Khảo sát rẽ nhánh của dao động tuần hoàn trong hệ tuyến tính từng khúc bằng phương pháp bắn đơn

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Đề cương liên quan: Quyền dự phòng và chuyển quyền dự phòng của các tổ hợp DG tàu thuỷ

---

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/Kh%E1%BA%A3o-s%C3%A1t-r%E1%BA%BD-nh%C3%A1nh-c%E1%BB%A7a-dao-%C4%91%E1%BB%99ng-tu%E1%BA%A7n-ho%C3%A0n-trong-h%E1%BB%87-tuy%E1%BA%BFn-t%C3%ADnh-t%E1%BB%ABng-kh%C3%BAc-b%E1%BA%B1ng-ph%C6%B0%C6%A1ng-ph%C3%A1p-b%E1%BA%AFn-%C4%91%C6%A1n.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Khảo sát rẽ nhánh của dao động tuần hoàn trong hệ tuyến tính từng khúc bằng phương pháp bắn đơn

KHẢO SÁT RẼ NHÁNH CỦA DAO DỘNG TUẦN HOÀN TRONG HỆ TUYẾN TÍNH TỪNG KHÚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BẮN ĐƠN ANALYZING THE BIFURCATION OF PERIODIC VIBRATIONS OF PIECEWISE-LINEAR SYSTEMS USING THE SINGLE SHOOTING METHOD

 

1. HOÀNG MẠNH CƯỜNG

Viện Khoa học cơ sở, Trường ĐHHH Việt Nam

 

1. LÊ ANH TUẤN

Khoa Cơ khí, Trường ĐHHH Việt Nam

 

Tóm tắt

 

Trong bài báo này, đã áp dụng phương pháp bắn đơn trong việc tính toán dao động tuần hoàn của hệ dao động cưỡng bức chịu kích động điều hòa. Sự không đối xứng của hệ khảo sát dẫn đến cả độ cứng và độ cản nhớt là các hàm tuyến tính tứng khúc. Việc phân tích ổn định và rẽ nhánh của hệ dao động phi tuyến đã được tiến hành bằng phương pháp tính toán số. Từ các phân tích cho thấy rằng, trong hệ khảo sát xuất hiện các rẽ nhánh nhân đôi chu kỳ và sự tồn tại đồng thời của nhiều tập hút tuần hoàn.

 

Abstract

 

This article analyses the periodic vibration of harmonically excited systems using the single shooting method. Both stiffness and viscous damping are piecewise-linear functions due to non-symmetry of system. Analyzing the stability and bifurcation of nonlinear systems are carried out by numerical method. The analysis results show the existence of period-doubling bifurcation and multiple periodic attractors.

 

Key words: Nonlinear vibration, shooting method, Bifurcation.

 

1. Mở đầu

 

Trong các hệ dao động máy như các bánh răng chịu tải trọng nhẹ, các hệ rotor, các hệ dao động đàn hồi, các hệ cam-cần cam, các khớp liên kết các thành phần robotic, … tính chất tuyến tính hoặc phi tuyến từng khúc tồn tại vì khe hở giữa các thành phần. Các hệ tuyến tính từng khúc là các hệ phi tuyến mạnh, để tính toán dao động của các hệ này ta có thể sử dụng phương pháp cân bằng điều hòa gia lượng [2, 3, 4, 6]. Nhưng để đạt được độ chính xác cao, phương pháp này đòi hỏi số các thành phần điều hòa trong biểu thức nghiệm phải lớn, điều này dẫn đến ta phải giải một hệ nhiều phương trình đại số phi tuyến, đây là vấn đề rất khó khăn. Để khắc phục hạn chế này, phương pháp bắn đơn [1] tỏ ra có ưu thế hơn, vì trong phương pháp này số phương trình của hệ đại số phi tuyến chỉ tương ứng với số chiều của hệ, do đó sẽ giảm khối lượng tính toán và tăng độ chính xác của nghiệm thu được.

 

Trong bài báo này, đã xây dựng thuật toán khảo sát sự ổn định và rẽ nhánh của nghiệm tuần hoàn trong các hệ phi tuyến không ôtônôm, dựa trên phương pháp bắn đơn. So sánh các kết quả tính toán với các kết quả tính bằng phương pháp cân bằng điều hòa gia lượng [6], cho thấy các kết quả hoàn toàn tương tự. Việc đưa ra thuật toán tính toán số trong bài bào này có thể dễ dàng được áp dụng để phân tích các ứng sử động lực học phức tạp như rẽ nhánh và dao động hỗn độn của các hệ kỹ thuật trong thực tế.

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               30

 

2. Phương pháp bắn đơn tìm nghiệm tuần hoàn của các hệ không ôtônôm

 

Cho hệ phương trình vi phân không ôtônôm (thêm dấu : )

 

x = f ( x, t, μ)                                                                                                                         (1)

 

Trong đó x Π   n ,  f Π    n , m là các tham số, f(x,t,m) là hàm tuần hoàn chu kỳ Te. Bài toán đặt

 

ra là, ta phải đi tìm nghiệm tuần hoàn chu kỳ T của hệ (1), nghĩa là ta phải đi tìm nghiệm của hệ (1) sao cho thoả mãn điều kiện x(0) = x(T). Ta đã biết, đối với các hệ không ôtônôm, chu kỳ T của nghiệm tuần hoàn cần tìm là một bội số hữu tỷ của Te và là một số đã biết. Do đó, để thực hiện phương pháp bắn tìm nghiệm tuần hoàn chu kỳ T của hệ (1), trước tiên, ta xét bài toán (thêm : )

 

• = f ( x, t, μ)

với điều kiện đầu

x(0) =

η

,

(2)

 

sau đó, ta phải đi tìm điều kiện đầu kiện (thêm dấu : )

 

x(T , η) = x (0) = η Û x(T, η) –

• sao cho nghiệm x(t,h) của bài toán (2) thoả mãn điều

η = 0

(3)

• là hệ n phương trình đại số phi tuyến với n ẩn số là hk (k =1, 2, …, n). Để giải hệ phương trình đại số này ta có thể sử dụng các phương pháp lặp, như phương pháp Newton-Raphson được trình bày dưới đây:

Ban đầu ta cho một sự ước chừng điều kiện đầu h⁽⁰⁾ và mong muốn tìm được h, sao cho sai lệch dh = h – h⁽⁰⁾ thoả mãn điều kiện ||dh|| < e, với e là một số nhỏ cho trước, để mà (thêm dấu : )

 

x(T , η(0)  + d η) – ( η(0)  + d η) » 0

 

Khai triển Taylor đối với (4) và chỉ giữ lại

(4)

 

các số hạng tuyến tính đối với dh, ta được (thêm : )

 

é ¶x			(0)		ù	(0)		(0)
ê		(T , η		) – E	ú	d η = η	– x (T , η		)
	¶η
ë					û

(5)

 

trong đó E là ma trận đơn vị cấp n´n, x(T,h⁽⁰⁾) là véc tơ có n phần tử và được xác định bằng cách giải bài toán điều kiện đầu (2) trong khoảng thời gian t = [0, T]. Còn ¶x/¶h là ma trận cấp n´n các thành phần của ma trận này tại (T,h⁽⁰⁾) được xác định như sau: Đạo hàm hai vế phương trình

• theo h, ta được (thêm dấu : )

d æ		¶x ö		= Dxf ( x, t, μ)	¶x	(6)
	ç		÷
					¶η
dt è		¶η ø

Ngoài ra đạo hàm của điều kiện đầu x(0) = h đối với h, ta được (thêm dấu : )

 

¶x	(0) = E	(7)
¶η

• là phương trình vi phân đối với ¶x/¶h, tích phân phương trình (6) với điều kiện đầu (7) trong khoảng thời gian t = [0, T], ta được ¶x/¶h tại (h⁽⁰⁾, T). Khi ma trận ¶x/¶h được xác định thì hệ

• trở thành hệ n phương trình đại số tuyến tính với các ẩn số là dh. Sau khi giải hệ (5), ta kiểm tra tiêu chuẩn hội tụ ||dh|| < e. Nếu tiêu chuẩn hội tụ không được thoả mãn, ta cập nhật lại điều kiện đầu h⁽⁰⁾ = h⁽⁰⁾ + dh và quay lại các bước ở trên cho đến khi các tiêu chuẩn hội tụ được thoả mãn. Kết thúc thủ tục ta tìm được điều kiện đầu h tương ứng với nghiệm tuần hoàn chu kỳ T của hệ (1).

3. Khảo sát rẽ nhánh của các hệ phi tuyến bằng phương pháp số

 

• Bước 1: Chọn giá trị đầu m = m0. Bằng phương pháp bắn, ta tìm điều kiện đầu h0 và chu kỳ T0 ứng với nghiệm tuần hoàn (x(t, h0, T0), m0) của hệ (1), giả sử nghiệm này ổn định.

• Bước 2: Chọn số gia Dm thích hợp, lấy m = m0 + Dm

• Bước 3: Lấy (h0, T0) làm giá trị khởi đầu cho phương pháp bắn, tìm điều kiện đầu h và chu kỳ T của nghiệm tuần hoàn x(t, h, T) của hệ (1) tại m = m0 + Dm.

• Bước 4: Tích phân số phương trình (1) với điều kiện đầu h, ta được nghiệm tuần hoàn x(t, h, T). Kiểm tra các nhân tử Floquet ứng với nghiệm này. Nếu tất cả các nhân tử Floquet đều nằm trong vòng tròn đơn vị của mặt phẳng phức thì nghiệm này là ổn định, ta cập nhật lại các giá trị

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               31

 

khởi đầu m0 = m, h0 = h, T0 = T và ta quay lại từ bước 2. Nếu có nhân tử Floquet nằm trên vòng tròn đơn vị của mặt phẳng phức và nhân tử này đang có xu hương đi ra khỏi vòng tròn đơn vị, thì ta có giá trị rẽ nhánh m và tiếp tục từ bước 5.

 

* Bước 5: Kiểm tra hướng của nhân tử Floquet dời khỏi vòng tròn đơn vị của mặt phẳng

phức

 

• Nếu nhân tử Floquet là số thực, dời vòng tròn đơn vị theo hướng -1, ta có rẽ nhánh nhâ đôi chu kỳ (thêm dấu . )

• Nếu nhân tử Floquet là số thực, dời vòng tròn đơn vị theo hướng +1, ta có một trong các rẽ nhánh: nếp gấp-chu trình, rẽ nhánh chuyển qua giới hạn, rẽ nhánh phá huỷ tính đối xứng.

• Nếu nhân tử Floquet là số phức dời vòng tròn đơn vị , ta có rẽ nhánh Hopf loại 2.

4.           Tính toán dao động tuần hoàn và khảo sát rẽ nhánh của hệ tuyến tính từng khúc

 

4.1. Mô hình động lực học của tuyến tính từng khúc

 

 

Cho mô hình dao động như hình 1, trong đó khối lượng m được nối với lò xo k0 và cản nhớt c0, lò xo k1 và cản nhớt c1 được để tự do. Giả thiết rằng khi không có khối lượng m, hai lò xo tự do chạm nhau, khi có khối lượng m, tại vị trí cân bằng tĩnh các lò xo với các độ cứng tương ứng k0, k1 bị nén một đoạn tương ứng là d0 và d. Cho khối lượng m chịu tác dụng của lực kích động điều hoà f0sinWt. Gọi x là dịch chuyển của cạnh bên phải khối lượng m đối với vị trí của cạnh bên phải của khối lượng tại vị trí cân bằng tĩnh.

 

f0

 

Hình 1. Mô hình dao động của hệ

 

tuyến tính từng khúc

 

 

Phương trình vi phân dao động của hệ này có dạng (thêm dấu : )

 

mx + c0 x + k0 x + c0 H ( x) + G( x) = f 0 sin Wt

 

trong đó (thêm dấu : )

 

ìc x / c			,	x > –d		ìk x ,				x > –d
H (x) = í	1	0			;	G (x) = í	1
	0,			x £ –d			– k 0	d 0	,	x £ –d
î						î

Bằng cách đặt x1 = x, x2 = dx/dt, từ (8) ta có (thêm dấu : )

 

ìx		= x
ï	1	2
í	x	= [ – c x		– k x		– c H (x		) – G (x ) + f		sin Wt ] / m
ï
	2	0	2	0	1	0	2	1	0
î

trong đó (thêm dấu : )

 

(8)

 

(9)

 

	ìc x		2	/ c	,
H (x ) =	í	1		0
2		0,
	î

4.2. Các kết quả tính toán số

 

x	> –d
1
x	£ –d
1

;	ìk1 x1 ,		x1  > –d
	G (x1 ) = í	,	x1  £ –d
	î– k 0 d 0

Sau đây ta đi khảo sát rẽ nhánh của nghiệm tuần hoàn trong hệ (9) bằng phương pháp số. Để tính toán số, ta chọn tham số thay đổi là k = k0.10^-3, các tham số khác như sau: f0 = 7,8.10³(N),

 

• = 0,4.10³(kg), k0 = k.10³(N/m), k1 = 0,9.10⁶(N/m), c0 = 0,05.10³(Ns/m), c1 = 0,5.10³(Ns/m), d = 5.10^-3(m), W = 34,56(rad/s).

 

Hình 2. Biểu đồ rẽ nhánh của hệ (9).

 

(a) ứng với các nghiệm 2T, 4T, 6T; (b) ứng với các nghiệm 3T, 6T

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               32

 

 

Hình 3. Biểu đồ nhân tử Floquet của hệ (9)

 

(a) với các nghiệm 2T, 4T, 8T; (b) ứng với các nghiệm 3T, 6T

 

Cho k biến thiên trong khoảng [2; 20], khi đó ta có biểu đồ rẽ nhánh của hệ được cho trên các hình 2. Từ hình vẽ ta thấy, tại k = 20 ứng với điểm A1 trên hình 2a, ta tìm được một nghiệm 2-chu kỳ ổn định. Cho k giảm dần, nghiệm 2-chu kỳ này vẫn ổn định, khi k giảm đến điểm B1 ứng với k = 5,66, tại đây có một nhân tử Floquet đi ra khỏi vòng tròn đơn vị theo hướng -1 (xem hình 3a) nên xuất hiện rẽ nhánh nhân đôi chu kỳ, khi đi qua giá trị này xuất hiện một nghiệm 4-chu kỳ ổn định. Tiếp tục cho k giảm xuống nghiệm 4-chu kỳ vẫn ổn định, khi k giảm đến điểm C1 ứng với k = 3,18, tại đây lại có một nhân tử Floquet đi ra khỏi vòng tròn đơn vị theo hướng -1 (xem hình 3a), do đó lại xuất hiện một rẽ nhánh nhân đôi chu kỳ, khi đi qua giá trị này xuất hiện một nghiệm 8-chu kỳ ổn định. Nghiệm 8-chu kỳ này tồn tại cho đến giá trị k = 2,865. Mặt khác ta thấy, tại điểm A2 trên hình 2b ứng với k = 7,5 xuất hiện một nghiệm 3-chu kỳ song song tồn tại với nghiệm 2-chu kỳ. Nghiệm ba chu kỳ này tồn tại cho đến điểm B2 ứng với k = 2,3, tại đây có một nhân tử Floquet đi ra khỏi vòng tròn đơn vị theo hướng -1 (xem hình 3b), nên xuất hiện một rẽ nhánh nhân đôi chu kỳ, khi đi qua giá trị này nghiệm 6-chu kỳ xuất hiện, nghiệm 6-chu kỳ này tồn tại ổn định cho đến k = 2. Các nghiệm 2-chu kỳ, 4-chu kỳ, 8-chu kỳ, 3-chu kỳ và 6-chu kỳ của hệ (9), tại một số giá trị của k được cho trong các hình 4 – 8.

