báo cáo đề tài khí chuyển hoá lỏng

Tổng quan công nghệ GTLCông nghệ sản xuất syngas Xúc tác phản ứng Fischer Tropch Phản ứng Fischer Tropch NỘI DUNG BÁO CÁO Phát triển GTL trong tương lai Kinh tế và môi trường... Tổng qu

Đề tài : KHÍ CHUYỂN HOÁ LỎNG

( GAS TO LIQUIDS )

Tổng quan công nghệ GTL

Công nghệ sản xuất syngas

Xúc tác phản ứng Fischer Tropch Phản ứng Fischer Tropch

NỘI DUNG BÁO CÁO

Phát triển GTL trong tương lai

Kinh tế và môi trường

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Khí đồng hành bị đốt bỏ hoặc bơm trở lại giếng dầu

Vận chuyển khó khăn

Giới hạn về khả năng ứng dụng và thị trường

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Cuối năm 2004, trữ lượng khí xác minh của thế giới

được dự đoán ở mức 179.53 × 10 12 m 3

Khu Vực Trữ lượng (x10 12 m 3 ) Tỉ lệ (%) Tỉ số R/P /năm Middle East 72.83 40.6 >100 Europe and Eurasia 64.02 35.7 61

South Asia and

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Loại bỏ phát tán khí thải ô nhiễm môi trường

Phối trộn dầu thô làm tăng chất lượng

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Công nghệ GTL bằng phản ứng Fischer-Tropsch là một quy trình cho phép sắp xếp lại các nguyên tử carbon và hydro theo một trình tự để tạo thành phân tử

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Hóa học FT bắt nguồn từ 2 người tiên phong là Fraz Fischer và Hans Tropsch

Họ sử dụng xúc tác Co dạng kết tủa trong điều kiện áp suất thường

và nóng chảy.

Kết quả của phương pháp này là trong suốt thế chiến thứ II có khoảng 600,000 tấn sản phẩm FT hàng năm, chủ yếu là nhiên liệu motor.

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Sự phát triển hơn nữa của quy trình GTL bằng

FT là ở Brownsville, Texas, sản xuất 365,000 tấn hàng năm bằng quy trình xúc tác tầng sôi

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Sasol Nam Phi phát triển các nhà máy FT với xúc tác tầng tĩnh, xúc tác tầng sôi tuần

hoàn; và mới đây là thiết bị phản ứng huyền phù với xúc tác sắt cũng mang lại hiệu quả như đối với Co

Tổng quan syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Tập đoàn Shell đã phát triển một quy trình dựa trên xúc tác

Co tại Amsterdam nghiên cứu

về điều kiện thuận lợi để phản ứng xảy ra

Sản xuất Syngas

Khí tự nhiên Làm sạch khí Sản xuất Syngas Tinh chế syngas

CÔNG NGHỆ GTL BẰNG QUY TRÌNH FT

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

o Phản ứng chuyển hóa CO bằng hơi

nước (water-gas ghift) : CO+H 2 O=CO 2 +H 2

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ HÃNG HALDOR TOPSOE ( ĐAN

MẠCH) CHUYỂN HÓA KHÍ TỰ NHIÊN BẰNG HƠI NƯỚC

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

B.QUÁ TRÌNH OXY HÓA KHÔNG HOÀN TOÀN

Quá trình dựa trên phản ứng sau :

• Phản ứng cháy : 2CH 4 + 3O 2 = 2CO + 4H 2 O

• Phản ứng của CO với hơi nước CO + H 2 O = CO 2 + H 2

• Phản ứng phân hủy hydrocacbon CH 4 = C(khí) + 2H 2

• Với sự có mặt của CO 2 và hơi nước, C tạo thành sẽ tiếp tục

tham gia các phản ứng sau

CO 2 + C = 2CO

C + H 2 O = CO + H 2

• Phản ứng tổng quát đối với nguyên liệu đầu là khí tự nhiên

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

SƠ ĐỒ SẢN XUẤT KHÍ TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP

OXY HÓA KHÔNG HOÀN TOÀN CỦA SHELL

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

XÚC TÁC TRONG PHẢN ỨNG

FISCHER-STROPCH

Tính chất của xúc tác Co và Fe

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Ảnh hưởng của chất mang, kim loại tải và sự phân tán

