Báo cáo: " Nền kinh tế hydro"

Chia sẻ: Luong Van Son | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:31

Thêm vào BST

Báo xấu

117
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Như chúng ta đã biết, nhiên liệu hóa thạch chủ yếu là than đá và dầu mỏ. Việc tạo ta than đá và dầu mỏ là 1 quá trình xảy ra hàng triệu năm. Đó là quá trình cây cối và các hợp chất hữu cơ khác bị vùi lấp lâu ngay phân hủy tạo nên. Vì vậy, khi đốt cháy nhiên liệu hóa thạch thì sẽ xảy ra việc phát thải khí CO2, lượng CO2 này hàng triệu năm sau các loại thực vật mới hấp thụ hết để tạo cân bằng CO2. Người ta coi nhiên liệu hóa thạch là không tái tạo....

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo: " Nền kinh tế hydro"

Tiểu luận Nền kinh tế hydro 1
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................ ................................ ................................ ..................... 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN........................................................................................ 5 1.1 Nguồ n năng lượng từ nhiên liệu hóa thạ ch ...................................................... 5 1.1.1 Nguồ n gốc của nhiên liệu hóa thạch ................................ .......................... 5 1.1.2 Quá trình sinh năng lượng của nhiên liệu hóa thạch................................. 5 1.1.3 Vấ n đề gây ô nhiễm từ nhiên liệu hóa thạ ch .............................................. 6 1.2 Nguồ n năng lượng từ biomass .......................................................................... 7 1.2.1 Giới thiệu sơ lược về biomass...................................................................... 7 1.2.2 Việc sử dụng etanol đi từ nguồn biomas ................................ ..................... 9 1.2.2.1 Nguyên liệu sản xuấ t etanol ................................ ................................ ... 9 1.2.2.2 Ứng dụng của etanol ............................................................................10 1.2.3. Ứng d ụng của etanol trong việc sử dụng để sả n xuất hydro .....................10 CHƯƠNG 2 SẢN XUẤT H2 BẰNG QUÁ TRÌNH REFORMING ETANOL TRÊN XÚC TÁC Ni/Al2O3 ...................................................................................................12 2.1 Cơ sở.................................................................................................................12 2.2 Mô hình hóa phả n ứng.....................................................................................13 2.2.1 Mô hình toán số ................................ ................................ .........................13 2.2.2 Mô hình động học quá trình sản xuấ t H2 bằng reforming etanol .............14 2.3 Dữ liệu động học ................................................................ ..............................16 2.4 Thiết bị phản ứng................................ .............................................................17 CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ................................ ....................19 3.1 Mô phỏ ng quá trình reforming etanol sản xuất H2 ........................................19 3.1.1 Sơ đồ mô phỏng trên Hysys ........................................................................20 3.1.2 Tối ưu hóa quá trình ..................................................................................22 3.2 Điều chế xúc tác Ni/Al2O3 ................................ ................................ ................22 3.3 Mô phỏ ng phản ứng reforming etanol trên xúc tác Ni/Al2O3 ........................23 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................ ..............................25 4.1 Quá trình reforming etanol sản xuất H2 ................................ .........................25 4.1.1 Kết quả mô phỏ ng quá trình ......................................................................25 4.1.2 Kết quả tối ưu hóa ......................................................................................25 4.2 Kết quả đặc trưng xúc tác ...............................................................................28 4.2.1 Kết quả chụp nhiễu xạ tia X................................ ................................ .......28 4.2.2 Kết quả BET...............................................................................................29 4.3 Các yếu tố động học ả nh hưởng tới phản ứng reforming...............................29 4.3.1 Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của nhiệt độ đ ến tố c độ của phả n ứng...30 4.3.2 Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của áp suất đ ến tố c độ phản ứng ...........31 4.3.3 Kết quả và thảo luận ảnh hưởng của tố c độ nạp liệu đến tốc độ phả n ứng ............................................................................................................................32 2
