Liệu số vốn khổng lồ được đầu tư vào dự án methanol “lớn nhất mọi thời đại” có thể được thu hồi lại hay không

Thread Content

Ngành methanol của Trung Quốc đang đứng trước bờ vực thẳm – Tạp chí Tài chính Tin tức. Nguồn: Tạp chí Tài chính Tin tức. Tác giả: Người sao Hỏa. Số lần đọc: 47411. Thời điểm đăng bài: 2015-11-29 16:07:38. Tiêu đề có vẻ hơi gây sốc, nhưng hãy để tôi kể một câu chuyện trước đã. Có người sở hữu vài mẫu đất. Ban đầu, ông ta trồng toàn lương thực; mỗi năm thu hoạch được vài nghìn cân. Số lượng lương thực này vừa đủ để nuôi sống gia đình, vừa còn dư ra. Cuộc sống của họ khá ổn định và hạnh phúc. Có người bạn thấy anh ấy không dùng hết lượng lương thực đó nên đã gợi ý cho anh ấy rằng có thể dùng lương thực để ủ rượu. Rượu thì tốt hơn nước nhiều lắm. 【Tin tức chính thức】 Xu hướng tăng giá vẫn chưa kết thúc; cơ hội đang ở ngay trước mắt! 【Điểm nhấn】Chủ đề của Diễn đàn cấp cao quốc tế lần thứ hai về con đường giảm phát thải khí nhà kính tại Trung Quốc nghe có vẻ hơi khiến người ta ngạc nhiên, nhưng hãy để tôi kể một câu chuyện trước đã. Có người sở hữu vài mẫu đất. Ban đầu, ông ta trồng toàn lương thực; mỗi năm thu hoạch được vài nghìn cân. Số lượng lương thực này vừa đủ để nuôi sống gia đình, vừa còn dư ra. Cuộc sống của họ khá ổn định và hạnh phúc. Có người bạn thấy anh ấy không dùng hết lượng lương thực nên đã đưa ra gợi ý cho anh ấy, bảo rằng anh ấy có thể dùng lương thực để ủ rượu. Rượu này tốt hơn nước nhiều; uống một chút khi ăn sẽ giúp cảm giác sảng khoái, dễ chịu, và còn mang lại cảm giác như đang bay trên mây nữa. Gia đình này bị cuốn hút bởi thứ rượu này, vì vậy họ đã dùng toàn bộ lượng ngũ cốc còn lại trong nhà để chế rượu. Khi nếm thử, họ nhận ra rằng thứ rượu này thật tuyệt vời. Vì vậy, vào năm sau, họ tiếp tục sử dụng thêm ngũ cốc để chế rượu, và cả gia đình đều say mê thứ rượu quý giá này. Cuối cùng, một ngày nào đó, gia đình này nhận ra rằng lượng thức ăn dự trữ, vốn nhiều đến mức có thể dùng hết trong cả năm, giờ đây đã không còn đủ nữa. Họ buộc phải uống rượu trong tình trạng đói bụng; vì vậy, rượu ngon cũng trở thành thứ rượu đắng ngắt. Nguyên nhân là gì vậy? Hóa ra, dù trước đây người ta có thay đổi nhiều cách để chế biến gạo thành các món ăn khác nhau như cơm, bánh gạo, mì gạo… thì vẫn luôn là gạo thôi. Nhưng nếu muốn chuyển gạo thành rượu thì cần phải dùng tới 3 kg gạo mới có thể thu được 1 kg rượu thôi! Có nhận ra vấn đề gì không? Đó chính là sự tác động của định luật bảo toàn năng lượng giản dị; cụ thể trong các phản ứng hóa học, điều này được thể hiện qua việc tuân theo định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Bất kỳ phản ứng hóa sinh nào cũng là một dạng truyền năng lượng. Trong điều kiện tự nhiên, quá trình chuyển đổi năng lượng luôn có hướng nhất định; nếu muốn thực hiện quá trình chuyển đổi theo hướng ngược lại, thì cần phải bỏ ra thêm năng lượng, nhiều hay ít tùy từng trường hợp. Do đó, vấn đề đặt ra là: hình thức năng lượng nào là tốt nhất để sử dụng trong quá trình chuyển đổi này. Cũng giống như ngũ cốc đã được đề cập ở trên, ngoài việc dùng để sản xuất rượu, chúng còn có thể được chuyển hóa thành nhiên liệu sinh học hoặc các chất trung gian trong công nghiệp hóa học. Tuy nhiên, quy trình công nghệ sinh học này đòi hỏi lượng điện năng rất lớn; không chỉ tiêu tốn nhiều năng lượng mà tính kinh tế của nó cũng rất kém. Hơn nữa, việc sử dụng ngũ cốc để phục vụ nhu cầu công nghiệp còn đe dọa đến an ninh lương thực của con người. Vì vậy, sau giai đoạn ban đầu đầy sự hào hứng, quy trình công nghệ này dần bị lãng quên. Vậy liệu ngành methanol ở Trung Quốc có đang trải qua tình trạng tương tự không? Có phải họ đang mù quáng phát triển những ứng dụng trong các lĩnh vực mà thực ra không nên can thiệp vào hay không? Vậy con đường phát triển tốt nhất cho methanol là gì? Những ứng dụng phổ biến hiện nay của methanol sẽ bị thay thế dần bởi những nguyên liệu hóa chất khác đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn, và do đó sẽ dần bị loại bỏ trong vài năm tới? Đặc biệt là với những nguyên liệu hóa thạch không thể tái tạo như dầu mỏ, khí đốt tự nhiên hoặc than đá, thì nguyên liệu nào giúp sản xuất methanol một cách tiết kiệm chi phí nhất? Trong nhiều trường hợp, các tín hiệu về cung và cầu trên thị trường có thể gây hiểu lầm. Khái niệm về chi phí cũng mang tính tương đối và luôn thay đổi. Đặc biệt, khi các nhà máy hóa chất ngày