Giải pháp chuyển đổi hiệu quả khí có hàm lượng CO2 cao

17DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 PETROVIETNAM Ngày 9/5/2019, tại Đà Nẵng, Tập đoàn Dầu khí Việt Nam và Hội Dầu khí Việt Nam đã phối hợp tổ chức Hội thảo “Giải pháp khoa học công nghệ chuyển đổi hiệu quả khí có hàm lượng CO2 cao để sản xuất năng lượng, hóa chất và vật liệu tiên tiến”. Phát biểu khai mạc Hội thảo, TS. Ngô Thường San - Chủ tịch Hội Dầu khí Việt Nam cho biết Việt Nam giàu tài nguyên khí thiên nhiên, nhiều mỏ có trữ lượng lớn nhưng có hàm lượng CO2 cao. Công nghệ tách và xử lý khí thiên nhiên giàu CO2 và chế biến khí thải nhà kính này thành nhiên liệu sạch tái tạo và vật liệu mới là chủ đề hấp dẫn cả về mặt lý thuyết và thực tiễn. Đối với Tập đoàn Dầu khí Việt Nam, đây còn là nhiệm vụ quan trọng có ý nghĩa kinh tế lớn trong lĩnh vực từ thượng nguồn đến hạ nguồn. Hội thảo tập trung thảo luận các giải pháp công nghệ hợp lý để xử lý và chế biến thành phần khí CO2 giúp gia tăng sản lượng khai thác và sử dụng hiệu quả tài nguyên hydrocarbon của Việt Nam, giảm thiểu ảnh hưởng khí nhà kính, bảo vệ môi trường, sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Tại Hội thảo, TS. Nguyễn Hữu Lương - Viện Dầu khí Việt Nam đã chia sẻ “Định hướng giải pháp khoa học công nghệ để nâng cao hiệu GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI HIỆU QUẢ KHÍ CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO Hội thảo “Giải pháp khoa học công nghệ chuyển đổi hiệu quả khí có hàm lượng CO2 cao để sản xuất năng lượng, hóa chất và vật liệu tiên tiến” tập trung thảo luận các giải pháp công nghệ hợp lý để xử lý và chế biến hiệu quả thành phần khí CO2 giúp gia tăng sản lượng khai thác và sử dụng hiệu quả tài nguyên hydrocarbon của Việt Nam, giảm thiểu ảnh hưởng khí nhà kính, bảo vệ môi trường, sản xuất các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Nhà máy xử lý khí Dinh Cố. Ảnh: PV GAS 18 DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 TIÊU ĐIỂM quả sử dụng khí thiên nhiên hàm lượng CO2 cao”. Một số nguồn khí tự nhiên giàu CO2 đã được phát hiện tại Việt Nam có hàm lượng CO2 dao động trong khoảng 10 - 60% mol. Trên cơ sở phân loại nguồn khí với tỷ lệ CO2 khác nhau, TS. Nguyễn Hữu Lương đề xuất các định hướng sử dụng khác nhau. Khí tự nhiên có hàm lượng CO2 < 10% mol phù hợp làm nguyên liệu để sản xuất urea. Khí có hàm lượng CO2 10 - 25% mol được xem xét để sản xuất methanol và DME. Khí có hàm lượng CO2 từ 25 - 50% mol sẽ được sử dụng cho quá trình reforming khô và sản xuất vật liệu carbon nanotube (CNT) mang lại giá trị gia tăng cao. Khí chứa hơn 50% mol CO2, giải pháp loại bỏ CO2 sẽ là một lựa chọn và CO2 được tách ra có thể được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm như: methanol, DME và CNT Theo ông Pat A Han - Giám đốc nghiên cứu và phát triển công nghệ ammonia và methanol của Haldor Topsoe, khí tự nhiên giàu CO2 sẽ là cơ hội nếu có thể sử dụng sản xuất methanol, urea, ammonia cũng như quy trình tích hợp methanol và ammonia (IMAP Plant), đặc biệt là khi nhu