Kỹ thuật sản xuất và chế biến nhiên liệu

9.1 Sản xuất khí than

9.1.1 Ứng dụng khí than

Khí hóa than là chuyển phần hữu cơ của than thành nhiên liệu khí

Sản phẩm là CO và H2 dùng để tổng hợp hữu cơ hoặc đốt

Khí hóa than có nhiều ưu điểm

9.1.2 Cơ sở hóa lý sản xuất khí than

Oxy hóa không hoàn toàn than thành khí

Các phản ứng

C + O2 = CO2

2C + O2 = 2CO

C + H2O(hơi) = CO  +  H2

C + 2H2O(hơi) = CO2 + 2H2

Sản phẩm mới sinh ra lại tiếp tục

C + CO2 = 2CO

C + 2H2 = CH4

Phản ứng phụ

O2 + 2CO = 2CO2

O2 + 2H2 = 2H2O

H2O + CO = CO2 + H2

Phản ứng của sản phẩm

2CO + 2H2 → CH4 + CO2

CO + 3H2 → CH4 + H2O

9.1.3 Các phương pháp khí hóa than

nHóa khí than khô

Thổi không khí vào lò khí hóa

Sản phẩm 37,4% CO; 64,5% Nitơ; argon 0,8%

Phương pháp này năng suất thấp

nHóa khí than ướt

Phương pháp gián đoạn

Giai đoạn 1: giống như khí hóa than khô, nhiệt độ 15000C

Giai đoạn 2: tiếp tục thổi hơi nước nhiệt độ xuống 10000C

Phương pháp liên tục

Dùng hơi nước uá nhiệt, nhiệt độ 1100 – 12000C

Sản phẩm H2: 35 – 45%; CO: 20 – 21%; N2: 0,8%; CO2: 25 – 30%; CH4: 8 – 10%

nHóa khí than ẩm

Thổi vào lò hơi nước lẫn không khí

Sản phẩm CO: 27%; H2: 13,5%; N2: 52,6%; CH4: 0,5% dùng để tổng hợp amoniac

9.1.4 Thiết bị khí hóa than

Kiểu hình chuông

Đường kính 3,5m; cao 4,5m

Lò có 3 phần: nạp than, thân lò, thải xỉ

9.2 Kỹ thuật luyện than cốc

9.2.1 Khái niệm về than cốc

Than cốc là nguyên liệu giàu cacbon 96,5 – 97,5%

Nguyên liệu để luyện kim, phân lân nung chảy, sản xuất khí than

Khí cốc hóa để sản xuất amoniac, metylic, etylic, benzen, toluen, dược phẩm, thuốc trừ sâu…

Cốc hóa là chưng khô than đá không có không khí ở 900 – 10500C

Đốt nóng đến 2500C uá trình sấy, hơi ẩm các khí thoát ra

3000C hơi nước và H2S tạo thành do nhiệt phân, các chất hữu cơ bay hơi → khối than rắn chắc lại thành bán cốc xốp

7000C trở lên các khí và nhựa bốc hơi bán cốc thành cốc rắn

Nung cốc kết thúc ở 900 – 10000C hợp chất hữu cơ bị phân hủy thêm gọi là than hóa hợp chất bay hơi

9.2.2 Kỹ thuật luyện cốc

Nguyên liệu

Than có độ ẩm 6 – 8%

Hàm lượng P còn trong than cốc 0,01%

Hàm lượng S trong cốc dùng cho lò cao 1,7 – 1,75%

Hàm lượng chất khí (chất bốc) ~ 25%

Cỡ hạt 1 – 3mm hoặc 6 – 8mm

Cấu tạo và vận chuyển của lò cốc

Là lò đốt tổng hợp, buồng nằm ngang, rãnh thẳng

Buồng cốc có kích thước: rộng 0,4; dài 13 – 14m; cao 4 – 4,5m

Áp suất buồng cốc lớn hơn áp suất buồng khí uyển

Chu kỳ cốc hóa phụ thuộc vào nhiệt độ, chất lượng than

Thường thời gian cốc hóa là 14 – 36 giờ

9.2.3 Kỹ thuật bán cốc hóa

Bán cốc hóa là nhiệt phân nhiên liệu rắn ở nhiệt độ trung bình 500 – 6000C

Sản phẩm là bán cốc và nhiên liệu lỏng hoặc khí

Bán cốc hóa than đá

Vừa sản xuất than bán cốc vừa sản xuất khí than có CO, H2, N2 làm nguyên liệu cho các sản phẩm hóa chất

Bán cốc hóa than nâu

Sản phẩm có hàm lượng cacbon 84 – 89%, H2 2 – 4%, chất bốc 13 – 16%

Làm nhiên liệu địa phương, nguyên liệu hóa khí, phối liệu cốc hóa

Bán cốc hóa than bùn

Bán cốc hóa có tạp chất S và P dùng làm chất khử, than hoạt tính → khí hóa làm nguyên liệu cho các sản phẩm

Bán cốc hóa đá dầu

Bán cốc chứa nhiều tro hàm lượng cacbon chiếm 10%

Dùng để làm vật liệu xây dựng

Khí hóa sản xuất nhiên liệu khí, lỏng các dung môi

9.2.4 uá trình chế biến khí cốc

Hỗn hợp từ phòng cốc hóa ra gọi là khí cốc cấp 1

Bao gồm:

Nhựa  80 – 130 g/cm3

Amoniac  8 – 13 g/cm3

Hydrocacbon thơm  30 – 40 g/cm3

Hydrobenzen  6 – 25 g/cm3

Hợp chất xianua  0,5 – 1,5 g/cm3

Hơi nước  250 – 430 g/cm3

Bụi than  15 – 35%

Làm lạnh khí cốc

Đầu tiên được làm lạnh từ 700 – 8000C xuống 80 – 850C bằng tưới trực tiếp

Các chất nhựa và cơ học được ngưng tụ ở đây

Nhựa làm lạnh tiếp đến 20 – 300C

Khí tiếp tục được tách ra ở lọc điện

Khí còn lại là hydro 54 – 59%, metan 23 – 28%

Khí dùng làm nguyên liệu cho các sản phẩm hóa học hoặc khí đốt

Thu hồi NH3

Nước trên nhựa có NH3 hòa tan và các tạp chất

Đun nóng và dùng vôi để giải phóng NH3

Hấp phụ bằng axit H2SO4 để làm phân bón

Thu hồi phenol

Phần lỏng còn lại sau khi thu hồi NH3 còn chứa 2g/l phenol

Cất lôi cuốn trong tháp đệm

Thu hồi bằng xút 10%, tái sinh bằng CO2

C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O

C6H5ONa + CO2 + H2O → NaHCO3 + C6H5OH

Thu hồi benzen và các sản phẩm hữu cơ khác

Khí cốc sau tách NH3 đưa vào hấp thụ bằng dầu hấp thụ

Dầu hấp thụ chứa benzen lấy ra ở đáy tháp

Gia nhiệt rồi vào tháp chưng lấy benzen dạng thô

Sản phẩm nhựa than đá có đến 300 chất khác nhau

Cốc hóa 1 tấn than thu được 700 – 800kg cốc; 20 – 40kg nhựa; 2 – 4kg amoniac; 8 – 12kg benzen; 280 – 340kg khí cốc thứ cấp

 

Leave a Reply

Your email address will not be published.