càng được mở rộng quy mô, họ cố gắng tăng năng suất để giảm chi phí sản xuất và tăng khả năng cạnh tranh. Khi có những sản phẩm mới có tính cạnh tranh cao hơn xuất hiện, thì thị trường cũ sẽ bị thay thế. Thị trường hóa chất cũng vậy, luôn phát triển thông qua việc loại bỏ những yếu tố lỗi thời và tạo ra những yếu tố mới. Rất nhiều ngành công nghiệp từng phát triển mạnh trong quá khứ giờ đã trở nên im lặng. Nhưng vẫn còn một số ngành vẫn tiếp tục phát triển sau hàng trăm năm. Quy luật chung là chỉ những phương pháp có hiệu suất chuyển đổi năng lượng tốt nhất mới có thể tồn tại lâu dài. Bởi vì có thể có hàng trăm cách để tổng hợp một sản phẩm nhất định. Chúng ta có thể so sánh chi phí của các nguyên liệu để đánh giá ưu điểm của các phương pháp tổng hợp khác nhau. Nhưng cuối cùng, điều quan trọng nhất vẫn là so sánh mức năng lượng tiêu thụ trong quá trình tổng hợp và mật độ năng lượng còn lại trong sản phẩm thu được. Điều này mới chính là yếu tố quyết định hiệu quả sử dụng sản phẩm đó trong tương lai. Đó chính là logic cơ bản nhất. Ở châu Âu và Mỹ, người ta thường sử dụng đơn vị năng lượng MMBtu để đo mức độ hiệu quả trong việc sử dụng một loại năng lượng cụ thể. Quan điểm này có giá trị thực tiễn rất lớn, bởi vì định nghĩa của MMBtu chính là: lượng nhiệt cần thiết để nâng nhiệt độ của 1 pound nước tinh khiết lên 1F ； Trong lĩnh vực năng lượng, có một phép so sánh khá thú vị: năng lượng mà con người sử dụng chủ yếu được tạo ra thông qua việc “đun nước”. Có lẽ hầu hết mọi người không tin điều này, nhưng đó thực sự là sự thật. Theo dữ liệu của EIA năm 2012, 88% dầu thô được sử dụng làm nhiên liệu; chỉ khoảng 12% được dùng làm nguyên liệu công nghiệp để sản xuất vật liệu dệt may, nhựa, vật liệu xây dựng, cũng như các sản phẩm chăm sóc da, quần áo, điện thoại di động, thiết bị điện tử, ống dẫn, đồ nội thất, v.v. Trong mọi vật dụng hàng ngày xung quanh chúng ta, đều có thể tìm thấy dấu vết của các sản phẩm từ dầu mỏ. Tuy nhiên, dù được ứng dụng rộng rãi như vậy, chúng vẫn chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng lượng năng lượng được sử dụng. Phần lớn dầu thô vẫn được dùng để đun nước tạo hơi nước, hoặc được chuyển hóa thành khí đốt để vận hành tuabin phát điện; hoặc được dùng làm nhiên liệu để vận hành các phương tiện giao thông. Nói chung, ban đầu, những nguồn năng lượng này đều được xã hội loài người sử dụng dưới dạng năng lượng nhiệt. Hãy quên đi năng lượng tái tạo đi. Trong suốt cuộc đời chúng ta, vai trò của chúng vẫn sẽ rất hạn chế. Ví dụ, ở nước tôi, khoảng 70% lượng điện được sản xuất vẫn từ than đá; còn ở Hoa Kỳ, vào năm 2013, tỷ lệ năng lượng tái tạo được sử dụng chỉ chiếm khoảng 13% mà thôi. Trong việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo trên toàn thế giới, những nguồn năng lượng như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều v.v., vốn không sử dụng động cơ tuabin hơi nước để tạo điện, chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ mà thôi. http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/c7b774472645cdddc630d3e94e9649d1.jpg
http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/d28f2bbfab7382ea7d01f9bf3e6ed323.jpg
Quay trở lại chủ đề của bài viết này – Methanol. Dựa trên logic đã được trình bày ở trên, chúng ta sẽ sử dụng methanol như một ví dụ để phân tích hiệu suất năng lượng trong các ứng dụng của nó, cũng như mật độ năng lượng của các sản phẩm được tạo ra từ methanol. Từ đó, chúng ta có thể xem xét vị trí của methanol trong toàn bộ hệ thống sử dụng năng lượng ở Trung Quốc, liệu việc sử dụng methanol có hợp lý hay không, và tương lai của nó sẽ đi về đâu Khi so sánh tình hình ứng dụng methanol ở nước ngoài với tình hình tại Trung Quốc, có thể thấy rằng tỷ lệ chuyển đổi methanol thành formaldehyde, axit axetic, methylamine và các chất tương tự đều khá giống nhau. Nhu cầu về các chất này cũng khá ổn định. Sự khác biệt chủ yếu nằm ở nhu cầu về methanol dùng làm nhiên liệu, dimethyl ether, cùng với nhu cầu ngày càng tăng đối với các loại hydrocarbon từ quy trình MTO. Đây chính là những yếu tố thúc đẩy nhu cầu về methanol tại Trung Quốc tăng lên một cách nhanh chóng. Nhưng tại sao lại có sự khác biệt như vậy? http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/2eb70c7b409b2cd25a246cdc8035e4b4.jpg
http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/176819ea37d36e231496c24654d5ebce.jpg
