Trong những năm gần đây, cường độ carbon toàn cầu ngày càng tăng đã trở thành một thách thức đáng kể, với vận tải biển chiếm gần 3% lượng khí thải carbon dioxide hàng năm. Khí tự nhiên hóa lỏng (LNG) đã nổi lên như một nhiên liệu hàng hải chuyển tiếp khả thi do tính khả thi về kinh tế và công nghệ so với các nhiên liệu thay thế khác.
LNG khác biệt với nhiên liệu diesel và các loại MGO khác vì nó được vận chuyển dưới dạng chất lỏng sôi và ở nhiệt độ cực thấp khoảng -162°C (-259°F). Điều này cho phép vận chuyển dễ dàng hơn trên quãng đường dài và đạt được dung lượng lưu trữ lớn trong không gian tương đối nhỏ, vì nó chiếm thể tích nhỏ hơn 600 lần ở dạng lỏng so với trạng thái khí.
Trong quá trình xử lý khí hoá lỏng LNG, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchangers – PHEs) đóng vai trò then chốt trong việc loại bỏ các tạp chất như nước, CO₂ và các hợp chất lưu huỳnh. Các bộ trao đổi nhiệt này giúp nâng cao hiệu suất của các thiết bị phân tách bằng cách tối ưu hóa việc kiểm soát nhiệt độ, đảm bảo khí đạt tiêu chuẩn độ tinh khiết trước khi hóa lỏng. Nhờ hiệu suất truyền nhiệt cao và thiết kế nhỏ gọn, PHEs đặc biệt phù hợp cho cả các cơ sở LNG trên bờ và ngoài khơi.
Một thách thức quan trọng trong xử lý LNG là ngăn ngừa sự hình thành hydrate, có thể gây tắc nghẽn đường ống và làm gián đoạn vận hành. PHEs giúp duy trì nhiệt độ tối ưu và hỗ trợ việc châm glycol hoặc methanol – các chất ức chế giúp ngăn sự hình thành hydrate dạng băng ở nhiệt độ thấp. Khả năng làm việc ổn định trong điều kiện biến động nhiệt độ khắc nghiệt khiến PHEs trở thành lựa chọn ưu tiên so với bộ trao đổi nhiệt ống chùm truyền thống trong các công đoạn LNG quan trọng.
Khử nước là bước thiết yếu nhằm ngăn ngừa ăn mòn đường ống và hư hỏng thiết bị. Các phương pháp như hấp thụ glycol, hấp phụ bằng rây phân tử và làm lạnh đều cần trao đổi nhiệt hiệu quả để loại bỏ hơi nước còn dư trong khí tự nhiên. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm mang lại hiệu suất truyền nhiệt vượt trội, giúp quá trình khử nước diễn ra nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và giảm chi phí vận hành.
Việc ứng dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trong xử lý khí hoá lỏng LNG mang lại hiệu suất cao hơn, bảo trì thấp hơn và khả năng thích ứng tốt hơn với các biến động của quy trình. Vai trò của chúng trong các công đoạn phân tách, khử nước và điều chỉnh nhiệt độ góp phần nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của các nhà máy khí hoá lỏng LNG, đảm bảo quá trình vận hành trơn tru từ khai thác khí đến giai đoạn hóa lỏng cuối cùng.
1.Vai trò của bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) trong quy trình LNG
Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchangers – PHEs) đóng vai trò quan trọng trong các công đoạn xử lý khí tự nhiên, khử nước và tái hóa khí trong quy trình LNG. Mặc dù PHEs thường không được sử dụng cho công đoạn hóa lỏng chính, nhưng một số loại như PHE hàn (welded) và PHE hàn đồng (brazed) vẫn có thể đáp ứng yêu cầu trao đổi nhiệt ở nhiệt độ thấp trong các quá trình phụ trợ.
Một ứng dụng quan trọng là khử nước khí, trong đó PHEs giúp duy trì nhiệt độ chính xác trong các hệ thống hấp thụ glycol và hấp phụ bằng rây phân tử. Công đoạn này loại bỏ hơi nước, từ đó ngăn ngừa sự hình thành hydrate và ăn mòn – hai vấn đề phổ biến trong đường ống và thiết bị LNG.
Trong giai đoạn tái hóa khí (regasification), LNG cần được gia nhiệt để chuyển trở lại trạng thái khí trước khi phân phối. Ở công đoạn này, bộ trao đổi nhiệt dạng tấm hàn có thể truyền nhiệt hiệu quả từ nước biển hoặc các môi chất gia nhiệt khác sang LNG, đảm bảo quá trình chuyển pha được kiểm soát tốt đồng thời tối đa hóa khả năng thu hồi nhiệt.
Ngoài ra, PHEs còn được sử dụng trong các hệ thống thu hồi nhiệt xuyên suốt quá trình xử lý LNG, giúp nâng cao hiệu suất năng lượng và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Thiết kế nhỏ gọn, hiệu suất truyền nhiệt cao và dễ bảo trì khiến bộ trao đổi nhiệt dạng tấm trở thành lựa chọn thực tế cho nhiều công đoạn phụ trợ trong ngành LNG.
2. Các lưu ý thiết kế bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (PHE) cho LNG
Trong ngành LNG, việc thiết kế bộ trao đổi nhiệt dạng tấm (Plate Heat Exchangers – PHEs) đòi hỏi phải giải quyết các thách thức do nhiệt độ cực thấp và điều kiện lạnh sâu (cryogenic) gây ra. PHEs cần được chế tạo từ vật liệu hiệu suất cao như thép không gỉ hoặc titan nhằm chịu được ứng suất nhiệt và ngăn ngừa hiện tượng mỏi vật liệu.
Thiết kế cũng phải đảm bảo hiệu suất nhiệt tối ưu, thông qua việc tối ưu hóa khả năng truyền nhiệt đồng thời giảm thiểu tổn thất năng lượng. Bên cạnh đó, bộ trao đổi nhiệt cần có khả năng chống đóng cặn/bám bẩn và dễ dàng bảo trì, nhằm đảm bảo độ tin cậy lâu dài trong các quá trình hóa lỏng và tái hóa khí LNG.
Trong ngành công nghiệp khí hoá lỏng LNG đang phát triển nhanh chóng, chúng tôi đi đầu trong việc cung cấp các giải pháp trao đổi nhiệt dạng tấm hiệu suất cao. Các bộ trao đổi nhiệt dạng tấm tùy chỉnh của chúng tôi được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của quá trình hóa lỏng, tái khí hóa và vận chuyển khí hoá lỏng LNG, đảm bảo truyền nhiệt tối ưu và độ tin cậy của hệ thống. Hãy hợp tác với chúng tôi để có được các giải pháp phù hợp, tiết kiệm chi phí, giúp nâng cao hoạt động LNG của bạn. Liên hệ với chúng tôi hoặc gửi email đến saledept@titania.com.vn hoặc hotline 0931-576-256 để tìm hiểu thêm.