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................ ..............................33 5.1 Kết luận ............................................................................................................33 5.2. Kiến nghị .........................................................................................................33 3
MỞ Đ Ầ U Như chúng ta đ ã biết, nhiên liệu hóa thạch chủ yếu là than đá và dầu mỏ. Việc tạo ta than đá và d ầu mỏ là 1 quá trình xảy ra hàng triệu năm. Đó là quá trình cây cối và các h ợp chất hữu cơ khác b ị vùi lấp lâu ngay phân hủ y tạo nên. Vì vậy, khi đố t cháy nhiên liệu hóa thạch thì sẽ xảy ra việc phát thải khí CO2, lượng CO2 này hàng triệu năm sau các lo ại thực vật mới h ấp thụ hết để tạo cân b ằng CO2. Người ta coi nhiên liệu hóa thạch là không tái tạo. Th ế giới của chúng ta đang bị phụ thuộc nặng nề vào một n ền kinh tế nhiên liệu hóa thạch. Nhiên liệu củ a đa số các phương tiện giao thông hiện tại: xe h ơi, xe lửa, máy bay … là xăng d ầu. Hơn nữa, một tỉ lệ khá cao các nhà máy điện là nhiệt điện dùng dầu hỏ a, khí thiên nhiên hay than đá. Nếu không có nhiên liệu hóa thạch, nền kinh tế cùng với các phương tiện giao thông, liên lạc, vận tải, sẽ rơi vào khủng hoảng ngừng trệ. Toàn bộ nền kinh tế, xã hộ i hiện đ ại đã phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Trong khi nhiên liệu hóa thạch đóng mộ t vai trò quan trọng trong việc đưa xã hộ i đến mứ c phát triển như ngày nay thì nó cũng tồn tại những vấn đề nhức nhối lớn: ô nhiễm không khí, các vấn đề môi trường như tràn dầu, nguy hiểm hơn cả là vấn đ ề b iến đổi khí h ậu toàn cầu. Ngoài ra, nhiên liệu hóa thạch không thể được tái tạo, và việc dựa trên nhiên liệu hóa thạch còn làm cho một số nước không có nhiều tài nguyên sẽ b ị phụ thuộc vào những nước vốn có nguồn dầu dồ i d ào ở Trung Đông, từ đó dẫn đ ến nhiều hệ qu ả chính trị và kinh tế khác, th ậm chí là chiến tranh giành dầu mỏ. Giữa bối cảnh đó, khái niệm về nền kinh tế h ydro dựa trên nguồn năng lượng sạch, dồi dào phục vụ mục tiêu phát triển b ền vững của nhân loại xu ất hiện như 1 giải pháp đầy tiềm năng. Nền kinh tế hydro h ay nói cách khác là h ệ thống lưu trữ, phân phối và sử dụng năng lượng dựa trên nhiên liệu chính là hydro hứa h ẹn sẽ đẩy lùi tất cả những vấn đề do nền kinh tế dựa trên nhiên liệu hóa thạch đã gây ra. 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1 .1 Nguồn năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch 1 .1.1 Nguồn gố c của nhiên liệu hóa thạch Than đá có nguồn gố c sinh hóa từ quá trình trầm tích thực vật trong những đ ầm lầy cổ cách đây hàng trăm triệu năm. Khi các lớp trầm tích bị chôn vùi, do sự gia tăng nhiệt độ , áp su ất cùng với điều kiện thiếu Ôxy n ên thực vật (ch ứa 1 lượng lớn Cellulose) chỉ bị phân hủ y 1 ph ần nào. Dần dần, h ydro và ôxy tách ra dưới d ạng khí đ ể lại khối ch ất giàu C là than. Giống như than, dầu và khí thiên nhiên có nguồn gố c từ các trầm thích b iển giàu xác bã động thự c vật cách đây khoảng 200 triệu năm. Các trầm tích hữu cơ ở điều kiện chôn vùi thiếu ôxy, dưới nhiệt đô từ 50 -250 oC, áp su ất cao, theo thời gian tạo nên hỗn h ợp hydrocacbon là dầu và khí. Các mỏ dầu và khí thường đi đôi với nhau, do tỉ trọng nhỏ hơn đá, chúng có xu hướng di chuyển lên phía trên qua các lỗ rỗng của đá và tích tụ thành các vũng dưới những lớp đá không thấm. Tầng đá không th ấm phía trên và phía dư ới tạo nên bẫy dầu hoặc khí. Có nhiều d ạng bẫy khác nhau trong tự nhiên. Một khi tầng đá phủ bị mũi khoan xuyên thủng thì dầu và khí sẽ theo lỗ khoan lên mặt đất đ ể được chế biến và phân phối. 1 .1.2 Quá trình sinh năng lượng của nhiên liệu hóa thạch Ôxy là 1 trong những nguyên tố thông dụng nhất trên trái đ ất, chiếm tới 20.9% trong không khí. Ôxy hóa nhiên liệu nhanh sẽ mang lại lượng nhiệt lớn. Nhiên liệu rắn hoặc lỏng phải chuyển hóa thành khí trước khi cháy. Thông thường, để chuyển hóa chất lỏng ho ặc rắn sang dạng khí cần phải sử dụng nhiệt, khí nhiên liệu sẽ cháy ở trạng thái bình thường nếu có đủ không khí. Ph ần lớn trong số 79% không khí còn lại là n itơ cùng với 1 ít các thành phần khác. Nitơ được coi là yếu tố pha loãng làm giảm nhiệt độ cần có để đạt được lượng ô xy cần cho quá trình cháy. Nitơ làm giảm hiệu suất cháy cho h ấp thụ nhiệt từ nhiên liệu đ ốt cháy và pha loãng khí lò. Điều n ày làm giảm nhiệt đ ể truyền qua bề mặt trao đổi nhiệt, nó còn làm tăng khố i lượng củ a các sản ph ẩm phụ của quá trình cháy, những sản phẩm này đi qua bộ trao đổi nhiệt và thoát ra ngoài ống khói nhanh hơn để nhường chỗ cho hỗn hợp nhiên liệu - không khí mới được bổ sung. Nitơ có thể kết hợp với ôxy để tạo ra NOx, là chất gây ô nhiễm rất đ ộc. C, S trong nhiên liệu kết hợp với ôxy trong không khí tạo thành CO2, SO2, giải phóng 8.084kcal, 28.922 kcal và 2.224 kcal nhiệt. 5
