Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến sản phẩm khí và than trong thiết bị hóa khí trấu tại Việt Nam

tích khí trực tiếp GABOARD 3100P 
Bảng 2.1 Thành phần khí tổng hợp được phân tích bằng Gasboard 3100P 
Thành phần Thang đo Độ chính xác 
CO2 0 ⁓ 60% ±1% 
CO 0 ⁓ 40% ±1% 
H2 0 ⁓ 40% ±1% 
O2 0 ⁓ 25% ±1% 
CH4 0 ⁓ 20% ±1% 
CnHm 0 ⁓ 10% ±1% 
Thiết bị phân tích khí tổng hợp Gasboard 3100P được sử dụng rộng rãi trong các 
ứng dụng khác nhau từ quy mô nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đến quy mô công 
nghiệp, bao gồm lĩnh vực sản xuất năng lượng: Sinh khối hoặc hóa khí/nhiệt phân than; 
Chất thải thành năng lượng. 
52 
CHƯƠNG 3 
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 
3.1 Kết quả xác định các thông số lý hóa của trấu IR 50404. 
Các thông số lý hóa của trấu IR 50404 được thực hiện tại phòng nghiên cứu Năng 
lượng tái tạo, khoa Cơ khí Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM, Việt Nam và 
Trung tâm nghiên cứu năng lượng Sinh khối, Khoa Lâm nghiệp, trường Đại học Quốc Gia 
Chung Hsing, Đài Loan. 
Trong đó, khối lượng thể tích và ẩm độ của trấu được thực hiện tại phòng nghiên 
cứu Năng lượng tái tạo, khoa Cơ khí Công nghệ, trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM. 
 a. Xác định khối lượng thể tích b. Xác định ẩm độ c. Mẫu thí nghiệm 
Hình 3.1 Thực nghiệm xác định thông số lý hóa của trấu tại Việt Nam 
Các thông số lý hóa của trấu như: độ tro, chất bốc, carbon cố định, nhiệt trị và thành 
phần các nguyên tố được phối hợp với Trung tâm nghiên cứu năng lượng Sinh khối, Khoa 
Lâm nghiệp, trường Đại học Quốc Gia Chung Hsing, Đài Loan phân tích. 
 a. Xác định độ tro b. Cân mẫu c. Phân tích nguyên tố 
Hình 3.2 Thực nghiệm xác định thông số lý hóa của trấu tại Đài Loan 
53 
 Kết quả phân tích các thông số lý hóa của trấu IR 50404 được trình bày tóm tắt 
trong bảng sau (Kết quả chi tiết được trình bày tại Phụ lục 1): 
Bảng 3.1 Kết quả phân tích thông số lý hóa của trấu IR 50404 
Thông số Giá trị 
#1Khối lượng thể tích (kg/m3) 100,42 ± 1,49 
#2Nhiệt trị (MJ/kg) 15,55 ± 0,46 
#2Phân tích nguyên tố (%) 
C 41,26 ± 0,46 
H 4,75 ± 0,16 
O 35,46 ± 0,68 
N 0,48 ± 0,05 
S 0,01 ± 0,005 
Khác 18,04 ± 0,28 
#2Phân tích thành phần (%) 
Chất bốc 58,28 ± 0,34 
Carbon cố định 13,98 ± 0,32 
#1Ẩm độ 9,99 ± 0,76 
Tro 17,71 ± 0,37 
#1Thực hiện tại phòng nghiên cứu Năng lượng tái tạo, khoa Cơ khí Công nghệ, 
trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM. 
#2Thực hiện tại Biomass Energy Research Lab, National Chung Hsing University, 
Taiwan. 
