Sản xuất metanol

Metanol được sử dụng rộng rãi nh-mộthoá chất hữu cơ cơ bản trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay, nó là một trong các nguyên liệu tạo ra nhiên liệu sạch - nhiên liệu sinh học của thế kỷ 21. Trong công nghiệp hóa chất, metanol là nguyên liệu cơ bản để sản xuất formanđêhyt, axit axêtic, sản xuất sơn tổng hợp, chất dẻo, làm dung môi v.v. Khoảng hai chục năm trở lại đây, ngành công nghiệp hóa dầu còn phát triển sản phẩm metyl ter - butyl ete (MTBE) từ metanol làm phụ gia thay cho hợp chất chì rất độc hại để sản xuất xăng động cơ chất l-ợng cao (Mogas 95, Mogas 98), và phát triển sử dụng nhiên liệu dieden sinh học (biodieden) đi từ metyl este dầu mỡ động thực vật. Vì thế, nhu cầu sử dụng metanol ngày càng tăng. Riêng Cộng Hoà LB Đức và Pháp nhu cầu metanol cho dieden sinh học hiện nay đã lên tới 1 triệu tấn/năm. Nhìn chung, nhu cầu sử dụng metanol hàng năm trên toàn thế giới -ớc khoảng trên 32 triệu tấn. Nhịp độ tăng hàng năm là 5-10%. Công nghệ sản xuất metanol luôn đ-ợc hoàn thiện và hợp lýhóa. Nguồn nguyên liệu đ-ợc mở rộng tới cả việc sử dụng nguồn khí cacbonic trong thiên nhiên, phế liệu nông lâm sản (biomass). N-ớc ta hiện nay ch-a có nhà máy sảnxuất metanol mặc dù có sẵn nguồn nguyên liệu nh-dầu mỏ, than đá, sinh khối(biomass). Nhu cầu metanol ở Việt Nam cũng ngày càng tăng. Hằng năm, ta phải nhập l-ợng đáng kể metanol để phục vụ các mục đích khác nhau, trong đó chủ yếu mới chỉ để làm dung môi. Việc nhập khẩu metanol không kinh tế so với sản xuất tại chỗ.

pdf60 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Ngày: 18/10/2013 | Lượt xem: 3053 | Lượt tải: 16download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Sản xuất metanol, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Sản xuất metanol TS. LÊ KIM DIÊN phòng thí nghiệm trọng điểm quốc gia về công nghệ lọc - hóa dầu 3 Metanol đ−ợc sử dụng rộng rãi nh− một hoá chất hữu cơ cơ bản trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hiện nay, nó là một trong các nguyên liệu tạo ra nhiên liệu sạch - nhiên liệu sinh học của thế kỷ 21. Trong công nghiệp hóa chất, metanol là nguyên liệu cơ bản để sản xuất formanđêhyt, axit axêtic, sản xuất sơn tổng hợp, chất dẻo, làm dung môi v.v... Khoảng hai chục năm trở lại đây, ngành công nghiệp hóa dầu còn phát triển sản phẩm metyl ter - butyl ete (MTBE) từ metanol làm phụ gia thay cho hợp chất chì rất độc hại để sản xuất xăng động cơ chất l−ợng cao (Mogas 95, Mogas 98), và phát triển sử dụng nhiên liệu dieden sinh học (biodieden) đi từ metyl este dầu mỡ động thực vật. Vì thế, nhu cầu sử dụng metanol ngày càng tăng. Riêng Cộng Hoà LB Đức và Pháp nhu cầu metanol cho dieden sinh học hiện nay đã lên tới 1 triệu tấn/năm. Nhìn chung, nhu cầu sử dụng metanol hàng năm trên toàn thế giới −ớc khoảng trên 32 triệu tấn. Nhịp độ tăng hàng năm là 5-10%. Công nghệ sản xuất metanol luôn đ−ợc hoàn thiện và hợp lý hóa. Nguồn nguyên liệu đ−ợc mở rộng tới cả việc sử dụng nguồn khí cacbonic trong thiên nhiên, phế liệu nông lâm sản (biomass). N−ớc ta hiện nay ch−a có nhà máy sản xuất metanol mặc dù có sẵn nguồn nguyên liệu nh− dầu mỏ, than đá, sinh khối (biomass). Nhu cầu metanol ở Việt Nam cũng ngày càng tăng. Hằng năm, ta phải nhập l−ợng đáng kể