Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH
4.5. Kết quả và thảo luận
4.5.2. Cân bằng dòng CO2
Để khảo sát dòng CO2 tiêu thụ và tạo ra trong các phản ứng như nào, dựa vào q trình mơ phỏng, ta có bảng thống kê sau:
Bảng 4.2. Cân bằng vật chất hàm lượng CO2 sử dụng trong quá trình vận hành TT Quá trình hình thành CO2 tiêu thụ
(kgmol/h)
CO2 tạo ra (kgmol/h) 1 CO2 có trong dịng ngun liệu
đầu vào - 414
2 CO2 cấp thêm - 1765
3 CO2 tạo ra trong pre-reforming - 715
4 CO2 tiêu thụ trong reforming 83 -
5 CO2 dùng trong lò phản methanol ứng tạo 3175 -
6 CO2 mất đi trong RWGS 914 1224
7 CO2 thải ra môi trường 84 -
Tổng 4256 4118
Như vậy ta thấy lượng CO2 tiêu thụ là tương đối lớn và để cân bằng lượng CO2 thì cần phải cấp lượng CO2 từ ngoài vào là 1765Kgmol/h, tuy nhiên trong mỏ khí Malay Thổ Chu PM3 có hàm lượng CO2 là chưa cao, do đó việc thu hồi lượng CO2 từ các mỏ lân cận là cần thiết, với hàm lượng là 33% CO2 trong thành phần khí tự nhiên.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
❖ Kết luận
Với đề tài: “Mơ phỏng q trình chuyển hóa tại chỗ khí đồng hành thành
nhiên liệu lỏng methanol ngoài khơi FPSO (floating production, storage and off- loading) bằng phần mềm HYSYS”. Đồ án đã nghiên cứu được những vấn đề sau:
Luận văn đã tiến hành tìm hiểu được các cơng nghệ chuyển hóa khí đồng hành thành methanol của một số nhà bản quyền có thể kể đến như sau: Velocys, CompactGTL, Syntroleum, Gastechno, 3RScience, SINTEF. Mặc dù các cơng nghệ này có tính khả thi cao nhưng hiện vẫn đang dừng lại ở quy mơ phịng thí nghiệm, pilot, demo với cơng suất khá khiêm tốn.
Quy trình sản xuất methanol-FPSO mới đã được đề xuất nhằm sử dụng khí đồng hành giàu CO2 ngồi khơi. Quy trình FPSO của methanol bao gồm Reforming kết hợp dòng hơi-CO2 (SCR), lò phản ứng tổng hợp methanol, lò phản ứng RWGS (Reverse Water-Gas Shift) và các cụm phụ trợ khác với các dòng recycle tới SCR và RWGS.
Luận văn bước đầu đã mơ phỏng q trình chuyển hóa 5264 kmol/h khí đồng hành với hàm lượng CO2 cấp vào là 33% (1765 kmol/h) thành 4779 kmol/h methanol với độ tinh khiết lên đến 98%. Do phân xưởng được thiết kế trên tàu khai thác ngoài khơi nên việc lắp thêm 01 tháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết của methanol gặp nhiều khó khăn.
Qua nghiên cứu và đánh giá các số liệu thu thập được, một số kết luận được đưa ra như sau:
➢ Về tiềm năng khí
- Khí Việt Nam có trữ lượng cao nhưng phân bố khơng đồng đều. Khí ở khu vực miền Nam có chất lượng phù hợp với các cơng nghệ GTL nhưng giá thành cao. Khí ở khu vực miền Trung có chất lượng thấp nên việc áp dụng các cơng nghệ GTL cịn hạn chế và cần nghiên cứu thêm.
- Các công nghệ hầu hết đều trong giai đoạn nghiên cứu. Một số đã có tính thương mại tuy nhiên cịn hạn chế.
- Chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao; ➢ Về sản phẩm
- Sản phẩm methanol của công nghệ GTL đảm bảo yêu cầu về môi trường và thị trường.
➢ Về khả năng áp dụng
- Khả năng áp dụng công nghệ GTL bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau: + Chi phí đầu tư lớn
+ Khả năng thương mại hóa của các công nghệ.
Dựa vào tiềm năng các mỏ khí gần bờ của Việt Nam và những nghiên cứu cơng nghệ ở trên thì Việt Nam có thể đầu tư nhà máy sản xuất GTL.
❖ Kiến nghị
Trên cơ sở các nội dung đã được nghiên cứu trong đồ án tơi có 1 số kiến nghị như sau:
- Luận văn sử dụng mỏ Malay Thổ Chu-PM3 để tiến hành mô phỏng bằng phần mềm Hysys, tuy nhiên với hàm lượng CO2 thấp (7.87% mol) có trong dịng ngun liệu thì hiệu suất tạo methanol sẽ không cao (3122 kmol/h), do đó phải sử dụng thêm dòng CO2 33% mol cấp từ bên ngoài vào để tăng hiệu suất tạo methanol (6198 kmol/h).
Do đó, tiếp tục nghiên cứu kỹ hơn theo hướng sử dụng khí khu vực miền Trung có hàm lượng CO2 cao để có thể áp dụng sản xuất GTL khi các công nghệ sản xuất tiên tiến được hồn thiện và thương mại hóa, giảm đầu tư và chi phí hoạt động. - Hiện tại khí miền trung vẫn chưa có số liệu chính xác về thành phần cũng như trữ lượng. Vì vậy để có được những nghiên cứu sử dụng phù hợp khí này cần có được ngồi thành phần, trữ lượng cịn phải xây dựng chiến lược khai thác sử dụng tổng thể. - Vì khí ở miền Trung có thành phần CO2 cao nên cần nghiên cứu, tổng quan các công nghệ xử lý CO2 cao để có thể áp dụng cho chế biến, sử dụng sau này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thị Minh Hiền, Công nghệ chế biến khí tự nhiên và khí đồng hành, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 2004.