3.2 Xây dựng và giải mô hình toán hóa khí trấu 
 Mô hình hóa khí trấu 
Nguyên lý hoạt động của mô hình hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống như sau: Trấu 
được cung cấp vào buồng phản ứng từ phía trên và dịch chuyển dần xuống vùng sấy và 
vùng nhiệt phân đến vùng cháy. Không khí cấp vào thiết bị tại vùng cháy, do lượng không 
khí cấp thấp khi ER = 0,2 ÷ 0,4 nên tại vùng này xảy ra hiện tượng cháy yếm khí và hình 
thành khí tổng hợp [11, 20]. Khí tổng hợp sau khi được hình thành sẽ di chuyển qua vùng 
khử trước khi ra khỏi thiết bị. Vì khí tổng hơp đi qua vùng khử có nhiệt độ cao nên hắc ín 
54 
(tar) trong khí tổng hợp được khử gần như hoàn toàn [50]. Vì lý do này mà tất cả các loại 
hóa khí kiểu dòng khí đi xuống có hàm lượng hắc ín rất thấp. 
Hình 3.3 Mô hình buồng phản ứng của hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống 
Từ mô hình buồng phản ứng của hệ thống hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống nêu 
trên, phương trình tổng quát được xây dựng với các giả thiết và điều kiện như sau: 
- Trấu có độ đồng nhất về tính chất lý hóa. 
- Không khí cung cấp vào hệ thống hóa khí trấu là không khí có tỉ lệ khí 
nitrogen/oxygen là 79/21; nhiệt độ 25oC; ẩm độ tương đối 75%; áp suất 1 atm [107]. Giả 
sử trong quá trình thí nghiệm không khí cấp luôn ở cùng nhiệt độ, ẩm độ và áp suất. 
- Các phản ứng xảy ra trong hệ thống hóa khí trấu ở điều kiện cân bằng nhiệt động 
lực học [91, 94]. 
- Tất cả các khí trong các phương trình phản ứng được xem là khí lý tưởng [93]. 
- Nitrogen không tham gia vào bất kỳ phản ứng hóa học nào bên trong hệ thống [94]. 
- Sản phẩm của hệ thống hóa khí trấu là các khí: hydrogen (H2), carbon dioxide 
(CO2), nước (H2O), methane (CH4), carbon monoxide (CO), nitrogen (N2) và than sinh học 
(C) [24]; 
- Trong thiết bị hóa khí theo công nghệ tầng cố định kiểu dòng khí đi xuống hàm 
lượng hắc ín là rất thấp <1 g/Nm3 [11]. Vì vậy, trong nghiên cứu này giả thiết hắc ín không 
hình thành trong quá trình hóa khí. 
55 
 Xây dựng mô hình toán hóa khí trấu 
Mô hình toán của hệ thống hóa khí trấu được xây dựng trên cơ sở cân bằng hóa lý. 
Sản phẩm của quá trình hóa khí bao gồm khí tổng hợp và than sinh học. Vì vậy, không phải 
tất cả carbon tham gia vào các phản ứng cân bằng để tạo khí. 
Hình 3.4 Hộp đen mô tả quá trình hóa khí trấu 
Mô hình toán quá trình hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống được sử dụng trong 
nghiên cứu này là mô hình cân bằng nhiệt động lực học. Đây là mô hình cân bằng hóa học 
giả định các phản ứng của hệ đạt cân bằng mà không quan tâm đến hình dạng và kích thước 
của thiết bị. Mô hình này có ý nghĩa cho hệ thống phòng thí nghiệm giúp khảo sát các 
thông tin về thành phần hóa học và nhiệt trị của sản phẩm, vì nó không bị ảnh hưởng nhiều 
của các yếu tố kỹ thuật như truyền nhiệt, truyền khối, thủy lực, Mô hình giúp đơn giản 
quá trình tính toán vì không cần tính toán các quá trình riêng lẻ như sấy, nhiệt phân, oxy 
hóa và khử mà gộp lại thành một hệ phương trình dựa vào cân bằng hóa lý (cân bằng khối 
lượng, năng lượng và cân bằng hóa học giả định hệ lý tưởng). Mô hình có thể giúp khảo 
sát các thành phần sản phẩm khi thay đổi lượng không khí cấp, nhiệt độ vùng khử, đặc tính 
nguyên liệu, Trong mô hình này, trấu có các thành phần C, H, O và lượng chứa ẩm là 
wH2O; thông số công nghệ thứ nhất được lựa chọn trong nghiên cứu của mô hình là lượng 
không khí cấp (thông qua hệ số không khí cấp ER) gồm mO2, 3,76mN2 và lượng chứa ẩm 
của không khí cấp là qH2O và thông số công nghệ thứ hai được đưa vào nghiên cứu là nhiệt 
độ vùng khử T2. Thông số công nghệ là “thời gian” không đưa vào nghiên cứu vì thông số 
công nghệ “thời gian” phụ thuộc với thông số công nghệ nhiệt độ vùng khử. Sản phẩm của 
56 
quá trình hóa khí là khí tổng hợp gồm H2, CO, CH4, CO2, H2O và than sinh học (C – carbon 
không tham gia phản ứng). 
