VINACHEM

Ở nhiều nơi trên thế giới, than được xem như nhiên liệu không sạch, làm cho Trái Đất nóng lên và cần phải thay thế bằng những loại nhiên liệu khác. Tuy nhiên, trong công nghiệp hóa chất Trung Quốc than lại đang trở thành nguyên liệu được ưa chuộng để sản xuất sợi và nhựa polyeste.

Nguồn nguyên liệu dồi dào

Vì thiếu nguồn dầu mỏ và khí thiên nhiên nội địa, công nghiệp hóa chất Trung Quốc luôn nằm trong vị thế bất lợi về chi phí sản xuất so với các quốc gia khác. Nhưng Trung Quốc có rất nhiều than. Đây là quốc gia duy nhất trên thế giới sản xuất mỗi năm hàng triệu tấn PVC, polyolefin và nhiên liệu lỏng từ nguyên liệu than.

Cho đến gần đây, polyeste vẫn chưa nằm trong danh sách các nguyên liệu được sản xuất từ than, nhưng điều đó sẽ thay đổi nhanh chóng. Những quy trình công nghệ tương đối mới, cho phép sử dụng than để sản xuất etylen glycol - nguyên liệu cho sản xuất sợi polyeste và chất dẻo bao bì - đang thu hút sự quan tâm lớn tại Trung Quốc.

Xu hướng chấp nhận việc sử dụng than để sản xuất etylen glycol sẽ càng gia tăng nhanh nếu công nghệ mới được chứng thực. Tại Nội Mông, một công ty Trung Quốc đang xây dựng nhà máy áp dụng quy trình mới trong sản xuất etylen glycol với chi phí thấp hơn và độ an toàn cao hơn.

Hàng năm, Trung Quốc nhập khẩu khoảng một phần tư sản lượng etylen glycol của toàn thế giới (31 triệu tấn). Đây là khối lượng lớn mà chính phủ đang tìm cách giảm.

Xu hướng sản xuất etylen glycol từ than

Phần lớn etylen glycol trên thế giới được sản xuất từ etylen - hóa chất cơ bản này thường được sản xuất bằng quá trình crăcking dầu mỏ hoặc khí thiên nhiên trong các nhà máy hóa dầu.

Nhưng sản xuất etylen glycol từ than tại Trung Quốc đang đạt tốc độ tăng trưởng rất lớn. Xuất phát từ con số 0 vào năm 2011, nay công suất etylen glycol sản xuất từ than tại Trung Quốc đã lên đến 3,5 triệu tấn. Dự kiến, đến năm 2022 công suất này sẽ được nâng lên gấp đôi. Ngày nay, các nhà máy etylen glycol sử dụng nguyên liệu than chiếm khoảng 40% công suất etylen glycol trong nước và chiếm 14% sản lượng thực tế. Trong 5 năm tới, các chuyên gia dự báo các nhà máy sử dụng than sẽ chiếm 20% sản lượng etylen glycol của Trung Quốc, trong khi đó công suất sẽ chiếm một nửa tổng công suất cả nước.

Theo tính toán, sản xuất etylen glycol từ than theo công nghệ mới nhất hiện nay sẽ có khả năng cạnh tranh với sản xuất etylen glycol từ dầu mỏ nếu giá dầu mỏ cao hơn 50 USD/ thùng. Với giá dầu mỏ hiện đang ở mức trên 55 USD/thùng, sản xuất etylen glycol từ than sẽ có tính cạnh tranh rất cao.

Trên thực tế, các chuyên gia phân tích thị trường dự kiến, trong tương lai các quốc gia khác sẽ bắt đầu sản xuất etylen glycol từ than, những quốc gia hiện đang đi theo xu hướng này là ấn Độ và Inđônêxia.

Vấn đề môi trường

Khi sản xuất hóa chất từ than, một vấn đề lớn là lượng CO₂ lớn phát thải trong quá trình sản xuất. Trung Quốc được coi như nguồn phát thải CO₂ lớn nhất thế giới, với lượng phát thải hàng năm cao gần gấp đôi lượng phát thải của Mỹ.

Các chuyên gia dự kiến, Trung Quốc sẽ đưa ra hệ thống kiểm soát quốc gia về phát thải CO₂ trong nước. Những công ty có lượng phát thải CO₂ càng lớn thì sẽ phải đóng thuế càng nhiều.

Công nghệ sản xuất

Công nghệ cơ bản để sản xuất etylen glycol từ than đã có mặt từ nhiều thập niên nay. Vào thập niên 1970, Công ty Ube Industries của Nhật Bản đã phát triển quy trình sử dụng khí tổng hợp (thường được sản xuất từ than) để sản xuất etylen glycol thông qua phản ứng nhiều bước, trong đó tiêu thụ và tạo ra metyl nitrit.

