Việc triển khai sản xuất ở quy mô thương mại màng vô cơ tách khí tạp (như CO2 và N2...) ra khỏi hỗn hợp khí với CH4 được kỳ vọng sẽ mang lại lợi ích kinh tế lớn trong quá trình xử lý và chế biến sâu nguồn khí thiên nhiên có hàm lượng CO2 cao tại Việt Nam (như mỏ khí Cá Voi Xanh).

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương - Trưởng nhóm nghiên cứu phát triển vật liệu mới, Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Chế biến Dầu khí, VPI đã trao đổi với Tạp chí Dầu khí về thành công bước đầu này.

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương vã nhóm nghiên cứu phát triển vật liệu mới tại Viện Dẫu khí Việt Nam. Ảnh: VPI 

PVJ: Xin chị cho biết màng vô cơ tách khí N2/CH4 được sử dụng chủ yếu trong những ngành công nghiệp nào?

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương: Màng vô cơ tách khí N2/CH4mà VPI nghiên cứu thuộc loại màng zeolite DDR bền nhiệt và bền hóa. Loại vật liệu zeolite toàn silic DDR này thuộc nhóm clathrasil, sở hữu hệ thống khoang vòng 8 nguyên tử Si với kích thước lỗ là 0,36nm x 0,44nm, do đó đặc biệt phù hợp trong ứng dụng phân tách khí. Một số ví dụ có thể liệt kê như phân tách khí tạp CO2 và N2 khỏi hỗn hợp khí thiên nhiên nhằm làm tăng giá trị khí; làm khan nước; phân tách oleffin ra khỏi hỗn hợp với paraffin (từ C2 - C4) hay phân tách các đồng phân C4 chưa bão hòa có điểm sôi rất gần nhau.

PVJ: Đâu là khó khăn lớn nhất mà nhóm nghiên cứu của VPI đã gặp phải trong quá trình tổng hợp màng vô cơ tách khí N2/CH4 từ zeolite DDR, khi mà trên thực tế đối tác "sừng sỏ" là LIKAT (Đức) đã mất hơn 2 năm vẫn chưa thể tổng hợp ra được loại vật liệu này? TS. Võ Nguyễn Xuân Phương: Tính lặp lại thấp chính là khó khăn lớn nhất trong quá trình tổng hợp màng zeolite DDR. Nói cụ thể hơn, zeolite DDR chỉ có thể tổng hợp thành công khi và chỉ khi quá trình tổng hợp được kiểm soát chặt chẽ các thông số tổng hợp, quan trọng nhất là độ đồng nhất của dung dịch và mức độ nhiễm mầm tạp chất giữa các mẻ tổng hợp.

PVJ: Để giải quyết các khó khăn này và đi đến kết quả được công bố quốc tế, nhóm nghiên cứu của VPI đã có các giải pháp cụ thể gì?

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương: Nhóm tác giả nghiên cứu các kết quả tổng hợp đã xuất bản, đưa ra các nhận định mang tính cốt lõi cho quá trình tổng hợp, hoạch định kế hoạch thực nghiệm có tính đến các khả năng nhiễm tạp, học hỏi kinh nghiệm của các đối tác. Tuy nhiên, chính là sự cẩn trọng, tính chính xác, lòng kiên trì và sự quyết đoán trong từng bước thực hiện mới là chìa khóa dẫn đến thành công.

PVJ: Để nghiên cứu tổng hợp màng vô cơ tách khí này được triển khai vào sản xuất trên quy mô lớn thì còn cần phải có thêm các điều kiện gì, thưa chị?

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương: Dựa trên những khó khăn và thử thách đã gặp phải trong quá trình tổng hợp ở quy mô phòng thí nghiệm, có thể nói rằng màng zeolite DDR có rất ít khả năng sản xuất thành công ở quy mô lớn, trừ phi mầm tinh thể DDR được tổng hợp theo quy trình tổng hợp thuận lợi hơn về mặt động học. Nhóm tác giả đang chuẩn bị đề án nghiên cứu thay đổi phương thức tiếp cận và điều chỉnh quy trình tổng hợp để có thể thu được vật liệu zeolite có cấu trúc khoang xốp kích thước nhỏ nói chung và vật liệu zeolite DDR nói riêng theo cách thuận lợi hơn.

PVJ: Việc tổng hợp thành công màng vô cơ tách khí N2/CH4 từ zeolite DDR trong phòng thí nghiệm nếu được triển khai sản xuất ở quy mô thương mại thì sẽ mang lại lợi ích kinh tế gì cụ thể cho Việt Nam? 

Hình 1. Nghiên cứu tình huống ảnh hưởng của "vật liệu ghi nhữ' trong thiết bị tổng hợp đến quá trình phát triển tinh thể DDR 

Hình 2. Phổ XRD của các mẫu bột thu được từ 16 mẻ liên tục trong cùng thiết bị tổng hợp và quy trình tổng hợp như nhau

TS. Võ Nguyễn Xuân Phương: Việc triển khai sản xuất ở quy mô thương mại màng vô cơ tách khí tạp như CO2 và N2 ra khỏi hỗn hợp khí với CH4 rõ ràng sẽ mang lại lợi ích kinh tế trong định hướng xử lý và chế biến sâu nguồn khí thiên nhiên nhiễm khí tạp có trữ lượng lớn ở Việt Nam. Theo thống kê của VPI, trong tổng trữ lượng tiềm năng 3 nghìn tỷ m3 khí thiên nhiên ở Việt Nam (khoảng 105,6TCF), có nhiều phát hiện khí với trữ lượng lớn nhưng có chứa hàm lượng tạp chất cao, bao gồm N2, khí acid H2S và CO2 (chủ yếu), phân bố ở cả 3 miền Bắc, Trung, Nam khu vực thềm lục địa Việt Nam. Phát hiện khí nhiễm khí tạp đại diện có trữ lượng thu hồi cao (khoảng 15,7TCF) là mỏ khí Cá Voi Xanh.

 “Bài báo "Memory effect in DDR zeolite powder and membrane synthesis"của nhóm tác giảVõ Nguyễn Xuân Phương, Phan Diệu Phương, Ngô Thúy Phượng, Lê Phúc Nguyên, Trần Văn Trí, Lương Ngọc Thủy, Alexander Wotzka, Dominik Seeburg, Sebastian Wohlrab, được công bố trên số mới nhất của Microporous and Mesoporous Materials (trang 142 - 152, số 279/2019, https://www. sciencedirect.com/science/article/ abs/pii/S1387181118306644).Đây là một trong những tạp chí khoa học uytín nhất thếgiới với chỉ sốimpact factor trung bình 5 năm đạt trên 3,5. 

Chúng tôi tin rằng với xu hướng tiêu thụ khí trong lĩnh vực nhiên liệu và năng lượng ngày càng tăng, trong khi các mỏ khí truyền thống có chất lượng cao (tỷ lệ hydrocarbon cao) đang dần cạn kiệt, việc tập trung phát triển công nghệ màng với khả năng điều chỉnh hiệu năng xử lý hiệu quả các nguồn khí kém chất lượng nhằm đáp ứng yêu cầu công nghiệp trong khi vẫn duy trì hiệu quả kinh tế chắc chắn sẽ có tiềm năng phát triển rất lớn và mang lại lợi ích vượt trội cho ngành công nghiệp xử lý và chế biến khí.

PVJ: Trân trọng cảm ơn chị!

PVJ (thực hiện)

Họ tên
Email
Mã xác nhận

Gửi bình luận