Khí gas hóa lỏng LPG là gì? Quy trình sản xuất khí gas hóa lỏng như thế nào? Phân biệt đặc điểm và quy trình sản xuất 3 loại khí LPG, LNG và CNG.
Khí gas hóa lỏng LPG là gì?
Trước hết cần hiểu LPG là gì? LPG là viết tắt của cụm từ Liquefied Petroleum Gas để chỉ một loại khí gas hóa lỏng hay khí dầu mỏ hóa lỏng. Đây là một loại hỗn hợp khí hydrocarbon gồm thành phần chính là propan (C3H8) và butan (C4H10) với tỷ lệ pha trộn Propan-Butan khác nhau.
Thực tế ở điều kiện thông thường, propan và butan là những chất khí. Tuy nhiên để dễ dàng vận chuyển và sử dụng người ta đã hóa lỏng hai chất khí này bằng kỹ thuật làm lạnh hoặc gia tăng áp suất ở nhiệt độ thường.
Khí gas hóa lỏng LPG có đặc điểm là không màu, không mùi (thực tế sử dụng là mùi của chất tạo mùi được thêm vào để người dùng dễ nhận biết khi xảy ra sự cố rò rỉ).
Thông thường 01 kilogram gas hóa lỏng cung cấp khoảng 12.000 kcal năng lượng. Năng lượng này tương đương với nhiệt năng của 1,3 lít dầu hỏa hay 1,5 lít xăng hoặc 2 cân than củi.
Hiện nay, loại khí gas hóa lỏng LPG được sử dụng phổ biến trong đời sống hàng ngày của mỗi gia đình. Loại khí này có ưu điểm là ít sản sinh ra chất khí NOx hay các loại khí độc và tạp chất khác trong quá trình đốt cháy nên không gây hại cho người dùng và thân thiện với môi trường.
Quy trình sản xuất khí gas hóa lỏng LPG
Tại các giếng dầu, giếng gas tự nhiên nằm sâu trong lòng đại dương bao giờ cũng tồn tại các loại nhiên liệu dầu mỏ hay khí tự nhiên… Con người khai thác khí gas tự nhiên từ mỏ dầu mỏ thông qua quá trình xử lý dầu thô với quy trình cơ bản như sau:
Khai thác và làm sạch khí
Nguyên liệu để sản xuất khí gas là các dòng khí thiên nhiên khai thác được ở các mỏ dầu. Các loại khí thiên nhiên sau khai thác không thể sử dụng luôn mà phải được làm sạch bằng các phương pháp lắng, lọc… để loại bỏ tạp chất. Sau quá trình làm sạch, loại khí nguyên liệu còn lại chủ yếu là các tổ hợp hydrocarbon gồm các thành phần như propan, butan, etan…
Tách khí
Hỗn hợp khí sau khi được làm sạch sẽ đem đi tách khí. Mục đích của công đoạn tách khí là để thu được các loại khí khác nhau trong hỗn hợp khai thác để pha trộn từng khí phù hợp với mục đích sử dụng.
Hiện nay, người ta có thể sử dụng nhiều kỹ thuật tác khí khác nhau như: hấp thụ, nén, làm lạnh từng bậc, làm lạnh bằng giãn nở khí,… Trải qua hệ thống dây chuyền tách khí sẽ thu được sản phẩm là khí propan và khí butan tương đối tinh khiết với nồng độ từ 96-98%.
Pha trộn
Các chất khí sau khi được tách riêng và xử lý sẽ được đem đi pha trộn theo các tỷ lệ khác nhau tùy mục đích sử dụng. Trên thị trường Việt Nam hiện nay có nhiều hãng cung cấp nhiều loại khí gas hóa lỏng LPG với tỷ lệ pha trộn khác nhau.
Thông thường khí ga hóa lỏng LPG có tỷ lệ pha trộn Propan:Butan là 30:70 hoặc 40:60 thường được sử dụng trong nấu nướng và sinh hoạt tại gia đình. Khi gas có tỷ lệ pha trộn 50:50 thì thường được sử dụng làm nguyên liệu trong các ngành công nghiệp: sản xuất ắc quy, nấu thủy tinh, đóng tàu,…
Do yêu cầu đảm bảo vận chuyển các loại khí này được hóa lỏng. Tuy nhiên, khi chuyển đổi ngược lại từ thể lỏng sang thể khí, khí gas này có tỷ lệ giãn nở rất lớn với 1 lít gas hóa lỏng cho ra khoảng 250 lít khí gas.
