Nghiên cứu khả năng sản xuất dimetyl ete từ khí thiên nhiên tại việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA =============== LÊ HOÀNG ANH NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DIMETYL ETE TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN TẠI VIỆT NAM Chun ngành: Mã số ngành: CƠNG NGHỆ HĨA HỌC 02.10.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2006 LUẬN VĂN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH VĂN THÂN CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 1: CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN 2: LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Ngày Tháng -2- Năm 2006 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày… tháng… năm 200… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Ngày, tháng, năm sinh: Chuyên ngành: LÊ HỒNG ANH 23 – 10 – 1979 Cơng Nghệ Hóa Học Phái: Nam Nơi sinh: Bình Phước MSHV: 00503106 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DIMETYL ETE TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN TẠI VIỆT NAM II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: giới thiệu tổng quan cơng nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên, nghiên cứu đánh giá công nghệ sản xuất DME Từ lựa chọn cơng nghệ phù hợp áp dụng cho điều kiện cụ thể Việt Nam Đề xuất qui mô công suất địa điểm xây dựng nhà máy Phân tích chi phí đầu tư hiệu kinh tế dự án xây dựng nhà máy DME Việt Nam Nội dung: Chương 1: Tổng quan khí thiên nhiên Việt Nam Chương 2: Tổng quan Dimetyl Ete (DME) Chương 3: Thiết kế công nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên Việt Nam Chương 4: Mơ cơng nghệ DME tính tốn kinh tế III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20 – 01 – 2005 (theo Quyết định số 48/QĐ-SĐH ngày 20/01/2005) IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04 – 07 – 2005 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRỊNH VĂN THÂN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH TS Trịnh Văn Thân Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thơng qua Ngày tháng năm PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH -3- LỜI CÁM ƠN! Chân thành cám ơn Thầy hướng dẫn TS Trịnh Văn Thân Cô PGS.TSKH Lưu Cẩm Lộc tận tình hướng dẫn, dạy suốt trình làm luận văn Chân thành cám ơn Thầy/Cơ khoa Cơng nghệ Hóa học & Dầu khí, Thầy/Cơ phịng Sau Đại học Thầy/Cô khác trường Đại học Bách Khoa TPHCM tận tình hướng dẫn, giúp đỡ truyền đạt kiến thức hữu ích thời gian em theo học trường Chân thành cám ơn bạn học lớp nhiệt tình hỗ trợ giúp đỡ suốt khóa học Chân thành cám ơn đồng nghiệp, Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Chế biến Dầu khí tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Thành phố Hồ Chí Minh Năm 2006 -4- TÓM TẮT LUẬN VĂN Để đáp ứng nhu cầu nhiên liệu yêu cầu nghiêm ngặt môi trường tương lai, năm gần đây, nước giới tiến hành nghiên cứu nhiên liệu thay nhiên liệu thơng thường, có dimetyl ete (DME) DME nhiên liệu mới, sạch, không ô nhiễm môi trường, sản xuất từ nhiều nguồn hydrocarbon khác như: khí thiên nhiên, than, DME dùng làm nhiên liệu thay LPG, diesel; cháy cho khói thải Trong tương lai, thị trường tiềm DME nhiên liệu DME hứa hẹn nhiên liệu giới kỷ 21 Nhà máy sản xuất DME Việt Nam dự kiến công suất 6.000 tấn/ngày (2 triệu tấn/năm), sử dụng công nghệ Toyo Engineering Corporation (TEC), địa điểm xây dựng Phú Mỹ (Bà Rịa - Vũng Tàu) để tận dụng khí Cửu Long Nam Cơn Sơn Với giả thiết giá