1.1 Dimethyl ether: Dimethyl ether còn được gọi là methylether, viết tắt là DME. Ở áp suất bình thường, đây là một chất khí không màu hoặc chất lỏng có thể được nén; nó có mùi nhẹ giống mùi ether. Độ đặc biệt tương đối (ở 20℃) là 0,666; nhiệt độ nóng chảy là -141,5℃, nhiệt độ sôi là -24,9℃. Áp suất hơi ở nhiệt độ phòng khoảng 0,5 MPa. Tính chất của chất này tương tự như khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG). Tan trong nước cũng như trong các dung môi hữu cơ như rượu, ête, propanol, clorofom. Dễ cháy; khi cháy, ngọn lửa có ánh sáng nhẹ. Nhiệt lượng đốt cháy (ở trạng thái khí) là 1455 kJ/mol. Ở nhiệt độ bình thường, DME có tính trơ, khó bị oxy hóa tự phát; nó không gây ăn mòn hay ung thư. Tuy nhiên, dưới tác động của bức xạ hoặc nhiệt độ cao, DME có thể bị phân hủy thành metan, ethan, formaldehyde và các chất khác. http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/7b2baed1d665f6a791d995f48f220475.jpg Là một nguyên liệu hóa chất cơ bản mới nổi, dimethyl ether có rất nhiều ứng dụng. Nhờ những đặc tính tốt về khả năng bị nén, ngưng tụ và bay hơi, dimethyl ether được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hóa chất như dược phẩm và thuốc trừ sâu. Dimethyl ether có độ tinh khiết cao, vì vậy có thể thay thế freon để làm chất phun trong các loại thuốc xịt và chất làm lạnh. Điều này giúp giảm ô nhiễm môi trường và bảo vệ tầng ozone. Một lý do chính khiến nhu cầu về dimethyl ether của Trung Quốc khác với các quốc gia khác chính là việc sử dụng nó như một loại nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu dùng trong đời sống hàng ngày. Do sự kiểm soát độc quyền về giá LPG, xăng và dầu diesel trong nước, các doanh nghiệp tư nhân rất kỳ vọng vào việc sử dụng dimethyl ether thay thế cho các loại nhiên liệu này. Thực tế, cách đây 10 năm, người ta đã bắt đầu sử dụng dimethyl ether để pha trộn vào dầu diesel. Mặc dù chưa có quy định hay tiêu chuẩn rõ ràng nào, nhưng giá nhiên liệu cao trong quá khứ đã khiến việc sử dụng dimethyl ether thay thế LPG, xăng và dầu diesel trở nên khả thi về mặt kinh tế. Hơn nữa, dimethyl ether còn có thể được sử dụng như nhiên liệu dự phòng cho hệ thống cung cấp khí đốt trong thành phố, hoặc để pha trộn với khí hóa lỏng. Vì vậy, nhu cầu về dimethyl ether trong nước cao hơn so với ở nước ngoài. Vấn đề hiện nay là việc sản xuất dimethyl ether chủ yếu được thực hiện từ khí tự nhiên, than đá hoặc khí từ lò luyện cốc. Trong quy trình sản xuất, có hai phương pháp: phương pháp một bước và phương pháp hai bước. Tuy nhiên, về cơ bản, quá trình phản ứng vẫn đòi hỏi phải tạo ra methanol trước, sau đó mới dùng methanol để tạo thành dimethyl ether thông qua quá trình khử nước và kết hợp các phân tử lại với nhau. Tổng mức tiêu thụ năng lượng để chuyển hóa khí tổng hợp thành methanol ở giai đoạn đầu khoảng 46 GJ/kg. Quá trình kết hợp methanol để tạo thành dimethyl ether giải phóng khoảng 744 KJ/kg năng lượng. Trong khi đó, nhiệt lượng sinh ra khi methanol bị đốt cháy là khoảng 19530 KJ/kg. Như vậy, rõ ràng để có được dimethyl ether với nhiệt lượng đốt cháy khoảng 36120 KJ/kg, cần phải tiêu tốn thêm khoảng 50 GJ/kg năng lượng trong quá trình tổng hợp từ 2 phân tử methanol. Vấn đề là hiệu quả cuối cùng vẫn không khác biệt nhiều so với việc sử dụng methanol trực tiếp làm nhiên liệu ； Với giá trị nhiệt chỉ bằng khoảng 2/3 so với LPG, việc sử dụng dimethyl ether thay thế LPG trong hệ thống đường ống cung cấp khí đốt là điều không nên được khuyến khích. Bởi LPG là nguyên liệu hóa chất quan trọng; mặc dù mật độ năng lượng của LPG cao hơn NG khoảng 2,8 lần, nhưng khí tự nhiên lại sạch hơn và thân thiện với môi trường hơn, đồng thời cũng tiện lợi hơn trong việc sử dụng. Trong tương lai, khí tự nhiên vẫn sẽ là loại khí chiếm ưu thế trên thị trường khí đốt. Do đó, dimethyl ether gần như không có chỗ đứng trên thị trường này. Nếu dimethyl ether không thể chiếm được vị thế trong thị trường nhiên liệu thay thế, thậm chí còn bị các nguyên liệu khác thay thế, thì tỷ lệ nhu cầu đối với nó trong các ứng dụng liên quan đến methanol trong tương lai chắc chắn sẽ giảm xuống. Đây là một xu hướng rõ ràng. 1.2 Nhiên liệu metanol: Ở Trung Quốc, metanol được sử dụng làm nhiên liệu theo hai cách. Một cách là pha trộn với xăng để tạo thành các loại nhiên liệu có tỷ lệ metanol khác nhau như M15, M30, M85, M100, v.v., sau đó được bán tại các trạm xăng thông thường. Cách khác là sử dụng quy trình MTG