Sản phẩm ethylene glycol được sản xuất từ than đã được chấp nhận, nhưng lại gặp phải một vấn đề khó xử

Thread Content

Sản phẩm ethylene glycol được sản xuất từ than đã được chấp nhận, nhưng vẫn gặp phải một số khó khăn. Tác giả/Nguồn: Ngày đăng: 08-08-2016. Số lần truy cập: 4. Trung Quốc là thị trường tiêu thụ ethylene glycol lớn nhất thế giới, với quy mô thị trường rất lớn. Nhưng sản lượng ethylene glycol trong nước vẫn chưa thể đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước, do đó vẫn phải dựa vào việc nhập khẩu trong thời gian dài. Trong những năm gần đây, ngành sản xuất etylen glycol từ khí tổng hợp trong nước phát triển rất nhanh. Các sản phẩm này dần được thị trường tiêu thụ chấp nhận, và có thể giúp lấp đầy một phần nhu cầu trên thị trường trong nước. Dự kiến trong vài năm tới, quy mô sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp trong nước sẽ tiếp tục tăng lên. Ethylene glycol được sản xuất từ khí tổng hợp sẽ đóng vai trò quan trọng trong thị trường ethylene glycol của Trung Quốc. Làm thế nào để giảm thêm chi phí tổng thể trong quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thành ethylene glycol, cũng như xây dựng các tiêu chuẩn ngành cho sản phẩm này, là những vấn đề quan trọng mà ngành hiện đang phải đối mặt. Sự cân bằng giữa cung và cầu trên thị trường toàn cầu chưa được đảm bảo; nhu cầu về ethylene glycol tại Trung Quốc rất lớn. Trên phạm vi toàn cầu, ethylene glycol là một sản phẩm hóa chất quan trọng, được sử dụng chủ yếu để sản xuất polyester (bao gồm sợi polyester, vật liệu dùng để làm chai lọ và màng nhựa), dùng làm chất chống đông, và để sản xuất nhựa polyester bất bão hòa. Trong đó, việc sản xuất polyester là ứng dụng chính của ethylene glycol. Theo thống kê, lượng ethylene glycol được sử dụng để sản xuất polyester trên toàn thế giới mỗi năm chiếm hơn 85% tổng lượng ethylene glycol tiêu thụ trên toàn cầu. Thị trường ethylene glycol toàn cầu về cơ bản đang trong tình trạng cung vượt cầu, nhưng lại có sự mất cân đối giữa các khu vực sản xuất và tiêu thụ. Trung Đông, Đông Bắc Á và Bắc Mỹ là những khu vực cung cấp ethylene glycol chính trên thế giới; tổng lượng cung từ các khu vực này chiếm khoảng 84% tổng lượng cung toàn cầu. Khu vực Đông Bắc Á là khu vực tiêu thụ ethylene glycol lớn nhất thế giới, với mức tiêu thụ chiếm khoảng 60% tổng lượng tiêu thụ toàn cầu. Trong số đó, Trung Quốc là quốc gia tiêu thụ etylen glycol lớn nhất thế giới. Năm 2015, lượng etylen glycol mà Trung Quốc tiêu thụ lên tới 12,75 triệu tấn, chiếm khoảng một nửa tổng lượng tiêu thụ trên toàn thế giới. Tuy nhiên, tính đến cuối năm 2015, tổng công suất sản xuất ethylene glycol trong nước Trung Quốc là 7,45 triệu tấn. Lượng sản xuất trong năm 2015 chỉ đạt 4 triệu tấn, trong khi lượng nhập khẩu lên tới 8,75 triệu tấn. Do đó, có một khoảng trống lớn trên thị trường; tỷ lệ tự cung tự cấp vẫn ở mức khoảng 30%. Do đó, Trung Quốc buộc phải dựa vào việc nhập khẩu ethylene glycol. Theo các dữ liệu ước tính được công bố bởi Yahuà Consulting tại Hội thảo kỹ thuật và kinh tế về việc sản xuất ethylene glycol từ than lần thứ 7, đến năm 