cầu methanol ngày càng tăng. Sự phát triển về công nghệ sản xuất hydro sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo đang tạo ra nguồn cung hydro giá rẻ, do đó, mang lại cơ hội sử dụng triệt để và hiệu quả hơn thành phần CO2 có trong khí thiên nhiên. Các giải pháp khoa học công nghệ xử lý khí có hàm lượng CO2 cao lần lượt được các chuyên gia trong và ngoài nước trình bày tại Hội thảo: “Công nghệ loại bỏ CO2 từ khí thiên nhiên có hàm lượng CO2 cao” (UOP 19DẦU KHÍ - SỐ 5/2019 PETROVIETNAM Nhà máy Đạm Phú Mỹ. Ảnh: PVFCCo Honeywell); “Công nghệ khí tổng hợp của KBR - sử dụng khí thiên nhiên có hàm lượng CO2 cao” (KBR); “Phát triển công nghệ sản xuất vật liệu CNT từ nguyên liệu khí thiên nhiên có hàm lượng CO2 cao và các ứng dụng của vật liệu CNT” (NTherma); “Nghiên cứu phát triển quá trình reforming methane như một giải pháp tiềm năng sử dụng khí thiên nhiên giàu CO2” (VAST) Trong đó, UOP Honeywell đưa ra 3 quy trình tách CO2. Quy trình Amine Guard FS (AGFS) dựa trên phản ứng hóa học giữa amine và CO2/H2S để loại bỏ khí CO2/H2S; thường sử dụng với khí vận chuyển bằng đường ống hoặc LNG. Quy trình SeparALL là phương pháp sử dụng dung môi vật lý, không độc hại, có thể loại bỏ H2S, thủy ngân, COS, CO2, sau khi hấp thụ các chất này, dung môi có thể được tái tạo lại. Phương pháp cuối cùng là phân tách CO2 bằng chất làm lạnh hỗn hợp hybrid (DRCF Hybrid Process) sử dụng với khí có hàm lượng CO2 từ 40 - 95%. Với công nghệ PurifierTM, ông Akhil Nahar - chuyên gia của KBR cho biết đây là công nghệ phù hợp nhất Linh Chi để xử lý khí có CO2, đồng thời giúp nhà máy vận hành ổn định hơn, tiết giảm chi phí OPEX và CAPEX. So với các quy trình xử lý khí thông thường có cùng công suất, công nghệ PurifierTM có thể hoạt động được ở điều kiện: tỷ lệ S/C thấp hơn, sử dụng ít chất làm lạnh hơn, xử lý được tỷ lệ CO2 cao hơn 10 - 12%... Theo GS.TSKH. Lưu Cẩm Lộc - VAST, thông qua chuyển hóa khí thiên nhiên giàu CO2 thành khí tổng hợp có thể sản xuất các hóa chất quan trọng, trong đó có hydro, hydrocarbon và methanol. Quá trình này càng có ý nghĩa về kinh tế và môi trường hơn đối với Việt Nam khi sự phát hiện và khai thác một số mỏ khí thiên nhiên có trữ lượng lớn với hàm lượng CO2 cao đặt ra vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên này. Xu hướng gần đây cho thấy methane reforming là giải pháp chuyển hóa hiệu quả khí thiên nhiên giàu CO2. Kết hợp reforming khô và reforming hơi nước (bi- reforming) chuyển hóa CO2 và CH4 thành nguồn nguyên liệu có ích với tỷ lệ H2:CO theo mong muốn, hạn chế hình thành cốc do sự có mặt của hơi nước. Bên cạnh việc sử dụng khí thiên nhiên có chứa CO2 để sản xuất các sản phẩm hóa dầu truyền thống như ammonia, urea, methanol tại Hội thảo, TS. Cattien V. Nguyen - NTherma Corporation (Hoa Kỳ) đã trình bày định hướng hợp tác với Viện Dầu khí Việt Nam để sử dụng nguồn khí này làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu CNT mang lại giá trị gia tăng cao, đồng thời, phát triển các ứng dụng của loại vật liệu này trong lĩnh vực hoạt động dầu khí.