2. Nguyễn Mai Liên, Tổng hợp hữu cơ cơ bản, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1964.
3. Đồn Thiên Tích, Dầu khí Việt Nam, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP.HCM, 2001.
4. Hóa học và kỹ thuật tổng hợp hữu cơ, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1974
5. Edited by J. K. Paul, Methanol Technology and Application in Motor Fuels, Park Ridge, New Jersey, U.S.A - 1978.
6. Velocys, annual report and account, 2013.
7. Toyo engineering corporation, Micro-GTL Development, 2007.
8. R. LIPSKI, Smaller-scale GTL enters the mainstream, Gas processing, 2012. 9. David A.Wood, Chikezie Mwaoha, Brian F.Towler, Gas To Liquid (GTL): a Review of an industry Offering Several Routes for Monetizing Natural Gas November, 2012.
10. CompactGTL, Technology Overview-Microchannel reactor.
11. Sarah Parker Musarra, Floating GTL provides stranded gas solution, Oedigital Edition, 2014.
12. Wisam Al-Shalchi Petroleum Expert, Gas To Liquid technology, 2006. 13. Syntroleum, annual report and account, 2013.
14. CBS Detroit, Gastechno say Methane To Methanol plant launcha success, September 2, 2013.
15. PETOSKEY, MI, Gas Technologies Launches Worldwide Commercial Program, Gastechno, 2012.
16. GasTechno, Portable Flare Gas To Methanol Device Up And Running, 2012. 17. Adrienne Blume, GTL ’13: Executive insight into new gas-to-liquid s technologies, 2013.
18. SINTEF REPORT., Nanotechnology in SINTEF- Status Report, 2004. 19. Techno Orbichem
20. Moon et al.The process design and simulation for the Methanol production on the FPSO (floating production, storage and off-loading) system. Chemical Engineering Research and Design, 2014, 92, 931-940.
21. Moon et al. The synthesis of Methanol from CO/CO2/H2 gas over Cu/cel- xZrxO2 catalyst. Journal of molecular catalysis A Chemical, 2013, 378, 255-262. 22. Breman, B.B., Beenackers, A.A. Thermodynamic models to predict gas-liquid solubilities in the Methanol synthesis, the Methanol-higher alcohol synthesis, and the Fischer-Tropsch synthesis via gas-slurry processes. Ind. Eng. Chem. Res, 1996, 35, 3763–3775.
23. Lee, Y.J. The Steam CO2 Reforming of Methane For Gas to Liquid (GTL)- Floating Production Storage Offloading (FPSO System. Department of Chemical & Biological Engineering, Korea University, Seoul., 2012
24. Christensen, T.S, Adiabatic prereforming of hydrocarbons-an important step in syngas production. Appl. Catal. A: Gen, 1996, 138, 285-309.
25. Lim, H.W., Park, M.J., Kang, S.H., Chae, H.J., Bae, J.W., Jun, K.W, Modeling of the kinetics for Methanol synthesis using Cu/ZnO/Al2O3/ZrO2 catalyst: influence of carbon dioxide during hydrogenation. Ind. Eng. Chem. Res, 2009, 48, 10448- 10455.
26. Liu, G., Willcox, D., Garland, M., Kung, H.H. The rate of Methanol production on a copper-zinc oxide catalyst: the dependence on the feed composition. J. Catal, 1984, 90, 139-146.
27. Luyben, W.L. Design and control of a Methanol reactor/column process. Ind. Eng. Chem. Res, 2010, 49, 6150–6163.
28. Olah, G.A., Goeppert, A., Prakash, G.K.S. Chemical recycling of carbon dioxide to Methanol and dimethyl ether: from greenhouse gas to renewable, environmentally carbon neutral fuels and synthetic hydrocarbons. J. Org. Chem, 2009, 74, 487-498.
29. Panahi, P.N., Mousavi, S.M., Niaei, A., Farzi, A., Salari, D. Simulation of Methanol synthesis from synthesis gas in fixed bed catalytic reactor using mathematical modeling and neural networks. Int. J. Sci. Eng. Res, 2012, 3, 1–7. 30. Annesini, M.C., Piemonte, V., Turchetti, L.,. Carbon formation in the steam reforming process: a thermodynamic analysis based on the elemental composition, conference paper, 2007, ICheaP-8.
31. VandenBussche, K.M., Froment, G.F., A steady-state kinetic model for methanol synthesis and the water gas shift reaction on a commercial Cu/ZnO/Al2O3 catalyst. J. Catal, 1996,161, 1–10.
32. Arthur, T., Control Structure Design for Methanol Process. Department of Chemical Engineering, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim, 2010, pp. 1–91.
33. Chen, L., Jiang, Q.Z., Song, Z.Z., Posarac, D., Optimization of methanol yield from a Lurgi reactor. Chem. Eng. Technol, 2011, 34, 817–822.
34. Shahrokhi, M., Baghmisheh, G.R., Modeling, simulation and control of a methanol synthesis fixed-bed reactor. Chem. Eng. Sci, 2005, 60, 4275–4286.
35. Yusup, S., Anh, N.P., Zabiri, H., A simulation study of an industrial methanol reactor based on simplified steady-state model. IJRRAS 5, 2010, 213–222.
36. Joo, O.-S., Jung, K.-D., Moon, I., Rozovskii, A.Y., Lin, G.I., Han, S.-H., Uhm, S.-J.,. Carbon dioxide hydrogenation to form methanol via a reverse-water-gas-shift reaction (the CAMERE process). Ind. Eng. Chem. Res. 1999 38, 1808–1812.