Sau đây sẽ xét đ ến quá trình cháy trong động cơ đốt trong (ĐCĐT), đây là quá trình hóa học giữa các phần tử nhiên liệu và không khí ở ĐCĐT có thể biểu d iễn như sau : Từ phương trình 2 cho th ấy, để đốt cháy hoàn toàn 1 phân tử octan cần phải có ít nhất 12.5 phân tử ôxy. Nếu tính theo khối lượng thì cần có ít nhất 15,03 kg để đốt cháy hoàn toàn 1 kg octan. Nếu sử dụng lượng không khí nhiều hơn lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong điều kiện thực tế thì trong khí th ải sẽ có ôxy d ư. Ví dụ: Nếu lượng không khí n ạp vào động cơ ít hơn lượng không khí lý thuyết thì nhiên liệu sẽ cháy không hoàn toàn và trong khí th ải sẽ có thêm các sản phẩm khác như: CO, H2, CnHm, C,... 1 .1.3 Vấn đ ề gây ô nhiễm từ nhiên liệu hóa thạch Quá trình cháy diễn ra kèm theo sự phát th ải các chất như CO, NOx, SO2,.. là những chất trực tiếp gây ra hiệu ứng nhà kính hay mưa axit… cùng với việc khai thác than hay d ầu, khí, làm xóa sổ th ảm thực vật và lớp đất mặt, gây xói mòn đất. Đặc biệt là nh ững ch ất thải ra trong quá trình khai thác và chế biến, gây ra không ít những tác hại về môi trường, gây ô nhiễm nguồn đất và nguồn nước cũng như gây bệnh tật đối với dân cư xung quanh khu vực sản xuất. - Hiệu ứng nhà kính: chúng ta biết rằng, b ức xạ mặt trời là bức xạ sóng n gắn (năng lượng lớn) nên nó dễ dàng xu yên qua lớp khí CO2 và tầng o zon để chiếu xuống Trái đất. Ngược lại, bức xạ nhiệt từ m ặt đất phát vào vũ trụ là bước sóng dài (yếu hơn ), nên nó bị hấp thụ bởi CO2 và hơi nư ớc trong khí quyển. Cân b ằng CO2 được duy trì nhờ sự h ấp thụ của thự c vật và hòa tan trong nước biển đ ại dương. Như vậy với mộ t mứ c nào đó , lượng CO2 trong khí quyển là cần thiết cho sự ổn định nhiệt trên trái đ ất cũng như cho quá trình quang hợp củ a thực vật. Tuy nhiên, ngày nay, con người thải CO2 vào khí quyển vư ợt quá mức cân b ằng b ình thường của nó (chỉ tính riêng than đá, mỗi năm thải vào khí quyển 2,5.1013 6
tấn CO2, đ iều này d ẫn đến sự ra tăng nhiệt độ trên trái đ ất. Người ta ước tính rằng n ếu nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi thì nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất sẽ tăng lên 3,6 oC, sự nóng lên toàn cầu này sẽ làm tan băng 2 cực, d âng mực nước biển , ngập lụ t những vùng ven biển . Những sự biến đổ i khí h ậu là không lư ờng trước được. Đốt khí thiên nhiên gây ít ô nhiễm hơn dầu và than, đây là dạng nhiên liệu hóa thạch sạch nhất. - Các khí thải từ những động cơ xe ôtô còn gây ra các khói quang hóa, h iện tượng thường xảy ra ở những thành phố lớn, với m ật độ xe lưu thông cao. Không khí bình thường có ít ô xy nguyên tử và ozon. Nguyên tử ôxy sinh ra từ phản ứng quang hóa khí NO2 dưới ánh sáng m ặt trời. NO2 + n ăng lượng mặt trời  NO + [O] Ôxy nguyên tử lại tác dụng với các hydrocacbon sinh ra từ quá trình cháy nhiên liệu hóa thạch, qua 1 chuỗ i các ph ản ứng trung gian để tạo NO2, ozon, và 1 số chất ô nhiễm th ứ cấp như fhoặcm vàehit, perôxyacetuy nitrate (C2H3O5N), tập h ợp các khí trên tạo ra khói quang hóa. Chất này gây tổ n thương nghiêm trọng nhiều lo ại cây, phá hoại tế bào lá, cản trở quá trình trao đổi chất ở thực vật. Ở các thành phố lớn, ô nhiễm khói quang hóa giống như lớp sương mù, h ạn chế tầm nhìn, gây các b ệnh về phổi… - Một số vấn đề khác liên quan đ ến quá trình khai thác vận chuyển dầu là các sự cố tràn d ầu, rò rỉ giếng khoan . Ô nhiễm d ầu gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường. Dầu h ỏa b ị ôxy hóa rất ch ậm . Nơi có sự cố tràn dầu và nước th ải công nghiệp chứa d ầu thì có b enzen, toluen rất độ c, làm sinh vật ch ết trực tiếp polyclhoặcua diphenyl trung chuyển vào cơ thể cá rồi qua người gây ung thư. Những hợp phần n ặng của dầu lắng xuống đáy biển hoặc b ị sóng đánh dạt vào cửa sôn g sẽ tác động lâu dài đến h ệ sinh thái. Dầu dạt vào bãi biển làm ngưng các hoạt động đánh bắt h ải sản, du lịch. Đất đai b ị ô nhiễm d ầu có thể thành đất chết. d ầu xâm nhập làm thay đổ i kết cấu, đặc tính cơ họ c của đất… 1 .2 Nguồn năng lượng từ biomass 1 .2.1 Giới thiệu sơ lược về biomass Năng lượng sinh khố i (Biomass) là vật liệu sinh học được lấy từ cơ thể sinh vật, hay vừa mới tồn tại trong cơ thể sinh vật (ch ất th ải). Trong ngữ cảnh của ngành năng lượng, sinh ch ất thường được dùng đ ể nói về các vật liệu từ cây cỏ, nhưng sinh chất có thể đ ược áp dụng cho cả vật liệu từ động vật và thực vật. 7