để chuyển đổi metanol trực tiếp thành xăng. Nhờ sự phát triển của ngành hóa chất từ than, phương pháp này ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm từ thị trường. http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/21a7c30bc2a3532cfa3abfac21e67cc1.jpg Thực tế, theo dữ liệu của EIA, mật độ năng lượng của methanol chỉ bằng khoảng một nửa so với xăng; do đó, nó kém hơn cả ethanol hay khí tự nhiên. Lợi ích của nó là làm tăng hàm lượng oxy, giúp quá trình đốt cháy diễn ra sạch hơn. Nhược điểm là nó có độc tính cao và dễ gây ăn mòn. 1.2.1 Methanol pha trộn với xăng: Hiện nay, việc sử dụng methanol để pha trộn với xăng được coi là một nguồn năng lượng thay thế tại Trung Quốc. Năm 2012, Bộ Công nghiệp đã ban hành chỉ thị yêu cầu tiến hành các thí điểm tại các tỉnh như Sơn Tây, Thiểm Tây, Thượng Hải… Tuy nhiên, cho đến nay, các dự án này đều gặp phải sự thờ ơ từ phía các địa phương. Xét về mặt kinh tế, tỷ lệ pha trộn methanol càng cao thì càng hấp dẫn; tốt nhất là loại M100. Vấn đề là, thách thức lớn nhất khi pha methanol vào xăng chính là việc các chất như formaldehyde, axit formic được tạo ra sau quá trình đốt cháy sẽ gây ra tác động ăn mòn và hao mòn nghiêm trọng đối với động cơ. Ngay cả khi sử dụng các chất ức chế ăn mòn đắt tiền, hiệu quả mang lại cũng rất hạn chế. Nghiên cứu của công ty Ford tại Mỹ cho thấy rằng khi sử dụng xăng chứa methanol, hàm lượng sắt trong dầu bôi trơn động cơ cao gấp 5,2 lần so với khi sử dụng xăng không chì. Tình trạng mài mòn của động cơ chủ yếu xảy ra ở các vòng piston và thành xi lanh. Ngoài ra, do nhiệt hóa hơi của methanol khá lớn, nên chất này khó bay hơi và chảy vào thành xi lanh. Điều này khiến lớp dầu bôi trơn bị pha loãng, gây ra tình trạng kết tủa nghiêm trọng, từ đó làm tăng ma sát giữa các bộ phận của động cơ. Kết quả nghiên cứu của RIPP cũng cho thấy rằng xăng chứa methanol có tác động ăn mòn lớp phủ chì-thiếc trên bình nhiên liệu của ô tô. Tính ưa nước của methanol khiến cho sự phân tách các pha xảy ra dễ dàng ngay cả trong điều kiện có một lượng nước nhỏ, từ đó ảnh hưởng đến việc lưu trữ nhiên liệu và hoạt động bình thường của xe hơi. Hơn nữa, methanol là một chất độc thần kinh điển hình. Nó có thể được hấp thụ qua đường hô hấp, đường tiêu hóa và da, gây tổn thương cho niêm mạc đường hô hấp và thị lực của con người. Chất này ảnh hưởng nghiêm trọng nhất đến hệ thần kinh và hệ máu của cơ thể. Việc nghiên cứu và ứng dụng xăng methanol bắt đầu ở nước ngoài vào những năm 1970, trong thời kỳ khủng hoảng dầu mỏ lần thứ hai. Với mục tiêu tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế, các quốc gia như Đức, Hoa Kỳ, Nhật Bản đều đã nghiên cứu về nhiên liệu methanol cũng như các công nghệ liên quan đến xe ô tô sử dụng nhiên liệu này. Ngay từ những năm 70, Hoa Kỳ đã tập trung phát triển các loại xe sử dụng nhiên liệu methanol chuyên dụng như M85 và M100. Tuy nhiên, theo thống kê, sau năm 1998, số lượng xe sử dụng nhiên liệu methanol cũng như lượng nhiên liệu methanol được sử dụng đều giảm dần. Nguyên nhân của điều này là do nhiều yếu tố khác nhau. Những nhược điểm của methanol khi được sử dụng làm nhiên liệu ô tô, đặc biệt là tính độc hại của nó, khiến methanol không được ưa chuộng tại thị trường Mỹ – nơi mà người ta rất coi trọng sức khỏe, an toàn và chất lượng cuộc sống. Trong khi đó, các loại nhiên liệu thay thế như LNG và điện lại an toàn và thân thiện với môi trường hơn, vì vậy methanol dần bị loại bỏ khỏi vai trò là nhiên liệu thay thế. Hơn nữa, các nhà sản xuất ô tô ở Mỹ và Nhật Bản vẫn kiên quyết phản đối việc trộn methanol vào xăng. Theo tiêu chuẩn xăng không chì dành cho ô tô tại Mỹ là ASTM 4814, hàm lượng methanol được quy định không được vượt quá 0,3% thể tích. Trong “Tiêu chuẩn nhiên liệu toàn cầu” được ban hành chung bởi Tổ chức các nhà sản xuất ô tô thế giới vào tháng 12 năm 1998, có quy định rằng “không được sử dụng methanol”. Ngay cả ở châu Âu, mặc dù quy định trong nghị định 85/536/EEC cho phép hàm lượng methanol trong xăng không vượt quá 3%, nhưng các số liệu thống kê cho thấy thực tế chỉ có khoảng 0,1–0,5% methanol được thêm vào nhiên liệu mà thôi. Do hiện tại công nghệ vẫn chưa thể giải quyết triệt để vấn đề ăn mòn kim loại do xăng methanol gây ra, các hãng sản xuất ô tô như General Motors và Ford của Mỹ đã nêu rõ trong sách hướng dẫn sử dụng rằng những chiếc xe sử dụng xăng methanol bị hư hỏng sẽ không nằm trong