2020, lượng ethylene glycol tiêu thụ tại Trung Quốc sẽ vào khoảng 17 triệu tấn. Lúc đó, công suất sản xuất ethylene glycol trong nước cũng sẽ tăng gấp đôi. Tuy nhiên, sản lượng ethylene glycol trong nước vẫn chưa thể đáp ứng được nhu cầu thị trường; nhu cầu về ethylene glycol vẫn rất lớn. Có hai phương pháp sản xuất chính; phương pháp sử dụng khí tổng hợp đang dần được công nhận. Hiện nay, trên thế giới, có hai phương pháp chính để sản xuất ethylene glycol, đó là phương pháp sử dụng ethylene và ethylene oxide, và phương pháp sử dụng khí tổng hợp cùng oxalic ester. Quy trình sử dụng ethylene và ethylene oxide để sản xuất ethylene glycol bao gồm việc oxy hóa ethylene và thủy phân ethylene oxide. Đây là phương pháp sản xuất ethylene glycol được các nhà sản xuất lớn trên toàn thế giới áp dụng rộng rãi. Quy trình tổng hợp ethylene glycol bằng phương pháp ester hóa oxalic acid sử dụng khí carbon monoxide và hydro làm nguyên liệu chính. Quy trình này bao gồm việc tạo ra ester của oxalic acid thông qua phản ứng carbonyl hóa, sau đó tiến hành hydro hóa các este đó để thu được ethylene glycol. Hiện nay, công nghệ này đã được ứng dụng trong sản xuất công nghiệp tại nước ta. Sơ đồ quy trình sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp. Phương pháp sản xuất ethylene glycol bằng khí tổng hợp lần đầu tiên được đề xướng bởi D.M. Fenton thuộc công ty United Oil của Hoa Kỳ vào năm 1966. Vào những năm 1880, Viện Cấu trúc Vật chất thuộc Viện Khoa học Trung Quốc tại Phúc Kiến cùng Đại học Thiên Tân đã là những đơn vị tiên phong trong việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ liên quan tại Trung Quốc. Sau hơn hai mươi năm nghiên cứu và phát triển, nhà máy sản xuất ethylene glycol bằng phương pháp khí tổng hợp đầu tiên trên thế giới đã đi vào hoạt động vào năm 2009. Trong những năm tiếp theo, cùng với sự phát triển ngày càng chuyên sâu của ngành hóa chất từ than, các nhà máy sản xuất etylen glycol bằng phương pháp khí tổng hợp được xây dựng liên tục, khiến công suất sản xuất tăng lên một cách nhanh chóng. Tính đến cuối năm 2015, các nhà máy sản xuất ethylene glycol bằng phương pháp tổng hợp đã có khả năng sản xuất 1,87 triệu tấn sản phẩm mỗi năm. Con số này chiếm khoảng 1/4 tổng công suất sản xuất ethylene glycol của cả nước Trung Quốc. Sau nhiều năm phát triển, quy trình sản xuất ethylene glycol bằng phương pháp khí tổng hợp đã trở nên khá hoàn thiện. Các chất xúc tác cốt lõi trong quy trình này đã được kiểm chứng trong các nhà máy công nghiệp; quy trình sản xuất cũng như mức tiêu thụ năng lượng đã được tối ưu hóa và tích hợp một cách hiệu quả. Sản phẩm ethylene glycol thu được từ phương pháp này cũng đã được ứng dụng thành công trong việc sản xuất polyester. Việc sử dụng phương pháp khí tổng hợp để sản xuất ethylene glycol đang dần được giới công nghiệp chấp nhận. Nguồn nguyên liệu rất đa dạng, mang lại nhiều cơ hội ứng dụng trong lĩnh vực thương mại. Nguồn tài nguyên than dồi dào ở nước ta tạo điều kiện thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ sản xuất ethylene glycol bằng phương pháp sử dụng khí tổng hợp. Đồng thời, lượng lớn