Công nghệ mới chuyển hóa khí thiên nhiên thành
nhiên liệu lỏng
Ước tính, ngày nay một khối lượng khổng lồ khoảng 7.1013 m3 khí thiên
nhiên, tương đương một nửa trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới, đang
nằm ở những chỗ quá xa xôi hẻo lánh hoặc bị bỏ phí trong những giếng khí
đã ngừng khai thác hoặc ở những giếng khí có trữ lượng thấp nên không thể
tiếp cận thị trường một cách kinh tế thông qua các đường ống dẫn khí hoặc ở
dạng khí hóa lỏng. Phần lớn những lượng khí này có thể được thu hồi nếu tại
những chỗ đó có những thiết bị chuyển đổi khí-lỏng kiểu di động, có thể
được di chuyển từ nơi này đến nơi khác với chi phí thấp.
Từ nhiều năm nay, ngành sản xuất năng lượng đã tìm kiếm các quá trình
chuyển hóa khí-lỏng với chi phí thấp để tạo điều kiện vận chuyển một cách
rẻ tiền khí thu hồi từ các mỏ khí bị bỏ hoang sau khi đã chuyển khí này sang
dạng lỏng. Nhưng các quá trình hiện có đều tiêu thụ hơn một nửa hàm lượng
năng lượng chứa trong khí đầu vào và cần phải được thực hiện trên quy mô
lớn với những thiết bị thu hồi năng lượng rất đắt tiền, khiến cho việc thu hồi
này trở nên tốn kém hơn việc chuyển hóa từ dầu thô, vì vậy không có hiệu
quả kinh tế.
Ngoài ra, khí thiên nhiên, nhất là khí metan, hiện đang phải đốt bỏ với
những lượng lớn tại các bãi rác (ước tính hàng chục triệu m3 mỗi năm trên
toàn thế giới) và ở các cơ sở sản xuất dầu mỏ ngoài khơi. Nếu có các nhà
máy chuyển đổi khí - lỏng được lắp đặt gần các bãi rác, sẽ cho phép người ta
sản xuất nhiên liệu có giá trị hơn từ những lượng khí mêtan đang bị đốt bỏ,
nhờ đó cũng sẽ loại bỏ được sự phát tán khí thải ảnh hưởng đối với môi
trường. Tương tự như vậy, các nhà máy chuyển hóa khí-lỏng ở ngoài khơi sẽ
cho phép thu hồi khí ở dạng lỏng, sau đó phối trộn với dầu thô và làm tăng
chất lượng của dầu.
Mới đây, Công ty Energix Research (Mỹ) đã sản xuất thành công nhiên liệu
lỏng từ khí thiên nhiên thông qua một quy trình hiệu quả, cho phép giảm vốn
đầu tư và tăng tính linh động. Những thử nghiệm của công ty này cho thấy
có thể thực hiện toàn bộ quá trình chuyển đổi từ khí sang lỏng với tỷ lệ tiêu
thụ năng lượng trong nguồn khí đầu vào chấp nhận được. Hơn nữa, do chi
phí đầu tư thấp hơn nên tổng chi phí của quá trình sản xuất này sẽ có tính
cạnh tranh cao so với các nhà máy lọc dầu thông thường với quy mô lớn mà
hiện đang sản xuất nhiên liệu từ dầu thô. Energix dự định sẽ phát triển các
nhà máy sản xuất nhiên liệu lỏng này ở quy mô cực nhỏ để tận dụng các
nguồn năng lượng chưa khai hết, ví dụ các mỏ khí thiên nhiên, các nguồn
metan ở các mỏ than.
Theo Energix, công nghệ của Công ty cho phép sản xuất mỗi ngày hàng
trăm tấn metanol, xăng, điezen hoặc dimetylete (DME - nhiên liệu sạch có
thể thay thế cho khí hóa lỏng),với những thiết bị được lắp đặt trên xe tải,
hoạt động bằng metan trong thành phần biogas, chẳng hạn từ các bãi rác.
Một nguồn khác có thể sử dụng là các giếng khí đã bị bỏ hoang với trữ
lượng rất nhỏ mà hiện tại việc khai thác là không có hiệu quả kinh tế.
Energix sẽ tập trung trước tiên vào việc sản xuất metanol và DME. Mục đích
của Công ty là giảm chi phí liên quan đến việc vận chuyển nhiên liệu hoặc
các sản phẩm hyđrocacbon khác cũng như các loại dung môi hoặc các loại
rượu. Bằng cách chuyển đổi tại chỗ nhiên liệu khí thành nhiên liệu lỏng có
hàm lượng năng lượng cao và mức phát tán CO2 thấp, các quốc gia có những
nguồn khí đã bị bỏ phí này có thể tận thu nhiên liệu, giảm sự phụ thuộc vào
nguồn xăng dầu nhập khẩu và giảm phát tán CO2 liên quan với việc vận tải.
Energix đang thực hiện quy trình chuyển đổi trên thông qua phản ứng tổng
hợp Fischer - Tropsch với tỷ lệ chuyển hóa cao (87%) và độ chọn lọc cao
(99%) bằng cách áp dụng quy trình xúc tác nanô được kích hoạt bằng điện.
Đây là quy trình đã được Công ty đăng ký phát minh sáng chế. Quy trình
này của Energix áp dụng sự kích hoạt điện tử cục bộ đối với chất xúc tác
nanô. So với các quy trình truyền thống, phương pháp này cho phép giảm
hơn 50% nhiệt độ của khí nguyên liệu đầu vào, vì năng lượng của phản ứng
và sự kích hoạt xúc tác được cung cấp trực tiếp đến chỗ cần thiết để tạo ra
các phản ứng có độ chọn lọc và hiệu suất cao. Do nhiệt độ của khí nguyên
liệu đầu vào thấp nên có thể giảm đáng kể chi phí đầu tư liên quan với các
thiết bị thu hồi năng lượng tại các nhà máy chuyển hóa khí-lỏng truyền
thống. Đồng thời hiệu quả sử dụng năng lượng được nâng cao, khiến cho
quy trình chuyển hóa siêu nhỏ của Energix trở nên rất khả thi.
Quy trình chuyển hóa khí - lỏng này là quy trình thứ hai mà Energix đưa ra
thị trường. Quy trình thứ nhất của Công ty là quy trình sản xuất hyđro từ các
loại nguyên liệu hyđrocacbon với tỷ lệ chuyển hóa rất cao (98%) và chi phí
đầu tư thấp (200 nghìn USD cho một nhà máy với công suất 50 Nm3/giờ).
Công nghệ này cũng đã được thử nghiệm để sản xuất hyđro với công suất
siêu nhỏ và chi phí sản xuất tương đương chi phí của các nhà máy sản xuất
hyđro quy mô lớn. Nhiều thử nghiệm về độ ổn định vận hành đã được thực
hiện và Công ty dự kiến cuối năm 2009 sẽ đưa vào vận hành một máy phát
điện tại chỗ với công suất 5KW, dựa trên phản ứng reforming metanol bằng
hơi nước, với mục đích cấp điện cho các cơ sở của ngành viễn thông. Chi
phí trực tiếp của việc sản xuất điện bằng máy phát điện kiểu này sẽ thấp hơn
0,1 USD/kWh.