phạm vi bảo hành. Ở một số khu vực trong nước, người ta đang thử nghiệm việc pha trộn methanol vào nhiên liệu. Lý do chính là áp lực từ giá dầu cao trong những năm gần đây; đặc biệt, các khu vực có nguồn than dồi dào thì lại có điều kiện thuận lợi để quảng bá việc sử dụng methanol trên thị trường. Xét dựa trên những phân tích kinh nghiệm từ các quốc gia khác, có vẻ như trong vài năm tới, Bộ Công nghiệp sẽ không chấp thuận việc mở rộng phạm vi thí điểm. Hơn nữa, tỷ lệ pha trộn methanol có lẽ sẽ được giới hạn trong khoảng 15–85% như hiện tại. Như vậy, tổng lượng methanol trong toàn bộ thị trường thí điểm sẽ không tăng lên. Đồng thời, cùng với việc ngày càng có nhiều ứng dụng của khí tự nhiên, lượng methanol sử dụng sẽ tiếp tục giảm dần. 1.2.2 Quy trình chuyển đổi metanol thành xăng MTGMTG được phát triển cùng với sự phát triển của ngành hóa chất từ than trong những năm gần đây. Về mặt kỹ thuật, đây là phương pháp đã khá hoàn thiện. Nếu phân loại một cách chính xác dựa trên nguồn gốc than, thì thực tế có hai loại. Loại thứ nhất là việc chuyển hóa than trực tiếp thành nhiên liệu xăng và dầu diesel. Quy trình này dựa trên phản ứng tổng hợp F-TO từ khí tổng hợp. Quy trình này đòi hỏi chất lượng than phải cao: hàm lượng tro trong than phải dưới 5%, đồng thời than cần có tính hoạt tính và khả năng nghiền tốt. Hàm lượng các nguyên tố tạp chất như lưu huỳnh, nitơ càng thấp càng tốt. Ngoài ra, quy trình này cũng tiêu tốn nhiều năng lượng, vì vậy điều này đã hạn chế việc ứng dụng công nghệ này tại trong nước ； Một phương pháp khác là quá trình lỏng hóa gián tiếp: than đá hoặc khí tự nhiên được chuyển hóa thành methanol trước, sau đó mới chuyển thành xăng. Phương pháp này không đòi hỏi nguồn than đá cao cấp, quy mô sản xuất cũng có thể linh hoạt. Ngay cả ở các vùng ven biển, xa khu vực khai thác than, miễn là có thể nhập khẩu methanol thì vẫn có thể tiến hành sản xuất. Vì vậy, phương pháp này rất được ưa chuộng tại trong nước. Quá trình phản ứng MTG diễn ra như sau: đầu tiên, methanol bị mất nước để tạo thành dimethyl ether. Sau đó, methanol, dimethyl ether và nước cùng nhau được chuyển hóa thành các hydrocarbon loại nhẹ (C2–C4) dưới tác động của chất xúc tác. Cuối cùng, các chất này tiếp tục phản ứng để tạo thành các hydrocarbon có chuỗi dài hơn, cùng với các hợp chất như paraffin, aromatic hydrocarbon và cycloalkane. Nhìn chung, lượng nhiên liệu cần thiết để sản xuất 1 tấn sản phẩm là 2,5 tấn metanol/giờ dầu. Lượng năng lượng được giải phóng trong quá trình sản xuất là 1,74 MJ/kg. Năng lượng cần cung cấp từ bên ngoài khoảng 360 KJ/mol. Tuy nhiên, với mật độ năng lượng của metanol, thì lượng năng lượng cần thiết để tạo ra dầu thực chất chỉ bằng một nửa so với dầu. Do đó, để có được dầu ở dạng cuối cùng, lượng năng lượng cần tiêu thụ tương đương với 16 lần lượng năng lượng cần thiết để sử dụng metanol. Nếu xét đến việc trong nhiên liệu MTG còn chứa một lượng khá lớn tetramethyltoluene, thì để giảm hàm lượng này cần phải tiến hành quá trình hydro hóa nhằm cải thiện chất lượng nhiên liệu; điều này sẽ khiến chi phí năng lượng tăng lên thêm nữa. Vì vậy, xét về mặt hiệu quả năng lượng, MTG vẫn là nguồn nhiên liệu kém hiệu quả. Về mặt lý thuyết, chỉ khi giá dầu tăng cao và lượng methanol dư thừa, thì mới nên cân nhắc việc chuyển đổi nó thành nhiên liệu xăng để sử dụng thay thế. 1.3 Quy trình chuyển đổi metanol thành olefin, MTOMTO, cũng giống như MTG, được phát triển song hành với sự phát triển của ngành hóa chất từ than trong vài năm gần đây. **Sau khi các dự án MTO của Shenhua Baotou, MTP của Ningmei và MTP của Datang Dolun lần lượt đi vào hoạt động, nhiều khu vực khác cũng không thể cưỡng lại sức hấp dẫn từ mức lợi nhuận khổng lồ từ việc sản xuất polyolefin trong bối cảnh giá dầu cao. Nhiều nơi đã xây dựng những nhà máy tương tự; thậm chí một số khu vực không phải là các trung tâm khai thác than cũng nhập khẩu methanol để xây dựng nhà máy MTO. Họ chẳng thể chờ đợi báo cáo tổng kết từ 3 dự án mẫu ban đầu được công bố. Tuy nhiên, cho đến nay, báo cáo tổng kết này vẫn chưa được công bố. Nhưng đã có một dấu hiệu cho thấy rằng **các điều kiện để được tham gia đã bắt đầu được siết chặt hơn, ngưỡng đầu vào cũng được nâng cao. Ví dụ, theo các tiêu chuẩn được đề ra trong Kế hoạch “12 năm lần thứ hai” dành cho các dự án mẫu về công nghiệp hóa dầu từ than, hiệu suất chuyển đổi năng lượng phải đạt ít nhất 40%; lượng