Xưởng tạo khí có nhiệm vụ chế khí than ẩm làm nguyên liệu cho quá trình tổng hợp NH3. Nguyên liệu đi từ than Antraxit và hỗn hợp không khí + hơi nước. Phương pháp khí hóa than bằng lò khí hóa tầng cố định (gián đoạn) theo công nghệ của Đức. Phương pháp này không dùng O2 nên vốn đầu tư thấp, thao tác đơn giản, tuy nhiên thiết bị cồng kềnh, cường độ khí hóa thấp, sản xuất không an toàn bằng các phương pháp khác, yêu cầu về than khá ngặt nghèo. Than yêu cầu hàm lượng C>85%, độ ẩm <12%, nhiệt trị Q > 5.500kcal/kg, bền cơm bền nhiệt > 85%. Xưởng tạo khí có môi trường hoạt động khá nguy hiểm đởn cử như các lò hoạt động với nhiệt độ cao, thực tế cho thấy công nhân hoạt động trong lò phải thực hiện những thao tác rất nguy hiểm nên khâu an toàn trong lao động luôn được rất chú trọng.

Nguyên lý quá trình khí hóa than ẩm

Than cục được đưa vào từ đỉnh lò. Chất khí hóa là không khí và hơi nước được đưa đi qua tầng nhiên liệu để tiến hành khí hóa. Tro xỉ được thải ra ở cửa đáy lò. Trong lò khí hóa khi đưa chất khí hóa đi qua tầng nhiên liệu để tiến hành phản ứng thì có sự phân tầng. Từ trên xuống tầng nguyên liệu được phân tầng như sau: tầng sấy, tầng chưng, tầng khíhóa (bao gồm tầng khử và tầng ôxi hóa), tầng xỉ.

Các phản ứng xảy ra chủ yếu ở tầng khí hóa

2C + O2 = 2CO + Q

C + O2 = CO2 + Q

CO + O2 = CO2 + Q

C + H2O = CO + H2 - Q

C + CO2 = 2CO - Q

C + 2H2O = CO2 + 2H2- Q

Ngoài ra còn có các phản ứng phụ sau:

C + H2 = CH4 + Q

CO + 3H2 = CH4 + H2O + Q

S + H2 = H2S

Trong đó thành phần (%) khí than ẩm như sau:

CO2 CO H2 O2 CH4 N2

7 31,5 41 0,5 1 19

Chế khí than ẩm theo phương pháp gián đoạn bao gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn thổi gió và giai đoạn chế khí.

Ở giai đoạn đầu dùng không khí thổi vào đáy lò, khí thu được phóng không ra ngoài. Nhiệt độ tăng đến mức độ nhất định thì ngừng thổi gió, bắt đầu đưa hỗn hợp khí và hơi nước vào để chế khí than ẩm. Trong khoảng bắt đầu thổi gió lần trước đến thổi gió lần sau được gọi là một tuần hoàn làm việc, bao gồm 5 giai đoạn: giai đoạn thổi gió, giai đoạn thổi lên lần 1, giai đoạn thổi xuống, giai đoạn thổi lên lần 2, giai đoạn thổi sạch.

Một tuần hoàn làm việc kéo giài 175s, phân phối như sau:

Giai đoạn Thổi gió Thổi lên lần 1 Thổi xuống Thổi lên lần 2 Thổi sạch

% 22-26 24-28 38-42 6-9 3-4