khí thải công nghiệp giá rẻ (khí thải từ lò điện phốt pho, khí thải từ lò luyện than, v.v.) cũng góp phần làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu cho công nghệ này. Nhờ vào thị trường ethylene glycol rộng lớn trong nước, nguồn nguyên liệu giá rẻ và dễ tìm, cùng mức lợi nhuận cao từ việc sản xuất ethylene glycol bằng phương pháp sử dụng khí tổng hợp, trong những năm gần đây đã có rất nhiều dự án sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp được triển khai tại Việt Nam. Công nghệ chuyển đổi khí tổng hợp thành ethylene glycol không chỉ có thể được ứng dụng trong việc sản xuất ethylene glycol từ than, mà còn giúp tận dụng hiệu quả khí thải công nghiệp. Vào năm 2015, công ty Huisheng Engineering đã thực hiện dự án xây dựng nhà máy chuyển hóa khí thải từ quá trình sản xuất phốtpho vàng thành axit oxalic với công suất 70.000 tấn/năm, và ethylene glycol với công suất 10.000 tấn/năm, cho công ty Guizhou Xinxin Chemical (Group) Co., Ltd., theo phương thức EPC. Trong dự án này, công nghệ được sử dụng là công nghệ tổng hợp ethylene glycol từ khí đồng phân, một công nghệ mà Huisheng Engineering, Tập đoàn Xinxin và Đại học Tianjin cùng sở hữu bản quyền hoàn toàn. Công nghệ này sử dụng khí carbon monoxide và hydro thu được sau quá trình làm sạch và tách chiết khí thải từ phốtpho vàng làm nguyên liệu để sản xuất các sản phẩm hóa chất có giá trị cao. Công nghệ tổng hợp ethylene glycol từ khí tổng hợp của Đại học Thiên Tân sử dụng phương pháp phản ứng ở trạng thái khí để tạo ra ester oxalic, sau đó hydro hóa ester oxalic nhằm thu được ethylene glycol. Kể từ năm 2011, Huisen Engineering đã hợp tác với Đại học Thiên Tân trong dự án chuyển đổi khí tổng hợp thành ethylene glycol. Đại học Thiên Tân chịu trách nhiệm xây dựng bộ quy trình cơ bản cho các thiết bị công nghiệp, trong khi Huisen Engineering đảm nhận việc thiết kế cơ bản và chi tiết. Cả hai bên cùng nhau tối ưu hóa, điều chỉnh và thiết kế các quy trình liên quan đến việc chuyển đổi khí tổng hợp thành ethylene glycol. Bộ công nghệ tổng thể để sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp, sau khi được cải tiến và tối ưu hóa, có thể giúp sản xuất 300.000 tấn ethylene glycol mỗi năm trong một dây chuyền duy nhất. Điều này giúp giảm chi phí đầu tư vào các thiết bị sản xuất ethylene glycol xuống 10%. Đồng thời, việc ứng dụng công nghệ sáng chế về quá trình chưng cất bằng máy bơm nhiệt hiệu quả giúp đảm bảo tỷ lệ sản phẩm chất lượng cao từ ethylene glycol, đồng thời giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của thiết bị. Tác động từ giá dầu thấp: Cùng tồn tại cơ hội và thách thức. Trong lúc các nhà máy sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp trong nước đang được xây dựng một cách tích cực, giá dầu thô quốc tế lại giảm mạnh từ mức trên 100 đô la/thùng xuống dưới mức 30 đô la/thùng; hiện tại giá dầu khoảng 50 đô la/thùng. Giá của các nguyên liệu năng lượng và hóa chất cũng như các loại hóa chất công nghiệp trong nước đã giảm mạnh. Giá ethylene glycol từ khoảng 7500 nhân dân tệ/tấn vào nửa đầu năm 2014 giờ đã giảm xuống còn khoảng 5000 nhân dân