NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong thời gian gần đây, tại miền Trung Việt Nam, mỏ khí Cá Voi Xanh đã được phát hiện với trữ lượng thu hồi tại chỗ ước tính vào khoảng 150 tỷ m³, lớn nhất Việt Nam vào thời điểm hiện tại. Nếu được đưa vào khai thác và xử lý, dự án khí mỏ Cá Voi Xanh ngoài định hướng cung cấp một lượng lớn khí đốt cho các nhà máy nhiệt điện, đảm bảo nhu cầu về điện cho các tỉnh miền Trung, không còn phụ thuộc quá nhiều vào thủy điện, còn mở ra cơ hội phát triển ngành công nghiệp hóa dầu từ khí tại miền Trung Việt Nam.

Tuy nhiên, khí mỏ Cá Voi Xanh lại có hàm lượng khí CO₂ rất cao (≈ 30% thể tích) và khí H₂S (≈ 2000 ppm). Khí H₂S và CO₂ này nếu chưa được loại bỏ đến mức cho phép, có thể gây ăn mòn mạnh các đường ống vận chuyển từ ngoài khơi vào bờ, bắt buộc phải thiết kế chế tạo bằng thép chống ăn mòn đắt tiền. Hoặc có thể gây ăn mòn turbine khí trong ngành công nghiệp điện khí, đầu độc xúc tác trong ngành công nghiệp hóa dầu và ảnh hưởng đến màu sắc và chất lượng sản phẩm trong các ngành sản xuất gốm sứ, gạch men, nhựa… đòi hỏi chúng ta phải có biện pháp xử lý khí acid ngay tại giàn để có thể thể vận chuyển khí vào bờ. Nói về các phương pháp xử lý acid, có rất nhiều phương pháp xử lý khác nhau, mỗi phương pháp lại có những ưu, nhược điểm riêng phù hợp cho từng trường hợp khác nhau. Vậy phương án nào phù hợp nhất để xử lý khí acid cho mỏ khí CVX cả về mặt yêu cầu kỹ thuật lẫn tính hiệu quả kinh tế?

Vì vậy, nghiên cứu “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh” là nhiệm vụ thật sự cấp bách và cần thiết hiện nay của các nhà khoa học để góp phần đưa dự án khí mỏ Cá Voi Xanh vào hoạt động trong thời gian sớm nhất và cũng là đề tài tôi chọn cho luận văn Thạc sĩ của mình.

LUẬN VĂN “NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH”

2. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, mô phỏng nhằm đánh giá và đề xuất phương án công nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh tại lô 118 thuộc địa phận huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam.

3. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu gồm các đặc trưng cơ bản của khí mỏ Cá Voi Xanh, các phương án công nghệ để xử lý khí acid và các công cụ của phần mềm mô phỏng.

4. Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của khí mỏ Cá Voi Xanh
Nghiên cứu lựa chọn các phương án công nghệ phù hợp để xử lý khí acid cho khí mỏ Cá Voi Xanh.
Sử dụng công cụ mô phỏng nhằm đánh giá và đề xuất phương án công nghệ tối ưu nhằm xử lý khí acid cho khí thiên nhiên mỏ Cá Voi Xanh

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

5.1. Ý nghĩa khoa học

Việc sử dụng kết quả mô phỏng của phần mềm Hysys để lựa chọn loại sơ đồ công nghệ tối ưu qua việc đánh giá tính khả thi về kỹ thuật và hiệu quả xử lý khí acid cho khí thiên nhiên sẽ phần nào khẳng định tính hợp lý của các kết quả nghiên cứu trên lý thuyết và thực tế.

5.2. Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cho phép đánh giá và đề xuất phương án công nghệ xử lý khí acid cho khí thiên nhiên từ mỏ Cá Voi Xanh, mở ra triển vọng khả thi trong vận chuyển, tồn chứa, chế biến và sử dụng khí này trong ngành công nghiệp điện khí và công nghiệp hóa dầu.