 

Hình 4. Nghiệm 2-chu kỳ của hệ (9) tại k = 6,0                  Hình 5. Nghiệm 4-chu kỳcủa hệ (9) tại k = 3,2

 

 

Hình 6. Nghiệm 8-chu kỳ của hệ (9) tại k = 2,87               Hình 7. Nghiệm 3-chu kỳ của hệ (9) tại k = 2,4

 

 

Hình 8. Nghiệm 6-chu kỳ của hệ (9) tại k = 2,0

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               33

---

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

[sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]

---

Quyền dự phòng và chuyển quyền dự phòng của các tổ hợp DG tàu thuỷ

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Đề cương liên quan: Một số thành tựu trên lĩnh vực kinh tế hàng hải ở Hải Phòng (2005-2010)

---

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/Quy%E1%BB%81n-d%E1%BB%B1-ph%C3%B2ng-v%C3%A0-chuy%E1%BB%83n-quy%E1%BB%81n-d%E1%BB%B1-ph%C3%B2ng-c%E1%BB%A7a-c%C3%A1c-t%E1%BB%95-h%E1%BB%A3p-DG-t%C3%A0u-thu%E1%BB%B7.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: Quyền dự phòng và chuyển quyền dự phòng của các tổ hợp DG tàu thuỷ

QUYỀN DỰ PHÒNG VÀ CHUYỂN QUYỀN DỰ PHÒNG CỦA CÁC TỔ HỢP DG TÀU THUỶ

 

THE PRIORITY TO THE STANDBY STATE AND THE ABILITY TO TRANSFER TO ANOTHER OF MARINE DG COMBINATION

 

PGS. TS. LƯU KIM THÀNH

Khoa Điện- Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam

Tóm tắt

 

Bài báo giới thiệu một tính năng quan trọng của hệ thống quản lý nguồn PMS, đó là xác định quyền được dự phòng và chuyển quyền của các tổ hợp DG tàu thuỷ. Đi sâu nghiên cứu và đưa ra thuật điều khiển thực hiện tính năng nói trên.

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               50

 

Abstract

 

This article introduces an important function of the Power Management System – PMS; It implies the priority to the standby state and the ability to transfer to another of Marine Diesel-Generator combination; in particular, give out the algorithm of above feature.

 

1. Đặt vấn đề

 

Trên tàu thuỷ không thể thiếu được nguồn cấp năng lượng điện. Do tàu thuỷ có một số chế độ làm việc, mà ứng với từng chế độ thì phụ tải yêu cầu công suất điện khác nhau, nên người ta thường bố trí trong trạm vài tổ hợp phát điện – Generating Sets (GS). Các tổ hợp GS thường là Diesel Generators (DG), hoặc máy phát đồng trục – Shaft Generators (SG), hoặc đôi khi dùng Turbo Generators (TG). Tuy theo yêu cầu của phụ tải mà việc đưa từng tổ hợp GS vào làm việc trên lưới có thể được thực hiện bằng tay (chế độ “Hand” hay “Manual”), hoặc chế độ bán tự động ( Semi-Automatic Mode ) hay tự động (Automatic Mode).

 

Tàu thuỷ có môi trường làm việc rất nặng nhọc và khắc nghiệt đối với thuyền viên, đồng thời cũng luôn đòi hỏi điều khiển chính xác và kịp thời (nhằm ngăn ngừa các sự cố đáng tiếc xảy ra), nên bên cạnh chế độ điều khiển bằng tay luôn trang bị các hệ điều khiển tự động hoặc bán tự động. Vì thế trên tàu thuỷ nói chung và trong trạm phát nói riêng người ta đã trang bị khá nhiều hệ thống tự động hoặc bán tự động. Nhất là trong giai đoạn khoa học công nghệ phát triển thì tự động hóa các hệ thống trên tàu thuỷ ngày càng được hoàn thiện. Hệ thống quản lý nguồn (Power Management System – PMS) là một trong các hệ thống cần thiết và được hình thành trong hoàn cảnh đó.

 

Hệ thống quản lý nguồn – Power management system (PMS) được trang bị trên tàu thủy có mức độ tự động hoá cao (không có người trực ca trong buồng máy). Tuy nhiên trước đó trên tàu thuỷ đã được trang bị các hệ thống tự động để thực hiện từng chức năng cụ thể, có thể kể ra: Hệ thống tự động điều khiển diesel; Hệ thống tự động hoà đồng bộ; Hệ thống tự động phân chia tải….

 

Khi PMS được trang bị trên tàu thuỷ thì nó có thể thực hiện chức năng của một số hệ thống riêng biệt nói trên, hoặc nó có thể tác động qua lại với các hệ thống riêng biệt đó – Theo phương án nào hoàn toàn phụ thuộc cấu trúc PMS được lựa chọn theo ý đồ người thiết kế.

 

Trong 2 thập kỷ qua nhiều hãng trên thế giới đã, đang và sẽ còn tiến hành nghiên cứu giải quyết các vấn đề liên quan đến PMS. Đồng thời đã thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng các hệ thống tự động quản lý nguồn cho tàu thuỷ. Trong đó trên các tàu quân sự do Nga đóng từ thập kỷ 70 thế kỷ 19 đã trang bị hệ điều khiển nguồn (Power Controller) [1] [2], hãng Taiyo cũng đưa ra từ 2001. Sau đó các sản phẩm PMS do các hãng Lyngsø Marine A/S,Totem, Deif A/S, Stucke Electronic… chế tạo với mức độ tự động và công nghệ vi điều khiển [3], [5] .

 

Trong nước chưa đưa ra sản phẩm hệ thống quản lý nguồn, cũng chưa có các công trình nghiên cứu nhằm chế tạo PMS, mà chỉ tìm hiểu thực hiện việc lắp đặt và vận hành khai thác chúng, cũng chưa đưa ra các tài liệu và giáo trình phục vụ đào tạo ….Việc nghiên cứu nhằm

 

hướng tới mục tiêu chế tạo hệ thống PMS tại Việt Nam được đặt ra chuẩn bị cho giai đoạn phát triển tiếp theo của công nghiệp đóng tàu Việt nam là cần thiết.

 

2. Nội dung

 

Để giải quyết vấn đề nêu trên ta sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng quan hệ quản lý nguồn tàu thủy; Xây dựng biểu thức thuật điều khiển phục vụ cho việc lập chương trình phần mềm;

 

Vấn đề ưu tiên tổ hợp DG nào sẽ được đưa vào làm việc trên lưới khi có yêu cầu. Trong đó trước tiên phải nói đến thứ tự ưu tiên ở chế độ Standby, tiếp theo là chuyển quyền ưu tiên Standby giữa các tổ hợp DG trên tàu thuỷ.

 

2.1. Lựa chọn thứ tự standby của các tổ hợp DG

 

Trạm phát điện trên tàu thuỷ thường được bố trí 3 tổ hợp DG. Khi đó thứ tự standby chỉ có thể được lựa chọn hoặc theo một trong hai cách thức sau:

 

• Thứ tự thuận DG1 → DG2 → DG3 → DG1;

• Thứ tự ngược DG1 → DG3 → DG2 → DG1.

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               51

 

Để thực hiện việc lựa chọn cách thức thuận hay ngược ta cần sử dụng một tín hiệu Logic, tạm gọi là Select standby ký hiệu là S. Có thể gán S=0 cho thứ tự thuận, ngược lại S=1 khi chọn thứ tự ngược.

 

Nếu gọi các hàm trạng thái standby của các tổ hợp DG1, DG2 và DG3 lần lượt là Y1, Y2 và Y3, thì giá trị Logic của chúng không chỉ phụ thuộc vào tín hiệu S, mà còn phụ thuộc 3 tín hiệu có hay không sự tham gia làm việc của chúng trên lưới, tức là phụ thuộc vào 3 tín hiệu máy cắt (hoặc áptomat) của 3 DG lần lượt là A1, A2 và A3. Giá trị của Yi phụ thuộc các trường hợp sau:

 

• Khi Ai =1 thì tín hiệu Yi tương ứng sẽ bằng “0”;

• Khi tất cả Ai = 0 thì cả 3 máy có cơ hội như nhau, hoặc tất cả Ai =1 thì tất cả Yi sẽ bằng

“0”;

 

• Khi chỉ có một Ai nào đó bằng “1” thì 2 tín hiệu Yi còn lại sẽ nhận 2 giá trị ngược nhau, nó có thể là “0” hoặc “1” hoàn toàn phụ thuộc vào giá trị của S;

• Khi có 2 tín hiệu Ai nào đó đều bằng “1” thì tín hiệu Yi còn lại đương nhiên sẽ nhận giá trị “1” không phụ thuộc vào giá trị của S.

Từ phân tích các trường hợp trên ta có thể đưa ra bảng chân lý của 3 tín hiệu Yi phụ thuộc 4 tín hiệu vào S, A1, A2 và A3 (Bảng 1).

 

Bảng 1. Bảng chân lý các tín hiệu ưu tiên standby

Số trạng	S	A1	A2	A3	Y1	Y2	Y3
thái
0	0	0	0	0	–	–	–
1	0	0	0	1	0	1	0
2	0	0	1	0	1	0	0
3	0	0	1	1	1	0	0
4	0	1	0	0	0	0	1
5	0	1	0	1	0	1	0
6	0	1	1	0	0	0	1
7	0	1	1	1	–	–	–
8	1	0	0	0	–	–	–
9	1	0	0	1	1	0	0
10	1	0	1	0	0	0	1
11	1	0	1	1	1	0	0
12	1	1	0	0	0	1	0
13	1	1	0	1	0	1	0
14	1	1	1	0	0	0	1
15	1	1	1	1	–	–	–

Từ bảng 1 ta có: Y1 = S2,3,9,11 ; Y1 = S1,5,12,13 ; Y3 = S4,6,10,14.

 

Sau khi đơn giản 3 hàm trên ta có:

 

Y = A		(S.A	2	+ S.A	);	Y  = A		(S.A	3	+ S.A	);	Y = A		(S.A	+ S.A	)
1	1			3		2	2			1		3	3	1	2

Tín hiệu ra Yi có thể được đưa ra các đèn vàng YLi tương ứng để chỉ báo tổ hợp đó đang được quyền sẵn sàng đưa vào làm việc tiếp sau với lưới. Khi máy phát đó được đóng vào lưới thì tổ hợp DG đó không còn quyền dự phòng nữa, tín hiệu Yi của nó sẽ bị xoá và đèn vàng YLi của nó sẽ tắt.

 

Ngoài ra quyền standby của DGi cũng sẽ bị huỷ nếu nó có tín hiệu không sẵn sàng tham gia (Fi = 1), cũng như lệnh khởi động DGi bị huỷ (Dei=1) vì đã hết thời gian cho phép (ví dụ 2 phút). Khi đó các hàm Yi có dạng:

 

=

Y1

A1

(S.A 2

+ S.A 3

)F1  × De1 ;

=

)

×

;

Y2

A 2

(S.A 3

+ S.A1

F2

De 2

(1)

=

)

×

Y3

A 3

(S.A1

+ S.A 2

F3

De3

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải

Số 39 – 08/2014

52

Với cách lựa chọn trên sẽ chỉ ra tổ hợp DG dự phòng thứ nhất, còn dự phòng thứ 2 không được chỉ ra và chỉ được ngầm hiểu mà thôi – Đây có thể là chưa hoàn hảo của cách lựa chọn này.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               53

 

2.2. Chuyển quyền ưu tiên standby giữa các tổ hợp DG

 

Để xem xét việc chuyển quyền standby cho tổ hợp DG tiếp theo chúng ta cần chú ý đến 2 trường hợp sau:

 

A/ Trong trường hợp khi trạm chỉ có một tổ hợp làm việc (ví dụ DG1) và có tín hiệu yêu cầu của tải nặng, trạm cần tăng công suất phát PS, thì tổ hợp được quyền standby thứ nhất (ví dụ DG2) sẽ tiến hành thực hiện các công đoạn đưa vào làm việc, nhưng có thể xảy ra các tình huống:

 

• Khi tổ hợp DG2 được yêu cầu đưa vào làm việc trên lưới thì đèn YL2 sáng cùng với xuất hiện tín hiệu khởi động Diesel thứ 2. Nhưng quá trình khởi động không thành, hoặc Diesel khởi động thành công nhưng máy phát không có điện áp ra, tức là sau thời gian cho phép mà tổ hợp DG2 vẫn không thể cấp điện cho lưới;

 

• Trước khi nhận được tín hiệu khởi động mà Diesel thứ 2 đã bị sự cố, hoặc tổ hợp DG2 không được chọn chế độ tự động, tức là tổ hợp này đã từ chối quyền ưu tiên standby.

Nếu một trong hai tính huống đó xảy ra thì tổ hợp DG2 sẽ mất quyền động chuyển quyền standby cho tổ hợp DG3. Với trạm có 3 tổ hợp DG standby không phụ thuộc vào tín hiệu Select standby – S.

standby và PMS sẽ tự thì việc chuyển quyền

 

B/ Với trạm có 3 tổ hợp DG mà đã có 2 tổ hợp đang làm việc trên lưới thì việc chuyển quyền ưu tiên không xảy ra (vì tổ hợp thứ 3- tổ hợp cuối cùng của trạm đương nhiên có quyền standby). Nếu tổ hợp cuối cùng cũng bị rơi vào một trong 2 tình huống trên thì hệ chỉ có thể phát tín hiệu báo động mà thôi, ngoài ra không thể là gì được hơn.

 

Việc chuyển quyền cho tổ hợp nào đó (ví dụ DG1) chỉ xảy ra khi thoả mãn tất cả các điều kiện sau:

 

• Điều kiện thứ nhất: Trạm chỉ có 1 tổ hợp DG đang làm việc trên lưới (tức là có aptomat A2 hoặc A3 đã ở trạng thái đóng – nhận giá trị “1” Logic);
• Điều kiện thứ hai:

• A3=0 (A2=1) và DG3 có quyền standby mà đã từ chối (theo tình huống 2), tức là DG3 đã phát tín hiệu F3 báo không sẵn sàng (do hỏng, do chọn chế độ manual), tức là F3=1 do không chọn chế độ “AUTO”;

• Khi DG3 được chọn chế độ “AUTO” (F3=0) thì điều kiện thứ ba có thể xảy ra theo một trong hai tình huống sau:

^ü Tình huống 1: A3=0 (A2=1) và DG3 có quyền standby mà sau thời gian cho phép (khoảng

120s kể từ khi có tín hiệu yêu cầu DG1 vào làm việc trên lưới St3 =1) mà aptomat DG3 vẫn không đóng lên lưới được (A3 vẫn =0), thì xuất hiện tín hiệu xoá lệnh khởi động St3 = 0 bằng tín hiệu trạng thái De3 =1.

 

^ü Tình huống 2: A3=0 (A2=1) và DG3 có quyền standby tuy chưa hết thời gian cho phép khởi động đã có tín hiệu báo khởi động không thành Sf3 = 1 (thêm dấu .)

 

Như vậy tín hiệu chuyển quyền standby (ký hiệu là St1 ) từ DG3 cho DG1 sẽ phụ thuộc vào tích đơn giản của 2 tín hiệu A2 và thừa số thứ 2 là tổng của tín hiệu F3 với tích F3 ×(St3 ×De3 +Sf3 ) .

 

Tương tự cũng có kết quả ứng với trường hợp A2=0 (A3=1). Hàm St1 sẽ là tổng của 2 tích đơn giản (dạng hàm Karnonic).

 

Tóm lại ta nhận được biểu thức của tín hiệu chuyển quyền standby cho DG1 DG2 DG3  như

sau:

St1  = A2  ×[F3

+

× (

× De3

+ Sf 3

)] + A3  ×[F2  +

× (

× De 2  + Sf

2 )]

F3

St3

F2

St 2

= A1  ×[F3

+

× (

× De3

+ Sf 3

)] + A3  ×[F1  +

× (

× De1  + Sf1 )]

(2)

St 2

F3

St3

F1

St1

= A1  ×[F2

+

× (

× De 2  + Sf 2

)] + A2  ×[F1  +

× (

× De1  + Sf1

)]

St 3

F2

St 2

F1

St1

Như vậy khi kết hợp (1) với (2) về việc chuyển quyền standby từ tổ hợp DG khác, thì tín hiệu standby của mỗi tổ hợp DG được viết lại như sau:

 

Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải           Số 39 – 08/2014                                                               54

---

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

[sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]

---

PHÁT TRIỂN NGÀNH CÔNG NGHIỆP PHỤ TRỢ Ở VIỆT NAM

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Đề cương liên quan: Phát triển công nghiệp hỗ trợ ở Việt Nam – nhận thức và thực tiễn

---

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/PH%C3%81T-TRI%E1%BB%82N-NG%C3%80NH-C%C3%94NG-NGHI%E1%BB%86P-PH%E1%BB%A4-TR%E1%BB%A2-%E1%BB%9E-VI%E1%BB%86T-NAM.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: PHÁT TRIỂN NGÀNH CÔNG NGHIỆP PHỤ TRỢ Ở VIỆT NAM

Phát triển ngành công nghiệp . . .