metanol để phục vụ các mục đích khác nhau, trong đó chủ yếu mới chỉ để làm dung môi. Việc nhập khẩu metanol không kinh tế so với sản xuất tại chỗ. Do đó, nghiên cứu và triển khai công nghệ sản xuất metanol ở Việt Nam là cấp thiết và phù hợp với nhiệm vụ phát triển CN hóa chất - hóa dầu. 3 I. tình hình sản xuất, sử dụng và thị tr−ờng metanol trên thế giới và khu vực 1. Giới thiệu sản phẩm metanol th−ơng mại - Metanol th−ơng phẩm có các chỉ tiêu kỹ thuật sau: Dạng ngoài Trong suốt, không vẩn đục Màu sắc cặn cacbon Không sẫm hơn màu standard N030 – ASTM D1209, dải platin-coban Màu sắc Không sẫm hơn màu standard N05– ASTM, D1209, dải platin-coban Nhiệt độ bay hơi Không > 10C so với 64,60C ở 1atm. Tỷ trọng 0,7928 kg/l ở 200C Hàm l−ợng metanol Min 99,9% khối l−ợng Hàm l−ợng cặn không tan Max 10 mg/100 ml Mùi Đặc tr−ng Tác dụng permanganat Không đổi màu trong vòng 60 phút Hàm l−ợng n−ớc Max 0,1% khối l−ợng - Metanol cấp độ AA có các chỉ tiêu hàm l−ợng nh− sau: Tên chất Giới hạn Metanol Min 99,88% KL. Axeton Max 0,002%KL. Etanol Max 0,001%KL. Axit axetic Max 0,003%KL. Amoniac Max 0,003%KL. N−ớc Max 0,1 %KL. 4 2. Tình hình cung cầu metanol trên thế giới 2.1. Lĩnh vực sử dụng metanol hiện nay Metanol đ−ợc sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực sau: - Nguyên liệu chính để sản xuất formanđêhyt. - Nguyên liệu chính để sản xuất axit axetic. - Nguyên liệu sản xuất phụ gia cho xăng MTBE. - Sản xuất metylmetacrylat (MMA). - Sản xuất dimetyl terephtalat (DMT) làm chất dẻo poly este. - Làm dung môi. v.v… Hình 1. Lĩnh vực sử dụng metanol 5 Hình 2. Sơ đồ cơ cấu sử dụng metanol trong các lĩnh vực Hình 3. Nhu cầu sử dụng metanol ở các khu vực 2.2. Nhu cầu và khả năng cung ứng. Nhu cầu và năng lực sản xuất metanol của thế giới hiện nay đ−ợc thống kê và dự báo nh− sau: 6 Bảng 1: Tiêu thụ metanol trên thế giới (ngàn tấn)* Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Cung ứng 25385 28295 30012 32632 35962 36612 37362 Tiêu thụ 22720 23927 26127 27142 28165 30355 32746 Cầu/Cung(%) 89,5 84,6 87,1 83,2 78,3 82,9 87,6 Formaldehyt 8669 8873 9193 9484 9732 10464 11466 Axit axetic 1313 1486 1504 1663 1753 2176 2318 Chlorometan 925 947 964 978 977 966 990 DMT 439 463 480 472 475 516 573 MMA 689 723 725 744 790 894 956 Dimetyl ether 138 144 149 158 160 177 199 MTBE 4821 5467 6864 7186 7561 7944 8150 TAmetanol 163 271 352 374 383 402 404 Nhiên liệu/Xăng 825 780 785 804 836 963 1203 Dung môi 1350 1441 1437 1478 1526 1666 1849 Khác 3388 3332 3674 3801 3972 4187 4638 Tổng cộng 22720 23927 26127 27142 28165 30355 32746 * Số liệu của TECNON (UK) Ltd Năm 2004 thế giới tiêu thụ 32.746 triệu tấn metanol trong khi năng lực sản xuất của các nhà máy là 37.362 triệu tấn. So với năm 2003, tăng tr−ởng 5%. Diễn biến tình hình sản xuất 10 năm gần đây và dự báo đến năm 2010 đ−ợc biểu diễn trong hình 4. Hình 4. Dự báo sản xuất metanol trên toàn thế giới 7 Nhìn chung năng lực sản xuất metanol của thế giới trong những năm qua là cung v−ợt cầu. Chỉ đến năm 2010 cung và cầu metanol theo dự báo của các nhà t− vấn, về cơ bản mới đ−ợc cân bằng. Nhận xét trên đ−ợc chứng minh bằng các số liệu sau: Bảng 2: Số liệu thống kê và dự báo tình hình và năng lực SX metanol thế giới* Năm 2004 2006 2008 2010 Cung ứng 