Sản xuất Khí Than khô và Khí Than Ướt

Sản xuất Khí Than khô và Khí Than Ướt

SẢN XUẤT KHÍ THAN KHÔ VÀ KHÍ THAN ƯỚT

3.1. Sản xuất sản phẩm khí than khô

Khí than khô được sản xuất bằng cách dùng không khí làm tác nhân khí hóa than theo quá trình thuận. Phản ứng đặc trưng chủ yếu là:

Trong khu vực cháy:

               C + O2 = CO2 + 94.250 kcal/kmol

Nitơ của không khí không tham gia phản ứng.

Trong khu vực khử:

                           CO2 + C = 2CO - 41,965 kcal/kmol

Do than dùng trong khí hóa ngoài C còn có chứa H, O, N, S, v.v... đồng thời khả năng khử CO2 thành CO không bao giờ thực hiện được hoàn toàn, vì vậy trong thành phần khí than đá ngoài CO, N2 còn có H2, CH4, H2S... và các sản phẩm của quá trình bán cốc hóa ở khu cực bán cốc.

- Thành phần của khí than khô:

Dưới đây là thành phần khí than khô đi từ than cốc và than nâu.

Than

Thành phần khí, %V

       

Nhiệt cháy, kcal/N.m3

 

CO

H2

CH4

CO2

N2

 

Than cốc

Than nâu

32,2

29,0

0,5

4,0

-

2,0

1,5

5,0

66,8

60,0

996

1159

- Một số đặc điểm của quá trình khí hóa:

Đặc trưng lớn nhất của quá trình sản xuất khí than khô là nhiệt độ trong các khu vực đều cao, đặc biệt là trong khu vực cháy nhiệt độ có thể lên đến 1000 ¸ 1700oC. Trong điều kiện như vậy tro xỉ đều bị chảy lỏng, các lớp lót trong lò bị ăn mòn rất mạnh vì xỉ lỏng và nóng có tác dụng rất mạnh với các vật liệu chịu lửa. Do vậy, vật liệu lót lò thường phải là các loại cao cấp, như gạch nhịu lửa manhêzit. Tháo xỉ ở dạng lỏng.

Khí than khô có nhiều nhược điểm, chủ yếu là khả năng sinh nhiệt thấp, tổng hàm lượng CO, H2 thấp. Tổn thất nhiệt trong quá trình sản xuất cao do nhiệt độ của sản phẩm khí ra khỏi lò khá cao (800 ¸ 900oC), hiệu suất khí thấp. Trong lò khí hóa, nhiệt độ ở khu vực cháy rất cao nên vật liệu lót lò chóng bị hư hỏng, phải sửa chữa thường xuyên và phải sử dụng vật liệu đắt tiền. Tuy vậy cũng có một số ưu điểm. Do nhiệt độ lò rất cao nên cho phép tháo xỉ lỏng và do đó có thể dùng những loại nhiên liệu nhiều tro, nhất là tro có nhiệt độ chảy mềm thấp, để khí hóa. Có thể cho vào than các vật liệu có khả năng làm giảm nhiệt độ chảy lỏng của tro  (như CaO).

Do nhiệt độ trong lò cao nên có cường độ khí hóa cao và vấn đề về tách tro, xỉ không bị hạn chế như ở các phương pháp khác.

- Lĩnh vực sử dụng của khí than khô:

Do thành phần khí than khô có hàm lượng CO và H2 thấp, nên giá trị sử dụng và giá trị kinh tế thấp. Trong trường hợp với khí có hàm lượng H2 thấp và CO cao hơn thì có thể ứng dụng để tổng hợp hóa học.

3.2. Sản xuất khí than ướt dùng hơi nước

3.2.1. Bản chất của quá trình

Khí than ướt sản xuất bằng cách dùng hơi nước để làm tác nhân khí hóa. Phản ứng tạo thành khí than ướt là phản ứng thu nhiệt:

        C + H2O = CO + H2 - 31.690 kcal/kmol

                             C + 2H2O = CO2 + 2H2 - 21.420 kcal/kmol

Do phản ứng khí hóa bằng hơi nước là phản ứng thu nhiệt mạnh nên hơi nước đưa vào lò cần phải có nhiệt độ cao. để thực hiện điều đó, có thể sử dụng các biện pháp sau:

a) Phương pháp gián đoạn: Nung nóng các lớp than trong lò bằng cách đưa không khí vào lò trước để thực hiện phản ứng cháy, làm cho lớp than bị nóng đỏ lên, có nhiệt độ cao, sau đó mới đưa hơi nước vào để thực hiện phản ứng khí hóa.