 

PHÁT TRIỂN NGÀNH CÔNG NGHIỆP PHỤ TRỢ Ở VIỆT NAM

 

Vũ Văn Thực*

 

TÓM TẮT

 

Những năm qua, ngành công nghiệp phụ trợ là một trong những ngành quan trọng được Đảng và Nhà nước ta quan tâm đầu tư phát triển, đây là một trong những ngành đã và đang được kỳ vọng sẽ làm thay đổi bộ mặt của ngành công nghiệp Việt Nam trong giai đoạn tới. Tuy nhiên, thời gian qua các doanh nghiệp phụ trợ của Việt Nam dường như vẫn loay hoay tìm đường cho phát triển. Bài viết này sẽ phân tích thực trạng công nghiệp phụ trợ ở nước ta nhằm tìm ra nguyên nhân của sự yếu kém mà ngành này đang gặp phải, từ đó đưa ra giải pháp nhằm phát triển ngành này trong thời gian tới.

 

Từ khóa: công nghiệp phụ trợ, phát triển

 

INDUSTRY DEVELOPMENT IN VIETNAM ACCESSORIES

 

ABSTRACT

 

In the few years, the supporting industry is becoming an important sector of the economy and is being supported by Party and State. It is promised that this part of the economy will have grown into one of the most important factor to boost the industry strengh as well as the fate of Vietnam’s economy in the next stage. In spite of the fact above, those enterprises in this sector seems struggling to achive their success. The objective of this article is to analyze what the dificulty of supporting industries in Vietnam is facing in oder to ind out the root of the problem; from there we will propose some answers to develop this industry in the future.

 

Keywords: supporting industry, development

 

 

1. Đặt vấn đề

 

Khách quan mà nói, thời gian qua, ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam đã gặt hái được một số thành quả nhất định, đặc biệt là một số ngành như sản xuất xe gắn máy hay điện gia dụng đã có bước phát triển nhanh, có tỷ lệ nội địa hoá cao. Tuy nhiên thực tế cho thấy, ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam vẫn được coi là một trong những ngành chậm

 

phát triển, quy mô ngành công nghiệp phụ trợ trong nước còn nhỏ lẻ, chủ yếu sản xuất ra các linh kiện có chi tiết giản đơn, giá trị gia tăng thấp và có sự chênh lệch về năng lực đối với yêu cầu của các hãng sản xuất toàn cầu. Do đó, chưa đáp ứng được yêu cầu phát triển công nghiệp của đất nước, đặc biệt là những ngành có hàm lượng công nghệ kỹ thuật cao, có giá trị gia tăng lớn. Công nghiệp phụ trợ

 

 

* TS. Ngân hàng nông nghiệp và phát triển nông thôn thành phố Hồ Chí Minh, CN Tân Bình

 

 

45

 

Tạp chí Kinh tế – Kỹ thuật

 

chậm phát triển đã ảnh hưởng không nhỏ đến hiệu quả thu hút vốn đầu tư nước ngoài; trước đây lợi thế của Việt Nam chủ yếu dựa vào mặt bằng và giá nhân công rẻ, nhưng ngày nay những tiêu chí trên không phải là tiêu chí quyết định đến đầu tư của các nhà đầu tư mà các nhà đầu tư còn nhắm đến những thị trường có thể đáp ứng tốt nhất cho việc sản xuất ra các sản phẩm của họ. Vì vậy, phát triển ngành công nghiệp phụ trợ được coi là một trong những yếu tố quan trọng để thu hút đầu tư, cũng như giúp kinh tế đất nước phát triển nhanh và bền vững hơn trong giai đoạn tới.

 

2. Thực trạng của một số ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam

 

Theo tính toán của các cơ quan chức năng, ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam hiện còn lệ thuộc vào phần lớn nguồn nguyên liệu nhập khẩu, điều đó cho thấy mục tiêu đặt ra cho ngành công nghiệp phụ trợ chưa đạt kết quả như kỳ vọng. Dưới đây là thực trạng ngành công nghiệp phụ trợ của một số ngành điển hình ở Việt Nam:

 

Ngành ô tô: nhằm giúp ngành ô tô phát triển, từng bước theo kịp với các quốc gia trong khu vực và trên thế giới, những năm vừa qua, các cấp, các ngành đã đưa ra nhiều chính sách để thu hút các doanh nghiệp trong và ngoài nước đầu tư vào ngành này, cho đến nay đã có rất nhiều hãng ô tô nổi tiếng đã và đang tham gia sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam như: Toyota, Ford, Kia v.v . Theo kế hoạch, các hãng sản xuất ôtô ở trong nước phải tăng dần tỷ lệ nội địa hoá các linh kiện, giảm nhập khẩu từ nước ngoài, song cho đến nay khả năng đáp ứng của các doanh nghiệp phụ trợ còn nhiều hạn chế, nhất là các linh kiện, phụ kiện đòi hỏi tính chính xác cao. Theo tính toán của các doanh nghiệp sản xuất xe ô tô, một doanh nghiệp ôtô cần phải có tối thiểu 20 nhà

 

cung cấp các loại linh kiện khác nhau phục vụ cho việc sản xuất các sản phẩm hoàn chỉnh, nhưng cho đến nay chưa một doanh nghiệp sản xuất ôtô nào tại Việt Nam có được 20 nhà cung cấp linh kiện. Trên thực tế, các doanh nghiệp lắp ráp ôtô chỉ có khoảng từ 2 đến 3 nhà cung cấp linh kiện trong nước và như vậy các doanh nghiệp sản xuất ô tô ở trong nước vẫn phụ thuộc vào phần lớn linh kiện nhập khẩu từ nước ngoài khiến giá thành sản phẩm đứng ở mức cao, khó có khả năng cạnh tranh so với hàng nhập khẩu, chưa đáp ứng được mong mỏi của người tiêu dùng trong nước. Số liệu tính toán gần đây cho thấy, hiện nay Việt Nam có 50 doanh nghiệp lắp ráp ôtô, song chỉ có khoảng trên 60 doanh nghiệp cung cấp linh kiện, nhưng chủ yếu là những linh kiện có giá trị thấp như vỏ, ruột, kiếng, khung xe v.v, số lượng doanh nghiệp như trên được cho là khá thấp so với các nước trong khu vực, chẳng hạn như ở Malaysia là 385 doanh nghiệp và ở Thái Lan là 2.500 doanh nghiệp[4].

 

Ngành xe máy: Việt Nam được coi là một quốc gia có số lượng xe máy lớn nhất hành tinh, theo số liệu thống kê của Bộ Giao thông vận tải, tính đến cuối năm 2013, số lượng xe máy của cả nước là trên 37 triệu xe, vượt xa con số mà Chính phủ đã qui hoạch đến năm 2020 là 36 triệu xe [5]. Hiện nay, có rất nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước tham gia vào thị trường sản xuất, lắp ráp xe gắn máy, trong đó các doanh nghiệp đến từ Nhật Bản chiếm phần lớn thị phần, nổi bật trong số đó là hãng Honda Việt Nam, có được điều này chính là sản phẩm của hãng Honda có chất lượng ổn định, mẫu mã đẹp và giá cả cạnh tranh so với các sản phẩm cùng loại khác. Có thể nói, công nghiệp phụ trợ ngành xe gắn máy là một trong những ngành có bước phát triển nhanh nhất, từ chỗ phải nhập khẩu 100%

 

 

46

 

Phát triển ngành công nghiệp . . .

 

từ nước ngoài, song cho đến nay ngành công nghiệp phụ trợ trong lĩnh vực sản xuất và lắp ráp xe máy của Việt Nam đã có thể tự sản xuất được trên 70% các loại linh kiện, phụ tùng, góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa sản phẩm, giảm giá thành và nâng cao khả năng cạnh tranh; nổi bật trong số các doanh nghiệp phụ trợ cho ngành xe máy, có doanh nghiệp Mạnh Quang là đơn vị sản xuất các loại nhông, đĩa, xích, và các loại phụ tùng khác, chiếm gần 20% thị phần cung cấp sản phẩm cho các công ty sản xuất và lắp ráp xe máy trên toàn lãnh thổ Việt Nam, là đối tác của nhiều hãng sản xuất lớn như Honda, SYM, SuFat, Detech, Lifan [7].

 

Ngành dệt may: là ngành thu hút lực lượng lao động lớn, có đóng góp lớn vào kim ngạch xuất khẩu của cả nước, tuy nhiên cho đến nay ngành công nghiệp phụ trợ cho ngành dệt may còn nhiều bất cập, yếu kém; đặc biệt là khả năng cung cấp các sản phẩm cơ khí còn khá nhỏ bé so với nhu cầu của ngành này và thực tế cho thấy, các doanh nghiệp dệt may trong nước vẫn phải nhập khẩu từ 70 đến 80% nguyên phụ liệu từ nước ngoài phục vụ cho sản xuất. Cho đến nay, chỉ có một số ít các doanh nghiệp như Công ty cổ phần phụ liệu may Nha Trang, Công ty may Việt Tiến, Công ty dệt vải công nghiệp và các công ty tư nhân đã tự sản xuất được một số phụ liệu như khóa kéo, tấm lót, cúc, chỉ v.v. nhưng sản lượng sản xuất ra cũng còn khá khiên tốn, chỉ đáp ứng được khoảng từ 20 đến 25% nhu cầu của ngành [6].

 

Ngành da giày: công nghiệp phụ trợ cho ngành da giày chưa thực sự phát triển, điều đó có thể thấy ngay ở TP. Hồ Chí Minh, một địa phươNG đứng đầu cả nước về cung ứng sản phẩm da giày (chiếm hơn 80% sản phẩm của cả nước) nhưng cũng chỉ có khoảng 10

doanh nghiệp phát triển ngành công nghiệp phụ trợ phục vụ cho ngành này, trong đó chỉ có 2 doanh nghiệp là có sản phẩm đủ chất lượng đáp ứng được yêu cầu xuất khẩu. Lý giải về vấn đề này, các doanh nghiệp cho rằng, giá nguyên liệu sản xuất ở trong nước còn khá cao, chất lượng kém nên chưa được thị trường các nước như Mỹ và EU chấp nhận. Do đó, cho đến nay tỷ lệ nội địa hóa của da tổng hợp đạt 40%, các loại phụ liệu trang trí cũng chỉ đạt gần 45%. Theo dự báo của các cơ quan chức năng, tỷ lệ nội địa hóa các nguyên liệu cơ bản cho ngành da giày như da thuộc, da tổng hợp, đế giày có thể đạt 50% vào năm 2020 và tăng lên 70% vào 2025 [8].

 

Ngành điện tử, điện máy: là một trong những ngành có hàm lượng công nghệ cao được khá nhiều doanh nghiệp trong và ngoài nước sớm đầu tư vào sản xuất, tuy nhiên cho đến nay, các doanh nghiệp điện tử trong nước hầu như chỉ sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng kém, chưa có khả năng cạnh tranh so với hàng hóa ngoại nhập, sức tiêu thụ thấp, ước tính giá trị gia tăng chỉ đạt từ 5 đến 10%/ năm. Thực tế cho thấy, hiện nay nhiều doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) trong ngành điện tử, điện máy đang phải chịu áp lực giảm chi phí linh, phụ kiện để giảm giá thành sản phẩm, gia tăng sức cạnh tranh với hàng nhập khẩu, để thực hiện được điều đó phải có những doanh nghiệp sản xuất hàng phụ trợ linh, phụ kiện trong nước cung cấp nhiều sản phẩm có giá cả phải chăng, tuy nhiên trên thực tế doanh nghiệp phụ trợ có thể đáp ứng được yêu cầu này là rất ít. Do đó, hầu hết các doanh nghiệp ngành điện, điện tử phải nhập khẩu linh kiện, phụ kiện từ các nước như: Nhật Bản, Đài Loan, Hàn Quốc hay Trung Quốc. Theo kết quả khảo sát của Hiệp hội doanh nghiệp điện tử Việt Nam, các

 

 

47

 

Tạp chí Kinh tế – Kỹ thuật

 

doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) có “tên tuổi” đều phải nhập khẩu trên 90% linh kiện của nước ngoài, thậm chí có doanh nghiệp nhập khẩu 100% như Công ty Fujitsu Việt Nam [6]. Điều này vừa thiệt thòi cho ngành công nghiệp Việt Nam, khiến Việt Nam khó thoát khỏi tình trạng gia công, lắp ráp, vừa giảm sức cạnh tranh của các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp hàng điện tử trong nước do phải nhập khẩu phần lớn những linh, phụ kiện quan trọng. Việc thiếu vắng các nhà cung cấp linh, phụ kiện cũng khiến nhiều nhà đầu tư trong lĩnh vực này có xu hướng ngại đầu tư vào Việt Nam và đây là điểm yếu căn bản trong thu hút đầu tư nước ngoài vào lĩnh vực điện – điện tử.

 

Ngành cơ khí chế tạo: là một ngành được coi là xương sống cho ngành công nghiệp của mỗi quốc gia, nhưng ngành này lại là một ngành khá lạc hậu so với các nước phát triển trên thế giới, theo tính toán của ngành cơ khí chế tạo ở Việt Nam thì công nghệ của ngành này có trình độ công nghệ lạc hậu, có khoảng cách từ 2 đến 3 thế hệ so với các nước trong khu vực. Ngành công nghiệp phụ trợ trong lĩnh vực chế tạo máy Việt Nam được đánh giá là khá yếu kém, đang có một lỗ hổng lớn

• “chân móng”, sản phẩm thép dùng để chế tạo chưa hề có mặt tại Việt Nam, việc kết hợp trong công tác nội địa hóa còn thiếu sự liên kết giữa các doanh nghiệp cơ khí trong nước dẫn đến thiếu thông tin kịp thời và cụ thể cho việc cung cấp các sản phẩm. Số liệu thống kê cho thấy, khoảng 80% giá trị kim ngạch nhập khẩu của Việt Nam dành cho nguyên liệu đầu vào, thiết bị và máy móc phục vụ sản xuất trong nước, điều đó cho thấy ngành công nghiệp phụ trợ của ngành cơ khí chế tạo còn khá yếu kém [6].

 

3.           Nguyên nhân hạn chế

 

• Chưa xây dựng được chiến lược phát

triển công nghiệp phụ trợ để các doanh nghiệp dựa vào đó xây dựng chiến lược phát triển cho riêng mình, từ đó các doanh nghiệp mới có thể yên tâm đầu tư.

 

• Chưa có chính sách ưu đãi đối với các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp phụ trợ, đặc biệt là chính sách về vốn vay, lãi suất ưu đãi, chính sách thuế v.v, điều đó đã ảnh hưởng không nhỏ đến sự phát triển của ngành công nghiệp phụ trợ.

 

• Mặc dù ngành công nghiệp phụ trợ đã được qui hoạch tổng thể nhưng việc qui hoạch lại chưa được thực hiện cho từng vùng miền, từng địa phương, do đó việc phát triển công nghiệp phụ trợ còn mang tính tự phát, chưa có sự gắn kết giữa phát triển công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp phụ trợ nói riêng.

 

• Nguồn nhân lực chưa đáp ứng được yêu cầu, trình độ công nghệ kỹ thuật của các doanh nghiệp phụ trợ còn khiêm tốn, khó có khả năng chuyển giao công nghệ, đặc biệt là những ngành có hàm lượng công nghệ, kỹ thuật cao.

 

• Sự liên kết giữa các doanh nghiệp trong ngành công nghiệp phụ trợ chưa được thực hiện nhiều, nhiều doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) muốn tăng cường hợp tác với các doanh nghiệp công nghiệp phụ trợ của Việt Nam nhưng còn thiếu thông tin và cơ hội.

 

• Chưa thành lập cơ quan độc lập của nhà nước để có chính sách hỗ trợ các doanh nghiệp có điều kiện tiếp cận những tập đoàn, doanh nghiệp công nghiệp lớn để những doanh nghiệp sản xuất hàng phụ trợ có điều kiện tiếp cận, học hỏi, giao lưu và ký kết hợp đồng cung ứng sản phẩm.

 

• Cơ sở hạ tầng phục vụ cho công nghiệp phụ trợ còn yếu kém, chưa đáp ứng yêu cầu phát triển ngành công nghiệp phụ trợ.

 

 

48

 

Phát triển ngành công nghiệp . . .

 

• Hiện nay các trường, viện nghiên cứu trong nước được thành lập khá nhiều nhưng chất lượng nghiên cứu khoa học nói chung, nghiên cứu khoa học đối với những sản phẩm phụ trợ nói riêng còn hạn chế, chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu đối với sự phát triển nhanh của ngành công nghiệp trên thế giới.