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI XANH — NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ ACID CHO KHÍ THIÊN NHIÊN TỪ MỎ CÁ VOI

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ KHÍ THIÊN NHIÊN VÀ
MỎ KHÍ CÁ VOI XANH

1.1. Tổng quan về khí thiên nhiên

1.1.1. Nguồn gốc

1.1.2. Thành phần khí thiên nhiên [1]

1.1.3. Phân loại khí thiên nhiên

1.1.4. Tiềm năng khí ở việt nam

1.2. Tổng quan về mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX)

1.2.1. Vị trí

Mỏ khí CVX được phát hiện vào năm 2011 nằm ngoài khơi trong lô 118, thuộc bể Sông Hồng, cách bờ biển miền Trung khoảng 100 km về phía Đông. Theo dự kiến, mỏ khí sẽ được đưa vào khai thác từ năm 2023 với định hướng sử dụng để cung cấp điện cũng như làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu. Trữ lượng thu hồi tại chỗ ước tính vào khoảng 150 tỷ m³, gấp 3 lần mỏ Lan Tây và Lan Đỏ, lớn nhất Việt Nam tại thời điểm hiện tại. Dự án khai thác mỏ khí CVX được coi là “siêu dự án” mở ra triển vọng mới cho ngành công nghiệp khí Việt Nam.

Hình 1.1. Vị trí mỏ Cá Voi Xanh

1.2.2. Tầm quan trọng của dự án

– Đối với nguồn năng lượng khu vực

Dự tính khi đưa vào khai thác, dự án sẽ cung cấp nguồn khí thiên nhiên đặc biệt quan trọng, sử dụng cho các nhu cầu phát điện, hóa dầu, cũng là động lực phát triển các ngành công nghiệp địa phương, góp phần đảm bảo an ninh năng lượng cho đất nước, thêm động lực phát triển kinh tế địa phương, và tạo nhiều việc làm cho khu vực. Nguồn khí CVX sẽ được sử dụng cho 4 nhà máy nhiệt điện khí với tổng công suất 3.000 MW.

– Đối với sự phát triển kinh tế đất nước

Khai thác dầu khí tại đây ước tính hằng năm có thể mang về 24 tỷ USD cho ngân sách Nhà nước (theo Petro Việt nam), đóng vai trò quan trọng đóng góp vào ngân sách nhà nước, mang lại nguồn ngoại tệ lớn cho quốc gia, làm cân đối hơn cán cân xuất, nhập khẩu thương mại quốc tế, góp phần tạo nên sự phát triển ổn định đất nước [3].

1.2.3. Thành phần

Bảng 1.2. Thành phần mỏ khí Cá Voi Xanh

Thành phần	Hàm lượng (phần mol)
N₂	0,1
CO₂	0,3
H₂S	0,002
C₁	0,58
C₂	0,01
C₃	0,003
iC₄	0,001
nC₄	0,0015
iC₅	0,0005
nC₅	0,0004
C₆	0,0006
C₇	0,001
Tổng	1

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ KHÍ ACID

2.1. Tác hại của khí acid

2.2. Các phương pháp xử lý khí acid

2.2.1. Phương pháp hấp thụ

2.2.1.1. Hấp thụ vật lý

Phương pháp này thường được sử dụng khi khí acid có áp suất riêng phần cao và chứa ít HC nặng. Dung môi vật lý thường dùng: dimethyl ether polyethylene glycol (DMEPEG), N-methyl pyrrolidone (NMP).

Ưu điểm:

Các chất hấp thụ không sủi bọt, không ăn mòn thiết bị.
Khi áp suất riêng phần các hợp chất acid cao thì chi phí đầu tư và vận hành ít hơn so với phương pháp hoá học.
Việc tái sinh chất hấp thụ vật lý trong nhiều trường hợp không cần cấp nhiệt mà chỉ cần giảm áp suất trong hệ thống.

Nhược điểm:

Các dung môi hấp thụ tương đối tốt các HC nên mất mát HC lớn
Việc làm sạch triệt để khí trong nhiều trường hợp chỉ được thoả mãn sau khi xử lý bằng phương pháp hấp thụ hoá học
Sơ đồ công nghệ với nhiều thiết bị quá cồng kềnh nên không phù hợp để xử lý các mỏ khí offshore.

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của quá trình Selexol

2.2.1.2. Hấp thụ hoá học

Thường sử dụng các dung môi amine: MEA, DEA, DIPA, MDEA, ….

Ưu điểm:

Đảm bảo làm sạch triệt để H₂S và CO₂.
Độ hoà tan các HC trong các chất hấp thụ này không cao nên giảm mất mát HC
Thiết bị của quá trình đơn giản và bền nên vốn đầu tư thấp

Nhược điểm:

Mức độ tách RSH và các hợp chất chứa lưu huỳnh khác không cao.
Tương tác của RSH, COS và CS₂ với một vài dung môi tạo thành các hợp chất hoá học không tái sinh được.
Cần có bậc tuần hoàn dung môi cao và tiêu hao nhiệt lượng lớn.
Chất hấp thụ và sản phẩm tương tác của chúng với các tạp chất