- Thành phần hóa học: Năng lượng sinh khố i có nguồn gốc từ cacbon và được tạo thành từ các phân tử h ợp chất có chứa hidro, thường có cả nguyên tử ôxy, nitơ và cả 1 lượng nhỏ kiềm, đất kiềm và kim loại nặng. Những kim loại này thường được tìm thấy trong phân tử hoạt động như những phoặcphyrin có bao gồm chất diệp lụ c chứa m agiê. - Vật liệu th ực vật: Cacbon được dùng đ ể tạo thành sinh ch ất được hấp thụ từ không khí như khí CO2 từ các hoạt đ ộng của thực vật, sử dụng năng lượng từ mặt trời. Th ực vật sau đó có th ể bị dùng làm thức ăn cho các loài động vật và do đó được b iến đổi thành sinh khố i động vật. Tuy nhiên sự hấp thụ cơ b ản được tạo thành từ thực vật. Nếu thực vật không bị dùng làm thức ăn th ì thường sẽ bị phân hủ y thành vi sinh vật ho ặc bị đốt cháy: * Nếu b ị phân hủ y, nó sẽ th ải cacbon lại trong không khí, chủ yếu là dư ới d ạng khí CO2 hoặc CH4 tùy thuộ c vào các điều kiện và quá trình phân h ủ y. * Nếu bị đố t cháy cacbon được thải ra môi trường dưới d ạng khí CO2. Những quá trình này xảy ra cho đến khi nào còn có thự c vật trên trái đ ất và nó là 1 phần của chu trình tuần hoàn của cacbon . - Các nhiên liệu hóa th ạch Các nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và ga cũng tạo ra vật liệu sinh học, tuy nhiên các vật liệu đó đã hấp thụ khí CO2 từ không khí hàng triệu năm từ trước đây. Vì là nhiên liệu chúng tạo ra m ật độ năng lượng cao, nhưng để sử dụng các năng lượng đó ta phải thông qua quá trình đố t cháy nhiên liệu, với quá trình ô xy h óa củ a cacbon thành khí cacbonic và hidro thành nước (hơi nước). Trừ khi chúng được giữ lại, những sản phẩm cháy này thường được thải ra không khí, trở lại thành cacbon hình thành hàng triệu năm trước và do đó góp phần vào việc làm tăng nồng độ không khí. Sự khác nhau giữa năng lượng sinh khối và nhiên liệu hóa thạch : Sự khác nhau quan trọng nhất giữa năng lượng sinh kh ối và nhiên liệu hóa th ạch là thời gian hình thành của chúng. Sinh chất lấy cacbon ra khỏi không khí khi chúng phát triển, và trả lại không khí khi nó bị đố t cháy. Nếu được kiểm soát trong sự bền vững cơ bản, sinh chất sẽ đ ược thu ho ạch như 1 phần của vụ mùa bổ sung liên tiếp. Sinh ch ất đ ến từ quá trình trồng rừng, quá trình quản lý cây, vùng trồng cây, ho ặc từ 1 giai đọ an củ a quá trình trồng lại cây liên tụ c. Cây phát triển 8
lấy khí CO2 từ không khí ngay khi khí được thải ra qua quá trình đốt cháy của vụ mùa trước. Chu trình này giữ lại sự tuần hoàn khép kín củ a cacbon mà không làm tăng mật độ CO2 trong không khí. - Các loại vật liệu năng lượng sinh khố i: Với định nghĩa này, sinh chất cho năng lượng có thể bao gồm rất nhiều lo ại vật liệu. Vì mục đích kinh doanh, những vật liệu có giá trị cao trong m ột th ị trường khác (không phải thị trường năng lượng), ví dụ như gỗ to, chất lượng tố t, thường không được sử dụng trong ngành năng lượng. Tuy nhiên có mộ t lượng lớn từ chất cặn, phó sản phẩm và rác thải tồn tại ở Anh có tiềm năng được sử dụng với số lượng lớn với 1 giá tương đố i rẻ, hoặc thậm chí giảm được chi phí ở những nơi hiện tại đang có yêu cầu trả tiền cho rác thải. - Có 5 lo ại vật liệu cơ bản: * Gỗ mới, lấy từ rừng, các hoạt động trồng rừng hoặc từ các quá trình làm gỗ. * Vụ mùa năng lượng: nhiều vụ mùa với năng su ất cao được trồng đ ặc b iệt đ ể phụ c cho những ứng dụng về năng lượng. * Ch ất thải nông nghiệp: chất thải sinh ra từ quá trình thu hoạch hoặc xử lý nông nghiệp * Thức ăn thừa: từ các họat động sản xu ất, chu ẩn bị và xử lý thứ c ăn và thức uống hoặc từ rác th ải sinh họat. * Chất thải công nghiệp và phó sản phẩm: từ quá trình sản xuất và các quy trình công nghiệp. 1 .2.2 Việc sử dụng etanol đi từ nguồn biomas 1 .2.2.1 Nguyên liệu sản xuất etanol Đó là các nguyên liệu sinh khố i. Nguyên liệu sản xuất etanol thích hợp nhất là đường (từ củ cải đường, mía), rỉ đường và cây lúa miến ngọt, tinh bộ t (khoai tây, các lo ại hạt lúa, lúa m ỳ, ngô, đ ại mạch). Năng suất etanol trung bình dao động từ 2.100 đ ến 5.600 lít/ ha đất trồng trọ t tùy thuộc vào từ ng loại cây trồng. Đối với các lo ại h ạt, năng suất etanol thu được vào kho ảng 2.800 lít/ha, tức là vào kho ảng 3 tấn nguyên liệu hạt sẽ thu được 1 tấn etanol. Hiện nay các hoạt động nghiên cứu và phát triển ở châu Âu về lĩnh vực etanol sinh họ c (bioetanol) chủ yếu tập trung vào sử dụng các nguồn nguyên liệu xenlulo (từ gỗ ). Các loại cây trồng quay vòng ngắn (liễu, bạch dương, bạch đàn), các chất thải nông nghiệp (rơm, bã mía), các phế thải củ a công nghiệp gỗ, gỗ 9