than cần thiết để sản xuất một tấn olefin không được vượt quá 5,3 tấn (tính theo giá trị than tiêu chuẩn); lượng nước cần thiết để sản xuất một tấn than tiêu chuẩn cũng không được vượt quá 4 tấn ； Nếu đạt được mức tiên tiến, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cần phải từ 44% trở lên; lượng than cần thiết để sản xuất một tấn olefin không được vượt quá 5 tấn (tính theo than tiêu chuẩn); lượng nước sạch cần thiết để sản xuất một tấn than tiêu chuẩn cũng không được vượt quá 3 tấn. Không biết trình độ của Thần Hoa ở mức nào, có lẽ vẫn chưa đạt được mức tiên tiến; nếu không thì họ đã công bố rồi. Tuy nhiên, hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ việc đốt than để phát điện ở thời đại ngày nay chỉ khoảng 40–45%. Còn công nghệ IGCC thì được cho là có thể đạt hiệu suất cao hơn, khoảng 50%. Vì vậy, **yêu cầu là hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong công nghiệp chế biến than ít nhất cũng phải tương đương với hiệu suất của phương pháp phát điện bằng nhiệt. Vậy liệu điều đó có đúng không? Lấy quy trình CTO đang được sử dụng phổ biến nhất hiện nay để phân tích, toàn bộ quy trình được chia thành ba giai đoạn: chuyển hóa khí đốt thành khí tổng hợp (000968, diễn đàn cổ phiếu), chuyển hóa khí tổng hợp thành methanol, và cuối cùng là chuyển hóa methanol thành các hợp chất olefin, tức là quy trình MTO. Nói chung, với mức độ công nghệ hiện tại, tỷ lệ chuyển hóa than thành methanol vào khoảng 2,7:1; còn tỷ lệ chuyển hóa methanol thành các loại hydrocarbon thì vào khoảng 3:1. Giá trị nhiệt khi đốt 1kg than tiêu chuẩn là 29306 KJ, còn đối với methanol thì con số này là 19530 KJ/kg. Đối với các chất polyme thì giá trị nhiệt gần 40000 KJ/kg, tương đương với nhiên liệu dầu. Nếu xét trên cơ sở nhà máy sản xuất olefin với công suất 600.000 tấn/năm, hiệu suất chuyển đổi năng lượng ở giai đoạn đầu khoảng 45%, còn ở giai đoạn thứ hai thì vào khoảng 70–80%. Như vậy, tổng hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong toàn bộ quy trình chỉ khoảng 30%. Vì vậy, xét về mặt hiệu suất mà nói, công nghệ CTO/MTO vẫn là công nghệ tiêu tốn nhiều năng lượng và có tỷ lệ chuyển đổi năng lượng thấp. Tuy nhiên, nếu so sánh mật độ năng lượng trong sản phẩm cuối cùng thì sẽ thấy có sự khác biệt. Dù sao thì polyolefin không được dùng để đốt cháy tạo điện hay pha vào xăng để chạy xe hơi; chức năng chính của nó vẫn là được chế tạo thành các sản phẩm khác nhau để sử dụng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống con người. Sự khác biệt lớn nhất giữa sản xuất hóa chất và sản xuất năng lượng là ở chỗ, trong quá trình sản xuất năng lượng, entropy nhiệt sẽ bị đốt cháy để giải phóng năng lượng; còn trong quá trình sản xuất hóa chất, phần lớn entropy nhiệt của các sản phẩm cuối cùng vẫn còn tồn tại trong chính các sản phẩm đó. Xét từ góc độ này, trong quá trình sản xuất hóa chất, miễn là có thể tận dụng nguồn năng lượng một cách tối ưu, thì việc bảo toàn năng lượng vẫn có thể được thực hiện. Mặc dù tỷ lệ chuyển đổi năng lượng trong suốt vòng đời của quá trình này không cao, nhưng ít ra cũng có thể giữ lại một phần năng lượng. Dù vậy, mỗi quá trình vẫn sẽ khiến mất đi 20–30% năng lượng. Nhưng ít nhất thì còn hơn so với việc đốt cháy chúng để tạo thành CO2 và H2O, rồi sau đó lại muốn khôi phục chúng trở lại thành các hợp chất hydrocarbon – điều đó thì rất khó thực hiện. Vì mật độ năng lượng của các sản phẩm hóa chất khá cao, và thời gian sử dụng năng lượng từ chúng cũng dài hơn so với các loại nhiên liệu như xăng, nên việc đánh giá triển vọng của công nghệ MTO không thể được phủ nhận một cách dễ dàng. Tuy nhiên, vẫn còn hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của công nghệ này: sự cạnh tranh trong quy trình chuyển đổi khí tự nhiên thành methanol rồi tiếp tục chuyển thành các loại hydrocarbon; và nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm polyolefin trong nước lớn đến mức nào? Khi nói về nhu cầu đối với polyolefin, yếu tố quan trọng nhất chính là dân số khổng lồ của Trung Quốc. Nhiều chuyên gia trong ngành thường dẫn ra bảng dữ liệu sau để chứng minh rằng thị trường polyolefin trong nước vẫn còn nhiều cơ hội phát triển. Nhưng liệu điều đó có thực sự đúng không? Dù sao thì polyolefin cũng chưa phải là nguyên vật liệu chiến lược; Trung Quốc không cần thiết phải mở rộng quy mô sản xuất ethylene chỉ để đạt mục tiêu tự cung 100% polyolefin, bất chấp thực