Vào thời gian đó, quy trình của Ube Industries đã không được phát triển rộng rãi, nhưng cách đây 10 năm nó lại nổi lên ở Trung Quốc. Công ty sản xuất hóa chất của Nhật Bản là HighChem đã hợp tác với Công ty Easst China Engineering and Technology để cải tiến quy trình của Ube. Những nỗ lực này đã gặt hái thành quả vào năm 2012 khi Công ty Tianye khánh thành nhà máy 50.000 tấn tại Tân Cương, sử dụng công nghệ của Ube.

Đồng thời, Công ty Pujing Chemical Industry tại Thượng Hải đã điều chỉnh quy trình metyl nitrit và bắt đầu đăng ký sáng chế một phiên bản cạnh tranh của quy trình ube. Quy trình này khác biệt nhiều so với quy trình ube ở những chất xúc tác mà nó sử dụng, đây là yếu tố then chốt của quy trình.

Hai quy trình trên đều tỏ ra hấp dẫn đối với các nhà sản xuất than Trung Quốc. Sản xuất hóa chất từ than mang lại lợi nhuận rất cao. etylen glycol sản xuất từ than cũng hấp dẫn đối với các nhà sản xuất polyeste vì nó thường được bán rẻ hơn etylen glycol thông thường do độ tinh khiết thấp và chất lượng không ổn định.

Quy trình Ube trong sản xuất etylen glycol từ than có một số nhược điểm. Công nghệ sản xuất khá phức tạp, các nhà máy thường bị đóng cửa bất ngờ để sửa chữa. Một trong những lý do ngừng hoạt động là một số nhà sản xuất phải mua khí tổng hợp từ các nguồn cung ứng không ổn định từ bên ngoài.

Nhưng thách thức lớn đối với quy trình Ube là việc sử dụng hợp chất trung gian metyl nitrit - một chất khí nguy hiểm. Metyl nitrit có thể phản ứng với CO qua chất xúc tác và tạo ra hỗn hợp dimetyl oxalat và NO. Đáp lại, dimetyl oxalat được chuyển hóa thành etylen glycol, tạo ra metyl nitrit.

Để giảm thiểu những rủi ro liên kết với metyl nitrit, các nhà sản xuất sử dụng quy trình ube có xu hướng xây dựng các nhà máy tương đối nhỏ, đôi khi họ xây dựng một số nhà máy tại cùng một địa điểm. Trái lại, nhà máy lớn tại Nội Mông do Tập đoàn Jiutai của Trung Quốc xây dựng chỉ có hai dây chuyền sản xuất.

Tuy cũng sản xuất etylen glycol từ than, các dây chuyền sản xuất của Jiutai sử dụng một quy trình hoàn toàn khác. Trong quy trình này, khí tổng hợp được xử lý thành metanol, sau đó thành formaldehyt nhờ công nghệ JM đã được chứng thực thương mại. Tiếp theo, quy trình do JM và Eastmann phát triển sẽ được áp dụng.

Hai công ty Eastmann và JM đã làm việc khoảng một thập niên với quy trình sản xuất etylen glycol từ formaldehyt, họ đã thử nghiệm nó tại một nhà máy ở Anh. Nhà máy của Tập đoàn Jiutai sẽ là nhà máy đầu tiên áp dụng quy trình này trên quy mô thương mại. Jiutai đang triển khai quy trình ở quy mô lớn và xây dựng nhà máy etylen glycol công suất 1 triệu tấn, được cung cấp nguyên liệu từ nhà máy formaldehyt 1,5 triệu tấn/năm. Sản lượng của nhà máy có thể được bán dễ dàng cho nhà máy polyeste tại miền Đông Trung Quốc. Nhu cầu etylen glycol ở miền Đông Trung Quốc rất lớn, trong khi đó etylen glycol sản xuất theo quy trình mới có chất lượng cao hơn sản phẩm sản xuất theo phương pháp của Ube. Hơn nữa, trong những năm gần đây các nhà sản xuất dietylen glycol đã đạt được biên lợi nhuận cao ở Trung Quốc. Nhà máy hiện đang được xây dựng và theo kế hoạch sẽ đi vào vận hành cuối năm 2021.

Như vậy, trong tương lai sợi polyeste dùng trong quần áo gia công tại Trung Quốc có khả năng sẽ được sản xuất ngày càng nhiều từ than.

HV

Theo Chemical & Engineering News, 1/2019