Khi đưa không khí vào, trong lò xảy ra phản ứng cháy toả nhiệt mạnh:

                             C + O2 = CO2 + 94.250 kcal/kmol

                           2C + O2 = 2CO + 52.285 kcal/kmol

Lúc này nhiệt độ lò sẽ cao, nhiệt được giữ lại ở trong các lớp than của lò. Ngừng đưa không khí, đồng thời chuyển hơi nước vào lò lúc lò đang có nhiệt độ cao. Phản ứng khí hóa than với hơi nước sẽ xảy ra:

C + H2O ® H2 + CO - Q

Sản phẩm khí lúc này chứa chủ yếu CO và H2, đồng thời nhiệt được tích lũy từ trước sẽ bị tiêu hao dần làm cho nhiệt độ trong lò hạ xuống, tốc độ phân hủy hơi nước giảm dần. Lúc này phải đình chỉ việc đưa hơi nước vào lò và lại tiếp tục tiến hành đưa không khí vào lò để duy trì phản ứng cháy, toả nhiệt cung cấp nhiệt cho quá trình khí hóa tiếp theo. Các quá trình này phải tiến hành gián đoạn và lặp lại theo những chu kỳ nhất định với các tác nhân không khí - hơi nước - không khí, ...

b) Phương pháp liên tục: Không cần nung nóng các lớp than trong lò trước mà tiến hành đưa ngay hỗn hợp hơi nước và chất gia nhiệt dạng khí có nhiệt độ cao 1100 ¸ 1150oC vào lò và nhờ nhiệt lượng của nó mà có được nhiệt lượng cần thiết cho phản ứng khí hóa thu nhiệt. Quá trình sản xuất theo phương pháp này tiến hành liên tục.

Trong số hai phương pháp trên, phương pháp sản xuất gián đoạn theo chu kỳ không khí - hơi nước - không khí được dùng phổ biến hơn cả. Các phương pháp sản xuất liên tục cho sản phẩm khí tốt nhưng áp dụng hạn chế vì phức tạp, đắt tiền và giá thành cao.

Cần chú ý là nếu tăng cao nhiệt độ của lớp than bằng cách tăng cường quá trình cháy khi thổi gió vào lò thì đồng thời với phản ứng oxy hóa tăng nhanh lại kèm theo phản ứng khử CO2 thành CO cũng tăng nhanh, kết quả là làm nhiệt độ của lớp than nguội đi và đồng thời cũng gây tổn thất cacbon. Hiệu suất tổng cộng của quá trình khí hóa đạt đến một giá trị cực đại chỉ trong những điều kiện nhiệt độ thích hợp nào đó chứ không phải nhiệt độ càng cao càng tốt.

Đặc trưng cho điều kiện nhiệt độ của lò là cường độ thổi không khí và hơi nước trên toàn bộ tiết diện ngang của lò. Trong các lò sản xuất khí than ướt gián đoạn, đường kính trong của lòng lò từ từ 3 đến 3,6 m, vận tốc không khí thổi vào hợp lý nhất khi khí hóa than antraxit thường là 0,7 ¸ 0,8 m/s, khi dùng than cốc cao cấp thường là 1,5 m/s. Vận tốc hơi nước thường là 0,2 ¸ 0,25 m/s, có khi tới 0,3 m/s.

Các phản ứng phân huỷ hơi nước là phản ứng thu nhiệt nên nhiệt độ của các lớp than trong lò ngày càng giảm đi và do đó mức độ phân huỷ hơi nước giảm xuống rất nhanh, phẩm chất khí ngày càng xấu đi. Sự thay đổi này có thể thấy rõ trong bảng dưới đây.

Sự biến đổi thành phần khí than ướt theo thời gian thổi gió lạnh

Các cấu tử

Thành phần trong khí than củi ướt  (%V) sau khi bắt đầu

thổi gió lạnh được:

   
 

2 phút

4 phút

6 phút

CO2

3,0

5,3

8,5

CO

45,6

39,5

34,2

H2

45,0

51,2

53

CH4

0,1

0,1

0,1

O2

0,4

0,3

0,1

N2

5,9

3,6

4,1

Để khắc phục sự dao động về thành phần khí sản phẩm, xu hướng chung là rút ngắn thời gian các pha đến mức có thể và thay đổi luân phiên giữa hai pha rất nhanh.

Mặt khác để sử dụng toàn bộ nhiệt tích trữ trong các lớp than của lò, người ta thường thổi gió lạnh vào theo kiểu: gió lạnh vào từ dưới lên rồi lại cho từ trên xuống. Tất cả các pha như vậy tạo thành một chu trình, mỗi chu trình bao gồm các pha như sau:

Pha 1: thổi không khí từ dưới lên với mục đích để tạo nhiệt trong các lớp than. Khí thoát ra có thành phần gần như không khí, sẽ được thải ra hoặc sử dụng vào mục đích khác.

Pha 2: thổi hơi nước từ dưới lên để đuổi các sản phẩm trong pha 1 còn lưu lại trong lò, ngăn ngừa ảnh hưởng làm bẩn hơi nước của pha sau. Thời gian cho pha này rất ngắn.

Pha 3: thổi hơi nước từ dưới lên để tạo sản phẩm khí than ướt. Sản phẩm được dẫn vào bể chứa khí để sử dụng. Than tổ ong

 

 
 
 
DOANH NGHIỆP TƯ NHÂN THAN TRẦN QUỲNH

Địa chỉ: D15/T24, Đường Võ Văn Vân, Ấp 4, Vĩnh Lộc B, Q.Bình Chánh, TP HCM
Hotline:
than tổ ong liên hệ:0984 909 705
than hoạt tính liên hệ 0984 909 705

Website: thantranquynh.com , than tổ ong | than củi xuất khẩu