th ải... đều thích hợp để làm nguyên liệu sản xuất etanol. Cứ kho ảng 2 - 4 tấn vật liệu gỗ khô hoặc cỏ khô đ ã có thể cho 1 tấn etanol. Nguyên nhân khiến ngư ời ta chuyển sang sản xuất etanol từ sinh khố i xenlulo (gỗ, thân th ảo) là vì các loại này sẵn có và rẻ tiền hơn so với các loại tinh bột ngũ cốc hoặc cây trồng khác, đ ặc biệt là với những nguồn ch ất thải hầu như không có giá trị kinh tế thì vấn đ ề càng có ý nghĩa, tuy nhiên quá trình chuyển hóa các vật liệu này sẽ khó khăn hơn. 1 .2.2.2 Ứng dụng của etanol Etanol có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực củ a đ ời sống xã hội. - Dùng để pha ch ế sản xuất các loại rượu, bia đ ể uống, chế biến thứ c ăn. - Dùng làm chất sát trùng, rử a vết thương trong y tế. Dùng làm dược phẩm chữa bệnh. - Trong tổng hợp hóa học: Cồn được xem là chất trung gian để sản xuất các chất hóa học khác như: Acid axetic, Etyl Axetat… Ngoài ra ngư ời ta có th ể dùng chúng làm dung môi hòa tan nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ khác. - Sử dụng etanol trong việc pha trộn vào xăng nhằm tăng trị số Octan và giảm ô nhiễm môi trường. - Ngoài ra, etanol còn được sử dụng trong quá trình reforming hơi nước để tạo khí hydro – là nguồn nhiên liệu thay th ế mũi nhọn.là nguồn nhiên liệu sạch giảm thiểu tối đa lượng khí nhà kính phát thải cũng như các khi NOx, SOx,… Điều này sẽ được trình bày kĩ hơn ở phần dưới đây. 1 .2.3. Ứ ng d ụng của etanol trong việc sử dụng để sản xuấ t hydro Chúng ta đã khá quen thuộc với hình ảnh h ydro như là nguyên liệu cho nhiều ngành công nghiệp hóa học: ch ế tạo ammonia, methanol, lọ c dầu, phân bón, luyện kim, m ỹ phẩm, ch ất bán dẫn v.v. Thế nhưng, không ch ỉ có vậy, h ydro còn là mộ t nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng với nhiều ưu điểm thu ận lợi về môi 10
trường và kinh tế. Hydro là nguồn năng lượng sạch, gần như không phát thải khí ô nhiễm mà chỉ sinh ra hơi nư ớc. Từ nước qua quá trình điện phân ta lại có thể thu được h ydro. Vì vậy, h ydro là ngu ồn năng lư ợng gần như vô tận hay có thể tái sinh được. Hơn nữa, xét về mặt trọng lượng, hydro có tỉ trọng năng lượng cực kỳ cao. Trên thực tế, nhờ hai đặc tính nhẹ và tỉ trọng năng lượng cao này, h ydro đã được dùng làm nhiên liệu cho tên lửa từ những buổi ban đ ầu của công ngh ệ du h ành không gian. Khi dùng làm nhiên liệu, h ydro có thể được đốt trực tiếp trong các động cơ đố t trong, tương tự như trong các loại phương tiện giao thông chạy bằng xăng d ầu phổ biến hiện nay. Hydro cũng có thể thay th ế khí thiên nhiên để cung cấp n ăng lượng cho các nhu cầu dân dụng hàng ngày như đun n ấu, sưởi ấm, chiếu sáng...v.v. Mặt khác, h ydro còn có th ể được sử dụng làm nguồn năng lượng cung cấp cho hệ thống pin nhiên liệu, nh ờ quá trình điện hóa để tạo ra điện năng. Bên cạnh những ưu điểm củ a h ydro như đ ã nêu trên (sạch, tái sinh...), pin nhiên liệu còn chạy rất êm, không gây ra tiếng động, chấn động như động cơ đốt trong. Do dựa trên cơ chế củ a quá trình đ iện hóa tạo ra điện năng chứ không phải quá trình đố t như ở động cơ đố t trong, pin nhiên liệu còn đạt hiệu suất sử dụng cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong, vì th ế m à tiết kiệm năng lượng hơn. Với những ưu thế vượt trộ i đó, pin nhiên liệu đang ngày càng được quan tâm và d ự đoán sẽ trở nên n guồn nhiên liệu đầy triển vọng, một thành phần chủ chốt củ a n ền kinh tế h ydro trong viễn cảnh tương lai. 11
CHƯƠNG 2 SẢN XUẤT H2 BẰNG QUÁ TRÌNH REFORMING ETANOL TRÊN XÚC TÁC Ni/Al2O3 2 .1 Cơ sở Như đã nói ở chương 1, việc sử dụng H2 là nguồn nhiên liệu sạch thay thế n guồn nhiên liệu d ầu mỏ đang cạn kiệt đã được nghiên cứu và phát triển trên thế giới và cả ở Việt Nam. Vấn đề sản xuất H2 từ nh ững nguyên liệu sinh khố i như m etanol, etanol cũng đang được xem xét rộng rãi. Theo các nghiên cứu thì etanol d ễ d àng reforming hơn các hydrocacbon và cũng không cần cung cấp lưu hu ỳnh cho quá trình (một ch ất xúc tác rất độc dùng trong quá trình reforming h ydrocacbon). Sự sản xuất etanol bằng quá trình reforming h ơi nước đã đ ược xem xét rộng rãi. Trong tất cả các trường hợp, nước rất cần thiết cho quá trình sản xuất H2. Do đó không cần thiết ph ải giảm hàm lượng nước trong etanol lẫn nước (hỗn hợp 12% etanol là có thể dùng đ ể sản xuất H2 bằng reforming). Bên cạnh đó, bằng cách sử dụng etanol chưa tinh ch ế, các thành phần có mặt trong nước đều có thể được reforming đ ể bổ sung sản xuất H2. Đồng thời, quá trình này khôn g cần đến chưng cất hay sấy khô, hấp phụ đ ể thu được etanol tinh khiết. Về m ặt năng lư ợng và kinh tế thì quá trình reforming etanol rất hiệu quả. Từ các nghiên cứu của các học giả đ i trước, có th ể kết luận rằng etanol có khả n ăng tạo thành nhiều sản phẩm. Việc lựa chọn sản ph ẩm thu được với các chất xúc tác khác nhau có thể được giải thích bằng các phản ứng dưới đây: Reforming hơi etanol C2H5 + 3H2O → 2 CO2 + 6H2 Etanol phân hủ y thành metan: C2H5OH → CO + CH4 + H2 Dehydro hóa etanol: C2H5OH → C2H4 + H2O Dehydro oxi hóa etanol: C2H5OH → CH3CHO + H2 Etanol phân hủ y thành axeton: 2 C2H5OH → CH3COCH3 + CO + 3H2 Ph ản ứng chuyển dịch nước-khí: CO + H2O → CO2 + H2 CH4, CH3CHO, CH3COCH3, C2H4 là tất cả các sản phẩm không mong muốn b ởi vì chúng cạnh tranh với H2 về n guyên tử h ydro. Trong đ ề tài nghiên cứu này, xúc tác được sử dụng là Ni/Al2O3. Qua việc tham khảo những nghiên cứu trước đó về chất xúc tác sử dụng cho quá trình 12