Chính vì lý do này mà người ta không bao giờ nạp đầy khí gas hóa lỏng vào các bồn chứa. Các bồn chứa thường được quy định chỉ chứa 80%-85% dung tích. Do đó, vấn đề xây dựng các bồn chứa khí gas hóa lỏng với dung tích lớn sẽ rất tốn kém chi phí đầu tư. Người ta ước tính để xây dựng một kho chứa gas hóa lỏng LPG có dung tích 1.000 tấn theo đúng tiêu chuẩn thì mức chi phí đầu tư có thể lên tới 60 tỷ đồng.
Hiện nay, nơi sản xuất và cung cấp khí gas hóa lỏng LPG chủ yếu của Việt Nam là nhà máy xử lý khí Dinh Cố (Bà Rịa-Vũng Tàu) và nhà máy lọc dầu Dung Quất (Quảng Ngãi). Tuy nhiên, mỗi năm nhà nước vẫn phải nhập khẩu thêm hàng trăm ngàn tấn khí LPG từ các quốc gia như: Thái Lan, Malaysia, Singapore, Trung Quốc hay từ các nước Trung Đông.
Phân biệt 3 loại khí LPG, LNG và CNG
Khí gas hóa lỏng LPG
Khí gas hóa lỏng hay Liquefied Petroleum Gas (LPG) có thành phần hóa học gồm: propan, butan và một lượng nhỏ propylen, butylen và các khí khác.
Loại khí này có đặc điểm không màu không mùi (được thêm chất tạo mùi để dễ nhận biết trong trường hợp bị rò rỉ). Thành phần của chúng ở dạng khí thì nặng hơn không khí, ở dạng lỏng thì nhẹ hơn nước. Khi đốt cháy, loại khí này tỏa ra nhiệt lượng từ 1890ºC đến 1935ºC.
Khi gas được hóa lỏng bằng phương pháp tăng áp suất ở nhiệt độ thường hoặc làm lạnh. Tùy theo tiêu chuẩn ở mỗi quốc gia và phụ thuộc vào mục đích sử dụng mà chúng được pha trộn với tỷ lệ khác nhau.
Khí thiên nhiên hóa lỏng LNG
Khí thiên nhiên hóa lỏng là Liquefied Natural Gas (LNG) gồm thành phần chủ yếu là 95% metan và một lượng nhỏ các khí khác. Loại khí này không màu, không mùi, không độc hại, không có tính chất ăn mòn và nhẹ hơn không khí. Khi đốt cháy loại khí này tỏa ra nhiệt lượng vào khoảng 2340ºC.
Khí thiên nhiên được hóa lỏng bằng phương pháp làm lạnh ở nhiệt độ -120ºC đến -170ºC (tùy vào tỷ lệ thành phần hỗn hợp trong chất khí) để giúp dễ dàng bảo quản và vận chuyển.
Ưu điểm của loại khí thiên nhiên LNG này so với xăng dầu là có mật độ năng lượng cao hơn, giảm số lần tiếp nhiên liệu và ít ô nhiễm môi trường hơn xăng dầu. Tuy nhiên, khí LNG hiện chưa được sử dụng rộng rãi ở các nước đang phát triển do chi phí đầu tư sản xuất, bảo quản và vận chuyển rất tốn kém.
Khí nén thiên nhiên CNG
Khí nén thiên nhiên Compressed Natural Gas (CNG) có thành phần gồm 90%-95% metan, 5-10% etan cùng một lượng nhỏ propan, butan và các khí khác. Khí CNG có đặc điểm không màu, không mùi (có thể được thêm vào hương lưu huỳnh) và nhẹ hơn không khí. Khi đốt cháy khí CNG tỏa ra nhiệt lượng khoảng 1950ºC.
Tương tự như khí thiên nhiên LNG, khí nén thiên nhiên CNG cũng có nhiều ưu điểm và không gây thiệt hại nhiều như xăng dầu.