Xúc tác Co tiêu chuẩn

Tính chất của xúc tác Co và Fe

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

K là promoter quan trọng

nhất

vô hiệu hóa các mạng axit tăng xác

suất lan truyền

tăng độ chọn lọc alkene

tăng tỷ lệ hấp phụ CO

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Ảnh hưởng của chất kích hoạt

Ảnh hưởng của chất mang, kim loại tải và

sự phân tán

Ảnh hưởng của chất mang, kim loại

tải và sự phân tán

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

Chất mang

chất nền δ- A1 2 O 3 với

3% La 2 O 3 BET-SA = 150 m 2 /g

d pore = 12 nm,

V pore = 0.5 cm 3 /g

T=650- 750 o C

T=120°C

t= 12-24 h

T=250-300°C t=12 h

T=360°C

t=24 giờ

Xúc tác Co tiêu chuẩn

Lưu ý: tốc độ làm nóng trong quá trình sấy, nung

và khử 0.5-1 o C / phút từ 25°C đến nhiệt độ cuối cùng

Mục tiêu: độ chọn lọc C 5+ 85-90 C%, chọn lọc

CH 4 5-6 C%, năng suất 1.0 g HC /g cat -h.

Fischer Tropsch Synthesis

Phản ứng chính :

nCO + (2n + 1)H 2 = C n H 2n+2 + nH 2 O ;

ΔH R = -39.4 kcal/mol

180 ~ 350 oC, 10 ~ 40 bar Xúc tác điển hình : Fe, Co trên chất mang

Các phản ứng phụ tạo olefin, alcohol,

Độ chọn lọc của xúc tác, tỷ lệ CO/H 2 , nhiệt độ phản ứng quyết định cơ cấu sản phẩm

CO và H 2 được hồi lưu để tăng hiệu suất phản ứng

Phản ứng phụ:

1 Water gas shift CO + H 2 O CO 2 + H 2

2 muối cacbua với xúc tác yC + xM M x C y

THIẾT BỊ PHẢN ỨNG DẠNG TẦNG SÔI CÓ

TUẦN HOÀN XÚC TÁC

ECONOMIC CONSIDERATION

GAS PRICE AND INFLUENCES OF OIL PRICE

Tác động của giá dầu thô lên giá sản phẩm GTL là một trong những sự cản trở chính để thương mại hóa rộng rãi GTL.

OPERATING COSTS

• The F-T reaction typically

happens at high pressure (40

atmospheres) and temperature

(500 o -840 o F) in the presence of an

iron catalyst The cost of building

a reaction vessel to produce the

required volume of fuel or

products and to withstand these

temperatures and pressures can

be considerable Several

companies are pursuing an

alternative method that uses a

different reactor design (called a

micro-channel reactor) and

proprietary catalysts that allow

GTL production at much smaller

scales.

Commercializing GTL

• There are currently five GTL plants operating globally, with capacities ranging from 2,700 barrels per day

(bbl/d) to 140,000 bbl/d

• To improve the long-term profitability of GTL plants,

developers have reconfigured their designs to include the production of waxes and lubricating products.

• Using projected natural gas and product prices in the

AEO2014 Reference case and assuming a GTL plant can produce 2,800 barrels per day of products, a GTL plant is projected to be profitable only when it is configured to maximize wax production.

Commercializing GTL

It would cost $1 billion or $2 billion to build a plant that produces synthetic diesel at $40 or $50 a barrel (165 $ đến 50$ sản xuất từ dầu mỏ).

ENVIROMENT IMPACTS

Giải pháp thay thế cho nguồn khí thiên nhiên dồi dào, sạch để sản xuất nhiên liệu vận tải chất lượng cao và

nguyên liêu hóa dầu một cách hiệu quả về chi phí và có

ý thức môi trường.

GTL diesel có chất lượng vượt trội so với diesel được sản suất từ dầu thô thông thường Nhiên liệu phát thải thấp, premium grade có thể được sử dụng ở dạng tinh khiết hoặc pha trộn với diesel truyền thống trong bất kỳ động cơ nổ nào.

• R&D:

• Giảm chi phí đầu tư của nhà máy.

• Nâng cao hiệu suất.

• Ứng dụng trên biển:

• Nhà máy GTL nổi (Syntroleum GTL FPSO).

• Công nghệ vi kênh (Velocys, CompactGTL).

Tổng quan Syngas Xúc tác FT Kinh tế & môi trường Phát triển

CÁM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA THẦY VÀ CÁC BẠN