Báo cáo nghiên cứu khoa học: CÁI NHÌN TOÀN CẢNH VỀ CÔNG NGHỆ HYDRATE TRÊN THẾ GIỚI - KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM

Bài viết giới thiệu về công nghệ hydrate, một ngành công nghệ mới, với một cái nhìn khái quát lịch sử phát triển và những lĩnh vực ứng dụng chính trên thế giới. Bên cạnh đó, bài viết cũng đưa ra một số phân tích và đánh giá khả năng áp dụng, phát triển công nghệ này ở Việt Nam.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo nghiên cứu khoa học: "CÁI NHÌN TOÀN CẢNH VỀ CÔNG NGHỆ HYDRATE TRÊN THẾ GIỚI - KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM" CÁI NHÌN TOÀN CẢNH VỀ CÔNG NGHỆ HYDRATE TRÊN THẾ GIỚI - KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀ PHÁT TRIỂN Ở VIỆT NAM A GLOBAL VIEW OF HYDRATE TECHNOLOGY IN THE WORLD – ITS APPLICATION AND DEVELOPMENT POTENTIAL IN VIET NAM NGUYỄN HỒNG ĐỨC – JEAN-MICHEL HERRI Trường Đại học Quốc gia Mỏ Saint-Etienne (Pháp) TÓM T ẮT Bài viết giới thiệu về công nghệ hydrate, một ngành công nghệ mới, với một cái nhìn khái quát lịch sử phát triển v à những lĩnh vực ứng dụng chính trên thế giới. Bên cạnh đó, bài viết cũng đưa ra một số phân tích và đánh giá khả năng áp dụng, phát triển công nghệ này ở Việt Nam. ABSTRACT Hydrate technology, a new technology, is being developed in many fields, such as energy industry, gas separation, environment, air-conditioning. This paper gives an overview of this technology in the world and some analysis of its application and development potential in Viet Nam.1. Giới thiệu Hydrate là một hợp chất rắn, được hình thành từ sự kết hợp giữa chất khí (như:methane, ethane, propane…) và nước ở điều kiện áp suất cao và nhiệt độ thấp. Hydrate đượckhám phá lần đầu tiên năm 1778 bởi Joseph Priestley. Lịch sử của ngành nghiên cứu và ứng dụng hydrate có thể được chia làm 4 giaiđoạn.Trong giai đoạn từ năm 1810 đến nay, hydrate được xem như một bí hiểm của khoa học.Giai đoạn từ năm 1934 đến nay liên quan chủ yếu đến những khó khăn do hydrate gây ratrong công nghiệp khai thác dầu mỏ và khí. Giai đoạn thứ ba bắt đầu từ giữa thập niên 60 thếkỉ thứ 20 đến nay bắt nguồn từ những khám phá về sự tồn tại của hydrate từ hàng triệu năm ởđáy các đại dương và các vùng có băng tuyết quanh năm như Alaska cũng như ở một số hànhtinh trong dải Thiên hà. Giai đoạn thứ tư bắt đầu từ cuối thế kỉ 20 đến nay gắn liền với nhữngứng dụng của hydrate bên ngoài lĩnh vực dầu khí truyền thống như: điều hoà nhiệt độ, đônglạnh, chế biến khí cũng như tham gia vào việc giảm hiệu ứng nhà kính… Bài viết này trước hết giới thiệu đôi nét về sự phát triển của công nghệ hydrate trên thếgiới và đồng thời đưa ra một số phân tích về tiềm năng ứng dụng và phát triển ngành côngnghệ mới này ở Việt Nam.2. Điều kiện hình thành của hydrate Hydrate được tạo ra từ hai nhóm phân tử khác nhau (nước và khí) mà không hề tạo ramột liên kết hóa học giữa chúng. Các phân tử nước liên kết với nhau bởi liên kết hydro để tạothành 1 cấu trúc tinh thể bao bọc xung quanh phân tử khí (Hình 1). Hình 1. Nguyên tắc hình thành hydrate Hình 2 giới thiệu giản đồ pha của một số hydrate như hydrate của methane, ethane,propane và iso-butane. Vùng nằm ở phía trên hai đường I-H-V và LW-H-V có áp suất cao làvùng bền vững của hydrate. Còn vùng nằm dưới hai đường này là vùng không bền củahydrate. Hình 2 cho thấy hydrate của các hydrocarbon có thể được hình thành tại một áp suấttương đối cao và nhiệt độ vừa phải. Ví dụ tại 10°C, chúng ta cần một áp suất tối thiểu là 80bar để tạo ra hydrate của methane hoặc 15 bar để tạo ra hydrate của ethane. Hình 2. Giản đồ pha của một số hydrate (Sloan E. Dendy, 1998, [5])3. Hydrate - Người bạn đồng hành bí hiểm của công nghệ dầu khí Năm 1934 đánh dấu một cột mốc quan trọng cho sự phát triển ngành nghiên cứuhydrate khi Hammerschmidt phát hiện ra sự tạo thành nút chặn hydrate của các khí thiênnhiên là nguyên nhân gây tắc nghẽn thường xuyên đường ống dẫn. Từ đây, khối lượng củanước trở thành một thông số quan trọng cần được kiểm soát trong quá trình vận chuyển khíthiên nhiên và hydrate được coi là một thách thức đầy khó khăn cho công nghiệp khai thácdầu khí. Thông thường, điều kiện nhiệt độ-áp suất trong đường ống vận chuyển dầu thô dướibiển rất thuận lợi cho sự hình thành hydrate: áp suất cao (tuỳ thuộc vào độ sâu của giếngkhoan: 1 bar cho 10m cột nước) trong khi nhiệt độ thường xấp xỉ nhiệt độ của nước biển(khoảng 4°C). Trong thực tế, nước luôn tồn tại trong dầu thô dù với một lượng rất nhỏ sẽ kếthợp với các hydrocarbon nhẹ (methane, ethane…) để tạo thành các tinh thể hydrate gây cảntrở và làm giảm năng suất khai thác dầu thô. Trước hết, quá trình vận chuyển của dầu thôđược quyết định bởi chênh lệch áp suất giữa giàn khoan và giếng dầu. Sự hình thành hydratetừ các hydracarbon nhẹ làm giảm áp suất trong đường ống, tạo ra một chênh lệch áp suất thấphơn qua đó làm giảm lưu lượng dòng chảy. Mặt khác, sự xuất hiện các tinh thể rắn hydratelàm tăng độ nhớt của dầu thô và cũng là một yếu tố hạn chế công suất khai thác. Sau cùng, sựcó mặt của các tinh thể rắn hydrate trong dầu thô đòi hỏi nhà sản xuất phải tiến hành một quátrình tách lọc trước khi sử dụng. Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất của ngành khai thác ...