4. Một số khuyến nghị nhằm phát triển ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam

 

Một là, xây dựng chiến lược phát triển công nghiệp phụ trợ: nhà nước cần xây dựng chiến lược phát triền ngành công nghiệp phụ trợ để định hướng cho các doanh nghiệp yên tâm đầu tư. Bên cạnh đó, cần thường xuyên tổ chức các cuộc gặp mặt giữa các doanh nghiệp nhằm tạo điều kiện để các doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) với các doanh nghiệp trong nước (nhà nước và tư nhân) có điều kiện gặp gỡ, tìm hiểu và hợp tác làm ăn với nhau.

 

Hai là, qui hoạch ngành công nghiệp phụ trợ: thực hiện công tác qui hoạch ngành công nghiệp phụ trợ theo từng ngành, vùng và từng địa phương. Theo đó, phải qui hoạch từng vùng, miền, từng địa phương cần đầu tư phát triển ngành phụ trợ nào, số lượng doanh nghiệp là bao nhiêu và phải gắn kết giữa việc qui hoạch các ngành công nghiệp và công nghiệp phụ trợ đi kèm, không nên coi nhẹ vai trò của công nghiệp phụ trợ đối với sự phát triển của các ngành công nghiệp nói chung.

 

Ba là, xây dựng chính sách ưu đãi đối với các doanh nghiệp công nghiệp phụ trợ: nhằm khuyến khích các doanh nghiệp trong và ngoài nước tham gia đầu tư ngành công nghiệp phụ trợ, nhà nước cần xây dựng chính sách ưu đãi đối với các doanh nghiệp công nghiệp phụ trợ, chính sách đó cần được thực hiện đồng bộ trên các mặt: ưu đãi về thuế, thuê đất, thủ tục hành chính, được miễn thuế đối với phần lợi

nhuận để tái đầu tư và xây dựng hệ thống bảo lãnh tín dụng…nên chú trọng ưu đãi đối với những ngành nghề có hàm lượng công nghệ cao, có giá trị gia tăng lớn và những ngành thu hút nhiều lao động cho xã hội.

 

Bốn là, có chính sách ưu đãi về vốn cho các doanh nghiệp phụ trợ: để các doanh nghiệp phụ trợ có đủ tiềm lực tài chính đầu tư cho sản xuất, thiết nghĩ nhà nước nên có chính sách cho vay ưu đãi đối với các doanh nghiệp phụ trợ thông qua ngân hàng phát triển Việt Nam như: cho vay dài hạn với lãi suất ưu đãi đối với các doanh nghiệp phụ trợ; bảo lãnh cho các doanh nghiệp phụ trợ vay vốn tại các tổ chức tài chính trong và ngoài nước. Đối với những ngành quan trọng, có tầm ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế, khoa học kỹ thuật và an ninh quốc gia, nhà nước có thể cho vay ưu đãi với lãi suất bằng 0, việc cho vay ưu đãi cần được thực hiện một cách công bằng, công khai, minh bạch từ đó sẽ thu hút được các doanh nghiệp thực sự có năng lực tham gia đầu tư.

 

Năm là, chính sách ưu đãi về chuyển giao công nghệ: để nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng trong và ngoài nước, cũng như nâng cao khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp phụ trợ, thiết nghĩ nhà nước cần có chính sách thông thoáng về chính sách nhập khẩu máy móc thiết bị, dây chuyền công nghệ cho sản xuất công nghiệp phụ trợ; nhà nước cần có chính sách miễn, giảm các loại thuế nhập khẩu, đơn giản hóa thủ tục nhập khẩu v.v cho các doanh nghiệp nhập khẩu dây chuyền công nghệ, máy móc thiết bị phục vụ cho công nghiệp phụ trợ. Bên cạnh đó, các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp phụ trợ cũng cần phải chủ động tìm kiếm và lựa chọn đối tác chuyển giao công nghệ, lựa chọn dây chuyền

 

 

49

 

Tạp chí Kinh tế – Kỹ thuật

 

công nghệ tiên tiến để tạo ra những sản phẩm có chất lượng, giá cả cạnh tranh so với các doanh nghiệp ngoài nước.

 

Sáu là, đào tạo cán bộ quản lý và công nhân lành nghề phụ vụ cho ngành công nghiệp phụ trợ: nguồn nhân lực là một yếu tố quan trọng đối với sự thành bại của các doanh nghiệp nói chung, doanh nghiệp phụ trợ nói riêng. Để ngành công nghiệp phụ trợ phát triển thì việc đào tạo cung ứng nguồn lao động có chất lượng cao cho các doanh nghiệp là một yêu cầu bức thiết đang đặt ra hiện nay. Do vậy, nhà nước cần định hướng cho các trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp và viện nghiên cứu đào tạo ra đội ngũ cán bộ quản lý và công nhân kỹ thuật có đủ năng lực trình độ phục vụ cho ngành công nghiệp phụ trợ; bên cạnh đó các doanh nghiệp nên chủ động đào tạo, đào tạo lại đội ngũ cán bộ quản lý, công nhân lành nghề của mình để phục vụ cho ngành công nghiệp phụ trợ phát triển.

 

Bảy là, xây dựng mối liên kết giữa các doanh nghiệp trong và ngoài nước: để tranh thủ vốn, công nghệ, kinh nghiệm quản lý của các doanh nghiệp nước ngoài, các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp phụ trợ trong nước cần đẩy mạnh liên kết với những doanh nghiệp nước ngoài để sản xuất linh, phụ kiện phụ trợ cung ứng sản phẩm cho ngành công nghiệp trong nước, đồng thời đẩy mạnh xuất khẩu.

 

Tám là, nhà nước thành lập cơ quan chuyên trách hỗ trợ các doanh nghiệp phụ trợ: giao cho cơ quan quản lý nhà nước, có thể là Bộ công thương thành lập một đơn vị chuyên trách hỗ trợ cho các doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp vừa và nhỏ để làm cầu nối cung cấp linh, phụ kiện cho các doanh nghiệp công nghiệp, việc làm này sẽ có ý nghĩa tích cực, giúp các doanh nghiệp sản

 

xuất hàng phụ trợ có nhiều cơ hội hơn để mở rộng thị trường, ổn định sản xuất.

Chín là, đẩy mạnh nghiên cứu khoa học: cần có chính sách khuyến khích hoạt động nghiên cứu khoa học của một số viện, trường đại học trọng điểm, đẩy mạnh xã hội hóa các hoạt động nghiên cứu khoa học chuyên sâu về các ngành công nghiệp, công nghiệp phụ trợ để nghiên cứu ra những sản phẩm có chất lượng cho ngành công nghiệp phụ trợ, đồng thời làm cầu nối giữa nghiên cứu, thiết kế ứng dụng và sản xuất để giúp doanh nghiệp phụ trợ phát triển; khuyến khích các cơ sở đào tạo nghiên cứu khoa học mở rộng liên doanh, liên kết quốc tế để nghiên cứu ra các sản phẩm đáp ứng yêu cầu cho các ngành công nghiệp.

 

Mười là, phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ cho công nghiệp phụ trợ: để thực hiện được điều này, trước hết nhà nước cần tập trung phát triển cơ sở hạ tầng giao thông như đẩy mạnh xây dựng, hoàn thiện và nâng cấp các tuyến quốc lộ, tỉnh lộ, đường cao tốc, đặc biệt là các tuyến quốc lộ, đường cao tốc ở các tỉnh thành có các khu, cụm công nghiệp lớn, kế đến là đầu tư nâng cấp và đầu tư mới các cảng

 

• một số tỉnh thành có lợi thế phát triển về cảng biển, cảng hàng không; tập trung xây dựng một số khu, cụm chuyên sản xuất công nghiệp phụ trợ có dây chuyền máy móc thiết bị tiên tiến, công nghệ hiện đại để phục vụ cho ngành công nghiệp chuyên ngành của một số vùng kinh tế trọng điểm trong cả nước.

 

Mười một là, giải pháp về nguyên liệu: liên kết các doanh nghiệp nhỏ và vừa ở trong nước để xây dựng hệ thống liên kết sản xuất và cung ứng nguyên liệu trong chuỗi sản xuất sản phẩm, từ đó giúp hạ giá thành sản phẩm, nâng cao sức cạnh tranh so với các sản phẩm nhập khẩu, từng bước chiếm lĩnh thị trường, thị phần đối với ngành công nghiệp phụ trợ.

 

 

50

 

Phát triển ngành công nghiệp . . .

 

Tóm lại: để các ngành công nghiệp thực sự phát triển nhanh và bền vững, sớm đạt được mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa vào năm 2020 thì phát triển công nghiệp phụ trợ là yêu cầu hết sức bức thiết trong giai đoạn hiện nay. Hy vọng rằng những giải pháp đã đề xuất nếu được triển khai và áp dụng đồng bộ

thì trong một thời gian không xa, ngành công nghiệp phụ trợ ở Việt Nam sẽ phát triển tốt, đáp ứng yêu cầu cho ngành công nghiệp trong nước và xuất khẩu, từng bước đưa ngành công nghiệp nước ta sánh vai cùng với các nước trong khu vực và trên thế giới.

 

 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

• Phạm Duy Hiếu (2009). Công nghiệp phụ trợ và sự phát triển nền kinh tế Việt Nam. Tạp chí Thương mại số 20.
• Khánh Hòa (2007). Công nghiệp phụ trợ-Vì sao chậm phát triển. tạp chí Châu á Thái Bình Dương số 44(187).
• Bộ công thương. Quyết định phê duyệt tổng thể phát triển công nghiệp hỗ trợ đến năm 2020 tầm nhìn 2030.
• http://www.hids.hochiminhcity.gov.vn/web/guest/nang-luong-cong-nghiep-khai-khoang;jsessionid

 

• http://vnexpress.net/tin-tuc/thoi-su/so-luong-xe-may-da-vuot-quy-hoach-nam-2020-2659172.html

 

• http://www.ncseif.gov.vn/sites/en/Pages/thuctrangvagiaiphapphat-nd-6112.html

[7].http://www.doanhnhansaigon.vn/chuyen-lam-an/nhat-banh-vun-cua-nhung-nguoi-khong-lo/1078770/

 

[8].http://www.itpc.gov.vn/exporters/news/tintrongnuoc/2014-01-02.667760/2014-10-01.177720/ phat_trien_nganh_cong_nghiep_phu_tro_tai_viet_nam_t10_2014

 

[9]. http://vietnamnet.vn/vn/kinh-te/84037/vuot-mat-hang-ty-usd-vi-cong-nghiep-phu-tro-kem.html

 

 

 

 

51

---

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

[sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]

---

TIẾN BỘ TRONG XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING METHANE – GIẢI PHÁP TIỀM NĂNG ĐỂ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CÁC NGUỒN KHÍ THIÊN NHIÊN CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi vào hòm thư: [email protected]

Kéo xuống để Tải ngay đề cương bản PDF đầy đủ: Sau “mục lục” và “bản xem trước”

(Nếu là đề cương nhiều công thức nên mọi người nên tải về để xem tránh mất công thức)

Đề cương liên quan: ĐÁNH GIÁ ĂN MÒN ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ BẠCH HỔ – DINH CỐ VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP CHỐNG ĂN MÒN

---

[toc]

[pdfviewer width=”800px” height=”1000px” beta=”true/false”]http://hotroontap.com/wp-content/uploads/2019/07/TI%E1%BA%BEN-B%E1%BB%98-TRONG-X%C3%9AC-T%C3%81C-C%E1%BB%A6A-QU%C3%81-TR%C3%8CNH-REFORMING-METHANE-GI%E1%BA%A2I-PH%C3%81P-TI%E1%BB%80M-N%C4%82NG-%C4%90%E1%BB%82-S%E1%BB%AC-D%E1%BB%A4NG-HI%E1%BB%86U-QU%E1%BA%A2-C%C3%81C-NGU%E1%BB%92N-KH%C3%8D-THI%C3%8AN-NHI%C3%8AN-C%C3%93-H%C3%80M-L%C6%AF%E1%BB%A2NG-CO2-CAO.pdf[/pdfviewer]

Tải ngay đề cương bản PDF tại đây: TIẾN BỘ TRONG XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING METHANE – GIẢI PHÁP TIỀM NĂNG ĐỂ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CÁC NGUỒN KHÍ THIÊN NHIÊN CÓ HÀM LƯỢNG CO2 CAO

PETROVIETNAM

 

TẠP CHÍ DẦU KHÍ

 

Số 4 – 2019, trang 51 – 61

 

ISSN-0866-854X

 

TIẾN BỘ TRONG XÚC TÁC CỦA QUÁ TRÌNH REFORMING METHANE – GIẢI PHÁP TIỀM NĂNG ĐỂ SỬ DỤNG HIỆU QUẢ CÁC NGUỒN KHÍ THIÊN NHIÊN CÓ HÀM LƯỢNG CO₂ CAO

Lưu Cẩm Lộc

Trường Đại học Bách khoa – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh

 

Email: [email protected]

 

Tóm tắt

 

Sự gia tăng nhanh chóng của phát thải các khí nhà kính quan trọng như CO₂ và CH₄ trong thập niên vừa qua đã gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến biến đổi khí hậu và môi trường sống trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng. Thêm vào đó, nhu cầu sử dụng hiệu quả khí tự nhiên giàu CO ₂ đã thúc đẩy các nghiên cứu nhằm tìm ra các loại xúc tác mới có hoạt tính và độ ổn định cao cho quá trình reforming methane. NiO đã chứng tỏ là chất xúc tác phù hợp nhất cho quá trình reforming trong điều kiện công nghiệp. Nhằm khắc phục những hạn chế của xúc tác trên cơ sở NiO như tạo cốc và thiêu kết ở nhiệt độ phản ứng cao, nhiều nghiên cứu khác nhau từ sử dụng chất mang mới, biến tính xúc tác bằng các phụ gia kim loại kiềm, kiềm thổ và các oxide kim loại đến cải thiện phương pháp tổng hợp xúc tác đã được áp dụng. Kết quả là, các loại xúc tác có hiệu suất cao hơn đã được tạo ra, nhờ đó nhiệt độ phản ứng đã giảm từ 800oC về 700oC, cốc hình thành đã giảm mạnh và thời gian làm việc ổn định của xúc tác lên tới hơn 600 giờ.

 

Từ khóa: Khí tự nhiên giàu CO₂, reforming khô, bi-reforming, chất xúc tác.

 

1. Đặt vấn đề

 

Việc giảm phát thải khí nhà kính gây nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu là những vấn đề đang được thế giới quan tâm. Đối với Việt Nam, một trong những nước chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất của các hiện tượng trên vấn đề càng trở nên cấp bách hơn. Methane (CH₄) và car-bonic (CO₂), hai khí chủ yếu gây nên hiệu ứng nhà kính, đã gia tăng với tốc độ cao trong thập niên qua và được dự đoán sẽ tiếp tục tăng trong thời gian tới. Bên cạnh đó, một số mỏ khí thiên nhiên được phát hiện với trữ lượng khá lớn và chứa CO₂ hàm lượng cao ở thềm lục địa Việt Nam trở thành động lực thúc đẩy việc nghiên cứu chuyển hóa hai khí này thành sản phẩm và bán sản phẩm có giá trị cao như khí tổng hợp vừa mang lại hiệu quả kinh tế vừa giảm ô nhiễm môi trường.

 

2. Tình hình phát thải khí nhà kính và tăng nhiệt độ trái đất

 

Gần đây, nồng độ CO₂ trong khi quyên không ngừng tăng, từ 375ppm trong năm 2001 lên đến 390,5ppm trong năm 2011, tương đương tăng khoảng 1,5ppm/năm, tức

 

Ngày nhận bài: 30/4/2019. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 30/4 – 4/5/2019.

 

Ngày bài báo được duyệt đăng: 9/5/2019.

 

là khoảng 8 tỷ tấn/năm [1 – 3]. Giai đoạn 2013 – 2015 nồng độ tăng đến mức 400ppm, mức báo động đỏ đối với không khí [4]. Không dừng ở đó, nồng độ CO₂ trong không khí tiếp tục tăng lên đến 403,53ppm vào năm 2016 và dự đoán có thể tiếp tục tăng đến 661ppm vào cuối thể kỷ 21 [5]. Hội đồng Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đã dự đoán nồng độ CO₂ trong tương lai dao động từ 541 đến 970ppm vào năm 2100. Điều đó có nghĩa là lượng khí thải CO₂ đã vượt qua 32 tỷ tấn trong năm 2011 [1], dự kiến sẽ đạt 36 tỷ tấn vào năm 2020 [2] và sẽ tăng gấp đôi vào năm 2050 [3] nếu các biện pháp giảm thiểu CO₂ không mang lại hiệu quả.