37.362 37.362 37.362 37.362 Tiêu thụ 32.746 33.537 35.300 37.249 Cầu/Cung(%) 87,6 89,8 94,5 99,7 *Số liệu của Chemical Market Associates, inc. 2.3. Giá bán metanol. Giá metanol phụ thuộc rất nhiều vào giá dầu thô. Sự biến động về giá metanol trong những năm tr−ớc 2003 không nhiều. Chỉ khi cơn sốt dầu lửa xảy ra cuối năm 2004 mới làm cho giá metanol tăng đột biến. Nhìn chung, tăng giá dầu mỏ sẽ làm giá metanol tăng t−ơng ứng. Thực tế giá metanol trên thị tr−ờng quốc tế diễn biến phức tạp hơn so với những gì các nhà t− vấn dự báo. Sau khi giá dầu thô tăng v−ợt ng−ỡng 50 USD/thùng vào cuối năm 2004, giá metanol đã tăng từ 200 USD/ tấn lên tới trên 300USD/ tấn. Hình 5. Diễn biến giá metanol trên thế giới 8 Bảng 3 là giá metanol trong vòng 5 năm gần đây của nhà phân phối metanol quốc tế lớn nhất Metanex: 9 Dự báo giá metanol: Một thời gian dài giá metanol bình ổn ở mức 150 USD/ tấn. Nh−ng từ cuối năm 2004, bắt đầu có những biến động lớn. Giá metanol tăng liên tục và đến quý 1 năm 2005 đạt mức trên 300 USD/ tấn. Lý do là giá dầu thô thế giới tăng từ 28 lên tới trên 50USD/thùng. Sau đây là công thức kinh nghiệm tính giá thành sản xuất của hãng Methanex: Giá MeOH = 36* Giá khí thiên nhiên + 25 USD Trong đó giả thiết: - Giá khí TN dao động trên d−ới 7 USD/ Tr. BTU, - Giá dầu thô dao động trên d−ới 50 USD/thùng. Với giá khí thiên nhiên là 7 USD/1 Tr. BTU, giá metanol sẽ là: 36 . 7 + 25 = 277 $US/ tấn. 2.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ metanol tại Châu á và khu vực ASEAN a. Đông Nam á (ngàn tấn) Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Sản xuất Indonesia 218 170 150 220 800 950 950 Malaysia 686 640 600 600 600 640 640 Myanmar 80 70 60 50 50 50 50 Tổng cộng 984 880 810 870 1450 1660 1660 Tiêu thụ Indonesia 388 412 436 470 490 547 609 Malaysia 243 278 298 308 309 378 402 Myanmar 26 27 27 27 27 29 30 Philipin 44 48 50 52 52 58 60 Singapo 41 55 78 78 80 82 85 Thái Lan 67 92 132 151 164 213 291 Tổng cộng 809 912 1021 1089 1122 1307 1485 Cân bằng khu vực -175 -32 -211 -219 328 353 175 10 b. Khu vực Đông á Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Sản xuất Hàn Quốc - - - - - - - Đài Loan 25 30 30 30 30 30 30 Trung Quốc 640 700 1184 950 1000 1110 1110 Tổng cộng 665 730 980 1030 1130 1130 1130 Tiêu thụ Hàn Quốc 599 670 795 903 1044 1080 1250 Đài Loan 359 357 428 460 515 662 707 Trung Quốc 795 1084 1184 1319 1539 1952 2362 Tổng cộng 1752 2111 2407 2682 3098 3694 4319 Cân bằng khu vực -1087 -1381 -1427 -1652 -1968 -2564 -3189 c. Nhật Bản Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Sản xuất 41 70 70 70 70 70 70 Tiêu thụ 1880 1993 1985 2004 2023 2117 2271 Cân bằng -1839 -1923 -1915 -1934 -1953 -2047 -2201 Cân bằng cho toàn khu vực: Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 -2751 -3336 -3553 -3805 -3593 -4258 -5251 Điều thấy rõ qua các số liệu trên là trong vòng 10 năm, toàn bộ khu vực Đông á và Đông Nam á đều phải nhập siêu metanol. Tốc độ tăng nhập siêu hàng năm là đáng kể. Tuy nhiên, năng lực sản xuất metanol của toàn thế giới vẫn còn d− nhiều (xem bảng 1). 