trạng năng lượng hiện tại. Việc nhập khẩu các sản phẩm polyolefin giá rẻ từ nước ngoài cũng là một lựa chọn tốt; điều này vừa giúp giảm áp lực về nguồn cung năng lượng trong nước, vừa giúp giảm ô nhiễm ； Hơn nữa, mức tiêu thụ polyolefin trong nước cũng đã gần bằng mức trung bình toàn cầu. Việc kỳ vọng mức tiêu thụ polyolefin bình quân đầu người của Trung Quốc sẽ ngang bằng với Mỹ là điều không thực tế. Như có thể thấy từ hai biểu đồ dưới đây, trong một thời gian dài tới, mức tiêu thụ trên mỗi đơn vị GDP của Trung Quốc có lẽ sẽ ngang bằng với các nước phát triển. Tuy nhiên, khoảng cách về GDP bình quân đầu người vẫn sẽ không thay đổi nhiều. Nói cách khác, nhu cầu về các sản phẩm hóa chất bình quân đầu người của Trung Quốc sẽ không thể đạt mức của các nước phát triển, mà nhiều nhất chỉ có thể đạt mức trung bình của thế giới mà thôi. Nói ngắn gọn, không gian phát triển của thị trường polyolefin không lớn như chúng ta tưởng tượng! Xét về các nguyên liệu đầu vào dùng để sản xuất methanol, theo con đường phản ứng hóa học, nguyên liệu chính để tạo ra methanol là khí tổng hợp (CO2, CO và H2) hoặc CH4. Loại đầu tiên chủ yếu được sản xuất từ than đá, còn loại thứ hai thì có nguồn gốc từ khí tự nhiên hoặc khí đá phiến. Nhiều bài viết đã đưa ra kết luận về ưu nhược điểm của các phương án dựa trên các yếu tố như chi phí, và ở đây chúng ta vẫn sẽ xem xét chúng từ góc độ hiệu suất sử dụng năng lượng. Methanol từ than được tạo ra bằng cách chuyển đổi than thành khí gas đốt trong lò khí hóa; sau đó, tỷ lệ giữa hydro và carbon được điều chỉnh trong lò chuyển hóa, rồi methanol được tạo ra trong lò tổng hợp ； Việc chuyển đổi khí tự nhiên thành methanol là quá trình biến CH4 thành khí tổng hợp trong lò chuyển đổi, sau đó dùng khí tổng hợp này để tạo ra methanol trong tháp tổng hợp. Vì vậy, dù đó là khí từ lớp than, khí thu được từ quá trình chuyển hóa than thành khí, khí từ lò nung than, hay khí tự nhiên, thì về bản chất, tất cả đều được sử dụng để sản xuất methanol thông qua việc chuyển hóa khí chứa CO2, H2O, CO và H2 thành methanol. Sự khác biệt nằm ở việc điều chỉnh tỷ lệ hydro và carbon trước khi khí được đưa vào lò chuyển hóa. Về mặt lý thuyết, để sản xuất 1 tấn methanol cần ít nhất ~23 GJ năng lượng. Trong khi đó, việc sản xuất methanol từ khí tự nhiên đòi hỏi khoảng 29–31 GJ năng lượng. Việc sản xuất methanol từ than thì không cần phải điều chỉnh tỷ lệ hydro và carbon thường xuyên, vì vậy mức tiêu thụ năng lượng của quá trình này thấp hơn một chút so với việc sử dụng khí tự nhiên, khoảng 28–29 GJ. Do đó, sự chênh lệch giữa hai phương pháp này không lớn lắm. Xét thấy nguồn tài nguyên khí đốt tự nhiên của nước ta khá khan hiếm, nên trong tương lai chúng ta sẽ cần nhập khẩu một lượng lớn khí đốt tự nhiên. Hơn nữa, khí đốt tự nhiên là loại nhiên liệu sạch, chủ yếu được sử dụng làm nhiên liệu cho các thành phố. Vì vậy, vào tháng 8 năm 2007, **Ủy ban Phát triển và Cải cách đã ban hành “Chính sách sử dụng khí đốt tự nhiên”, trong đó cấm việc sử dụng khí đốt tự nhiên để sản xuất methanol, đồng thời hạn chế việc sử dụng khí đốt tự nhiên để sản xuất amoniac tổng hợp, acetylene, chloromethane và các chất tương tự. Yếu tố ảnh hưởng đến khí tự nhiên đến từ nước ngoài. Do khu vực Trung Đông và Bắc Mỹ có nguồn khí đốt dồi dào, lại cộng thêm việc vận chuyển khí đốt khá khó khăn, nên cách tiếp cận hợp lý nhất chính là chuyển đổi khí đốt thành các hóa chất dạng lỏng hoặc rắn khác. Phương pháp này không tốn nhiều năng lượng, nhưng sản phẩm thu được lại có mật độ năng lượng cao, phù hợp để vận chuyển over long distances. Ở mức độ công nghệ hiện tại, methanol là lựa chọn phù hợp nhất. Tất nhiên, Hoa Kỳ vẫn đang tiếp tục nghiên cứu. Nếu CH4 có thể trực tiếp phản ứng để tạo thành các hợp chất olefin, mà không cần qua giai đoạn phân hủy thành khí tổng hợp rồi mới chuyển thành methanol, thì đó sẽ là một cuộc cách mạng khác trong ngành hóa chất! Bởi vì việc giảm số bước phản ứng có nghĩa là giảm mức tiêu hao năng lượng; hơn nữa, mật độ năng lượng của các loại polyolefin cao gấp hai lần so với methanol. Vì là chất rắn nên chúng cũng thuận lợi hơn trong việc vận chuyển. Do đó, trong tương lai, thứ được nhập khẩu từ nước ngoài sẽ không còn là methanol nữa, mà là các loại polyolefin khác nhau! Gần đây, đã có những dấu hiệu cho thấy điều này. Công ty kỹ thuật công nghệ nhỏ của Mỹ mang tên Siluria đã tổ chức lễ khai trương hoành tráng