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
3.1.2. Công nghệ CompactGTL
Compact GTL là chuyên gia nghiên cứu phát triển công nghệ GTL sử dụng nguồn khí đồng hành. Khác với các công ty khác, CompactGTL tập trung nghiên cứu giải pháp chuyển hóa nguồn khí đồng hành thành các sản phẩm có giá trị từ các mỏ dầu xa bờ và nước sâu. Mục tiêu chính của CompactGTL là tích hợp cơng nghệ vào FPSO nhằm chuyển hóa khí đồng hành thành dầu thô tổng hợp (syncrude) có khả năng pha trộn với dầu thô truyền thống. Công nghệ của CompactGTL gồm 3 khâu chính:
➢ Tiền xử lý: Khí đầu vào sẽ qua các công đoạn loại bỏ thủy ngân, lưu huỳnh, các hợp chất clorua… Sau đó, hơi nước sẽ được hịa trộn vào dịng khí sau xử lý trước khi được gia nhiệt để đi vào quá trình reforming.
➢ Reforming (SMR): Đây là q trình sản xuất khí tổng hớp từ nguồn khí hỗn hợp Methane và hơi nước (không cần sử dụng oxy). Quá trình này xảy ra trong thiết bị dạng Plate-Fin với các kênh nhỏ (micro channel) với khoảng cách 10 mm chứa đầy xúc tác. Điều kiện phản ứng reforming khoảng 650-750 oC ở 4 bar. Khí tổng hợp đầu ra sẽ được dung để sản xuất hơi nước và được nén đến 25 bar để chuẩn bị cho phản ứng Ficher-Tropch. Ưu điểm của thiết bị phản ứng reforming này là có khả năng chuyển hóa khí nhiên liệu có hàm lượng CO2 lên đến 35% mol.
➢ Chuyển hóa Ficher-Tropch (FT): Nhằm đạt được tỷ lệ H2/CO thích hợp, thiết bị tách được sử dụng màng được tích hợp để tiền xử lý khí tổng hợp. Sau đó, khí tổng hợp sẽ được gia nhiệt đến khoảng 220 oC trước khi vào thiết bị phản ứng. Quá trình
chuyển hóa FT tỏa nhiệt lớn nên cần một dịng làm nguội lưu lượng lớn trao đổi nhiệt với dịng cơng nghệ (process stream) nhằm đảm bảo nhiệt độ trong thiết bị được ổn định. Ngoài ra, một vấn đề khác cần được quan tâm là lượng hơi nước sinh ra sau phản ứng là nguyên nhân gây ra tình trạng lão hóa xúc tác. Do đó, nhà cơng nghệ đã chia q trình chuyển hóa FT thành hai bước nối tiếp nhau. Theo đó, độ chuyển hóa của khí tổng hợp trong giai đoạn đầu được kiểm soát, và hơi nước tạo thành sẽ được ngưng tụ và tách ra khỏi dịng khí nhập liệu cho bước thứ hai của q trình. Độ chuyển hóa khí trong giai đoạn này đạt trên 80%.
➢ Thiết bị phản ứng reforming và chuyển hóa FT trong cơng nghệ Compact GTL được thiết kế trên nguyên lý tăng cường tối đa hiểu quả trao đổi nhiệt giữa các dịng nóng/lạnh với các dịng cơng nghệ bằng cách sử dụng hệ thống “rãnh” nhỏ đan xen nhau trong mỗi module.
Hình 3.3. Mơ hình thiết bị Microchannel reactor [10]
Hiện nay, công ty Compact GTL đang dự định xây dựng phân xưởng sản xuất GTL công suất 1000 thùng/ngày (tiêu thụ khoảng 100 MMscf) tích hợp lên FPSO hoặc VLCC. Tổng trọng lượng của phân xưởng ước tính khoảng 2400 tấn với kích thước mặt bằng 29x48 m.
Hình 3.4. Mơ hình phân xưởng GTL [11]
Cơng nghệ chuyển hóa FT của CompactGTL cho thấy nhiều ưu điểm như độ chuyển hóa cao, kích thước thiết bị tương đồi nhỏ gọn, có khả năng tích hợp với FPSO hoặc VLCC để chế biến nguồn khí đơng hành trong các mỏ dầu. Tuy nhiên, cho đến nay, công nghệ này vẫn chỉ đang dừng lại ở quy mô pilot và vẫn chưa được thương mại hóa chính thức.