khí $/triệu Btu giá sản phẩm DME 268 $/tấn hiệu kinh tế dự án IRR=21,5% -5- ABSTRACT Recently, many countries in the world have developed clean fuel alternating normal fuel as DME for fuel demand and strictly environmental requirement in the future DME is as a new clean fuel without polluting environment produced from various hydrocarbon materials such as natural gas, coal etc DME can be used as LPG alternatives, diesel oil alternatives; its combustion is no black smoke Nowadays, DME processes are strongly developing in Japan where many companies are finding out business corporation about this processes The potential market for DME is as fuel DME product seem to be promising as a clean fuel in the 21st century The study should propose that Vietnam will consider to construct a DME production plant at Phu My (Ba Ria Vung Tau province) using natural gas feedstock from Cuu Long and Nam Con Son basin This DME plant has capacity of 6,000 tons/d (2 million tons/year), using TEC process If gas price is $/MMBtu and DME price is 268 $/ton, economic level of project is IRR=21,5% -6- MỤC LỤC Trang LỜI MỞ ĐẦU 11 PHẦN I TỔNG QUAN 12 CHƯƠNG I TỔNG QUAN KHÍ VIỆT NAM 12 Khí Việt Nam 12 1.1 Tiềm trữ lượng 12 1.2 Chất lượng khí 14 Thị trường khí Việt Nam đến 2025 15 2.1 Nhu cầu khí 15 2.2 Khả cấp khí 16 2.3 Cung cầu khí 17 CHƯƠNG II TỔNG QUAN DIMETYL ETE (DME) 19 Tính chất vật lý Dimetyl Ete 19 Ứng dụng DME 20 Công nghệ sản xuất DME 25 3.1 Sản xuất khí tổng hợp 26 3.2 Tổng hợp metanol 36 3.3 Tổng hợp DME 40 3.4 Hoàn thiện sản phẩm 47 Giới thiệu hãng công nghệ DME 49 4.1 Toyo Engineering Corporation (TEC) 49 4.2 Lurgi 51 4.3 Haldor Topsoe 52 4.4 NKK 53 PHẦN II THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT DME TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VIỆT NAM 56 CHƯƠNG III THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DME TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VIỆT NAM 56 Đề xuất lựa chọn thông số thiết kế công nghệ nhà máy sản xuất DME từ khí thiên nhiên Việt Nam 56 1.1 Về nguồn khí thiên nhiên nguyên liệu 56 1.2 Về quy mô công suất nhà máy 56 1.3 Về yêu cầu đặc tính sản phẩm DME 58 1.4 Về công nghệ áp dụng 58 1.5 Về địa điểm xây dựng 59 Cơng nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên Việt Nam 61 2.1 Sản xuất khí tổng hợp 64 2.2 Tổng hợp metanol 68 2.3 Tổng hợp DME 68 2.4 Chưng cất sản phẩm 70 2.5 Phân xưởng phụ trợ 70 CHƯƠNG IV MÔ PHỎNG CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT DME TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VIỆT NAM BẰNG PHẦN MỀM PRO/II 7.0 VÀ TÍNH TỐN KINH TẾ 73 Mô công nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên Việt Nam phần mềm Pro/II 7.0 73 1.1 Giới thiệu phần mềm mô Pro/II 7.0 73 -7- 1.2 Mô cơng nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên 78 1.3 Kết mô 86 1.4 Kiểm tra kết mô 88 Tính tốn hiệu kinh tế 89 2.1 Chi phí đầu tư 89 2.2 Chi phí sản xuất 90 2.3 Hiệu kinh tế 92 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ .94 TÀI LIỆU THAM KHẢO .96 PHỤ LỤC 98 Kết mô công nghệ sản xuất DME từ khí Nam Cơn Sơn 98 Kết mô công nghệ sản xuất DME từ khí Cửu Long 141 Các giả thiết tính hiệu kinh tế dự án 184 Lịch đầu tư, trả nợ vay, chi phí hoạt động doanh thu dự án 185 Vốn lưu động, khấu hao báo cáo thu nhập dự án 186 Báo cáo ngân lưu theo quan điểm tổng đầu tư (Total Investment Point-TIP) 187 -8- DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng I.1 Chất lượng khí đồng hành bể Cửu Long [1] .14 Bảng I.2 Chất lượng khí mỏ bể Nam Cơn Sơn [1] 14 Bảng I.3 Chất lượng khí mỏ bể Malay-Thổ Chu [1] 15 Bảng I.4 Chất lượng khí mỏ thuộc khu vực bể Sông Hồng [1] .15 Bảng I.5 Nhu cầu khí cho nhà máy điện Phú Mỹ - Bà Rịa đến 2010 [2] 15 Bảng I.6 Nhu cầu khí cho dự án khác đến 2010 [1] 16 Bảng I.7 Sản lượng khí bể Cửu Long [1] .16 Bảng I.8 Sản lượng khí bể Nam Cơn Sơn [1] 17 Bảng I.9 Sản lượng khí bể Malay-Thổ Chu [1] .17 Bảng I.10 Sản lượng khí từ bể dầu khí [1] 17 Bảng I.11 Cân cung cầu khí đến 2025 18 Bảng II.1 So sánh tính chất vật lý DME nhiên liệu khác [17] 19 Bảng II.2 Tình hình sản xuất DME giới (2001) [6] 20 Bảng II.3 Thị phần DME [6] .20 Bảng II.4 Tỷ lệ mol cấu tử thích hợp cho số trình [3] 26 Bảng II.5 Cân phản ứng (1) [4] .27 Bảng II.6 Thành phần khí tổng hợp điều chế phương pháp chuyển hóa metan khác 827oC [4] .28 Bảng II.7 Hằng số cân phản ứng (6) [4] 37 Bảng II.8 Độ chuyển hóa CO2 CO áp suất nhiệt độ khác [3] 37 Bảng II.9 Một số xúc tác chứa Cu cho tổng hợp metanol áp suất thấp [3] 39 Bảng II.10 Nhu cầu ôxi tỷ lệ H2/CO theo công nghệ tổng hợp DME .49 Bảng III.1 Số liệu địa điểm Phú Mỹ 60 Bảng III.2 Thành phần chất có xúc tác dùng cho phản ứng reforming sơ cấp (% khối lượng) [5] 66 Bảng III.3 Thành phần chất có xúc tác dùng cho phản ứng reforming thứ cấp (% khối lượng) [5] 67 Bảng IV.1 Kết mô nhà máy sản xuất DME sử dụng nguồn khí thiên nhiên Nam Cơn Sơn 86 Bảng IV.2 Kết mô nhà máy sản xuất DME sử dụng nguồn khí đồng hành Cửu Long (CL) khí thiên nhiên Nam Cơn Sơn (NCS) .87 Bảng IV.3 So sánh kết mô với thực tế lý thuyết 89 Bảng IV.4 Tỷ lệ đầu tư phân xưởng nhà máy DME 90 Bảng IV.5 Các khoản mục chi phí sản xuất DME 90 Bảng IV.6 Giá thành sản xuất DME 91 Bảng IV.7 Hiệu kinh tế dự án .92 -9- DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình II.1 Phương pháp sản xuất DME 26 Hình II.2 Sơ đồ cơng nghệ reforming nước [3] 29 Hình II.3 Sơ đồ cơng nghệ chuyển hóa khơng xúc tác [3] .31 Hình II.4 Sơ đồ cơng nghệ q trình tổ hợp [3] .33 Hình II.5 Sơ đồ cơng nghệ trình UHDE [3] 34 Hình II.6 Sơ đồ cơng nghệ q trình GHR ICI [3] 35 Hình II.7 Sơ đồ công nghệ sản xuất DME dehydrate hóa metanol .42 Hình II.8 Sơ đồ cơng nghệ đồng sản xuất metanol/DME 44 Hình II.9 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất DME trực tiếp .45 Hình III.1 Sơ đồ khối sản xuất DME Việt Nam 62 Hình III.2 Sơ đồ cơng nghệ nhà máy sản xuất DME Việt Nam [8] 63 Hình III.3 Cơng nghệ sản xuất DME dehydrate hóa metanol TEC [7] 68 Hình IV.1 Sơ đồ mơ cơng nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên .85 Hình IV.2 Đầu tư nhà máy DME [9] .90 Hình IV.3 Giá metanol châu Á từ 2002-2006 [30] 91 - 10 - ... nhà máy DME Việt Nam Nội dung: Chương 1: Tổng quan khí thiên nhiên Việt Nam Chương 2: Tổng quan Dimetyl Ete (DME) Chương 3: Thiết kế cơng nghệ sản xuất DME từ khí thiên nhiên Việt Nam Chương 4:... VÀ MÔ PHỎNG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DME TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VIỆT NAM 56 CHƯƠNG III THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT DME TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN VIỆT NAM 56 Đề xuất lựa chọn thông số... 10 – 1979 Cơng Nghệ Hóa Học Phái: Nam Nơi sinh: Bình Phước MSHV: 00503106 I- TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SẢN XUẤT DIMETYL ETE TỪ KHÍ THIÊN NHIÊN TẠI VIỆT NAM II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm