Chương 1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ TỰ NHIÊN VÀ KHÍ ĐỒNG HÀNH
3.1. Hướng sản xuất nhiên liệu lỏng từ khí đồng hành sử dụng thiết bị phản
3.1.3. Công nghệ Syntroleum
Syntroleum là hãng công nghệ nghiên cứu và phát triển giải pháp ứng dụng GTL cho các hệ thống nổi như FPSO, FSO, VLCC… Cơng nghệ chuyển hóa khí thiên nhiên thành nhiên liệu lỏng của Syntroleum bao gồm các giai đoạn chính:
➢ Tiền xử lý khí nguyên liệu (gas pretreating): khí nguyên liệu sẽ được tiền xử lý tách các phân đoạn nặng, các hợp chất chứa lưu huỳnh và khí chua. Yêu cầu khí nguyên liệu được thể hiện trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Yêu cầu khí nguyên liệu của công nghệ Syntroleum [13]
Cấu tử Giới hạn
CO2 < 20% mol
N2 < 25% mol
Các hợp chất lưu huỳnh < 10 ppm
➢ Sản xuất khí tổng hợp bằng phương pháp reforming tự cấp nhiệt (ATR): Khí nguyên liệu sau tiền xử lý sẽ được trộn với hơi nước và khơng khí trước khi đi vào thiết bị reforming. Quá trình reforming kiểu ATR sinh ra một lượng nhiệt dư có thể sử dụng để sinh hơi nước áp suất cao. Lượng nước sinh ra sau phản ứng sẽ được thu hồi, xử lý và sử dụng làm nguồn nước bổ sung. Khí tổng hợp sau khi ra khỏi thiết bị phản ứng sẽ được làm nguôi và nén trước khi đưa vào thiết bị chuyển hóa FT.
➢ Chuyển hóa FT khí tổng hợp thành syncrude: Khí tổng hợp sẽ được đi vào thiết bị phản ứng FT từ dưới lên, thông qua hỗn hợp huyền phù gồm xúc tác CO và sáp, chuyển hóa thành hydrocarbon mạch dài. Lượng nhiệt tỏa ra từ phản ứng được thu hồi, hấp thụ để sản xuất hơi nước áp suất thấp.
➢ Nâng cấp sản phẩm: Syncrude sau quá trình chuyển hóa FT sẽ được xử lý, chế biến bằng hydro (hydroprocessing) và phân tách thành các phân đoạn như LPG, naphtha, Diesel. Sản phẩm Diesel tổng hợp từ công nghệ này có tỷ trọng nhẹ hơn (khoảng 0,77) so với loại dầu Diesel truyền thống và gần như không chứa các loại hợp chất lưu huỳnh, vòng thơm và kim loại nặng. Tương tự, sản phẩm naphtha tổng hợp có chứa hàm lượng tạp chất gần như bằng không và các mạch hydrocarbon đều ở dạng bão hịa nên có thể sử dụng làm nguyên liệu cho cracking, quá trình nâng cấp xăng có trị số octan cao… Đối với sản phẩm LPG tổng hợp, do không chưa các tạp chất như nước, khí chua nên khơng cần phải thực hiện việc tách nước (dehydration) và xử lý bằng amine nên sẽ phần nào giảm được giá thành của sản phẩm.
Hình 3.5. Quy trình cơng nghệ GTL của Syntroleum [12]
Quy mô công suất của công nghệ Syntroleum từ 2000 đến 10000 thùng/ngày, tiêu thụ khí thiên nhiên khoảng 20-100 MMscfd. Q trình nghiên cứu phát triển công nghệ GTL của Syntroleum được tóm tắt như sau:
Nghiên cứu phát triển cơng nghệ quy mơ phịng thí nghiệm: Sytroleum đã đầu tư khoảng 1 triệu USD bao gồm 11 thiết bị phản ứng CSTR, 4 thiết bị phản ứng tầng cố định và 4 thiết bị phản ứng tầng sôi cùng với hệ thống thu nhận và phân tích dữ liệu đi kèm. Mục tiêu của phịng thí nghiệm là phát triển một hệ thống xúc tác riêng, đánh giá động học xúc tác và xây dựng quy trình hoạt hóa, tái sinh xúc tác;
Đưa công nghệ đã phát triển ra quy mơ pilot cơng suất 3 thùng/ngày với mục đích đánh giá hoạt tính của xúc tác với các nguồn khí tổng hợp thực tế;
Chạy thử cơng nghệ với quy mô 70 thùng/ngày trong phân xưởng demo bao gồm hai hệ thống thiết bị phản ứng slury, hệ thống nước làm mát tuần hoàn và hệ thống tái sinh xúc tác. Mục tiêu chính của việc chạy thử là đánh giá chất lượng sản phẩm ở quy mô trung bình, hồn thiện các thiết kế cơng nghệ trước khi thương mại hóa chính thức.