Kiến thức chuyên môn
Khí Thiên Nhiên là gì? Thành Phần, Ứng Dụng & So Sánh LNG, CNG 2025
Khí thiên nhiên (Natural Gas) là một trong những nguồn nhiên liệu hóa thạch quan trọng nhất thế giới, được coi là “nhiên liệu cầu nối” trong quá trình chuyển dịch sang năng lượng tái tạo.
Về cơ bản, đây là một hỗn hợp hydrocarbon ở dạng khí, không màu, không mùi và nhẹ hơn không khí. Nó cháy sạch hơn than đá và dầu mỏ, giải phóng ít hơn đáng kể CO2 và các chất ô nhiễm.
Bài viết này sẽ đi sâu phân tích khí thiên nhiên là gì, thành phần hóa học, các ứng dụng cốt lõi trong công nghiệp, sản xuất điện, và so sánh chi tiết các dạng phổ biến của nó là LNG, CNG và LPG.
Thành Phần Chính Của Khí Thiên Nhiên
Thành phần chính và quan trọng nhất của khí thiên nhiên là Metan (CH4), chiếm từ 70% đến hơn 95% tổng thể tích. Phần còn lại bao gồm các hydrocarbon nặng hơn như Etan, Propan, Butan và các tạp chất (CO2, H2S, N2).
Thành phần của khí thiên nhiên thay đổi tùy theo mỏ, nhưng thành phần chính và quan trọng nhất luôn là Metan (CH4). Chất này chiếm từ 70% đến hơn 95% tổng thể tích. Metan là hydrocarbon đơn giản nhất, làm cho khí thiên nhiên trở thành một nguồn năng lượng hiệu suất cao.
| Thành phần | Công thức | Tỷ lệ thể tích (%) |
|---|---|---|
| Metan | CH₄ | 70-95 |
| Etan | C₂H₆ | 0-10 |
| Propan | C₃H₈ | 0-5 |
| Butan | C₄H₁₀ | 0-2 |
| Tạp chất (CO₂, N₂, H₂S) | – | <5 |
Ngoài ra, khí tự nhiên thô còn chứa các tạp chất cần phải loại bỏ trước khi sử dụng, bao gồm:
- Nước (H₂O): Gây đóng băng đường ống.
- Hydro Sulfide (H₂S): Gây ăn mòn và rất độc.
- Carbon Dioxide (CO2): Không cháy, làm giảm nhiệt trị của khí.
Quá trình “làm ngọt” khí tại các nhà máy xử lý (GPP) sẽ loại bỏ các tạp chất này, đảm bảo chất lượng khí thương phẩm.
Nguồn Gốc và Cách Khai Thác
Khí thiên nhiên được hình thành từ sự phân hủy kỵ khí (không có oxy) của các vật chất hữu cơ bị chôn vùi dưới các lớp đá trầm tích. Dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cực cao trong hàng triệu năm, vật chất này chuyển hóa thành hydrocarbon.
Quá trình khai thác bao gồm:
- Thăm dò: Sử dụng sóng địa chấn để lập bản đồ các mỏ khí tiềm năng.
- Khoan giếng: Khoan các giếng sâu hàng ngàn mét để tiếp cận mỏ.
- Khai thác và Tách: Khí thô được đưa lên bề mặt và đưa đến nhà máy xử lý (GPP). Tại đây, các ‘Khí lỏng tự nhiên’ (NGLs) nặng hơn như Etan, Propan, Butan được tách ra. Những chất này là nguyên liệu đầu vào quý giá cho ngành hóa dầu (ví dụ: Etan để sản xuất nhựa Polyethylene) hoặc được bán riêng dưới dạng LPG (Gas).
Ứng Dụng Thực Tiễn Của Khí Thiên Nhiên
Khí thiên nhiên có ba ứng dụng cốt lõi: Sản xuất điện năng (hiệu suất cao, phát thải thấp), làm Nhiên liệu công nghiệp (cung cấp nhiệt cho lò nung, nguyên liệu sản xuất Amoniac và Methanol), và Giao thông vận tải (dưới dạng CNG và LNG).