11 d. Hàn Quốc (nghìn tấn) Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất - - - - - - - Sản xuất - - - - - - - Hiệu suất vận hành % - - - - - - - Tiêu thụ - - - - - - - Formaldehyte 180 212 259 264 264 266 280 Axit axetic 105 113 118 153 183 183 183 Clorometan 15 20 20 20 22 25 28 Dimethyl terephtalate 25 27 36 28 28 28 28 Metyl methacrylat 20 20 20 20 53 53 53 Dimethyl ether - - - - - - - MTBE 100 110 146 182 250 250 290 TAmetanol - 5 19 20 22 26 28 Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 33 38 41 42 46 62 80 ứngdụng khác 121 125 136 174 176 187 280 Tổng cộng 599 670 795 903 1.044 1.080 1.250 Đánh giá tă ng tr−ởng/độ suy giảm - 56 - - - - - Nhập khẩu 604 633 610 903 1044 1080 1250 Xuất khẩu 5 19 15 - - - - Thặng d−/thâm hụt -599 -614 -795 -903 -1044 -1088 -1250 e. Khối ASEAN Để có bức tranh rõ ràng hơn về tình hình cung cầu metanol của các n−ớc khối ASEAN- đối tác gần gũi của Việt nam trong khu vực, chúng ta xem xét các số liệu thống kê và dự báo sau đây: 12 - Indonesia Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất 220 200 200 250 830 990 990 Sản xuất 218 170 150 220 800 950 950 Hiệu suất vận hành % 99,1 85,0 75,0 88,0 96,4 96,0 96,0 Tiêu thụ Formaldehyte 330 350 370 400 414 460 509 Axit axetic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - - - Dimethyl ether - - - - - - - MTBE - - - - - - - TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 40 44 48 53 55 64 75 ứng dụng khác 18 18 18 20 21 23 25 Tổng cộng 388 412 436 473 490 547 609 Đánh giá tă ng tr−ởng/độ suy giảm - - - - - - - Nhập khẩu 170 242 286 223 72 40 - Xuất khẩu - - - - 182 443 341 Thặng d−/thâm hụt -170 -242 -286 -253 310 403 341 13 Malaysia Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất 660 660 660 660 660 730 730 Sản xuất 686 640 600 600 600 660 660 Hiệu suất vận hành % 103,9 97 90,9 90,9 90,9 90,4 90,4 Tiêu thụ Formaldehyt 112 127 142 150 150 155 170 Axit axtic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - 58 58 Dimethyl ether - - - - - - - MTBE 93 108 108 108 108 108 108 TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 15 17 19 20 21 22 24 ứngdụng khác 23 26 29 30 30 35 42 Tổng cộng 243 278 298 308 309 378 402 Đánh giá tăng tr−ởng/ độ suy giảm 50 -18 - - - - - Nhập khẩu - - - - - - - Xuất khẩu 393 380 302 292 291 282 258 Thặng d−/thâm hụt 393 380 302 292 291 282 258 14 Myanma Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất 150 150 150 150 150 150 150 Sản xuất 80 70 60 50 50 50 50 Hiệu suất vận hành % 53,3 46,7 40,0 33,3 33,3 33,3 33,3 Tiêu thụ Formaldehyt 21 22 22 22 22 24 25 Axit axetic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - - - Dimethyl ether - - - - - - - MTBE - - - - - - - TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 2 2 2 2 2 2 2 ứngdụng khác 3 3 3 3 3 3 3 Tổng cộng 26 27 27 27 27 29 30 Đánh giá tăng tr−ởng/ độ suy giảm - - - - - - - Nhập khẩu - - - - - - - Xuất khẩu 54 43 33 23 23 21 20 Thặng d−/thâm hụt 54 43 33 23 23 21 20 15 Philippin Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất - - - - - - - Sản xuất - - - - - - - Hiệu suất vận hành % - - - - - - - Tiêu thụ Formaldehyt 22 23 24 25 25 28 32 Axit axetic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - - - Dimethyl ether - - - - - - - MTBE - - - - - - - TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 3 5 5 5 5 5 5 ứngdụng khác 19 20 21 22 22 25 31 Tổng cộng 44 48 50 52 52 58 68 Đánh giá tăng tr−ởng/ độ suy giảm - - - - - - - Nhập khẩu 44 48 50 52 52 58 68 Xuất khẩu - - - - - - - Thặng d−/thâm hụt -44 -48 -50 -52 -52 -58 -68 16 Singapore Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất - - - - - - - Sản xuất - - - - - - - Hiệu suất vận hành % - - - - - - - Tiêu thụ Formaldehyte 20 21 22 22 23 25 27 Axit axetic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - - - Dimethyl ether - - - - - - - MTBE 16 37 49 49 49 49 49 TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 2 3 3 3 3 3 3 ứngdụng khác 3 4 4 4 4 4 5 Tổng cộng 41 55 78 78 80 82 85 Đánh giá tăng tr−ởng/ độ suy giảm - - - - - - - Nhập khẩu 100 120 120 125 125 125 125 Xuất khẩu 59 65 42 47 45 43 40 Thặng d−/thâm hụt -41 -55 -78 -78 -80 -82 -85 17 Thái Lan Năm 1994 1995 1996 1997 1998 2001 2004 Năng lực sản xuất - - - - - - - Sản xuất - - - - - - - Hiệu suất vận hành % - - - - - - - Tiêu thụ Formaldehyte 40 50 81 95 105 140 180 Axit axetic - - - - - - - Clorometan - - - - - - - Dimethyl terephtalat - - - - - - - Metyl methacrylat - - - - - - - Dimethyl ether - - - - - - - MTBE - 12 18 20 20 20 40 TAmetanol - - - - - - - Xăng/ nhiên liệu - - - - - - - Dung môi 18 20 22 24 26 35 47 ứngdụng khác 9 10 11 12 13 18 24 Tổng cộng 67 92 132 151 164 213 291 Đánh giá tăng tr−ởng/ độ suy giảm - - - - - - - Nhập khẩu 67 92 132 151 164 213 291 Xuất khẩu - - - - - - - Thặng d−/thâm hụt -67 -92 -132 -151 -164 -213 -291 *Số liệu TECNON (UK) Ltd 18 Phân tích thị tr−ờng khu vực: Do vị trí địa lý gần gũi và tính t−ơng đồng của n−ớc ta với các n−ớc trong khối ASEAN, việc phân tích và bình luận về vấn đề cung cầu metanol cuả các n−ớc này rất hữu ích . a. Indonesia Indonesia sớm trở thành n−ớc tự cung cấp metanol cho nhu cầu của mình đồng thời xuất khẩu l−ợng metanol sản xuất d−. Vị trí địa lý của Indonesia làm cho sản phẩm của họ khi xuất khẩu có lợi thế hơn các n−ớc xuất khẩu ở Trung Đông, Canađa hay Nam Mỹ. b. Malaysia Mặc dù có sự tăng nhanh nhu cầu sử dụng metanol trong n−ớc nh− hãng Petronas, sở hữu các nhà máy sản xuất metanol, vẫn còn d− để xuất khẩu. Về vị trí địa lý, Malaysia cũng có lợi thế nh− Inđonesia. c. Thái Lan Nhu cầu metanol của Thái lan tăng nhanh và hoàn toàn phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu từ Trung Đông. Lợi thế của các nhà xuất khẩu trong khu vực khiến họ có thể xâm nhập vào thị tr−ờng Thái Lan trong t−ơng lai. d. Singapore/Philippin/Myanmar Đây là các thị tr−ờng nhỏ, l−ợng tiêu thụ metanol không nhiều. Singapore đóng vai trò chủ yếu là trung tâm phân phối sản phẩm. Các n−ớc khác trong khu vực châu á: Bao gồm Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan. Các n−ớc này đều tiêu thụ l−ợng metanol rất lớn nên phải nhập khẩu. Nh−ng họ đều đã có các nguồn cung cấp metanol ổn định hoặc liên doanh sản xuất – tiêu thụ với các n−ớc sản xuất – xuất khẩu metanol. 