tại nhà máy thí nghiệm của mình ở bang Texas. Đây là doanh nghiệp đầu tiên trên thế giới thành công trong việc chuyển hóa khí tự nhiên thành ethylene trên quy mô công nghiệp. Các nhà lãnh đạo của Siluria cũng được mời tham gia thảo luận với Bộ Năng lượng Hoa Kỳ về các chính sách năng lượng trong tương lai của nước này. Hoa Kỳ đã nhận ra rằng con đường mới này có thể mang lại giá trị chiến lược lớn cho ngành năng lượng và công nghiệp của họ; vì vậy họ đang xem xét việc ban hành các chính sách nhằm thúc đẩy sự phát triển của ngành này. Theo dữ liệu của IEA năm 2012, nhu cầu sử dụng khí tự nhiên ở Hoa Kỳ chủ yếu dành cho mục đích phát điện và cung cấp nhiệt. Nếu tính theo lượng năng lượng, con số này chiếm 77% tổng lượng năng lượng được tiêu thụ, tương đương khoảng 21.339.716 TJ. Trong khi đó, mục đích sử dụng khí tự nhiên trong công nghiệp chỉ chiếm 17%. Những mục đích này bao gồm việc sử dụng khí để gia nhiệt trong quá trình sản xuất; không phải toàn bộ khí tự nhiên đều được sử dụng để chuyển hóa thành các hóa chất khác. Nếu phân tích sự thay đổi về mức tiêu thụ khí tự nhiên trong ngành công nghiệp của Mỹ trong vài năm gần đây, dữ liệu từ EIA cho thấy xu hướng này không rõ rệt. Điều này cho thấy rằng ở Mỹ, người ta vẫn còn rất thận trọng khi sử dụng metan; chủ yếu metan được dùng để phát điện hoặc tạo nhiệt, chứ không phải để sản xuất methanol, sau đó chuyển hóa thành polyolefin thông qua quy trình MTO. Dù Mỹ có nguồn tài nguyên khí đá phiến rất dồi dào. http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/81afec1fe9a667e1f66e4c03f6362b13.jpg
http://www.cj1.com.cn/d/file/yes/2015-11-29/4dbdd83d06d3ccfa22af45f0c89f5a99.jpg
3. Kết luận: Nhìn chung, nhu cầu về methanol trên toàn thế giới vẫn ở mức ổn định; tỷ lệ tăng trưởng chỉ nằm trong khoảng một con số, không đủ để hỗ trợ sự phát triển nhanh chóng của các nhà máy sản xuất methanol trong tương lai ； Hy vọng rằng methanol sẽ tạo ra bước đột phá trong việc thay thế nhiên liệu, từ đó thay đổi cơ cấu năng lượng của Trung Quốc, là điều không thực tế và cũng khó có thể thực hiện được. Hiện tại có vẻ như chỉ có CTO/MTO còn giữ được chút sức sống, nhưng vẫn chưa chắc chắn. Trong các cuốn sách chiến lược quân sự cổ đại của Trung Quốc có ghi rằng: “Bao vây ba điểm, để lại một điểm”. Trước khi tìm được phương thức vận chuyển năng lượng tốt hơn, họ cần có thị trường rộng lớn ở Trung Quốc để tiêu thụ lượng khí tự nhiên dư thừa. Việc xuất khẩu methanol chính là “điểm còn lại” đó. Họ hiếm khi xây dựng hoặc mở rộng các nhà máy MTO của riêng mình. Rõ ràng, họ tin tưởng rằng mình có thể tìm ra cách xuất khẩu methane tốt hơn nữa, bên cạnh LNG và methanol. Trong tương lai, việc chuyển đổi methane trực tiếp thành ethylene chính là một trong những phương thức đó. Khi đó, khi methanol mất đi vai trò là “cầu nối” giữa lĩnh vực năng lượng và công nghiệp hóa chất, thì còn bao nhiêu tiềm năng để tưởng tượng nữa? Hiện tại, việc có thể thu hồi lại số vốn khổng lồ đã được đầu tư vào những dự án “lớn nhất mọi thời đại” hay không vẫn còn là điều chưa rõ. Vì vậy, trong bối cảnh thị trường CTO/MTO đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay, thật sự cần có ai đó lên tiếng cảnh báo: Ngành methanol của Trung Quốc thực sự đã đứng trên bờ vực thẳm rồi! Tài liệu tham khảo:
1. Jiang Yunfeng, Deng Shuping. Phân tích kinh tế – kỹ thuật của phương án chuyển đổi metan thành xăng. Tạp chí Hóa học, 2010(29).
2. Huang Qing, Luo Laitao. Tình hình công nghệ tổng hợp metan và dimethyl ether cùng phân tích kinh tế liên quan. Tạp chí Công nghệ than sạch, 2006, 12(4).
3. Wang Ying, Ren Shixuan và cộng sự. Phân tích mức tiêu thụ năng lượng trong quá trình chuyển đổi khí tự nhiên thành metan. Tạp chí Hóa học ứng dụng, 2003, 32(3).
4. Tang Hongqing. Cần nâng cấp các công nghệ chuyển đổi than thành olefin. Tạp chí Cải tiến công nghệ phân bón nitơ, 2011(4).
5. Aligoli Amir Nazmi Afshar. Thông tin về metan từ góc độ hóa học. 2011.

【Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm】Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả, không liên quan gì đến trang web này. Trang web này giữ thái độ trung lập đối với các phát biểu và quan điểm được nêu trong nội dung, và không đưa ra bất kỳ bảo đảm nào, dù là rõ ràng hay ngụ ý, về tính chính xác, độ tin cậy hay tính toàn diện của nội dung đó. Xin độc giả chỉ coi đây là tài liệu tham khảo, và vui lòng tự chịu mọi trách nhiệm.