Tóm lại, từ các nghiên cứu được trích dẫn phần tổng quan cho thấy sinh khối là phụ 
phẩm nông nghiệp thì thường được xác định có 3 thành phần nguyên tố chính là carbon, 
hydrogen và oxygen [93-95]. Bên cạnh đó, trong nghiên cứu này tác giả đã tiến hành phân 
tích thành phần nguyên tố của trấu (kết quả được trình bày trong phần 3.1) cho thấy hàm 
lượng N và S của trấu đều < 1%. Vì vậy, tác giả xác định công thức hóa học tổng quát của 
trấu là CHaOb. Sản phẩm của quá trình hóa khí sinh khối được xác định gồm 3 thành phần 
gồm: khí tổng hợp được tạo ra từ 13 phương trình phản ứng điển hình [11], tar (hắc ín) và 
than. Tuy nhiên, tùy theo công nghệ và mục tiêu của nghiên cứu mà các tác giả đã giả thiết 
sản phẩm của quá trình hóa khí được đưa ra. Nhiều nghiên cứu giả thiết rằng sản phẩm của 
quá trình hóa khí gồm H2, CO, CO2, H2O và CH4 [91, 93] vì các nghiên cứu chỉ quan tâm 
đến hiệu suất, thành phần và chất lượng của khí tổng hợp và đồng thời để đơn giản trong 
quá trình giải bài toán lý thuyết. Bên cạnh đó cũng có một số tác giả đưa ra giả thiết sản 
phẩm của hóa khí sinh khối gồm H2, CO, CO2, H2O, CH4 và than [94, 104]. 
Từ các kết quả nghiên cứu, phân tích ở phần tổng quan và kết quả phân tích thành 
phần nguyên tố của trấu, kế thừa [91, 93-95, 104] tác giả sử dụng phương trình tổng quát 
hóa khí trấu kiểu dòng khí đi xuống như sau: 
CHaOb +wH2O(l) + qH2O(g) +mO2 + 3,76mN2 → n1C+ n2H2 + n3CO +
n4CO2 + n5H2O + n6CH4 + 3,76mN2 (3.1) 
Trong đó: 
a : số nguyên tử hydro của trấu; b : số nguyên tử oxy của trấu; 
w : số mol của nước trong trấu; 
q : số mol của nước trong không khí; 
m : số mol của Oxygen; 3,76m : số mol của Nitrogen. 
n1: Số mol của C (biochar). 
n2: Số mol của khí H2. 
n3: Số mol của khí CO. 
n4: Số mol của khí CO2. 
n5: Số mol của hơi H2O. 
n6: Số mol của khí CH4. 
57 
Các thông số a, b và w có được từ kết quả phân tích thành phần và phân tích nguyên 
tố của trấu. Thông số q và m có được từ lượng không khí cấp cho hệ thống hóa khí. 
Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây không giải bài toán lý thuyết để xác định số mol 
của carbon sau phản ứng mà chỉ tính lượng carbon còn lại bằng các công thức thực nghiệm. 