 

Trong tổng lượng phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính, CO₂ chiếm 76%, methane (CH₄) có mức độ nguy hại cho môi trường cao gấp 21 lần CO₂, chiếm tới 16% [6]. Hiện nay “tỷ lệ hòa lẫn trung bình” của CH₄ vào tầng đối lưu đạt mức 1,74ppmV, cao gấp 2 lần so với thời kỳ tiền công nghiệp (0,8ppmV) [7]. Theo kết quả nghiên cứu, sau mức tăng chậm từ năm 2000 đến năm 2006, nồng độ khí CH₄ trong không khí đã tăng nhanh gấp 10 lần trong thập kỷ qua. Đặc biệt, lượng khí này đã tăng nhanh vượt dự đoán trong những năm 2014 và năm 2015.

 

Khí carbonic là một trong những nguyên nhân chính gây nên hiện tượng trái đất nóng lên và biến đổi khí hậu [8, 9] và nhiệt độ trái đất tăng cùng lượng phát thải CO₂.

 

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019    51

 

HÓA – CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

 

Cụ thể, nhiệt độ trái đất đã tăng 0,5oC trong khoảng thời gian từ năm 1885 đến năm 1940, do thay đổi nồng độ CO₂ trong khí quyển từ 270ppm đến 350ppm [10], tăng 0,8oC trong thế kỷ 20 và dự đoán tăng thêm 1,4 – 5,8oC trong thế kỷ 21 [11]. Năm 2016 là năm có nhiệt độ cao nhất kể từ năm 1880, cao hơn thời kỳ tiền công nghiệp khoảng 1,1oC. Với dự đoán nồng độ CO₂ đạt mức 500ppm trong 50 năm tới, nhiệt độ trái đất sẽ tăng 3oC – theo các nhà khoa học khí hậu đây là mức tăng gây khí hậu cực đoan và nước biển dâng [4]. Các nhà nghiên cứu khí hậu hàng đầu cảnh báo mục tiêu giữ mức tăng nhiệt độ toàn cầu dưới 2oC, vốn đã được 196 quốc gia thống nhất đề ra trong Hiệp định Paris về chống biến đổi khí hậu năm 2015 [12], thực sự là một “thách thức lớn” nếu việc giảm lượng phát thải khí carbonic không được quan tâm xác đáng và tiến hành nhanh chóng.

 

Theo báo cáo của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2014, trong giai đoạn 1994 – 2010, lượng phát thải khí nhà kính ở Việt Nam tăng nhanh từ 103,8 triệu tấn CO₂ quy đổi (million metric tonnes of carbon dioxide equivalents

 

• MMTCDE) lên 246,8 MMTCDE. Trong đó, lĩnh vực năng lượng có tốc độ tăng nhanh nhất, từ 25,6 MMTCDE lên 141,1 MMTCDE trong năm 2010 [13].

Trong bối cảnh đó, ở Việt Nam tổng trữ lượng xác minh của khí thiên nhiên trong năm 2015 vào khoảng 210 tỷ m3 và sản xuất khí thiên nhiên đạt 9.080 triệu m3

 

• Bên cạnh các mỏ khí có chất lượng, một số mỏ khí có nồng độ CO₂ cao được phát hiện trong những năm vừa qua. Điển hình, Lô B – Ô Môn có trữ lượng khí khoảng 107 tỷ m3 và mỏ khí Cá Voi Xanh trữ lượng khoảng 150 tỷ

m3, cao gấp 3 lần mỏ khí Lan Tây và Lan Đỏ thuộc dự án khí Nam Côn Sơn [15]. Tuy nhiên, nồng độ khí CO₂ trong các mỏ khí này cao, 20% thể tích đối với mỏ khí Lô B – Ô

 

Môn và 30% thể tích đối với mỏ khí Cá Voi Xanh. Ngoài ra, một số mỏ khí khác cũng có nồng độ CO₂ khá cao như: Sông Hồng, Phú Khánh, Nam Côn Sơn, Cửu Long, Ma Lay-Thổ Chu, vùng Tư Chính… với trữ lượng khí xác

 

minh từ 2.100 đến 2.800 tỷ m3, nhưng bên cạnh thành phần chính CH₄, CO₂ cũng chiếm hàm lượng lớn, như ở bể Sông Hồng hàm lượng CO₂ từ 27% đến 90%, có nơi đạt tới 98%; ở bể Ma lay-Thổ Chu hàm lượng khí CO₂ từ vài % đến 80% [15]. Hàm lượng CO₂ trong khí cao gây khó khăn trong khai thác và vận chuyển. Việc khai thác sẽ dẫn đến một lượng CO₂ rất lớn thải vào môi trường. Do đó, nếu có phương pháp sử dụng trực tiếp các mỏ khí này thì đây sẽ là một tiềm năng lớn cho phát triển kinh tế.

 

3. Tiềm năng chuyển hóa và sử dụng khí thiên nhiên giàu CO₂

 

Việc chuyển đổi CH₄ và CO₂ thành các sản phẩm có giá trị cao vừa giảm khí gây hiệu ứng nhà kính vừa sử dụng hiệu quả nguồn khí tự nhiên giàu CO₂ vẫn là một thách thức lớn do các hợp chất này kém hoạt động [16]. Mặc dù vậy, hai chất này có thể được hoạt hóa khi có các chất xúc tác hiệu quả và điều kiện phản ứng thích hợp.

 

Có thể chuyển hóa trực tiếp và gián tiếp khí thiên nhiên thành các sản phẩm và bán sản phẩm (Hình 1).

 

Ngày nay, khoảng 20% tổng lượng khí tiêu thụ trên thế giới phục vụ cho sinh năng lượng (Phản ứng 1, Hình 1)] và dự tính con số này trên thị trường sẽ tăng mạnh trong những năm tới. Ở các nước có nguồn khí thiên nhiên dồi dào, khí được sử dụng cho phát điện chiếm tỷ lệ rất cao – khoảng 80% sản lượng khí khai thác được. Bởi vì, việc sử dụng khí trong sản xuất năng lượng ít gây ô nhiễm môi trường, chi phí đầu tư thấp, hiệu suất nhiệt cao. Tuy nhiên hướng ứng dụng này sinh khí thải CO₂. Các khí thải này có thể chuyển hóa thành khí tổng hợp trong phản ứng re-forming methane bằng CO₂ và hơi nước (Phản ứng 7, Hình 1). Có thể oxy hóa trực tiếp methane để thu formaldehyde (Phản ứng 3), ethan, ethylene (Phản ứng 2). Ba hướng còn lại (Phản ứng 4, 5, 6) oxy hóa chọn lọc CH₄ với các chất oxy hóa khác nhau thành khí tổng hợp (syngas), từ đó sản xuất hàng loạt hóa chất. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của syngas trong công nghiệp hóa chất là nguyên liệu sản xuất hydrocarbon và methanol. Phản ứng này dựa trên nguyên lý của quá trình chuyển hóa “khí thành lỏng” (gas-to-liquid – GTL) là quá trình chuyển hóa khí thiên nhiên thành dầu tổng hợp, từ đó chưng cất thu diesel, naphtha, wax, và các hợp chất lỏng khác. Tổng hợp Fischer-Tropsch được coi là nguyên tố công nghệ cốt lõi của quá trình chuyển hóa syngas thành nhiên liệu vận tải và các sản phẩm lỏng khác [18]. Tuy đã có cách đây 100 năm nhưng quá trình Fischer-Tropsch vẫn đang trong giai đoạn thương mại hóa [19]. Methanol – nguyên liệu cho quá trình hóa học C1, từ đó sản xuất formaldehyde, acid

 

 

Hình 1. Chuyển hóa trực tiếp và gián tiếp khí thiên nhiên thành các sản phẩm và bán sản phẩm có giá trị [17]

 

 

52       DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

 

PETROVIETNAM

 

acetic, chloromethane và các hóa chất khác cho công nghiệp hóa chất, có thể được sản xuất từ syngas hoặc từ CO₂. Tuy nhiên, đến nay chỉ có sẵn xúc tác công nghiệp cho tổng hợp methanol từ khí chứa H₂ và CO.

 

Sản xuất dimethyl ether (DME) và chuyển hóa khí thành lỏng là những quá trình hứa hẹn trong sử dụng CO₂ làm nguyên liệu. Đã có một số công nghệ sử dụng khí thiên nhiên giàu CO₂ cho sản xuất DME và nhiên liệu lỏng. DME có thể là nhiên liệu thay thế cho LPG và die-sel vì có tính chất tương đồng với LPG và có trị số cetane cao. DME có thể pha trộn đến 20 – 30% với LPG [20]. Quá trình KOGAS là thế hệ công nghệ mới nhất sản xuất DME

 

• Trong công nghệ này DME được sản xuất từ khí tổng hợp (hỗn hợp CO + H₂) thông qua các công nghệ một giai đoạn trực tiếp từ syngas hoặc hai bước, thông qua giai đoạn tổng hợp methanol từ syngas. Tuy nhiên, các công nghệ này còn chưa được nghiên cứu đầy đủ ở mức độ thương mại [19].

Từ các phân tích trên ta thấy hướng chuyển đổi CH₄ và CO₂ thành khí tổng hợp là một lựa chọn khả thi, từ đó sản xuất các hóa chất khác [21]. Trong công nghiệp hóa học, khí tổng hợp thường được sử dụng như một chất trung gian trong sản xuất methanol, ammonia, tổng hợp Fischer-Tropsch, sản xuất nhiên liệu diesel, phân bón, các dẫn xuất như acetic acid, xăng, dimethyl ether… và tổng hợp hóa dầu [22]. Khí tổng hợp cũng là cơ sở quan trọng để cung cấp hydro và sản xuất aldehyde từ các olefin.

 

Chuyển hóa khí thiên nhiên thành khí tổng hợp.

 

Chuyển hóa methane thành khí tổng hợp dựa vào ba phương pháp chính: reforming hơi nước (steam reform-ing); reforming khô (chuyển hóa methane có sự tham gia của CO₂) và oxy hóa từng phần.

 

Reforming khô (DRM) (1) được quan tâm do quá trình này tận dụng nguồn CO₂ có sẵn trong mỏ khí làm nguyên liệu.

 

CH4  + CO2 ↔ 2CO + 2H2   ΔH = +247 kJ/mol

(1)

Khí tổng hợp với tỷ lệ 1:1 được sử dụng trong hydro-forming để sản xuất polycarbonate hoặc formaldehyde.

 

Quá trình steam reforming (SRM) dựa trên phản ứng dùng nước oxy hóa nhẹ methane (2) hay các hydrocarbon (3).

 

CH4 + H2O ↔ CO + 3H2   ΔH = +226 kJ/mol	(2)
CnHm + nH2O →  nCO + (n+m/2)H2  ΔH298 < 0	(3)

Trong điều kiện phản ứng các hydrocarbon khác methane có hàm lượng rất nhỏ, nên phản ứng (3) có vai

 

trò không đáng kể. Nhược điểm chính của quá trình steam reforming là: giá hơi quá nhiệt cao; tạo thành lượng lớn CO₂ trong phản ứng water gas shift (WGS)

 

CO + H2O ↔ CO2 + H2   ΔH = -41 kJ/mol

(4)

và khí tổng hợp nhận được có tỷ lệ H₂:CO = 3:1 thuận tiện cho sản xuất amoniac nhưng không thuận tiện cho tổng hợp methanol, acid acetic và hydrocarbon theo phương pháp Fischer-Tropsch.

 

Oxy hóa chọn lọc methane (5)
CH4 + ½O2 ↔ CO + 2H2   ΔH = -44 kJ/mol	(5)

đòi hỏi sử dụng oxy tinh khiết và những thiết bị chuyên dùng để tách không khí, nên quá trình reforming tỏ ra ưu thế hơn.

 

Đặc điểm của quá trình chuyển hóa trực tiếp CH₄ và CO₂ là phản ứng thu nhiệt mạnh [23], đồng thời trong re-forming khô tạo cốc là vấn đề nghiêm trọng vì hàm lượng carbon trong nguyên liệu khá cao và không có O₂ tham gia trực tiếp trong khí hóa carbon lắng đọng trên bề mặt chất xúc tác [24], là nguyên nhân chính làm mất hoạt tính xúc tác.

 

Cốc sinh ra từ các quá trình phản ứng methane crack-ing (6) và phản ứng Boudouard (7):

 

CH4 → C + 2H2   ΔH = 75 kJ/mol	(6)
2CO ↔ Cads + CO2  ΔH = -86,24 kJ/mol	(7)

Để giảm cốc lắng đọng, carbon tạo ra cần được tiêu thụ trong phản ứng Boudouard nghịch reaction (7) [25]. Hơn nữa tạo cốc trong các phản ứng (6) và (7) thuận lợi hơn ở nhiệt độ thấp. Do đó khi nhiệt độ quá trình reform-ing khô dưới 800oC carbon sinh ra từ cả hai phản ứng. Ở nhiệt độ trên 800oC cốc lắng đọng trong quá trình reform-ing khô xuất phát chủ yếu từ cracking methane (6) và car-bon có hoạt tính cao hơn so với cốc hình thành từ phản ứng Boudouard. Do đó khi có CO₂ trong môi trường phản ứng cốc tạo thành dễ dàng bị oxy hóa [26]. Ở nhiệt độ 700oC tốc độ phân hủy methane cao hơn so với tốc độ oxy hóa carbon bằng CO₂, nên nếu thực hiện quá trình reform-ing khô với tỷ lệ CO₂/CH₄ cao (>1) và nhiệt độ cao có thể giảm thiểu tạo cốc. Tuy nhiên tỷ lệ CO₂/CH₄ thường xấp xỉ bằng 1 nhằm đảm bảo các phản ứng phụ như Boudouard và chuyển hóa nước – khí nghịch (RWGS) là ít nhất để sản xuất ra syngas với tỷ lệ H₂/CO mong muốn.

 

Quá trình reforming khô chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp vì chất xúc tác giảm hoạt tính nhanh chóng do lượng cốc tạo thành, kim loại kết tụ hoặc bị oxy hóa. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng khí CH₄ và CO₂

 

 

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019    53

 

HÓA – CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

 

trong công nghiệp phụ thuộc vào yêu cầu tiêu tốn năng lượng cho phản ứng. Tuy nhiên, từ các phân tích trên cho thấy, giảm nhiệt độ phản ứng DRM xuống thấp hơn 800oC nhằm giảm nhu cầu năng lượng cho phản ứng sẽ dẫn đến tăng tạo cốc và giảm thời gian làm việc ổn định của xúc tác. Có các lựa chọn khác nhau để cải thiện tính kinh tế của phản ứng chuyển hóa các chất kém hoạt động như CH₄ và CO₂, gồm giảm nhu cầu năng lượng bằng cách phát triển các xúc tác mới, tiết kiệm chi phí năng lượng thông qua sử dụng nhiên liệu tái tạo cũng như chuyển hóa thông qua một quá trình có khả năng phản ứng cao hơn để có thể sử dụng nguồn khí tự nhiên mà không cần loại bỏ CO₂ sẽ mang lại lợi ích cả về mặt kinh tế lẫn môi trường.

 

Bên cạnh đó, tỷ lệ mol H₂/CO phù hợp cho quá trình tổng hợp Fischer-Tropsch là khoảng 2, cao hơn tỷ lệ thu trong reforming bằng CO₂ (phản ứng 1) và thấp hơn giá trị thu được từ steam reforming (phản ứng 2). Reforming kết hợp tạo khả năng chuyển hóa methane trong 3 phản ứng (1, 2 và 5), được gọi là trireforming, cho phép giải quyết vấn đề tạo cốc cũng như năng lượng. Tuy nhiên, việc kết hợp 2 quá trình reforming khô và steam reforming meth-ane (CSCRM), được gọi là phản ứng bi-reforming, được ứng dụng rộng rãi hơn để sản xuất syngas [22]. Phản ứng diễn ra theo phương trình sau:

 

3CH₄ + CO₂ + 2H₂O ↔ 4CO + 8H₂ ΔH = +220 kJ/mol    (8)

 

CSCRM mang lại những lợi ích đáng kể so với phản ứng reforming khô, oxy hóa một phần và reforming hơi nước [16]. Việc kết hợp này tạo được tỷ lệ H₂:CO mong muốn, hoàn toàn phù hợp cho phản ứng tổng hợp Fisch-er-Tropsch [23], hỗn hợp “metgas”(tỷ lệ H₂/CO = 2/1) để sản xuất methanol [27] và giải quyết vấn đề khí nhà kính do CO₂ sinh ra trong steam reforming (4). Hơn nữa, ưu thế của bi-reforming là giảm tạo cốc trong phản ứng Boud-ouard (7) nhờ vào việc đưa thêm hơi nước vào môi trường reforming khô [28].