Nhờ đặc tính cháy sạch và hiệu suất cao, khí thiên nhiên là nhiên liệu đa năng hàng đầu:
Sản Xuất Điện Năng
Đây là ứng dụng lớn nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến công suất tiêu thụ điện. Các nhà máy điện tua bin khí chu trình hỗn hợp (CCGT) có thể đạt hiệu suất trên 60% và tạo ra ít hơn 50% CO2 so với than.
Các nhà máy điện tua bin khí chu trình hỗn hợp (CCGT) sử dụng khí thiên nhiên có thể đạt hiệu suất trên 60%, cao hơn nhiều so với nhà máy than. Nó tạo ra ít hơn 50% CO2 so với than, giúp giảm phát thải khí nhà kính.
Nhiên Liệu Công Nghiệp
Khí thiên nhiên cung cấp nguồn nhiệt lượng sạch cho các lò nung (sản xuất thép, xi măng) và là nguyên liệu đầu vào để sản xuất Amoniac (NH3) (làm phân đạm) và Methanol.
- Nguồn nhiệt: Cung cấp nhiệt lượng lớn, ổn định và sạch cho các lò nung trong sản xuất thép, xi măng, thủy tinh và gốm sứ.
- Nguyên liệu hóa chất: Là nguyên liệu đầu vào không thể thiếu để sản xuất Amoniac (NH3), nền tảng của các loại phân đạm. Nó cũng được dùng để sản xuất Methanol, một dung môi và hóa chất công nghiệp quan trọng.
Giao Thông Vận Tải (LNG & CNG)
Khí thiên nhiên được sử dụng dưới dạng CNG (Compressed Natural Gas) – khí nén ở áp suất 200-250 bar cho xe bus – hoặc LNG (Liquefied Natural Gas) – khí lỏng làm lạnh -162°C, giảm thể tích 600 lần, cho tàu biển và xe tải nặng.
- CNG (Compressed Natural Gas): Khí thiên nhiên được nén ở áp suất 200-250 bar. Đây là lựa chọn phổ biến cho xe bus thành phố, xe tải nhẹ và xe rác vì chi phí thấp và giảm ô nhiễm đô thị.
- LNG (Liquefied Natural Gas): Khí được làm lạnh sâu đến -162°C, hóa lỏng và giảm thể tích 600 lần. Điều này giúp vận chuyển đường dài bằng tàu biển và sử dụng cho xe tải hạng nặng, tàu thủy.
Trữ Lượng Khí Thiên Nhiên Ở Việt Nam 2025
Tính đến năm 2025, trữ lượng khí thiên nhiên đã xác minh của Việt Nam ước tính khoảng 600 tỷ m³, xếp thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á. Các mỏ/bể chính bao gồm Nam Côn Sơn và Cửu Long.
Việt Nam có nguồn tài nguyên khí thiên nhiên đáng kể. Tính đến năm 2025, trữ lượng đã xác minh của Việt Nam ước tính khoảng 600 tỷ m³, xếp thứ 3 trong khu vực Đông Nam Á.
Các mỏ/bể chính bao gồm:
- Bể Nam Côn Sơn: Là nguồn cung cấp lớn nhất, đóng góp khoảng 40% sản lượng điện cho cả nước.
- Bể Cửu Long và Bể Mã Lai – Thổ Chu.
Sản lượng khai thác trong nước được dự báo đạt đỉnh khoảng 14.6 tỷ m³ vào năm 2025. Tuy nhiên, do nhu cầu tăng nhanh và sản lượng các mỏ hiện hữu suy giảm, Việt Nam đang chuyển dịch sang nhập khẩu LNG để bù đắp thiếu hụt và đảm bảo an ninh năng lượng.
So Sánh Chi Tiết LNG, CNG, LPG
Điểm khác biệt cốt lõi: LNG và CNG đều là Metan (khí thiên nhiên), nhưng LNG ở dạng lỏng (-162°C), CNG ở dạng khí nén (200-250 bar). Trong khi đó, LPG (Gas) là Propan/Butan, được hóa lỏng bằng áp suất.