Vì vậy, trong nghiên cứu này tác giả sẽ xây dựng hệ phương trình và giải bài toán lý thuyết 
nhằm xác định thành phần carbon sau phản ứng của phương trình tổng quát. 
Để giải phương trình tổng quát (3.1) có 6 ẩn số n1, n2, n3, n4, n5, n6, cần phải lập 
được hệ gồm 6 phương trình, các phương trình được lập như sau: 
- 03 phương trình cân bằng khối lượng: phương trình cân bằng khối lượng của carbon, 
phương trình cân bằng khối lượng của hydro và phương trình cân bằng khối lượng của oxy: 
- Phương trình cân bằng carbon: 
n1 + n3 + n4 +n6 = 1 (3.2) 
- Phương trình cân bằng hydrogen: 
 2n2 + 2n5 + 4n6 = a + 2(w+q) (3.3) 
- Phương trình cân bằng oxygen: 
n3 +2n4+ n5 = b + w + q + 2m (3.4) 
- 02 phương trình cân bằng nhiệt động: Giả thiết tất cả các phản ứng đều ở trạng thái 
cân bằng nhiệt động lực học. Phương trình cân bằng nhiệt động phản ứng tạo khí methane 
và phương trình cân bằng nhiệt động phản ứng chuyển nước. 
- Phản ứng tạo khí methane (methane formation): 
C + 2H2 ⇋ CH4 (3.5) 
Phản ứng Boudouard: C + CO2 ⇋ 2CO (3.6) 
Phản ứng Nước – khí: C + H2O ⇋ CO + H2 (3.7) 
 Phương trình (3.6) và (3.7) có thể được viết thành: 
- Phản ứng chuyển nước (water – gas shift reaction): 
CO + H2O ⇋ CO2 + H2 (3.8) 
Giả thiết các khí được tạo ra là khí lý tưởng và các phản ứng xảy ra ở áp suất khí quyển. 
Từ hai phương trình cân bằng nhiệt động cho phản ứng (3.5) và phản ứng (3.8), xác định: 
- Hệ số cân bằng cho phản ứng (3.5) là: 
K1 = exp [−
∆GT
0̅̅ ̅̅ ̅̅
RT
] =
n6
(n2)2
 (3.9) 
58 
∆GT
0̅̅ ̅̅ ̅ là hàm Gibbs tiêu chuẩn. 
R = 8,314 kJ/kmolK là hằng số khí lý tưởng. 
T là nhiệt độ của vùng phản ứng. 
- Hệ số cân bằng cho phản ứng (3.8) là: 
K2 = exp [−
∆GT
0̅̅ ̅̅ ̅̅
RT
] =
n2n4
n3n5
 (3.10) 
- 01 phương trình cân bằng năng lượng của hệ thống. Giả thiết quá trình hóa khí là 
quá trình đoạn nhiệt. Ta có, phương trình cân bằng năng lượng cho quá trình hóa khí như 
sau: 
Hftrau
o +w(HfH2O(l)
o + H(k)) + q(HfH2O(k)
o + H(k)) + mHfO2
o + 3,76mHfN2
o =
n1HfC
o + n2HfH2
o + n3HfCO
o + n4HfCO2
o + n5HfH2O(k)
o + n6HfCH4
o + 3,76mHfN2
o +
∆T(n1CPC + n2CPH2 + n3CPCO + n4CPCO2 + n5CPH2O + n6CPCH4 + 3,76mCPN2) (3.11) 
Ở điều kiện tiêu chuẩn thì: 
 HfC
o , HfH2
o , HfN2
o , HfO2
o = 0 
Vậy phương trình (3.11) là: 
Hftrau
o +w(HfH2O(l)
o + H(k)) + q(HfH2O(k)
o + H(k)) = n3HfCO
o + n4HfCO2
o +
n5HfH2O(k)
o + n6HfCH4
o + ∆T(n1CPC + n2CPH2 + n3CPCO + n4CPCO2 + n5CPH2O +
n6CPCH4 + 3,76mCPN2) (3.12) 
Trong đó: 
Hftrau
o : nhiệt hình thành của trấu; 
HfH2O(l)
o : nhiệt hình thành của dung dịch nước; 
H(k): nhiệt lượng làm bốc hơi nước; 
HfH2O(k)
o : nhiệt hình thành của hơi nước; 
HfCO
o , HfCO2
o và HfCH4
o : nhiệt hình thành các khí CO, CO2 và khí CH4; 
CPC, CPH2 , CPCO, CPCO2 , CPH2O, CPCH4và CPN2: nhiệt dung riêng của carbon và 
của các khí thành phần; 
∆T = T2 − T1, T2 : nhiệt độ vùng khử; T1 : nhiệt độ môi trường. 
