung gian: sản xuất methanol, tổng hợp
oxo,...

Tuy nhiên, các ứng dụng khác bao gồm: sản xuất phosgene, acrylates, acetic acid,… yêu cầu
phải sử dụng CO tinh khiết.
Một số kỹ thuật phân tách công nghiệp sử dụng trong trường hợp này là hấp thụ và làm lạnh
sâu. Quá trình hấp phụ chênh áp PSA cũng có thể được áp dụng nhưng chỉ mang lại hiệu quả kinh tế
đối với dịng ngun liệu có hàm lượng CO dưới 40% hoặc 20% được ưa thích hơn. Nó cung cấp
dịng sản phẩm với nồng độ carbon monoxide không vượt quá 60 hoặc 80%, mặc dù hiệu suất của
quá trình này là rất cao đạt trên 99%.
Quá trình làm lạnh sâu là quá trình chính để sản xuất carbon monoxide độ tinh khiết cao.
2.2 Sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ (Tenneco’s Cosorb process)

22 | 93


Carbon monoxide ban đầu được tách bằng dung dịch clo amoni đồng với sự tạo thành một phức
của CO với muối đồng theo phản ứng thuận nghịch [2]:

Rồi sau đó, để giảm ăn mòn và giảm thiểu lượng Cu bám trên bề mặt thiết bị phản ứng, các ion
clo được loại bỏ bằng các acid hữu cơ yếu như acid formic, acid acetic…(ICI process: Imperial
Chemical Industries).

Hình 2.1: Quy trình cơng nghệ sản xuất CO bằng phương pháp hấp thụ - Tenneco’s Cosorb
process [2].
Công nghệ Tenneco, dung dịch được sử dụng để tạo phức là dung dịch chứa 20 đến 25 phần
trăm mole CuAlCl4 trong Toluene. Công nghệ này giảm thiểu được sự ăn mịn và cho phép q trình
làm việc ở áp suất thấp, đặc biệt là có thể tách chọn lọc CO bởi sự hình thành một phức với dung
mơi, q trình tỏa nhiệt. Tuy nhiên, theo u cầu kỹ thuật của cơng nghệ, dịng khí ngun liệu phải
được làm khô bằng các rây phân tử (zeolite) theo phương pháp TSA (Temperature Swing
Absorption), để độ ẩm nhỏ hơn 1% hoặc thấp hơn 0.1 ppm thể tích. Cơng đoạn này nhằm tránh sự
hình thành mạnh mẽ của khí acid HCl và sự tiêu tốn CuAlCl 4 một cách dư thừa trong tháp phản ứng.
Cơng đoạn này cịn có thể tách CO2 để thu được phần cặn chứa dưới 50 ppm thể tích CO2.

Carbon monoxide được tách bằng q trình hấp thụ được tiến hành trong tháp hấp thụ ngược
dòng ở áp suất 2MPa, nhiệt độ nguyên liệu vào 40 oC, nhiệt độ dịng sản phẩm ra 65 oC. Q trình

23 | 93


này còn đi kèm với sự phân hủy vật lý của một lượng nhỏ các phần tử khác bao gồm hydro, chúng
sẽ được tách ra bằng quá trình làm lạnh và giãn nở ở áp suất 0,5 MPa. Phức thu được sẽ được gia
nhiệt sơ bộ đến khoảng 100-105 oC và đưa sang tháp tái sinh làm việc ở áp suất 0,15MPa, CO được
lấy ra ở đỉnh tháp bởi tác động nhiệt cũng như sự giải hấp nhờ tái bay hơi toluene. Dung môi đã tái
sinh được lấy ra ở đáy tháp và được tuần hoàn trở lại giai đoạn hấp thụ.
Phần khí giàu H2 được lấy ra ở đỉnh tháp đầu tiên, cùng với đó CO được lấy ra ở tháp thứ hai
cùng với sự cuốn theo một lượng đáng kể toluene. Hầu hết chúng được thu hồi bởi q trình làm
lạnh, nén và ngưng tụ, lượng vết cịn lại được loại bỏ bằng q trình hấp phụ. Cơng đoạn này giúp
thu được CO có độ tinh khiết lên đến 99,5% thể tích, hàm lượng toluene cịn lại ít hơn 0,1 ppm, có
thể loại bỏ bằng cách cho đi qua acid HCl dư trên các loại nhựa trao đổi ion. Acid này là một chất
gây ngộ độc xúc tác trong một số quá trình, bao gồm sản xuất acid acetic theo quy trình Monsanto.
Trong phân xưởng này, các biện pháp xử lý như vậy được áp dụng khi tái chế ột số dòng nhất định
để giảm thiểu sự ăn mịn của acid. Hiệu suất của q trình đạt khoảng 97 đến 98 % thể tích.
2.3 Sản xuất CO bằng phương pháp làm lạnh sâu
Các nhà bản quyền sở hữu công nghệ sản xuất CO bằng phươp pháp làm lạnh sâu bao gồm: Air
Products, L’Air Liquide, Petrocarbon Development, Uhde và Union Carbide.
Trong cơng nghiệp thì phương pháp này có thể tiến hành bằng hai q trình xử lý chính:
(a) Ngưng tụ một phần các thành phần có trong nguyên liệu.
(b) Làm sạch ngun liệu bằng các loại khí hóa lỏng, đặc biệt là methane.
2.3.1 Ngưng tụ một phần (Hình 2.2a)
Về nguyên tắc, quá trình xử lý này áp dụng cho dịng khí ngun liệu chịu áp và đã được làm
khơ, quá trình bao gồm các giai đoạn sau:
(a) Làm lạnh dòng nguyên liệu bằng bằng cách trao đổi nhiệt với dòng sản phẩm.
(b) Ngưng tụ một phần một số thành phần nhất định.

(c) Phân tách lỏng khí.

24 | 93


Đây là ba bước đi kèm với sự giảm áp suất. Để giảm thiểu tối đa mức năng lượng tiêu tốn và cải
thiện độ tinh khiết của dịng khí ra thì cần bổ sung thêm các quá trình sau:
(a) Giãn nở khí trong một tuabin.
(b) Làm bốc hơi một phần dịng sản phẩm đã hóa lỏng bằng q trình giãn nở.
(c) Tách các thành phần còn lại trong pha lỏng bằng quá trình chưng cất một hoặc hai giai đoạn,
tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu và độ tinh khiết mong muốn, sản phẩm cất là nitro và
carbon monoxide (CO), sản phẩm đáy là methane.
Trong thực tiễn, người ta thường sản xuất CO bằng cách thu hồi từ nguồn ngun liệu, ví dụ
bằng q trình reforming hơi nước khí tự nhiên, do đó hầu như khơng có nitro, hệ thống có sơ đồ
cơng nghệ đơn giản sau đây.
Q trình bắt đầu bằng việc sấy tuần hồn dịng ngun liệu sử dụng rây phân tử để đảm bảo độ
ẩm nhỏ hơn 1 ppm. Sau đó dịng ngun liệu được làm lạnh đến -185oC bằng cách trao đổi nhiệt với
dòng lạnh đã được tinh chế bởi hai thiết bị trao đổi nhiệt kiểu tấm và đi qua reboiler của tháp chưng
cất CO trung gian. Q trình phân tách khí lỏng thu được hydro với hàm lượng 96% thể tích trong
pha khí, có khả năng làm lạnh và sẽ được

Hình 2.2a: Quy trình cơng nghệ làm lạnh sâu sản xuất CO: Ngưng tụ một phần [2].

25 | 93