 

Trong công nghệ Topsoe sử dụng hỗn hợp nguyên liệu CH₄ + CO₂ + H₂O (bi-reforming) để giảm tạo cốc trên xúc tác nickel và tránh tắc nghẽn đường ống.

 

4. Xúc tác cho quá trình reforming

 

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp khí, vai trò của phản ứng reforming methane ngày càng trở nên quan trọng. Các bằng sáng chế (patents) về chất xúc tác cho quá trình này tăng nhanh chóng trong hai thập niên qua (Hình 2).

 

Các quá trình reforming đòi hỏi nhiệt độ lên tới 800 –

 

1000oC [23]. Do đó các xúc tác cho quá trình này cần đáp

 

ứng 3 yêu cầu: bền nhiệt, kháng thiêu kết và hoạt tính cao

 

• Phần lớn các kim loại sử dụng cho quá trình reform-ing methane là kim loại quý và oxide kim loại chuyển tiếp, có hoạt tính khử cao nhất [30]. Đáp ứng các yêu cầu đó, các kim loại được ưa chuộng nhất là Ni, Pt, Ru, Re, Ir, Co, Pd, Rh… [31, 32].

4.1 Xúc tác kim loại quí

 

Xúc tác kim loại quý thu hút sự chú ý vì tạo cốc thấp do khả năng “hòa” carbon trên bề mặt các kim loại này thấp [33], kháng thiêu kết cao, có tính ổn định và hoạt tính cao trong phản ứng ở nhiệt độ cao (>750oC) [34, 35]. Hơn nữa, các kim loại này có thể phân bố đồng đều trên bề mặt chất mang có electron d, tạo thuận lợi cho hấp phụ hydro. Một số kim loại quý được ứng dụng làm xúc tác reforming là Pt, Pd, Zr, Rh, Ir [34]. Các xúc tác này được mang trên các chất mang Al₂O₃, MSN hoặc SBA-15. Thứ tự hoạt tính của các kim loại nhóm VIII cho reforming hơi nước CH₄ (SRM) như sau: Rh, Ru > Ni > Ir > Pd, Pt [36, 37]. Rh có hoạt tính cao nhất, tiếp theo là Ru. Kim loại quý có hoạt tính cao nhưng rất đắt tiền. Trong khi Ni có hoạt tính khá cao và rẻ tiền. Một đặc điểm thuận lợi là các phản ứng reforming đều sử dụng cùng một loại xúc tác. Do đó xúc tác công nghiệp sử dụng cho các quá trình reforming methane được lựa chọn là nickel mang trên chất mang khác nhau.

 

4.2. Xúc tác kim loại chuyển tiếp

 

Mặc dù có hoạt tính thấp hơn kim loại quí nhưng kim loại chuyển tiếp có vị trí quan trọng trong lịch sử xúc tác reforming methane. Ưu thế của kim loại chuyển tiếp là rẻ và sẵn có. Phần lớn các nghiên cứu gần đây đều tập trung vào nhóm kim loại chuyển tiếp VIIIB ngoại trừ Os, đặc biệt Ni, Co và Fe có hoạt tính cao trong quá trình reforming CH₄ [38, 39]. Hoạt độ của các kim loại chuyển tiếp trong

 

 

 

Hình 2. Các bằng sáng chế được ghi nhận về các chất xúc tác reforming cải tiến từ năm 1950 đến 2010 [29]

 

 

54       DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

 

PETROVIETNAM

 

phản ứng reforming khô giảm theo thứ tự sau: Fe > Ni > Co. Xúc tác Fe có hiệu suất cao trong quá trình reform-ing khô nhưng độ chọn lọc kém, lượng carbon lắng đọng nhiều gây đầu độc xúc tác và có khuynh hướng tạo thành các hydrocarbon mạch dài và hợp chất chứa oxy. Chất xúc tác dựa trên Co có hoạt độ cao nhưng chúng dễ tạo thành carbua trên bề mặt xúc tác trong quá trình phản ứng và độ chọn lọc tập trung chủ yếu vào hợp chất C₂. Tuy không chiếm vị trí cao nhất trong dãy hoạt độ nhưng Ni là chất xúc tác thể hiện hoạt tính cao và độ chọn lọc tốt, đồng thời chi phí sử dụng thấp hơn so với các kim loại quý cho phản ứng reforming [40]. Do đó các chất xúc tác công nghiệp thương mại hóa cho quá trình reforming methane hiện nay chủ yếu là Ni kim loại với hàm lượng cao được phân bố trên chất mang khác nhau như Al₂O₃, MgO, SiO₂, Cr₂O₃…

 

hoặc hỗn hợp các oxide [41, 42]. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất của xúc tác kim loại chuyển tiếp là tạo cốc do sự nhạy cảm của kim loại (đặc biệt là nickel) và sự thiêu kết các tâm hoạt động [43, 44] dẫn đến giảm hoạt tính và giảm hiệu quả của xúc tác. Ni có ái lực với hydro làm suy yếu liên kết C–H,

 

• nhiệt độ cao phản ứng phân hủy CH₄ (6) sẽ xảy ra mạnh trên các tâm kim loại hoạt tính, tạo lớp carbon trên bề mặt xúc tác [45]. Do đó xúc tác dựa trên Ni thường bị mất hoạt tính nhanh hơn so với xúc tác kim loại quý.

Hoạt tính và độ bền của chất xúc tác trên cơ sở nickel có thể được cải thiện bằng cách bổ sung các chất xúc tiến và sử dụng chất mang phù hợp và có thể thêm các chất oxy hóa cốc như oxy hoặc hơi nước vào môi trường phản ứng.

 

4.3. Chất mang cho xúc tác NiO

 

Chất mang phổ biến nhất cho quá trình reforming methane là Al₂O₃, các chất mang khác như MgO, TiO₂, SiO₂, and La₂O₃ cũng được sử dụng [46]. Nakamura et al. (1994) tìm thấy hoạt tính của xúc tác NiO trên các chất mang xếp theo thứ tự sau: Al₂O₃ > TiO₂ > SiO₂. Hiệu quả của chất mang thể hiện thông qua sự ảnh hưởng của chất mang lên sự hoạt hóa trực tiếp CH₄ hoặc CO₂ bởi các oxide kim loại và sự thay đổi kích thước hạt của kim loại trong tiến trình phản ứng [47].

 

Sau khi điều chế và nung ở 400 – 600^oC bề mặt Al₂O₃ bị loại nước một phần bên cạnh các tâm acid Lewis với lỗ trống phối trí (ion Al3+) và tâm acid Bronsted + còn tồn tại các tâm base Lewis (ion O₂-). Các tâm base Lewis này có khả năng hấp phụ và phân ly CO₂, một khí acid [48]. Tuy nhiên, ở nhiệt độ phản ứng reforming khô 700 – 900oC α-Al₂O₃ là chất mang phù hợp hơn α-Al₂O₃ do có ổn định nhiệt và độ bền cơ học cao. Trong quá trình nung ở nhiệt

 

độ cao (>1100^oC) để tạo α-Al₂O₃ một phần tâm base Lewis đã mất đi, dẫn đến tăng lắng đọng carbon trong quá trình reforming methane.

 

Các xúc tác NiO/α-Al₂O₃ (NiAl) kích thước nano đã được điều chế thành công bằng các phương pháp khác nhau [49 – 52]. Kết quả cho thấy xúc tác điều chế bằng phương pháp tẩm có hoạt tính cao nhất, chuyển hóa 90% CH₄ và 79% CO₂ ngay ở 700oC và hoạt động ổn định trong hơn 30 giờ thử nghiệm trong phản ứng reforming khô [49 – 51]. Thêm hơi nước, độ chuyển hóa CH₄ của xúc tác NiAl trong phản ứng bi-reforming cao hơn so với phản ứng reform-ing khô (95% so với 90%), nhưng độ chuyển hóa CO₂ thì ngược lại, giảm xuống đến đến 69% [52]. Điều này được giải thích như sau khi có hơi nước lượng cốc tạo thành sau 30 giờ phản ứng ở 700oC giảm 3,7 lần, từ 37,5mgC/g trong phản ứng reforming khô xuống đến 10mgC/g trong phản ứng bi-reforming, dẫn đến tăng hoạt tính oxy hóa CH₄, trong khi đó hơi nước và CO₂ đều là chất oxy hóa, hấp phụ cạnh tranh trên tâm base của chất mang, mặt khác một lượng CO₂ sinh ra trong steam reforming trong phản ứng (9):

 

CH₄ + 2H₂O ↔ CO₂ + 4H₂  ΔH = +641 kJ/mol  (9)

 

dẫn đến giảm độ chuyển hóa CO₂. Kết quả cho thấy bi-re-forming có ưu thế vượt trội trong giảm tạo cốc và tăng độ bền xúc tác. Đồng thời tỷ lệ mol H₂:CO thu được trong bi-reforming xấp xỉ 2, phù hợp cho sản xuất methanol và quá trình Fischer-Tropsch, trong khi tỷ lệ này trong reforming khô là 1, ứng dụng kém thuận lợi hơn.

 

Theo Ki-Won Jun (2008), cả Ni/α-Al₂O₃ và Ni/γ-Al₂O₃ đều không ổn định theo thời gian phản ứng reforming methane. Ni/α-Al₂O₃ không bền do tạo cốc, còn Ni/γ-Al₂O₃ không bền ở nhiệt độ cao (700oC) do sự suy giảm của γ-Al₂O₃. S. Wang et al [44] cho rằng chất mang có thể cải tiến hoạt tính của xúc tác Ni. So với xúc tác Ni mang trên Al₂O₃ và MgO xúc tác Ni/SiO₂ cho độ chuyển hóa cao hơn, đạt 96,2% CH₄ và 93,8% CO₂ ở 800^oC. Bên cạnh đó thời gian làm việc ổn định của các xúc tác này cao.

 

Từ khi xuất hiện vật liệu silicat cấu trúc trật tự vào đầu thập niên 90 của thế kỷ 20 đã có nhiều vật liệu mao quản trung bình được tổng hợp như FSM, M41S, HMS, MSU-x, SBA-15, SBA-16…, mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực xúc tác và hấp phụ. Các vật liệu này có kích thước mao quản đồng đều (dao động từ 20 – 100Å), rộng hơn kích thước của zeolit từ 3 đến 4 lần và diện tích bề mặt riêng lớn 500 – 1000m2/g. Santa Barbara Amorphous 15 (SBA-

 

• là vật liệu mao quản trung bình với cấu trúc lỗ xốp lục giác đường kính 4,6 – 30nm được sử dụng làm chất mang

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019    55

 

HÓA – CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

 

cho xúc tác Ni do có diện tích bề mặt lớn (600 – 1000m2/g), bền nhiệt, thể tích lỗ xốp lớn (0,5 – 1cm3/g) có thể kiểm soát được và phân bố kích thước lỗ xốp đều [53, 54]. Sự thay thế các nhóm silanol trên bề mặt bằng các ion Ni làm tăng sự ổn định của các tâm hoạt tính Ni trên SBA-15.

 

Trong nghiên cứu [55] xúc tác nano NiO/SBA-15 với kích thước tinh thể NiO dao động trong khoảng 12,9 – 18,3nm được điều chế thành công. Trong hệ xúc tác này có các hạt NiO kích thước 5 – 6nm phân tán bên trong các lỗ xốp và hạt NiO kích thước 20 – 50nm nằm trên bề mặt của SBA-15 phụ thuộc vào hàm lượng NiO (30 – 50%). Sự phân tán vào bên trong lỗ xốp giúp ngăn chặn sự thiêu kết Ni và mất mát kim loại trong thời gian phản ứng. Sở dĩ NiO có độ phân tán cao như vậy do SBA-15 có các lỗ xốp đồng đều với đường kính lớn (5,3 – 6nm), độ xốp và diện tích bề mặt riêng cao (613m2/g). Xúc tác có khả năng khử Ni2+ thành các tâm hoạt tính Nio cao nên có hoạt tính cao trong phản ứng bi-reforming, chuyển hóa 86% CH₄ và 77% CO₂ ở 700oC và tương ứng 90,5% và 80% ở 800oC. Xúc tác có độ bền cao (làm việc ổn định hàng trăm giờ) do có các tâm base Lewis yếu và mạnh, vừa hạn chế tạo cốc, vừa tăng hấp phụ CO₂. Tương tự, Zhang và cộng sự [56] công bố xúc tác 12,5% NiO/SBA-15 có độ chuyển hóa CH₄ và CO₂ ở 800oC lần lượt là 89% và 85% và bền trên 600 giờ. Kết quả cho thấy, SBA-15 có các tâm base Lewis và tương tác khác nhau với NiO là chất mang thích hợp cho NiO trong phản ứng bi-reforming. Tương tự, trong xúc tác NiO/ MSN tương tác giữa kim loại – chất mang (Si-O-Ni) tạo ra các tâm hoạt động phân tán, tăng cường phân ly CH₄ và CO₂, dẫn đến tăng hiệu suất xúc tác [57].

 

Ceria (CeO₂) – chất mang thế hệ mới, được biết đến như chất chứa oxy. Bên cạnh đó, CeO₂ có thể hấp phụ và giải hấp H₂O tạo H+ và OH- để chuyển hóa carbon trên bề mặt xúc tác thành CO và CO₂ [58], dẫn đến giảm tạo cốc. Luu Cam Loc et al. [59] công bố rằng tính chất lý hóa và hoạt tính xúc tác NiO mang trên CeO₂ phụ thuộc vào hình thái của nó. Các xúc tác NiO mang trên CeO₂ dạng thanh nano (NR – nanorod), hạt nano (NP – nanoparticle) và khối nano (NC – nanocube) đều có độ phân tán cao. Các hạt NiO trên hai chất mang CeO₂ dạng thứ nhất có kích thước là 5 – 10nm, còn trên CeO₂-NR các hạt NiO nhỏ và đều hơn (5nm). Sự phân tán cao của các hạt NiO trong NiO/CeO₂ được giải thích là do sự tương tác Ni2+ với chất mang CeO₂ tạo thành các ion Ce3+ và các lỗ trống oxy, kích hoạt cho sự hình thành dung dịch rắn Ni-Ce-O, tạo tương tác mạnh giữa Ni với chất mang CeO₂. Bên cạnh đó, xúc tác NiO/ CeO₂ có 3 loại loại tâm base, hấp phụ cao CO₂. Với những đặc trưng lý hóa vượt trội NiO/CeO₂ dạng thanh có hoạt

 

tính cao hơn các xúc tác mang trên CeO₂ dạng hạt và dạng khối, chuyển hóa 89% CH₄ và 67% CO₂ ở 700^oC và tương ứng 96% và 72% ở 800oC trong phản ứng bi-reforming methane. Hơn nữa, lượng cốc hình thành trên xúc tác này

 

rất nhỏ, 0,54 mgC/g_cat sau 30 giờ phản ứng ở 700^oC, thấp hơn gần 20 lần so với xúc tác Ni/Al (10 mgC/g_xt). Do đó xúc

 

tác làm việc ổn định trong thời gian dài (hàng trăm giờ). Các tác giả [60, 61] cũng công bố Ni/CeO₂ dạng thanh có độ bền và độ chuyển hóa tốt hơn Ni/CeO₂ dạng hạt cho phản ứng reforming khô.

 

Kết quả này cho thấy CeO₂ là chất mang tiềm năng, có ưu thế vượt trội trong phân tán cao kim loại hoạt động dẫn đến tăng hoạt tính của xúc tác, chống tạo cốc, tăng tuổi thọ của xúc tác.

 

4.4. Chất xúc tiến cho xúc tác NiO

 

Dưới tác động của nhiệt độ phản ứng cao trong quá trình reforming methane nhiều chất xúc tác không ổn định, biến đổi về cấu trúc, thiêu kết kim loại hoạt động và tạo thành cốc trên bề mặt xúc tác. Những nguyên nhân này làm cho xúc tác mất hoạt tính nhanh chóng [62]. Như đã biết [63] trên xúc tác NiO/chất mang, CH₄ hấp phụ phân ly thành các hợp chất trung gian CH_x trên các tâm kim loại hoạt tính (Ni), trong khi đó chất mang hoạt hóa CO₂. Để giảm tạo cốc, cần tạo ra các tâm base bằng cách biến tính chất mang bằng các oxide kim loại kiềm hay các nguyên tố đất hiếm, còn để tăng hoạt tính oxy hóa chọn lọc, cần thay đổi tính khử cũng như tương tác của NiO trong hệ để tăng độ phân tán và giảm thiêu kết của nó trong điều kiện phản ứng ở nhiệt độ cao trong thời gian dài sử dụng các chất xúc tiến như kim loại quý, oxide kim loại [64, 65]

 

1. a) Phụ gia kim loại kiềm, kiềm thổ

Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng carbon lắng đọng là độ kiềm của xúc tác [66], sự hình thành car-bon có thể được giảm bớt hoặc thậm chí bị ức chế khi kim loại hoạt động được phân tán trên chất mang là ox-ide kim loại với các tâm base Lewis. Nhiều nghiên cứu cho thấy thêm các phụ gia kim loại kiềm và kiềm thổ làm thay đổi tính chất của chất mang, giảm tạo cốc và tăng hấp phụ CO₂, tạo lớp che phủ phần lớn bề mặt, bảo vệ xúc tác không bị lắng đọng carbon [47]. Thí dụ, thêm chất xúc tiến có tính base Lewis như các oxide kim loại kiềm (Na₂O, K₂O), kiềm thổ (CaO, MgO) và các base yếu (NH₄OH) làm giảm mất hoạt tính xúc tác do cốc lắng đọng hoặc thiêu kết kim loại của các xúc tác Ni/Al₂O₃, Ni/SiO₂ và NiO/SBA-15 vì các chất này sẽ hỗ trợ khả năng hấp phụ hóa học CO₂ [47, 54, 67]. Các nghiên cứu của chúng tôi biến tính xúc

 

56       DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

 

PETROVIETNAM

 

tác NiO mang trên α-Al₂O₃ và SBA-15 bằng MgO [49, 52, 68] cho thấy do tương tác mạnh của NiO với phụ gia tạo hỗn hợp rắn (Mg_xNi_1-xO), dẫn đến giảm kích thước hạt NiO, giảm sự thiêu kết các hạt Ni đồng thời tăng tính khử, tăng mật độ tâm base Lewis, hỗ trợ hấp phụ CO₂ và giảm lắng đọng carbon. Từ đó tăng hoạt tính và độ bền của xúc tác. Độ chuyển hóa CH₄ và CO₂ đạt 92% và 87% ở 700^oC, tăng tương ứng 5% và 9% so với xúc tác NiAl và giảm lượng cốc tạo thành 7 lần (từ 37,7 xuống 5,25mgC/g) trong phản ứng reforming khô [49]. Việc giảm cốc khi thêm MgO vào xúc tác NiO/α-Al₂O₃ được giải thích là do có lớp MgO hoặc MgO-NiO phủ trên bề mặt xúc tác như kết quả phân tích TEM đã minh chứng. Kết quả tương tự cũng quan sát thấy trong nghiên cứu [69], tác giả cho rằng lớp MgO phủ trên bề mặt xúc tác Ni-MgO/SiO₂ giúp nó hoạt động ổn định trong 18 giờ thí nghiệm và sau phản ứng không có cặn carbon được tìm thấy. Tuy nhiên, MgO không thể hiện ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt tính của các xúc tác NiO mang trên α-Al₂O₃ và SBA-15 trong phản ứng bi-reforming cả về phương diện hoạt tính và tạo cốc [52, 68]. Kiềm hóa xúc tác NiO/SBA-15 bằng NH₄OH cũng cho hiệu quả cao trong việc giảm kích thước tinh thể NiO xuống đến 10 – 15nm, tăng tính khử của Ni2+, tăng mật độ tâm base yếu của xúc tác, dẫn đến tăng hoạt tính trong bi-reforming methane

 

• Xúc tác kiềm hóa có độ chuyển hóa CO₂ cao, đạt 83% và độ chuyển hóa CH₄ trên 98% ở 700oC [70]. Thông qua những kết quả nhận được có thể kết luận, trong các phụ gia kiềm MgO là một chất xúc tiến đầy hứa hẹn trong phản ứng reforming methane vì liên kết mạnh giữa NiO-MgO giúp ích trong việc ngăn ngừa thiêu kết hạt Ni và sự lắng cặn carbon. Ngoài ra, kiềm hóa bằng amoniac cũng là phương pháp xử lý xúc tác NiO có hiệu quả.

1. Phụ gia oxide kim loại

Bên cạnh làm chất mang, với tính chất nổi trội nhiều nghiên cứu chứng minh CeO₂ còn thể hiện là phụ gia ưu việt cho xúc tác NiO trong phản ứng reforming hơi nước và reforming khô, giúp tăng khả năng chống tạo cốc, tăng tuổi thọ của xúc tác [50, 71, 72]. Bên cạnh CeO₂, các kim loại quý cũng được nghiên cứu làm phụ gia cho xúc tác Ni trong phản ứng bi-reforming. Sự hiện diện của Pt giúp làm giảm nhiệt độ khử của NiO do Pt có nhiệt độ khử thấp hơn Ni và nó hấp thụ phân ly H₂ thành nguyên tử H. Các nguyên tử H di chuyển trên bề mặt xúc tác và giúp khử NiO dê dàng hơn, nhờ đó độ chuyển hóa CH₄ tăng [73]. Bên cạnh đó Pt giảm sự lắng đọng carbon, tăng độ ổn định của xúc tác NiO và tăng độ chọn lọc H₂ và CO [74]. Rhodium (Rh) tăng độ ổn định của xúc tác và độ chọn lọc tạo H₂, CO, đồng thời giảm sự lắng đọng cốc trong phản

 

ứng reforming CH₄ bằng CO₂ [75]. ZrO₂ tăng hấp phụ phân ly CO₂, giảm sự hình thành NiAl₂O₄ dẫn đến tăng nhẹ hoạt tính của xúc tác Ni/Al₂O₃ trong phản ứng reforming khô CH₄ [76]. CuO có vai trò ôn đinh câu truc xuc tac, can trơ thiêu kêt cac hat kim loai. Sư hinh thanh hôn hơp Cu-Ni thuc đây qua trinh phân ly CH₄ va ngăn chăn sư gia tăng cua carbon dạng sợi trên tinh thê Ni [77]. Thêm phụ gia vanadium một mặt tao câu truc vi mô giup han chê sư hinh thanh spinel NiAl₂O₄, mặt khác là xúc tác oxy hóa phụ gia này giup cai thiên hiêu suât cua phan ưng reforming CH₄ bằng CO₂ [78]. Thêm V₂O₅ vào xúc tác NiO/CeO₂ dạng thanh làm tăng độ chuyển hóa CH₄ từ 89% lên 96% và CO₂ từ 67% lên 76% ở 700oC, đồng thời sau 30 giờ phản ứng không có cốc tạo thành trên bề mặt xúc tác trong phản ứng bi-reforming methane [79]. Vậy, xúc tác NiO mang trên CeO₂ có lượng cốc tạo thành thấp nhất, đặc biệt khi nó được biến tính bằng vanadium (V).

 

5. Kết luận

 

Hiện nay CO₂ và CH₄ được coi là các khí nhà kính cơ bản gây biến đổi khí hậu, sự nóng lên của trái đất và nước biển dâng, gây thảm họa cho loài người. Tuy nhiên, nếu tận dụng, chuyển hóa các nguồn khí nhà kính đó thành các sản phẩm có ích, thì chúng sẽ là nguồn nguyên liệu dồi dào cho một lĩnh vực công nghiệp hóa dầu mới, lĩnh vực chuyển hóa khí thiên nhiên giàu CO₂. Thông qua chuyển hóa thành khí tổng hợp từ khí thiên nhiên có thể sản xuất hàng loạt hóa chất quan trọng, trong đó quan trọng nhất là hydro, hydrocarbon và methanol. Quá trình này càng có

 

• nghĩa về kinh tế và môi trường hơn đối với Việt Nam khi

sự phát hiện và khai thác một số mỏ khí thiên nhiên có trữ lượng lớn với hàm lượng CO₂ cao đặt ra vấn đề nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn tài nguyên này.

 

Xu hướng gần đây cho thấy reforming methane là giải pháp chuyển hóa hiệu quả khí thiên nhiên giàu CO₂. Kết hợp reforming khô và reforming hơi nước (bi-reforming) một mặt chuyển hóa hai loại khí nhà kính CO₂ và CH₄ thành nguồn nguyên liệu có ích với tỷ lệ H₂:CO theo mong muốn, mặt khác hạn chế hình thành cốc do sự có mặt của hơi nước. Nickel được chọn là xúc tác hiệu quả cho công nghệ reforming methane. Trong 2 thập niên gần đây đã có những nỗ lực mạnh mẽ trong việc nghiên cứu và phát triển các chất xúc tác mới để cải thiện quá trình chuyển hóa CH₄ và CO₂ thành khí tổng hợp theo hướng tăng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Việc kiềm hóa chất mang và biến tính xúc tác bằng phụ gia cũng như thêm hơi nước vào môi trường phản ứng reforming khô là những biện pháp hữu hiệu tăng hoạt độ và độ bền của xúc tác NiO. Đã

 

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019    57

 

HÓA – CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

 

có nhiều thành công trong việc sử dụng các chất mang mới như CeO₂ và silica mao quản trung bình cũng như biến tính các xúc tác Ni bằng các phụ gia oxide kim loại kiềm hoặc kim loại chuyển tiếp để giảm tạo cốc và tăng hoạt độ và độ bền của xúc tác trong quá trình bi-reform-ing. Các hệ xúc tác mới giúp hạ nhiệt độ phản ứng xuống đến 700oC vẫn thu độ chuyển hóa CH₄ đạt đến 97 – 99% và tỷ lệ H₂:CO ~ 2, phù hợp cho sản xuất methanol và quá trình Fischer-Tropsch, đồng thời giảm thiểu tạo cốc.

 

Tài liệu tham khảo

 

1. Alfons Baiker. Utilization of carbon dioxide in heterogeneous catalytic synthesis. Applied organometallic 2000; 14(12): p. 751 – 762.

2. Iwao Omae. Aspects of carbon dioxide utilization. Catalysis Today. 2006; 115 (1 – 4): p. 33 – 52.

3. World Meteorological Organization (WMO). WMO Greenhouse Gas Bulletin (GHG Bulletin) – N°8: The State of Greenhouse Gases in the atmosphere based on global observations through 2011. 2012.

4. Nicola Jones. How the world passed a carbon threshold and why it matters. The Yale School of Forestry & Environmental Studies. January 26 – 2017.

5. Holian, A.P.Sokolov, R.G.Prinn. MIT joint program on the science and policy of global change. 2001.
6. A.Dunn, M.G.Kozar, Budiyono. Annual Convention Proceedings. 1996; 25: p. 117 – 130.

7. Donald J.Wuebbles, Katharine Hayhoe. Atmospheric methane and global change. Earth-Science 2002; 57 (3 – 4): p. 177 – 210.

8. J.Bin, W.Sh.Wu, L.Yong, ZA. Z.Ci, W.X.Yu. Advances in climate change research. 2012; 3(3): p. 174 – 178.

9. Thomas R.Anderson, Ed Hawkins, Philip D.Jones. CO₂, the greenhouse effect and global warming: from the pioneering work of Arrhenius and Callendar to today’s Earth System Models. Endeavour. 2016; 40(3): p. 178 – 187.

10. Erik Velasco, Matthias Roth. Cities as net sources

of CO₂: Review of atmospheric CO₂ exchange in urban environments measured by Eddy Covariance Technique. Geography Compass. 2010; 4(9): p. 1238 – 1259.

 

11. Dori Yosef Kalai. Dry reforming of methane: catalyst development and thermodynamic analysis. Master Thesis, University of Stavanger. 2015.

12. ABC Australia. Paris climate talks: France releases ‘ambitious, balanced’ draft agreement at COP21. 12th December 2015.

13. Bộ Tài nguyên và Môi trường. Báo cáo cập nhật hai năm một lần, lần thứ nhất của Việt nam cho công ước khung của Liên Hợp Quốc về biến đổi khí hậu. Nhà xuất bản Tài nguyên – Môi trường và Bản đồ Việt Nam. 2014.

14. OPEC Annual Statistical Bulletin. Organization of the petroleum exporting countries.

15. Nguyễn Thị Hoa. Nghiên cứu kỹ thuật phương án khai thác, thu gom, xử lý và đưa vào sử dụng mỏ khí Cá Voi Xanh (CVX). Trung tâm Ứng dụng và Chuyển giao công nghệ (CTAT). 2013.

16. Nitin Kumar, Amitava Roy, Zi Wang, Enrico Mario L’Abbate, Daniel Haynes, Dushyant Shekhawat, J.J.Spivey. Bi-reforming of methane on Ni-based pyrochlore catalyst. Applied Catalysis A: General. 2016; 517: p. 211 – 216.

17. R.H.Ross, A.N.J van Keulen, M.E.S.Hegarty, K.Seshan. The catalytic conversion of natural gas to useful products. Catalysis Today. 1996; 30 (1 – 3): p. 193 – 199.

18. J Wilhelm, D.R Simbeck, A.D Karp, R.L.Dickenson. Syngas production for gas-to-liquids applications: technologies, issues and outlook. Fuel processing technology. 2001; 71 (1 – 3): p. 139 – 148.

19. Wonjun Cho, Hyejin Yu, Yonggi Mo. Recent advances in carbon capture and storage. Chapter 9: CO₂ conversion to chemicals and fuel for carbon utilization. 2017: p.195 – 208.

20. Youn. The status of DME fuel in Korea. The 6th Korea-China-Japan Petroleum Technology Congress, 4 – 6 September 2013.

21. Jasmin Blanchard, Ana Julia Nsungui, Nicolas

Abatzoglou, François Gitzhofer. Dry Reforming of Methane with a Ni/Al₂O₃ YSZ Catalyst: The Role of the Catalyst Preparation Protocol. The Canadian Journal of Chemical engineering. 2007; 85(6): p. 889 – 899.

 

22. Jens R.Rostrup – Nielsen. Syngas in perspective. Catalysis today. 2002; 71(3 – 4): p. 243 – 247.

23. Nitin Kumar, Zi Wang, Swarom Kanitkar, J.J.Spivey. Methane reforming over Ni-based pyrochlore catalyst: deactivation studies for different reactions. Applied Petrochemical Research. 2016; 6(3): p. 201 – 207.

24. Oemar, K.Hidajat,  S.Kawi.  Role  of  catalyst

support over PdO-NiO catalysts on catalyst activity and stability for oxy-CO₂ reforming of methane. Applied Catalysis A: General. 2011; 402 (1 – 2): p. 176 – 187.

 

25. Assabumrungrat,S.Charoenseri,

N.Laosiripojana, W.Kiatkittipong, P.Praserthdam. Effect of oxygen addition on catalytic performance of Ni/SiO₂·MgO toward carbon dioxide reforming of methane under periodic

 

 

58       DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

 

PETROVIETNAM

 

operation. International Journal of Hydrogen Energy.

 

2009; 34: p. 6211 – 6220.

 

26. B.Wang, G.Q.Lu, G.J.Millar. Carbon dioxide reforming of methane produces synthesis gas with over metal supported catalysts: state of the at. Energy Fuel. 1996;

• 896 – 904.

27. A.Olah, G.K.  Surya  Prakash,  A.Goeppert.

Anthropogenie chemical carbon cycle for a sustainable future. Journal of the American Chemical Society. 2011; 133(33): p. 12881 – 12898.

 

28. Kumar, M.Shojaee, J.Spivey. Current Opinion in Chemical Engineering. 2015; 9: p. 8 – 15.

29. L.Roussière. Catalytic reforming of methane in the presence of CO₂ and H₂O at high pressure. 2013.
30. A.Olah, A.Goeppert, M.Czaun, T.Mathew, R.B.May, G.S.Prakash. Single Step Bi-reforming and

Oxidative Bi-reforming of Methane (Natural Gas) with Steam and Carbon Dioxide to Metgas (CO-2H₂) for Methanol Synthesis: Self-Sufficient Effective and Exclusive Oxygenation of Methane to Methanol with Oxygen. Journal of the American Chemical Society. 2015; 137: p. 8720 – 8729.