dHtrau + wdHH2O(l) + qdHH2O(k) = n1dH𝐶 + n2dHH2 + n3dHCO + n4dHCO2 +
n5dHH2O(k) + n6dHCH4 + 3,76mdHN2 (3.13) 
59 
Trong đó: dH(khi) = Hf
o + ∆H, ∆H = ∆T(Cp(g)) (3.14) 
 dHH2O(l) = HfH2O(l)
o + H(k) 
 dHH2O(k) = HfH2O(k)
o + H(k) 
 dHtrau = Hftrau
o 
Như vậy, hệ phương trình biểu diễn quá trình hóa khí trấu gồm 6 phương trình (3.2), 
(3.3), (3.4), (3.9), (3.10) và (3.13) với 6 ẩn số là n1, n2, n3, n4, n5 và n6 được lập như sau: 
{
n1 + n3 + n4 + n6 = 1 
2n2 + 2n5 + 4n6 = a + 2(w + q) 
n3 + 2n4 + n5 = b + w + q + 2m 
K1 =
n6
(n2)2
K2 =
n2n4
n3n5
dHtrau + wdHH2O(l) + qdHH2O(k) = n1dHC + n2dHH2 + n3dHCO + n4dHCO2
 n5dHH2O(k) + n6dHCH4 + 3,76mdHN2 
 (3.15) 
Trong đó: 
 a, b, w, dHtrau, dHH2O(l), dHH2O(k) là các hằng số. 
 q,m, K1, K2, dHC, dHH2 , dHCO, dHCO2 , dHH2O, dHCO2 , dHCH4 , dHN2 là các tham số 
được xác định khi biết giá trị ER, T2. 
 Giải mô hình toán hóa khí trấu 
Từ hệ phương trình (3.15) đã xây dựng và kết quả kiểm tra mô hình toán hóa khí trấu 
phù hợp nêu trên, tiến hành giải mô hình toán hóa khí trấu với các thông số công nghệ khác 
nhau. Các bước tiến hành giải mô hình toán được thực hiện như sau: 
3.2.3.1 Xác định các hằng số và tham số của hệ phương trình 
Các hằng số a, b, w, dHtrau, dHH2O(l), dHH2O(k) của hệ phương trình (3.15) được xác 
định như sau: 
- Từ kết quả phân tích nguyên tố của trấu IR 50404, ta có: 
+ Thành phần nguyên tố C là 41,26% 
+ Thành phần nguyên tố H là 4,75% 
+ Thành phần nguyên tố O là 35,46% 
Tìm a, b trong công thức tổng quát CHaOb của trấu, căn cứ vào công thức tỉ lệ các 
nguyên tố như sau: 
60 
16
%O
:
1
%H
:
12
%C
b:a:1 
Suy ra a = 1,38 và b = 0,64. Vậy công thức tổng quát của trấu là CH1,38O0,64. 
