Language
Country/Area
No result found
Bạn có biết khí đốt tự nhiên có thể được chuyển thành dầu diesel không? Làm thế nào để thực hiện được?
Với nhu cầu năng lượng ngày càng tăng hiện nay, việc phát triển các nguồn năng lượng bền vững mới đã trở thành trọng tâm toàn cầu. Chúng ta đều biết rằng dầu diesel là nhiên liệu quan trọng cho ô tô và máy móc hạng nặng ngày nay, nhưng bạn có thể không biết rằng khí đốt tự nhiên có thể được chuyển đổi thành dầu diesel thông qua một quá trình gọi là quá trình Fischer–Tropsch. Quá trình này không chỉ làm giảm sự phụ thuộc vào nguồn tài nguyên dầu mỏ mà còn có thể trở thành giải pháp quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai.
Quá trình Fischer–Tropsch là một loạt các phản ứng hóa học chuyển đổi hỗn hợp khí - carbon monoxide và hydro - gọi là khí tổng hợp thành hydrocarbon lỏng.
Quy trình Fischer–Tropsch được phát triển lần đầu tiên vào năm 1925 bởi các nhà khoa học người Đức Franz Fischer và Hans Tropsch. Nguyên lý cơ bản của quá trình này là chuyển đổi khí tổng hợp thành hydrocarbon lỏng bằng cách sử dụng chất xúc tác kim loại ở nhiệt độ và áp suất cao. Phản ứng hóa học cụ thể có thể được biểu thị bằng công thức:
(2n + 1) H2 + n CO → CnH2n+2 + n H2O
Trong phản ứng này, giá trị n thường nằm trong khoảng từ 10 đến 20, biểu thị độ dài chuỗi cacbon của hợp chất hydrocarbon được tạo ra. Một lượng nhỏ olefin và hợp chất rượu cũng được tạo ra trong quá trình phản ứng. Tuy nhiên, sự hình thành mêtan (n=1) là không mong muốn vì quá trình sản xuất nó có nghĩa là sự phát triển của chuỗi bị hạn chế.
Toàn bộ quá trình này tỏa nhiệt rất nhiều, do đó nhiệt phải được loại bỏ hiệu quả trong lò phản ứng. Điều kiện vận hành của quy trình Fischer–Tropsch thường nằm trong khoảng từ 150 đến 300 độ C. Những điều kiện như vậy không chỉ có thể đẩy nhanh tốc độ phản ứng mà còn làm tăng tốc độ chuyển đổi, nhưng chúng cần được kiểm soát để tránh tạo ra lượng lớn khí mê-tan.
Để thu được khí tổng hợp mong muốn, trước tiên các cơ sở Fischer-Tropsch cần thực hiện quá trình khí hóa, chuyển đổi nhiên liệu rắn như than hoặc sinh khối thành khí.
Việc sản xuất khí tổng hợp thường dựa vào công nghệ khí hóa, chuyển đổi các chất rắn thành khí cho các phản ứng Fischer–Tropsch tiếp theo. Tùy thuộc vào nguyên liệu đầu vào, tỷ lệ hydro so với carbon monoxide trong khí tổng hợp cần được điều chỉnh thông qua phản ứng chuyển dịch khí-nước. Sự điều chỉnh này đặc biệt quan trọng đối với quá trình Fischer-Tropsch sử dụng chất xúc tác sắt, vì các chất xúc tác này có phản ứng tự nhiên đối với sự dịch chuyển khí nước.
Thông thường, các chất xúc tác kim loại được lựa chọn bao gồm sắt, coban, niken và bạch kim, nhưng niken không được sử dụng vì nó tạo ra quá nhiều mêtan. Sắt và coban là những lựa chọn phổ biến nhất, trong đó chất xúc tác coban hoạt động tốt nhất khi sử dụng khí tự nhiên làm nguyên liệu đầu vào, trong khi chất xúc tác sắt phù hợp hơn khi sử dụng than hoặc sinh khối.
Nhiều dự án liên quan đến quy trình Fischer-Tropsch đang dần được triển khai trên toàn thế giới. Ví dụ, Sasol ở Nam Phi có ứng dụng công nghệ Fischer-Tropsch lớn nhất thế giới.
Khi công nghệ phát triển, cơ sở Fischer–Tropsch lớn nhất thế giới hiện tọa lạc tại Sasol, Nam Phi, sản xuất 130.000 tấn nhiên liệu tổng hợp mỗi năm. Các cơ sở này sử dụng than và khí đốt tự nhiên làm nguyên liệu đầu vào và chuyển đổi thành công thành dầu diesel và các loại nhiên liệu tổng hợp khác, đóng góp đáng kể vào an ninh năng lượng của Nam Phi.
Một ví dụ quan trọng khác là cơ sở Pearl GTL ở Qatar, nơi sử dụng chất xúc tác coban để chuyển đổi khí đốt tự nhiên thành dầu lỏng với tốc độ 140.000 thùng mỗi ngày ở nhiệt độ 230 độ C.
Sự phát triển của quy trình Fischer–Tropsch không chỉ giúp cải thiện hiệu quả sử dụng đất để sản xuất năng lượng mà còn là một cách hiệu quả để đối phó với những thách thức về môi trường hiện nay. Khi nhu cầu về năng lượng sạch tiếp tục tăng, việc thương mại hóa và mở rộng quy trình này sẽ có tác động sâu sắc đến sự phát triển trong tương lai của năng lượng tái tạo.
Bạn có nghĩ rằng quy trình Fischer–Tropsch có thể trở thành một trong những công nghệ quan trọng cho quá trình chuyển đổi năng lượng trong tương lai không?