reforming etanol, nhận thấy xúc tác Ni/Al2O3 có những ưu điểm như: độ chọn lọc H2 cao; hiệu suất có th ể đạt được trên 90%. Và đây cũng là m ột xúc tác tương đố i d ễ tổ ng hợp trong qui mô phòng thí nghiệm,phù hợp để nghiên cứu. Các phương pháp phân tích xúc tác sẽ được đ ề cập đến trong chương sau. 2 .2 Mô hình hóa phả n ứng 2 .2.1 Mô hình toán số Các mô hình toán số đ ã phát triển và sử dụng để mô hình hóa và mô phỏng thiết b ị PBTR (thiết b ị phản ứng bộ ống phức hợp) dựa trên các trạng thái cân b ằng khối lượng và năng lượng (phương trình 2.1 và 2.2) trong thiết bị phản ứng với sự có m ặt của các phản ứng hóa họ c. Căn cứ vào tổng khối lượng và các phương trình cân bằng năng lượng, mô hình có thể được trình bày trong tọ a độ trụ cho các thành ph ần z như trong phương trình (2.1) và (2.2) Υz = Dz ( + ) + Dz + , (2.1) = ( + )+ + [ J rj ]. (2.2) B Với: Dz và Dr biểu th ị độ phân tán hiệu dụng theo hư ớng dọc trụ c và xuyên tâm. b iểu thị độ dẫn nhiệt hiệu dụng theo hướng dọ c trục và xuyên và tâm. Υ là vận tốc và Ci là nồng độ củ a mỗi chất. là mật độ thể tích chất xúc tác. B rj là tốc độ phản ứng (rj có th ể âm hoặc dương tùy trường hợp). là mật độ khí. Cp n hiệt dung riêng. T là nhiệt độ . là nhiệt phản ứng. Điều kiện ban đ ầu và điều kiện biên cho trạng thái ổ n định phương trình cân bằng năng lượng và khối lượng (phương trình 2.1 và 2.2) trong trường hợp sử dụng thiết b ị PBTR cho dưới đây: Ci(r,0) = Ci0, T(r,0) = T0 với z=0 và 0≤ r ≤r1, (0,z) =0 với r =0 và 0 ≤ z ≤L, (0,z) = 0, (r1,z) = 0, -λr (r1,z) = UTW(T1-T2) với r=r1 và 0≤ z ≤L, 13
Với: UTW là hệ số truyền nhiệt tổng qua thành ống và ch ỉ số trên 0 là thể h iện điều kiện đầu vào. Về điều kiện biên ở đầu ra của lò phản ứng (ở z=L và 0 ≤ r≤ r1), có thể giả định rằng ph ần đối lưu của vectơ trao đổ i ch ất và nhiệt lượng chiếm ưu th ế. Phương pháp phân tích gần đúng được sử dụng đ ể giải ph ương trình vi phân riêng phần (phương trình 2.1 và 2.2) tùy thuộc vào các điều kiện b an đ ầu và điều kiện biên. Điều quan trọng cần lưu ý là các phương trình mô h ình toán số đư ợc giải quyết mà không có b ất kỳ giả định đơn giản hóa nào như số hạng phân tán dọc trục hay tọa độ trục. Các hệ số tốc độ ki phụ thuộc vào nhiệt độ được miêu tả bởi quy tắc Arrhenius theo phương trình thực nghiệm trong biểu thứ c (2.7). ki = Ai exp ( ), (2.7) Ở đây T là nhiệt độ, và các hằng số Ai và Bi được đưa ra như trong b ảng 3 .1 với i=1,2 và 3. Các mô hình số cho ph ạm vi ví dụ này cũng theo phương trình (2.1) và (2.2), được giải bằng cách hạn chế các yếu tố kỹ thu ật ban đầu và điều kiện biên cũng nh ư các thông số mô hình có liên quan, được trình bày trong b ảng 2.1 (phần phụ lục, cộ t 5). 2 .2.2 Mô hình động họ c quá trình sản xuất H2 b ằng reforming etanol Ph ản ứng reforming etanol như sau: C2H6O + 3H2O = 2CO2 + 6 H2. (2.8) 3 giai đo ạn cơ bản của cơ chế Eley Rideal được rút ra từ phương trình tốc độ với giả định rằng đã có các dữ liệu cho quá trình, giả sử không có giới hạn sự trao đổi chất và nhiệt lượng. Trong cơ chế này, giai đo ạn 1 là hấp phụ etanol trên b ề m ặt xúc tác; giai đoạn 2 là sự tương tác giữa etanol hấp phụ với các chỗ trống liền kề còn giai đo ạn 3 gồm hai loại ph ản ứng bề mặt là hấp phụ và giải h ấp phụ trong trạng thái khí. Cơ chế n ày được đưa ra trong các phương trình (2.9) đến (2.12), sử dụng công thức hóa họ c của etanol để đơn giản hơn. Sự h ấp phụ etanol lên các vị trí linh động: C2H6O + (a) C2H6O (a) (2.9) Sự phân giải etanol hấp phụ vào hydrocacbon và một ph ần hydrocacbon đ ã oxi hóa: CH4O*(a) + CH2*(a) C2H6O (a) + (a) (2.10). 14
Ph ản ứng bề mặt của một phần hydrocacbon oxi hóa đã được hấp phụ với h ơi nước chưa hấp phụ: CH4 *(a) + H2O(g) CO2+ 3H2 + (a). (2.11) Ph ản ứng bề mặt của một phần hydrocacbon đ ã hấp phụ với hơi nước chưa hấp phụ : CH*2(a) + 2H2O(g) CO2 + 3H2 + (a). (2.12) Với (a) tương ứng với mộ t vị trí linh động, ki là hằng số tố c độ phản ứng thuận cho phản ứng i và k-i là h ằng số tốc độ phản ứng nghịch cho phản ứng i. Đặt: C2H6O = A, CH4O*= B, CH*2= S*, CO2 = C và H2 = D. Đánh giá 4 trường hợp có thể điều khiển tố c độ cơ ch ế reforming xúc tác etanol trên xúc tác đồng kết tủa Ni/Al2O3. Trong trường hợp đ ầu tiên (tức là sự tính toán theo công thức của mô hình số 1), sự hấp ph ụ etanol (phương trình (2.9)), giả sử là giai đoạn quyết định tốc độ. Điều này dẫn đến tốc độ mô hình như trong phương trình dưới đây: rA = (2.13) Trong trư ờng hợp 2(tính toán công thức theo mô hình số 2 ), phương trình (2.10), sự phân giải etanol đã hấp phụ giả sử quyết đ ịnh tố c độ (ở đây yêu cầu tăng thêm vị trí linh động). Dẫn đến tốc độ mô hình như dưới đây: rA = (2.14) Trong trư ờng hợp thứ 3 (tính toán theo công thức của mô hình số 3), phản ứng b ề mặt (2.11) giả sử quyết định tốc độ . Tốc độ mô hình là: rA = (2.15) Trường hợp thứ 4 (tính toán theo công thức mô hình số 4) giả định phản ứng b ề mặt (2.12) quyết định tốc độ. Kết quả tốc độ mô hình là: 15