- Ầm độ của trấu W =
Khối lượng nước
khối lượng trấu
x100% 
 => W=
18w
23,62+18w
x100% 
 Với W = 0,1 
=> w =
23,62W
18(1−W)
 = 0,146 
- Nhiệt lượng của trấu 
dHtrau = 15,55 MJ/kg = 15,55*[12+(1*1,38)+(16*0,64)] = 367291 kJ/kmol. 
- Nhiệt lượng ở điều kiện chuẩn (tra bảng 3.4): 
 dHH2O(l) = - 285830 kJ/kmol 
 dHH2O(k) = - 241818 kJ/kmol 
Vậy, phương trình tổng quát (3.1) được viết: 
CH1,38O0,64 + 0,146H2O(l) + qH2O(g) +mO2 + 3,76mN2 → n1C+ n2H2 +
n3CO + n4CO2 + n5H2O + n6CH4 + 3,76mN2 (3.16) 
Từ phương trình (3.16), ta có: 
Số mol của không khí cấp ở điều kiện chuẩn 
nkk = q + m+ 3,76m = q + 4,76m (3.17) 
Thể tích không khí cấp 
Vkk = (q + 4,76m)x22,4 (3.18) 
Ẩm độ của không khí cấp 
Wkk =
mkk
Mkk
 (%) (3.19) 
Suy ra mkk = WkkMkk 
Trong đó: mkk: Khối lượng hơi nước đang chứa trong khối không khí. 
Mkk: Khối lượng hơi nước tối đa có thể chứa trong khối không khí ở 
trạng thái bão hòa. 
Khối lượng hơi nước trong Vkk không khí cấp. 
mH2O = WkkMkkVkk (3.20) 
Số mol của hơi nước trong không khí cấp. 
61 
q =
WkkMkkVkk
18
= 
WkkMkk(q+4,76m)22,4
18
 (3.21) 
 Trong đó: 
 Wkk = 0,75 
Mkk = 0,02304 kg/m3 
Suy ra q =
4,76m
45,5
 (3.22) 
Ta có hệ số không khí cấp: 
ER =
m
1+
a
4
−
b
2
 (3.23) 
=> m = ER(1 +
1,38
4
−
0,64
2
) (3.24) 
Như đã phân tích và lựa chọn từ nghiên cứu tổng quan: ER = 0,2; 0,25; 0,3; 0,35 và 
0,4. 
Phương trình biểu diễn sự hình thành công thức hóa học của trấu 
C(sol) + 0,69H2(g) + 0,32O2(g) → CH1,38O0,64 (3.25) 
C + O2 → CO2 ∆Hc = −393509 kJ/kmol 
0,69H2 + 0,345O2 → 0,69H2O ∆Hc = 0,69(−241818) kJ/kmol 
CO2 + 0,69H2O → CH1,38O0,64 + 1,025O2 ∆Hc = 367291 kJ/kmol 
C + 0,69H2 + 0,32O2 → CH1,38O0,64 ∆Hf = −201882 kJ/kmol 
Hàm Gibbs là hàm của nhiệt độ, do đó hệ số K phụ thuộc vào hàm Gibbs và T (từ 
phương trình (3.9) và (3.10)) thì có thể nói hệ số K chỉ phụ thuộc nhiệt độ. 
−RT lnK = ∆G0 (3.26) 
Trong đó ∆G0là hàm Gibbs chuẩn (Bảng 3.2), ∆H0 là nhiệt tạo thành trong phản 
ứng (Enthalpy). 