Việc phân biệt rõ ràng LNG, CNG và LPG (Gas) là rất quan trọng vì chúng thường bị nhầm lẫn. Mặc dù đều là nhiên liệu khí, chúng khác nhau về thành phần, trạng thái lưu trữ và ứng dụng.
| Đặc điểm | LPG (Khí Gas) | CNG (Khí Nén) | LNG (Khí Hóa Lỏng) |
|---|---|---|---|
| Thành phần chính | Propan / Butan | Metan (CH₄) >95% | Metan (CH₄) >90% |
| Trạng thái lưu trữ | Lỏng (do nén áp suất) | Khí (nén 200-250 bar) | Lỏng (lạnh -162°C) |
| Tỷ lệ giảm thể tích | ~250 lần | ~200-300 lần | ~600 lần |
| Tỷ trọng so với không khí | Nặng hơn | Nhẹ hơn | Nhẹ hơn (khi hóa hơi) |
| Ứng dụng chính | Nấu ăn, dân dụng, công nghiệp nhẹ | Xe bus, xe tải nhẹ, ô tô | Tàu biển, xe tải nặng, vận tải biển |
Điểm mấu chốt:
- LNG và CNG đều là khí thiên nhiên (chủ yếu là Metan). LNG ở dạng lỏng siêu lạnh, CNG ở dạng khí nén áp suất cao.
- LPG là sản phẩm từ quá trình lọc dầu hoặc tách từ khí thiên nhiên, thành phần chính là Propan và Butan, được hóa lỏng bằng áp suất.
Câu Hỏi Thường Gặp (FAQ)
Dầu mỏ và khí thiên nhiên khác nhau như thế nào?
Sự khác biệt chính nằm ở khối lượng phân tử: Dầu mỏ là hỗn hợp các hydrocarbon nặng (phân tử dài), tồn tại ở dạng lỏng. Khí thiên nhiên chủ yếu là Metan, hydrocarbon nhẹ nhất, tồn tại ở dạng khí.
Cả hai đều là hydrocarbon hình thành từ vật chất hữu cơ cổ đại. Sự khác biệt chính nằm ở khối lượng phân tử: Dầu mỏ là hỗn hợp các hydrocarbon nặng (phân tử dài), tồn tại ở dạng lỏng. Khí thiên nhiên chủ yếu là Metan, hydrocarbon nhẹ nhất, tồn tại ở dạng khí.
Hàm lượng metan cao có ý nghĩa gì?
Hàm lượng metan càng cao, khí càng cháy sạch và có nhiệt trị (giá trị năng lượng) càng cao, thường dao động trong khoảng 35-45 MJ/m³.
Hàm lượng metan càng cao, khí càng cháy sạch và có nhiệt trị (giá trị năng lượng) càng cao, thường dao động từ 35-45 MJ/m³.
LNG có phải là LPG không?
Không. Đây là hai chất hoàn toàn khác nhau: LNG (Liquefied Natural Gas) là Metan (CH₄) được làm lạnh -162°C. LPG (Liquefied Petroleum Gas) là Propan (C₃H₈) và Butan (C₄H₁₀) được nén dưới áp suất.
Không. Đây là hai chất hoàn toàn khác nhau:
- LNG (Liquefied Natural Gas): Là Metan được làm lạnh -162°C.
- LPG (Liquefied Petroleum Gas): Là Propan và Butan được nén dưới áp suất.
Khí thiên nhiên có an toàn không?
Có, khí thiên nhiên được coi là nhiên liệu hóa thạch an toàn nhất. Do nhẹ hơn không khí, nếu có rò rỉ, nó sẽ nhanh chóng bay lên và phân tán, giúp giảm đáng kể nguy cơ cháy nổ.
Khí thiên nhiên được coi là nhiên liệu hóa thạch an toàn nhất. Nó nhẹ hơn không khí, nên nếu có rò rỉ, nó sẽ nhanh chóng bay lên và phân tán, giảm nguy cơ cháy nổ. Nó cũng cháy sạch nhất, thải ra ít CO2 và gần như không có muội than hay lưu huỳnh.
Tóm lại, khí thiên nhiên là một trụ cột năng lượng của thế kỷ 21, đóng vai trò then chốt trong sản xuất điện, công nghiệp nặng và là giải pháp giảm phát thải cho giao thông vận tải. Hiểu rõ sự khác biệt giữa LNG, CNG và LPG là chìa khóa để khai thác hiệu quả nguồn tài nguyên quý giá này.
*(Dữ liệu trong bài được tổng hợp từ các nguồn uy tín như EIA, PGS và Petrovietnam, cập nhật 2025.)*
Nguyen Thi My Linh