 

31. Glenn Jones, Jon Geest Jakobsen, Signe S.Shim, Jesper Kleis, Martin P.Andersson, Jan Rossmeisl, FrankAbild-Pedersen, ThomasBligaard, StigHelveg, BeritHinnemann, Jens R.Rostrup-Nielsen, IbChorkendorff, JensSehested, Jens K.Nørskov. First principles calculations and experimental insight into methane steam reforming over transition metal catalysts. Journal of Catalysis. 2008;

• 147 – 160.

32. Behzad Nematollahi, Mehran Rezaei, Majid Khajenoori. Combined dry reforming and partial oxidation of methane to synthesis gas on noble metal catalysts. International Journal of Hydrogen Energy. 2011; 36: p. 2969 – 2978.

33. M.Ramallo-López, F.G.Requejo, A.F.Craievich, J.Wei, M.Avalos-Borja, E.Iglesia. Complementary methods for cluster size distribution measurements: supported platinum nanoclusters in methane reforming catalysts. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2005; 228: p. 299 – 307.

34. Cyrille Rioche, Shrikant Kulkarni, Frederic C.Meunier, John P.Breen, Robbie Burch. Steam reforming of model compounds and fast pyrolysis bio-oil on supported noble metal catalysts. Applied Catalysis B: Environmental. 2005; 61: p. 130 – 139.

35. Schuyten, Eduardo E.Wolf. Selective combinatorial studies on Ce and Zr promoted Cu/Zn/Pd

catalysts for hydrogen productio via methanol oxidative reforming. Catalysis letters. 2006; 106: p. 7 – 14.

 

36. Velu Subramani, Pradeepkumar Sharma, Lingzhi Zhang, Ke Liu. Catalytic steam reforming technology for the production of hydrogen and syngas. Hydrogen and Syngas Production and Purification Technologies. 2009: p. 14 – 126.
37. Rezaei, S.M.Alavi, S.Sahebdelfar, Zi-Feng Yan.

Syngas production by methane reforming with carbon dioxide on noble metal catalysts. Journal of Natural Gas Chemistry. 2006; 15(4): p. 327 – 334.

 

38. Guojie Zhang, Lanxia Hao, Yong Jia, Yannian du, Yongfa Zhang. CO₂ reforming of CH₄ over efficient bimetallic Co-Zr/AC catalyst for H₂ International Journal of Hydrogen Energy. 2015; 40(37): p. 12868 – 12879.

39. Hyun-Seog Roh, Ki-Won Jun, Seung-Chan Baek,

Sang-Eon Park. A Highly Active and Stable Catalyst for Carbon Dioxide Reforming of Methane: Ni/Ce-ZrO₂/θ-Al₂O₃.

Catalysis letters. 2002; 81(3 – 4): p. 147 – 151 (2002).

 

40. Capeness, M.Edmundson, L.Horsfall. Nickel and platinum group metal nanoparticle production by Desulfovibrio alaskensis G20. New biotechnology. 2015;

• 727 – 731.

41. Dapeng Liu, Xian Yang Quek, Wei Ni Evelyn Cheo, Raymond Lau, Armando Borgna, Yanhui Yang. MCM-41 supported nickel-based bimetallic catalysts with superior stability during carbon dioxide reforming of methane: Effect of strong metal–support interaction. Journal of Catalysis. 2009; 266: p. 380 – 390.

42. A.Olah, A.Goeppert,  M.Czaun,  G.K.Prakash.

Bi-reforming of methane from any source with steam and carbon dioxide exclusively to metgas (CO-2H₂) for methanol and hydrocarbon synthesis. J. American Chemical Society. 2013; 135(2): p. 648 – 650.

 

43. Rostrupnielsen, J.B.Hansen. CO₂-Reforming of Methane over Transition Metals. Journal of Catalysis. 1993;

• 38 – 49.

44. Shaobin Wang, G. Q(Max) Lu. Role of CeO₂ in Ni/CeO₂-Al₂O₃ catalysts for carbon dioxide reforming of methane. Applied Catalysis B: Environmental. 1998; 16: 269 – 277.

45. Hu, J.Gao, Y.Ping, L.Jia, P.Gunawan, Z.Zhong,

G.Xu, F.Gu, F.Su. Enhanced investigation of CO methanation over Ni/Al₂O₃ catalysts for synthetic natural gas production. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2012; 51(13): p. 4875 – 4886.

 

46. Guo, H.Lou, H.Zhao, D.Chai, X.Zheng. Dry reforming of methane over nickel catalysts supported on

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019    59

 

HÓA – CHẾ BIẾN DẦU KHÍ

 

magnesium aluminate spinels. Applied Catalysis A: General.

 

2004; 273(1): p. 75 – 82.

 

47. Hyunseog Roh, Ki Won Jun. Carbon dioxide reforming of methane over Ni catalysts supported on Al₂O₃ modified with La₂O₃, MgO, and CaO. Catalysis surveys from 2008; 12(4): p. 239 – 252.

48. Rahemi, M.Haghighi, A.A.Babaluo, M.F.Jafari,

P.Estifaee. Synthesis and physicochemical characterizations of Ni/Al₂O₃-ZrO₂nanocatalyst prepared viaimpregnation method and treated with non-thermal plasma for CO₂ reforming of CH₄. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2013; 19: p. 1566 – 1576.

 

49. Phan Hồng Phương, Lưu Cẩm Lộc, Nguyễn Trí, Nguyễn Trọng Tiến, Nguyễn Huỳnh Phương Thảo, Nguyễn Quốc Tuấn, Nguyễn Thị Thùy Vân, Hoàng Tiến Cường, Hà

Cẩm Anh. Ảnh hưởng của tỷ lệ NiO/MgO đến hoạt tính xúc tác cơ sở Ni mang trên α-Al₂O₃ trong phản ứng reforming khô CH₄. Tạp chí Xúc tác – Hấp phụ. 2017; 6(2): p. 30 – 35.

 

50. Luu Cam Loc, Phan Hong Phuong, Nguyen Tri. Role of CeO₂ promoter in NiO/α – Al₂O₃ catalyst for dry reforming of methane. AIP Conference Proceedings. 2017.

51. Luu Cam Loc, Phan Hong Phuong, Nguyen Huynh Phuong Thao, Nguyen Tri, Nguyen Thi Thuy Van, Hoang

Tien Cuong, Ha Cam Anh. Influence of preparation method on the activity of NiO+MgO/Al₂O₃ catalyst in dry reforming of methane. Journal of Chemistry. 2017; 55(3e): p. 1 – 7.

 

52. Phan Hong Phuong, Luu Cam Loc, Pham The Sang, Nguyen Tri. Combined steam and CO₂ reforming of CH₄ over Nickel catalysts based on Al₂O₃-MgO. Tạp chí Khoa học – Công nghệ. 2017; 55(1B): p. 49 – 56.

53. Zhao, J.Sun, Q.Li, G.D.Stucky. Morphological control of highly ordered mesoporous silica SBA-15. Chemistry of Materials. 2000; 12(2): p. 275 – 279.

54. S.Roh, K.Y.Koo, J.H.Jeong, Y.T.Seo, D.J.Seo, Y.S.Seo, W.L.Yoon, S.B.Park. Combined reforming of methane over supported Ni catalysts. Catalysis Letters. 2007; 117(1 – 2): p. 85 – 90.

55. Phan Hong Phuong, Luu Cam Loc, Hoang Tien Cuong, Nguyen Tri. Effect of NiO loading and thermal

treatment duration on performance of Ni/SBA-15 catalyst in combined steam and CO₂ reforming of CH₄. Materials Transactions. 2018; 59(12): p.1898 – 1902.

 

56. Zhang S.Ji, L.Hu, F.Yin, C.Li, H.Liu. Structural

Characterization of Highly Stable Ni/SBA-15 Catalyst and Its Catalytic Performance for Methane Reforming with CO₂. Chinese Journal of Catalysis. 2006; 27(9): p. 777 – 781.

 

57. Sidik, S.Triwahyono,   A.Jalil,   M.Aziz,   N.

Fatah, L.Teh. Tailoring the properties of electrolyzed Ni/ mesostructured silica nanoparticles (MSN) via different Ni-loading methods for CO₂ reforming of CH₄. Journal of CO₂ Utilization. 2016; 13: p. 71 – 80.

 

58. Zhuang, Y. Qin, and L. Chang. Promoting effect of cerium oxide in supported nickel catalyst for hydrocarbon steam-reforming. Applied catalysis. 1991; 70: p. 1 – 8.

59. Luu Cam  Loc,  Phan  Hong  Phuong,  Dang,

Putthea, Nguyen Tri, Nguyen Thi Thuy Van, Hoang Tien Cuong. Effect of CeO₂ morphology on performance of NiO/ CeO₂ catalyst in combined steam and CO₂ reforming of CH₄. International Journal of Nanotechnology. 2019.

 

60. Wang, W.Qian, W.Chu, F. Wei. Crystal-plane effect of nanoscale CeO₂ on the catalytic performance of Ni/ CeO₂ catalysts for methane dry reforming. Catalysic Science

• 2016; 6(10): p. 3594 – 3605.

61. Xianjun Du, Dengsong Zhang, L iyi Shi, Ruihua

Gao, Jianping Zhang. Morphology Dependence of Catalytic Properties of Ni/CeO₂ Nanostructures for Carbon Dioxide Reforming of Methane. The Journal of Physical Chemistry. 2012; 116(18): p. 10009 – 10016.

 

62. Jianjun Guo, Hui Lou, Xiaoming Zheng. The deposition of coke from methane on a Ni/MgAl₂O₄ catalyst. 2007; 45(6): p. 1314 – 1321.

63. Yaser Vafaeian, Mohammad Haghighi, Sogand Aghamohammadi. Ultrasound assisted dispersion of

different amount of Ni over ZSM-5 used as nanostructured catalyst for hydrogen production via CO₂ reforming of methane. Energy conversion and management. 2013; 76: p. 1093 – 1103.

 

64. S.Fan, A.Z.Abdullah, S.Bhatia. Catalytic technology for carbon dioxide reforming of methane to synthesis gas. Chem Cat Chem. 2009; 1(2): p. 192 – 208.

65. Leilei Xu, Huanling Song, Lingjun Chou. Carbon

dioxide reforming of methane over ordered mesoporous NiO-MgO-Al₂O₃ composite oxides. Applied Catalysis B: Environmental. 2011; 108: p. 177 – 190.

 

66. A.Soria, C.Mateos-Pedrero, A.Guerrero-Ruiz, I.Rodríguez-Ramos. Thermodynamic and experimental

study of combined dry and steam reforming of methane on Ru/ ZrO₂-La₂O₃ catalyst at low temperature. International Journal of hydrogen energy. 2011; 36(23): p. 15212 – 15220.

 

67. Juan-Juan, M.C.Román-Martínez,   M.J.Illán-

Gómez. Effect of potassium content in the activity of K-promoted Ni/Al₂O₃ catalysts for the dry reforming of methane. Applied Catalysis A: General. 2006; 301(1): p. 9 – 15.

 

68. Phan Hong Phuong, Luu Cam Loc, Nguyen Tri,

60       DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

 

PETROVIETNAM

 

Vu Thanh Thuy Tien, Nguyen The Tung. Effect of alkalizing method on characteristics and performance of Ni/SBA-15 catalyst in combined steam and CO₂ reforming of CH₄. The 9th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology. 2018.

 

69. M.M.Danilova, Z.A.Fedorova, V.A.Kuzmin, V.I.Zaikovskii, A.V.Porsin, T.A.Krieger. Combined steam and carbon dioxide reforming of methane over porous nickel based catalysts. Catalysis Science & Technology. 2015; 5(5): p. 2761 – 2768.

70. Phan Hong Phuong, Luu Cam Loc, Nguyen Tri, Nguyen The Tung. Effect of NH₃-alkalization on catalytic performance of Ni/SBA-15 in combined steam and CO₂ re-forming of CH₄. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorp-tion. 2019.

71. Hua-Ping Ren, Yong-Hong  Song,  Wei  Wang,

Jian-Gang Chen, Jie Cheng, Jinqiang Jiang, Zhao-Tie Liu, Zhong-Wen Liu, Zhengping Hao. Insights into CeO₂-modified Ni-Mg-Al oxides for pressurized carbon dioxide reforming of methane. Chemical Engineering Journal. 2015; 259: p. 581 – 593.

 

72. Xu Wenqian; Liu Zongyuan; C.Johnston-Peck Aaron, D.Senanayake Sanjaya, Zhou Gong, Stacchiola

Dario, A.Stach Eric, A.Rodriguez José. Steam Reforming of Ethanol on Ni/CeO₂: Reaction Pathway and Interaction between Ni and the CeO₂ Support. ACS Catalysis. 2013; 3(5): p. 975 – 984.

 

73. Edson L.Foletto, Ricardo W.Alves, Sérgio L.Jahn.

Preparation of Ni/Pt catalysts supported on spinel (MgAl₂O₄) for methane reforming. Journal of power sources. 2006; 161(1): p. 531 – 534.

 

74. M.García-Diéguez, I.S.Pieta, M.C.Herrera, M.A.Larrubia, L.J.Alemany. Improved Pt-Ni nanocatalysts for dry reforming of methane. Applied Catalysis A: General, 377(1 – 2), 191 – 199 (2010).

75. Marco Ocsachoque, Francisco Pompeo, Gloria Gonzalez. Rh-Ni/CeO₂-Al₂O₃ catalysts for methane dry reforming. Catalysis Today. 2011; 172(1): p. 226 – 231.

76. Therdthianwong, C.Siangchin, A.Therdthianwong. Improvement of coke resistance of Ni/Al₂O₃ catalyst in CH₄/ CO₂reforming by ZrO₂ Fuel Processing Technology. 2008; 89(2): p. 160 – 168.

77. W.Chen, C.Y. Wang, C.H.Yu, L.T.Tseng, P.H.Liao. Carbon dioxide reforming of methane reaction catalyzed by stable nickel copper catalysts. Catalysis Today. 2004; 97(2): p. 173 – 180.

78. Valentini,N.L.V.Carreño,L.F.D.Probst,

P.N.Lisboa-Filho, W.H.Schreiner, E.R.Leite, E.Longo. Role of vanadium in Ni:Al₂O₃ catalysts for carbon dioxide reforming of methane. Applied Catalysis A: General. 2003; 255(2): p. 211 – 220.

 

79. Phan Hồng Phương, Lê Hoàng Thanh Dũng, Lê

Ngọc Tài, Nguyễn Trí, Lưu Cẩm Lộc. Ảnh hưởng phụ gia V₂O₅ đến hoạt tính của xúc tác NiO/CeO₂ trong phản ứng reforming CH₄ bằng CO₂ và hơi nước. Tạp chí Hóa học. 2018; 56(3E12): p. 155 – 159 (2018).

 

PROGRESS IN CATALYST OF REFORMING METHANE PROCESS – A POTENTIAL SOLUTION FOR EFFECTIVE USE OF CO₂-RICH NATURAL GAS SOURCES

 

Luu Cam Loc

Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT)

 

Email: [email protected]

 

Summary

 

The rapid increase in emissions of major greenhouse gases such as CO ₂ and CH₄ in the last decade has seriously affected the climate change and the living environment in the world in general and in Vietnam in particular. In addition, the demand for efficient use of CO₂-rich natural gas has promoted studies to find new, highly active and stable catalysts for the reforming methane process. NiO has proven to be the most suitable catalyst for industrial application of the reforming process. To overcome the disadvantages of NiO-based catalysts such as coke formation and sintering at high reaction temperatures, many diverse researches from using new carriers to supporting catalyst by alkali, alkaline earth metals and other metal oxides to improve the catalyst synthesis method have been conducted. As a result, highly efficient catalysts were created, partly thanks to the reduction of the reaction temperature from 800oC to 700oC, the coke formation significantly decreased and the stable working time of the catalyst increased to over 600 hours.

 

Key words: CO₂-rich natural gas, dry reforming, bi-reforming, catalyst.

 

DẦU KHÍ – SỐ 4/2019

61

---

Tải xuống tài liệu học tập PDF miễn phí

[sociallocker id=”19555″] Tải Xuống Tại Đây [/sociallocker]

---