Bảng 3.2 Giá trị của hàm Gibbs ở nhiệt độ chuẩn (25oC) [108] 
Thành phần Công thức Pha ∆𝑮𝒇𝟐𝟗𝟖
𝟎 (kJ/kmol) 
Nước 
Nước 
Carbon dioxide 
Carbon monoxide 
Methane 
Hydrogen 
H2O 
H2O 
CO2 
CO 
CH4 
H2 
Khí 
Lỏng 
Khí 
Khí 
Khí 
Khí 
- 228.572 
- 237.129 
- 394.359 
- 137.169 
- 50.460 
0 
62 
Oxygen 
Nitrogen 
O2 
N2 
Khí 
Khí 
0 
0 
Sự phụ thuộc của ∆G0 vào nhiệt độ có thể được biểu diễn bằng phương trình: 
d(∆G0/RT)
dT
=
−∆H0
RT2
 (3.27) 
Từ phương trình (3.26) và (3.27), ta có: 
∆G0
RT
= −lnK 
 Do đó: 
d lnK
dT
=
∆H0
RT2
 (3.28) 
Như vậy, từ phương trình (3.28) cho thấy rằng tác động của nhiệt độ vào hệ số cân 
bằng K. Nếu ∆H0 mang dấu âm (-) thì phản ứng là tỏa nhiệt, hệ số cân bằng giảm khi nhiệt 
độ tăng. Ngược lại, phản ứng là thu nhiệt. 
Từ phương trình (3.28), ta có: 
ln K = ∫
∆H0
RT2
dT + I (3.29) 
Trong đó: I là hằng số tích phân; ∆H0 được tính theo công thức (3.30) [108]: 
∆H0
R
=
J
R
+ (∆A)T +
∆B
2
T2 +
∆C
3
T3 −
∆D
T
 (3.30) 
Trong đó: J là hằng số; ∆A, ∆B, ∆C và ∆D là các hệ số được xác định từ nhiệt dung 
được cho trong bảng 3.3. 
Thế phương trình (3.30) vào phương trình (3.29) 
ln K =
−J
RT
+ (∆A) ln T +
∆B
2
T +
∆C
6
T2 +
∆D
2T2
+ I (3.31) 
Từ phương trình (3.26), ∆G0 = −RT lnK và lấy phương trình (3.31) nhân với –RT, 
ta có: 
∆G0 = J − RT (∆A ln T +
∆B
2
T +
∆C
6
T2 +
∆D
2T2
+ I) (3.32) 
Các phương trình (3.30), (3.31) và (3.32), được sử dụng để tìm hệ số cân bằng K 
khi nhiệt độ thay đổi. 
Xác định hệ số cân bằng K1: 
C + 2H2 ⇋ CH4 
∆ = CH4 – C – 2H2 
∆A = ACH4 − AC − 2AH2 
63 
∆B = BCH4 − BC − 2BH2 
∆C = CCH4 − CC − 2CH2 
∆D = DCH4 − DC − 2DH2 
Từ bảng 3.3 giá trị của nhiệt dung: 
Bảng 3.3 Giá trị các hằng số A, B, C và D [108] 
Thành phần Công thức Tmax A 103B 106C 10-5D 
Methane 
Hydrogen 
Carbon monoxide 
Carbon dioxide 
Nitrogen 
Nước 
Carbon 
CH4 
H2 
CO 
CO2 
N2 
H2O 
C 
1.500 
3.000 
2.500 
2.000 
2.000 
2.000 
2.000 
1,702 
3,249 
3,376 
5,457 
3,280 
3,470 
1,771 
9,081 
0,422 
0,557 
1,047 
0,593 
1,450 
0,771 
-2,164 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
- 
0,083 
-0,031 
-1,157 
0,040 
0,121 
-0,867 
∆A = 1,702 − 1,771 − 2(3,249) = −6,567 
∆B = (9,081 − 0,771 − 2(0,422))10−3 = 7,466. 10−3 
∆C = (−2,164 − 0 − 2(0))10−6 = −2,164. 10−6 
∆D = (0 − (−0,867) − 2(0,0833))105 = 0,701. 105 
 Tính ∆H298
0 và ∆G298
0 : 
Bảng 3.4 Giá trị nhiệt tạo thành ở nhiệt độ chuẩn (25oC) [108] 
Thành phần Công thức Pha ∆𝐇𝐟𝟐𝟗𝟖
𝟎 (kJ/kmol) 
Hơi nước 
Nước 
Carbon dioxide 
Carbon monoxide 
Methane 
Hydrogen 
Oxygen 
Nitrogen 
H2O 
H2O 
CO2 
CO 
CH4 
H2 
O2 
N2 
Khí 
Lỏng 
Khí 
Khí 
Khí 
Khí 
Khí 
Khí 
- 241.818 
- 285.830 
- 393.509 
- 110.525 
- 74.520 
0 
0 
0 
64 
∆H298
0 = (∆H298
0 )CH4 − (∆H298
0 )C − 2(∆H298
0 )H2 
∆H298
0 = −74.520 − 0 − 2(0) = −74.520 J/mol 
∆G298
0 = (∆G298
0 )CH4 − (∆G298
0 )C − 2(∆G298
0 )H2 
∆G298
0 = −50.460 − 0 − 0 = −50.460 
Thay các giá trị đã biết vào phương trình (3.30) khi T = 298 K: 
−74520
8,314
=
J
R
+ (−6,657)298 +
7,466x10−3
2
2982 +
−2,164x10−6
3
2983 −
0,701x105
298
=> 
J
R
= −7082,848 => J = -58886,8 (J/mol) 
Thay J vào phương trình (3.32): 
−50460 = −58886,8 − 8,314(298) (−6,567 ln 298 +
7,466x10−3
2
298 +
−2,164x10−6
6
2982 +
0,701x10−5
2(298)2
+ I) => I = 32,541 (J/mol) 
Thay I và J vào phương trình (3.31): 
ln K1 = 
7082,848
T
+ (−6,567) ln T +
7,466x10−3
2
T +
−2,164x10−6
6
T2 +
0,701x10−5
2(T)2
+ 32,541
 (3.33) 
Xác định hệ số cân bằng K2: 
CO + H2O ⇋ CO2 + H2 
∆ = H2 + CO2 – H2O – CO 
∆A = AH2 + ACO2 − AH2O − ACO 
∆B = BH2 + BCO2 − BH2O − BCO 
∆C = CH2 + CCO2 − CH2O − CCO 
∆D = DH2 + DCO2 − DH2O − DCO 
Từ bảng giá trị của nhiệt dung, ta có: 
∆A = 3,249 + 5,457 − 3,470 − 3,376 = 1,86 
∆B = (0,422 + 1,047 − 1,450 − 0,557)10−3 = −0,538. 10−3 
∆C = (0 + 0 − 0 − 0)10−6 = 0 
∆D = (0,083 − 1,157 − 0,121 + 0,031)105 = −1.164. 105 
Tính ∆H298
0 và ∆G298
0 : 
∆H298
0 = (∆H298
0 )H2 + (∆H298
0 )CO2 − (∆H298
0 )H2O − (∆H298
0 )CO 
65 
∆H298
0 = 0 − 393509 + 285830 + 110525 = −2846 J/mol 
∆G298
0 = (∆G298
0 )H2 + (∆G298
0 )CO2 − (∆G298
0 )H2O − (∆G298
0 )CO 
∆G298
0 = 0 − 394359 + 237129 + 137169 = −20061 
Thay các giá trị đã biết vào phương trình (3.30) khi T = 298 K: 
−2846
8,314
=
J
R
+ (1,86)298 −
0,538x10−3
2
2982 + 0 +
1,164x105
298
=> 
J
R
= −706,1 => J = -5870,53 (J/mol) 
Thay J vào phương trình (3.32): 
−20061 = −5870,53 − 8,314(298) (1,86 ln 298 −
0,538x10−3
2
298 + 0 −
1,164x10−5
2(298)2
+ I)
 => I = 18,007 (J/mol) 
Thay I và J vào phương trình (3.31): 
lnK2 = 
5870,53
T
+ 1,86 ln T + 2,7x10−4T +
58200
T2
+ 18,007 (3.34) 
Xác định nhiệt dung riêng Cp và Enthalpy ∆𝑯 của các sản phẩm phản ứng: 
Ở áp suất không đổi, nhiệt dung riêng của một chấ