rA = (2.16) Cuố i cùng, mô hình dạng lũy thừa cũng được sử dụng để cho phù h ợp dữ liệu thực nghiệm. Dạng mô hình có công th ức: rA = (2.17) Với n là b ậc của phản ứng. Công thức dạng mô hình lũy thừ a (tứ c là chấp nhận không có số h ạng liên quan đến nồng độ H2O và các sản ph ẩm (H2 và CO2) b ởi vì H2O có quá nhiều so với nồng độ thành phần h ữu cơ của nguyên liệu (CA) và vì ph ản ứng không thu ận ngh ịch diễn ra nhanh hoặc chậm hơn ở khoảng nhiệt độ sử dụng trong nghiên cứu động học. Các mô hình đều được tóm tắt trong b ảng 2 .2 (xem phụ lục) trong giới hạn nồng độ của mỗi chất và tốc độ lưu lư ợng khố i của mỗ i chất. 2 .3 Dữ liệu động học Dữ liệu động họ c thu được ở trạng thái động dưới điều kiện đẳng nhiệt trong dòng chảy gần như là lý tưởng. Dữ liệu thực nghiệm cũng phù hợp với tốc độ mô hình dạng lũy thừa. Kết quả của phép lấy đạo hàm, phép đo và phân tích được thảo lu ận trong phần dưới đây. Các thực nghiệm đ ể thu th ập dữ liệu động học được th ực hiện trong mộ t lớp xúc tác mà không có m ặt của kênh lỏng. Trạng thái này đạt được b ằng cách dùng ch ất xúc tác có kích thước trung bình thích hợp, cũng như các điều kiện cần thiết khác,phải có dòng ch ảy lý tư ởng và trạng thái đẳng nhiệt trong lò ph ản ứng. Sự lự a chọn kích thước hạt chất xúc tác dựa trên các tài liệu có sẵn. Các thí n ghiệm đ ể thu thập dữ liệu động lực học thực hiện ở nhiệt độ phản ứng là 593, 693, 793K, chất xúc tác kích thước hạt trung bình là 0,6mm. Theo đó, trong các tài liệu tham kh ảo có các tiêu chuẩn cho lò phản ứng bộ ống đ ể đảm b ảo điều kiện dòng ch ảy lý tưởng,hoạt động đẳng nhiệt như sau: (a) tỷ lệ chiều cao lớp chất xúc tác trên kích thước hạt ch ất xúc tác (L/DP)> 50; (b) tỷ lệ đ ường kính trong của lò ph ản ứng trên kích thước h ạt chất xúc tác (Dt/DP) > 10. Dữ liệu động học có được sau 3 giờ trên một dòng khi chất xúc tác hoạt động ổn định theo thời gian. Kết qu ả sự b iến thiên độ chuyển hóa etanol (X) theo tỷ lệ khối lượng xúc tác trên lưu lượng khối lư ợng dòng etanol (W/FAO) ở nhiệt độ phản ứng 593K, 693K, 793K được cho trong hình (2.1). 16
Kết quả cho th ấy rằng, ban đầu độ chuyển hóa etanol tăng nhanh theo sự tăng của tỷ lệ W/FAO. Khi W/FAO tăng hơn nữ a thì sự tăng tương ứng củ a độ chuyển hóa (X) ở ba nhiệt độ trên chậm lại. Nhữ ng kết quả này là điển hình cho h ầu h ết các ph ản ứng xúc tác hiện nay, có độ chuyển hóa phụ thuộc vào lượng n guyên liệu. Độ chuyển hóa etanol, %mol W/FAO, kg xúc tác trong 1 giờ/ kg nguyên liệu H ình 2.1 Sự biến thiên độ chuyển hóa etanol theo W/FAO Trên đây là cơ sở lý thuyết và các d ữ liệu độ ng họ c trong quá trình reforming etanol. Trong thự c tế, các thông số, độ chuyển hóa etanol, hiệu suất H2 … đều được tính toán trong các phần mềm mô phỏng. Trong chương sau sẽ đề cập đến kết quả mô phỏng quá trình reforming etanol sản xu ất H2 trên Hysys. 2 .4 Thiết bị phản ứng Trong công nghệ reforming xúc tác nói chung thường dùng hai loại thiết b ị ph ản ứng: thiết b ị ph ản ứng xuyên tâm và thiết b ị ph ản ứng dọ c trụ c. - Thiết b ị ph ản ứng dọc trục có hình trụ, vỏ làm bằng thép cacbon và tiếp theo là lớp lót bằng bê tông phun, trong lò chứ a đầy xúc tác, phía trên và phía dưới lớp xúc tác là lớp đ ệm sứ để xúc tác không bị m ang theo dòng khí. Thiết b ị phản ứng dọ c trụ c có cấu tạo đơn giản, rẻ nhưng tổn th ất áp su ất lớn. Trong thiết b ị phản ứng dọc trục, khối khí chuyển động qua lớp xúc tác dọc theo hướng trục của lò. - Thiết bị phản ứng xuyên tâm cũng có cấu trúc hình trụ , vỏ cũng có lớp lót bằng bê tông phun, nhưng để tạo chuyển động hướng tâm của dòng hơi khí, n gười ta bố trí phía trong thiết bị một cốc hai vỏ h ình trụ bằng thép có đụ c lỗ ở 17
