Giới thiệu
LNG (Liquefied Natural Gas) là nguồn năng lượng quan trọng trong ngành công nghiệp toàn cầu. Để có được LNG, một quy trình phức tạp từ khai thác khí thiên nhiên đến hóa lỏng và lưu trữ phải được thực hiện với công nghệ tiên tiến và sự kiểm soát nghiêm ngặt. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết quy trình sản xuất LNG, tập trung vào các bước từ khai thác khí thiên nhiên đến hóa lỏng, vận chuyển và lưu trữ.
1. Khai thác khí thiên nhiên: Bước đầu tiên trong quy trình sản xuất LNG
1.1. Tìm kiếm và đánh giá trữ lượng khí thiên nhiên
Thăm dò khí thiên nhiên
Quá trình sản xuất LNG bắt đầu từ việc tìm kiếm các mỏ khí thiên nhiên. Công việc này đòi hỏi sự kết hợp của các kỹ thuật địa chất và địa vật lý như:
- Phân tích sóng địa chấn: Dựa trên tín hiệu âm thanh để xác định vị trí mỏ khí.
- Khoan thăm dò: Xác minh trữ lượng khí thiên nhiên.
Đánh giá trữ lượng
Sau khi phát hiện mỏ khí, các kỹ sư thực hiện đánh giá để xác định lượng khí có thể khai thác và tính khả thi kinh tế.
1.2. Khai thác khí thiên nhiên
Quy trình khai thác
Khi mỏ khí thiên nhiên được xác nhận, quá trình khai thác bắt đầu:
- Khoan khai thác: Khoan lỗ xuống các tầng chứa khí.
- Thu gom khí thiên nhiên: Sử dụng hệ thống đường ống để dẫn khí đến các trạm xử lý.
Công nghệ hiện đại
Khai thác khí thiên nhiên ngày nay sử dụng công nghệ tiên tiến như:
- Khoan ngang: Tăng diện tích tiếp xúc với mỏ khí.
- Fracking: Giải phóng khí từ các tầng đá chặt.
2. Xử lý khí thiên nhiên: Loại bỏ tạp chất
2.1. Tầm quan trọng của việc xử lý khí thiên nhiên
Khí thiên nhiên được khai thác thường chứa tạp chất như:
- CO2: Gây ăn mòn thiết bị.
- H2O: Gây đóng băng trong quá trình hóa lỏng.
- H2S: Gây độc hại.
Việc loại bỏ các tạp chất này đảm bảo LNG đạt tiêu chuẩn chất lượng và an toàn.
2.2. Quy trình xử lý khí thiên nhiên
Loại bỏ nước (Dehydration)
Nước được loại bỏ bằng cách sử dụng đồng hấp thụ glycols, giúp giảm độ ẩm trong khí thiên nhiên.
Loại bỏ CO2 và H2S
Sử dụng công nghệ hấp thụ hóa học với monoethanolamine (MEA) để tách CO2 và H2S.
Tách hydrocarbon nặng
Các hợp chất nặng như propane và butane được tách ra để giảm áp lực trong quá trình hóa lỏng.
3. Quá trình hóa lỏng khí thiên nhiên (Liquefaction)
3.1. Nguyên lý hóa lỏng khí
Hóa lỏng khí thiên nhiên là quá trình làm lạnh khí xuống nhiệt độ -162°C (-260°F), chuyển nó từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng.
3.2. Các bước trong quá trình hóa lỏng
3.2.1. Làm lạnh sơ bộ
Khí thiên nhiên được làm lạnh xuống khoảng -50°C bằng các hệ thống làm lạnh bằng ammonia hoặc ethylene.
3.2.2. Làm lạnh sâu
Ở bước này, khí được làm lạnh bằng helium hoặc hỗn hợp lạnh đa tầng, đạt nhiệt độ -162°C.
3.2.3. Tích hợp công nghệ tiên tiến
- Công nghệ Cascade: Sử dụng nhiều chu trình làm lạnh liên tiếp.
- Công nghệ APCI (Air Products and Chemicals, Inc.): Phổ biến nhất trong ngành LNG, đảm bảo hiệu suất cao và tiết kiệm năng lượng.
4. Vận chuyển và lưu trữ LNG
4.1. Vận chuyển LNG
Tàu chở LNG
LNG sau khi hóa lỏng được vận chuyển bằng các tàu chuyên dụng, được thiết kế với bồn chứa cách nhiệt đặc biệt để duy trì nhiệt độ cực thấp.
- Kích thước: Một tàu LNG hiện đại có thể chứa từ 125.000 đến 266.000 m³.
- An toàn: Tàu chở LNG được thiết kế chống cháy nổ và rò rỉ.
4.2. Lưu trữ LNG
LNG được lưu trữ trong các bồn chứa lớn tại các cảng nhập khẩu hoặc các trạm phân phối. Các bồn này được thiết kế cách nhiệt để duy trì trạng thái lỏng và giảm thiểu tổn thất do bay hơi.
5. Ứng dụng LNG sau quá trình sản xuất
LNG sau khi được vận chuyển đến điểm đích sẽ được chuyển hóa trở lại trạng thái khí để sử dụng trong:
- Sản xuất điện: Làm nhiên liệu cho các nhà máy phát điện.
- Công nghiệp: Cung cấp năng lượng cho các quá trình sản xuất.
- Giao thông vận tải: Là nhiên liệu sạch cho tàu biển và xe tải.
6. Tối ưu hóa quy trình sản xuất LNG: Xu hướng công nghệ
6.1. Công nghệ thu hồi nhiệt thải
Các nhà máy LNG hiện đại sử dụng hệ thống thu hồi nhiệt để tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải.
6.2. Công nghệ Small-Scale LNG
Cho phép sản xuất LNG ở quy mô nhỏ, phù hợp với các thị trường vùng sâu, vùng xa.
Kết luận
Quy trình sản xuất LNG từ khai thác đến hóa lỏng là một chuỗi công nghệ tiên tiến, đảm bảo an toàn và hiệu quả cao. Từ khai thác khí thiên nhiên đến hóa lỏng và vận chuyển, LNG đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế toàn cầu.
Liên kết: Ứng dụng của LNG trong giao thông, Tương lai năng lượng sạch, IEA – Báo cáo LNG.
