3. Kết quả và thảo luận
3.1. Quan hệ giữa thành phần, lưu lượng khí thấm đến thành phần và lưu lượng khí thải
Khi ta đưa hỗn hợp khí thấm (Petro Việt Nam + CO2 + N2) với tỷ lệ nhất định vào trong lò thấm sẽ xảy ra các phản ứng sau đây:
C3,5H9 + 3,5CO2 → 7CO + 4,5H2 (1)
C3,5H9 → 4,5H2 + 3,5C (2)
Phản ứng (1) tạo ra chất thấm chính CO là phản ứng mong muốn, phản ứng phân huỷ (2) tạo ra muội cacbon làm cản trở quá trình thấm do đó cần hạn chế. Theo kết quả thực nghiệm, phản ứng (1) xảy ra chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ gas/CO2 đưa vào. Khi giảm tỷ lệ gas/CO2 thì phản ứng (1) càng thuận lợi. Tuy nhiên, giảm tỷ lệ này xuống dưới 1/3,5 vẫn có một phần phản ứng (2) xảy ra. Khi đưa hỗn hợp thấm khác nhau vào lò có thể đo đạc và xác định thành phần và lưu lượng khi thải theo thành phần và lưu lượng khí thấm như bảng 1 (chỉ ghi vài giá trị đặc trưng). Nhận thấy N2 không đổi, do đó sẽ được quay vòng sử dụng hoàn toàn. Chỉ còn các khí CO, CO2 và H2 trong đó nhất là H2 sinh ra khi đưa khí gas vào lò thấm phải loại bỏ mới có thể quay vòng tái sử dụng được.
Ta cũng nhận thấy rằng sau thời gian lưu 14,4 phút thì tỷ lệ H2, CO và CO2 trong khí thải chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ gas/CO2 mà không còn phụ thuộc vào thời gian lưu chứng tỏ môi trường thấm đã được hình thành xong sau khoảng 14,4 phút đưa khí thấm vào lò. Khi giảm tỷ lệ gas/CO2 thì tỷ lệ CO và CO2 tăng còn tỷ lệ H2 giảm. Điều này hoàn toàn phù hợp vì ở nhiệt độ thấm (900-950°C) khí gas hầu như phân huỷ và phản ứng hoàn toàn (CxHy chỉ còn vài phần nghìn). Khi giảm tỷ lệ gas/CO2 thì lượng khí gas ít đi do đó tỷ lệ H2 thấp đi, còn CO và CO2 vì giữ thời gian lưu không đổi (cùng lưu lượng) thì đều tăng lên.
Qua bảng ta thấy: lượng hyđrô phân tích chiếm 21,09% tương ứng với lưu lượng là 11,99 l/h từ khí gas với lưu lượng sử dụng là 2,43 l/h, nếu phân huỷ hết cũng chỉ là 2,43. 4,5 = 10,9 l/h hơi cao hơn một chút.
Các kết quả khác cũng tương tự chứng tỏ phân tích hyđrô đều gặp sai số hệ thống tăng lên nhưng ít nên vẫn có thể chấp nhận được.
Hình 2. Tỷ lệ H2 và CO khi đốt với lưu lượng oxy
khác nhau với τ = 16,1 phút, gas/CO2=1/3
3.2. Xử lý để quay vòng tái sử dụng khí thải
Qua kết quả bảng 2 thấy lưu lượng khí thải lớn hơn lưu lượng khí thấm, do đó phải loại bớt các khí không cần thiết thì mới cân bằng khí sử dụng. Muốn để loại CO và H2 ra khỏi khí thải cách tốt nhất là đốt cháy bằng oxy. Phản ứng đốt cháy CO và H2 và động lực học phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau ghi trong bảng 3.
Bảng 2 và 3