thành, giữa hai lớp vỏ củ a cốc có xúc tác. Hỗn hợp hơi-khí đi qua các lỗ này, qua lớp xúc tác theo phương vuông góc với trục của lò rồi đi vào ống trung tâm và đi ra ngoài. Thiết bị phản ứng xuyên tâm có tổn thất áp su ất nhỏ, áp su ất làm việc giảm nh iều so với thiết b ị phản ứng dọc trục. Đối với công nghệ reforming etanol để sản xu ất H2, thiết b ị phản ứng được sử dụng là lò ph ản ứng bộ ống phức hợp. Lò ph ản ứng có d ạng ống và được làm đ ầy bằng các hạt xúc tác rắn. Các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt xúc tác. Ưu điểm củ a lò ph ản ứng loại này là độ chuyển hóa trên m ột lượng xúc tác cao hơn các lò phản ứng khác. Tốc độ phản ứng phụ thu ộc vào lượng chất xúc tác rắn hơn là phụ thuộ c vào thể tích củ a lò ph ản ứng. Do sự thu nhiệt trong quá trình reforming mạnh nên cần phải cung cấp nhiệt bù thêm vào đ ể cho quá trình reforming diễn ra tại điều kiện nhiệt độ tố i ưu và đồng th ời để tối ưu hóa ch ế độ làm việc lò ph ản ứng (do tốc độ từng ph ản ứng khác nhau). Muốn vậy trong công n ghệ thường dùng nhiều lò phản ứng nối tiếp nhau. Đồ ng th ời việc dùng nhiều lò phản ứng cũng đ ể tính tới thời gian lưu của nguyên liệu trong lò phản ứng, cùng với lượng chất xúc tác nhiều làm cho thời gian lưu càng lớn, như thế sẽ tăng h iệu su ất phản ứng cần thiết. Các thiết b ị phản ứng chính trong quá trình reforming etanol để sản xuất h ydro là: 1 . ATR (autothermal reactor): thiết b ị ph ản ứng ổn định nhiệt. Các phản ứng đều xảy ra ở lò phản ứng này. Lò phản ứng này cũng kiểm soát quá trình tạo ra H2 và CO2 trong mộ t phạm vi nhiệt độ nhất định. Ph ản ứng mong muốn trong lò phản ứng là chỉ tạo ra H2 và CO2. Nhưng thực tế ở điều kiện gia nhiệt thì rất nhiều sản phẩm khác đ ã đ ược tạo ra như CH3CHO, CO2, CH4, C2H4… 2 . WGS (water gas shift): thiết bị ph ản ứng chuyển dịch nư ớc-khí. Trong phần thiết bị WGS thường có 3 lò phản ứng là: - HTS (high temperature shift): thiết bị phản ứng chuyển d ịch ở nhiệt độ cao. - MTS (medium temperature shift): thiết bị phản ứng chuyển dịch ở nhiệt độ trung bình. - LTS (lower temperature shift): thiết bị phản ứng chuyển dịch ở nhiệt độ thấp. 3 . PROX (preferential oxidation): thiết bị phản ứng oxi hóa ưu tiên (chọn lọc). 18
CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ THỰ C NGHIỆM 3 .1 Mô phỏ ng quá trình reforming etanol sản xuấ t H2 Quá trình bắt đầu từ dòng nguyên liệu cấp: etanol, không khí và hơi nước và thiết b ị phản ứng ATR ở 1 atm sau đó dòng đầu ra sẽ vào thiết bị phản ứng WGS có ba lò ph ản ứng trong ph ần WGS là HTS, MTS và LTS. Cuối cùng dòng ra vào lò ph ản ứng PROX và thu được H2. Etanol Phản ứng Phản ứng Phản ứ ng Hydro (pin Trong thiết trong thiết trong thiết Không khí nhiên liệu) b ị ATR bị WGS bị Prox Hơi nước 100 oC 100 oC 70 oC Không khí Hình 3.1 Điều kiện hoạt động cho các thiết b ị chính 1. Lựa chọn mô hình động học (Peng Robinson) C2H4OH CO 2 2. Lự a chọn các cấu tử O2 H 2O N2 H2 CO 3. Thêm dòng nguyên liệu 1.etanol 2.Không khí 3.Hơi nước 3. Bổ xung và thêm các dòng (phản ứng ở ATR) 4. Tố i ưu hóa 5 . Bắt đầu nhập các dòng 6. Phản ứng ở WGS 7. Tố i ưu hóa 8. Bổ xung và thêm các dòng (Ph ản ứng ở P ROX) 9 . Mở rộng tối ưu H ình 3.2 Quy trình mô phỏng sản xuấ t H2 bằng Aspen Hysys 19
3 .1.1 Sơ đồ mô phỏng trên Hysys Quá trình mô phỏng sử dụng mô hình Peng-Robinson. Tính ch ất vật lý các thành phần tham gia vào ATR cho quá trình sản xuất hydro đư ợc liệt kê trong b ảng 3.1 (phần phụ lụ c). Nguyên liệu etanol, không khí và nước được đưa vào lò phản ứng ATR ở pha hơi do các nguyên liệu đưa từ môi trường có nhiệt độ 25oC và 1 atm nên cần phải gia nhiệt làm nóng nguyên liệu đ ể đưa về pha hơi. Lò ph ản ứng này thiết lập ở 1 atm, tỉ lệ lưu lượng mol nguyên liệu khác đư ợc đánh giá theo lưu lượng mol n guyên liệu etanol (100 kmol/h) (xem bảng 3.2, phần phụ lụ c). Ph ản ứng mong muốn là etanol ch ỉ tạo ra CO và H2, đ ây là phản ứng thu nhiệt mạnh. Phương trình ph ản ứng: CH3CH2OH + 3H2O → 6H2 + 2 CO2 (∆HO=174kJmol-1) (3.1) O -1 CH3CH2OH + 3H2O → 4H2 + 2 CO (∆H = 256 kJmol ) (3.2) Trong điều kiện gia nhiệt như vậy phản ứng chuyển đổi cũng có th ể tạo ra acetyldehyde (CH3CHO) CH3CH2OH + 0.5 O2 → CH3CHO + H2O (∆HO= -175 kJmol-1) (3.3) Ph ản ứng khác có thể xảy ra etanol khử đến acetyldehyde (CH3CHO), etanol có thể tách nước tạo ethylene (C2H4), etanol có th ể phân hủ y thành CO2 và CH4 hoặc CO, CH4 và H2. (∆HO= 68 kJmol-1) CH3CH2OH → C2H4O + H2 (3.4) O -1 CH3CH2OH → C2H4 (∆H = 45 kJmol ) (3.5) O -1 CH3CH2OH → 0.5 CO2 + 1.5 CH4 (∆H = -74 kJmol ) (3.6) (∆HO= 49 kJmol-1) CH3CH2OH → CO + CH4 + H2 (3.7) Trong điều kiện refoming hơi nước ở nhiệt độ thấp, acetyldehyde (CH3CHO) cũng phản ứng và tạo ra CO và H2. (∆HO= 180 kJmol-1) C2H4O + H2O → 2CO + 3H2 (3.8) Khi xuất hiện khí O2 thì khí CH4 có thể phản ứng (phản ứng oxy hóa hoàn toàn ) (∆HO= -800 kJmol-1) CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O (3.9) (∆HO= -36 kJmol-1) CH4 + 2 O2 → CO + 2 H2 (3.10) O -1 CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2 (∆H = -320 kJmol ) (3.11) Refoming hơi nư ớc của khí metan sẽ tạo nhiều khí H2, phản ứng của quá trình này: (∆HO= -140 kJmol-1) C2H4 + H2 → C2H6 (3.12) O -1 C2H4 → 2C + 2H2 (∆H = -52 kJmol ) (3.13) 20