tệ/tấn. Tuy nhiên, nhờ vào không gian thị trường rộng lớn trong nước, so với các loại hóa chất khác, ethylene glycol vẫn có khả năng chống chịu tốt trước sự giảm giá của dầu mỏ. Thêm vào đó, việc sử dụng nguyên liệu và năng lượng với chi phí thấp cũng giúp tăng lợi nhuận. Trong bối cảnh hiện tại, việc đầu tư xây dựng các nhà máy sản xuất ethylene glycol từ khí tổng hợp vẫn còn mang lại tiềm năng lợi nhuận nhất định. Nhìn ra toàn cầu, do hầu hết ethylene ở khu vực Trung Đông được sản xuất bằng cách phân hủy khí đồng hành từ dầu mỏ, nên chi phí sản xuất tổng thể của phương pháp này có ưu thế lớn so với phương pháp sử dụng naphtha để sản xuất ethylene tại các quốc gia khác. Tuy nhiên, việc ứng dụng rộng rãi phương pháp chuyển hóa khí tổng hợp thành ethylene glycol sẽ giúp giảm mức độ phụ thuộc của thị trường trong nước vào ethylene glycol nhập khẩu từ nước ngoài. Đồng thời, điều này cũng có ý nghĩa tích cực trong việc đảm bảo an ninh năng lượng. Trong bối cảnh hiện tại, việc làm thế nào để giảm thêm chi phí tổng thể trong quy trình chuyển hóa khí tổng hợp thành ethylene glycol, cũng như cách để sản phẩm này được sử dụng triệt để trong quy trình sản xuất polyester, đang là những vấn đề được ngành công nghiệp quan tâm nhất. Mở rộng quy mô của các thiết bị sản xuất ethylene glycol và giảm mức tiêu thụ vật liệu cũng như năng lượng là những biện pháp hiệu quả để giảm chi phí đầu tư. Yếu tố then chốt nằm ở việc nâng cao hiệu suất của các chất xúc tác quan trọng cũng như tối ưu hóa quy trình sản xuất. Ví dụ, thông qua những nghiên cứu lâu dài, Đại học Tianjin đã phát triển được các chất xúc tác dùng cho quá trình carboxyl hóa và hydro hóa; nhờ đó, phản ứng có thể diễn ra ở nồng độ cao của methylene nitrite (MN) và dimethyl oxalate (DMO). Điều này không chỉ giúp tăng hiệu suất phản ứng mà còn giảm lượng khí cần sử dụng trong quá trình sản xuất. Trong cùng điều kiện, khả năng xử lý của mỗi lò phản ứng có thể tăng thêm 10%–15%, từ đó giúp giảm chi phí đầu tư vào các thiết bị sản xuất và giảm chi phí vận hành. Đồng thời, thông qua sự hợp tác giữa Huisheng Engineering và Đại học Thiên Tân trong việc tích hợp và tối ưu hóa quy trình sản xuất ethylene glycol, người ta không chỉ đảm bảo được hoạt động ổn định của thiết bị trong thời gian dài mà còn nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng, từ đó giúp giảm chi phí vận hành trong quá trình sản xuất ethylene glycol. Mặc dù việc sử dụng khí tổng hợp để sản xuất ethylene glycol đã được áp dụng một phần trong quy trình sản xuất polyester, nhưng hiện vẫn chưa có các tiêu chuẩn cụ thể nào dành cho ethylene glycol được sản xuất bằng phương pháp này. Các tiêu chuẩn hiện hành dành cho ethylene glycol được sản xuất từ ethylene cũng không thể phản ánh đầy đủ chất lượng của sản phẩm ethylene glycol. Ngoài ra, việc nghiên cứu về cách các tạp chất với hàm lượng thấp có trong ethylene glycol sản xuất từ khí tổng hợp ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm polyester vẫn chưa được tiến hành một cách kỹ lưỡng. Những nghiên cứu liên quan đến vấn đề này đang trở thành điểm thu hút sự chú ý của nhiều bên.