2.5. Tình hình thị tr−ờng metanol ở VN. Việt nam hiện tại gần nh− không có thị tr−ờng riêng về metanol. Trừ một l−ợng nhỏ nhập khẩu metanol làm dung môi và cho vài mục đích khác, ch−a 19 có doanh nghiệp nào của Việt Nam sử dụng metanol làm nguyên liệu để tạo ra các sản phẩm th−ơng mại có giá trị cao nh− axit axetic, formalin, metyl este, MMA... Tình hình nhập khẩu metanol vào n−ớc ta trong thời gian 2002 – 2005 nh− sau*: Năm 2002 2003 2004 2005** L−ợng (tấn) 14 356 15 967 17 586 5 609 Trị giá (USD) 3 006 967 3 920 617 4 486 610 1 844 754 Mức tăng tr−ởng - 16,11 % 16,2% - *Số liệu của Tổng cục Hải quan **Số liệu 3 tháng đầu năm Nếu giả thiết nhu cầu tiêu thụ của thị tr−ờng Việt Nam năm 2005 là 20.000 tấn và mức tăng tr−ởng hàng năm là 15%, thì có thể dự báo nhu cầu metanol cho đến năm 2010 nh− sau: Năm Nhu cầu metanol Tăng 2006 23 000 15% 2007 26 500 15% 2008 29 600 15% 2009 33 000 15% 2010 38 000 15% Nhận xét: Qua các số liệu trên, nhìn chung ở n−ớc ta, mức tăng tr−ởng sử dụng metanol làm dung môi và một số ứng dụng khác đều đặn là 15%. Điều này sẽ còn tiếp tục trong các năm tới vì mức tăng GDP của Việt Nam ổn định là 7- 8%/năm. Sự tăng tr−ởng đột biến nhu cầu metanol chỉ có thể xảy ra khi triển khai các dự án sản xuất formandehyt và dieden sinh học chứa hợp phần đi từ metanol. 20 Hiện tại toàn bộ l−ợng formandehyt cần thiết của Việt Nam đều phải nhập khẩu. L−ợng nhập này trong năm 2004 khoảng 25000 tấn (Số liệu của Tổng cục Hải quan). Mức tăng hàng năm khoảng 15%. Formaldehyt đ−ợc dùng chủ yếu để tạo keo dán gỗ cho sản xuất tấm sàn, vách ngăn và dùng để xử lý gỗ, xử lý da trong công nghiệp da, giày. Đã có hai dự án xây dựng nhà máy sản xuất formalin công suất 30.000tấn/năm đ−ợc hoạch định trong kế hoạch quốc gia thời kỳ 2001-2005. Nh− vậy, nếu các nhà máy này đi vào hoạt động sẽ tiêu thụ khoảng 30.000 tấn metanol mỗi năm. Nh−ng do nhiều lý do, các dự án trên vẫn ch−a đ−ợc triển khai. Ngành xây dựng của Việt Nam liên tục tăng tr−ởng là tiền đề phát triển vật liệu xây dựng và phát triển công nghiệp chế biến gỗ. Vì thế, việc xây dựng các nhà máy sản xuất formalin là nhu cầu phát triển khách quan. Dự kiến các nhà máy sản xuất formalin ở n−ớc ta sẽ đ−ợc triển khai xây dựng vào năm 2007 –2008. Theo dự báo, ít nhất nhu cầu formalin tại thị tr−ờng Việt Nam vào năm 2010 là 50.000 tấn và sẽ tiêu thụ khoảng 25.000 tấn metanol. Đấy là ch−a tính tới các nhu cầu sử dụng metanol để sản xuất các chế phẩm khác nh−: axit axetic, MTBE, MMA hoặc các sản phẩm của olefin. Hơn nữa, metanol còn là nguyên liệu quan trọng sản xuất các phụ gia cho xăng, nhiên liệu. Trong t−ơng lai không xa, việc sử dụng các sản phẩm sinh học liên quan tới chiến l−ợc sử dụng năng l−ợng tái tạo ngày càng chiếm tỉ trọng cao trong nền kinh tế của các n−ớc. Đây cũng là điều cần phải tính đến khi dự báo nhu cầu tiêu thụ metanol. Theo các số liệu dự báo, năm 2010 l−ợng nhiên liệu thiếu hụt của cả n−ớc là 10 triệu tấn cả xăng, dầu dieden, FO. Dự kiến phần nhiên liệu sinh học thay thế sẽ đ−ợc đ−a vào cơ cấu sử dụng làm nhiên liệu là 300.000 tấn. Muốn có đ−ợc l−ợng nhiên liệu này cần khoảng 20.000 tấn metanol để chuyển hóa dầu mỡ động thực vật thành metyleste pha chế biodieden. II. Công nghệ sản xuất metanol Cho đến nay, metanol đ−ợc sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên và b−ớc đầu một phần từ than đá (gọi là metanol tổng hợp). 21 Ngoài ra ở các n−ớc có nguồn gỗ dồi dào, còn duy trì ph−ơng pháp ch−ng khô gỗ rồi chiết tách lấy metanol từ lớp nhựa tạo thành (vì thế tr−ớc kia metanol còn đ−ợc gọi là r−ợu gỗ). Bằng cách này thu đ−ợc metanol lẫn nhiều tạp chất hữu cơ (cứ 100 phần khối l−ợng gỗ thì thu đ−ợc khoảng 1 – 1,5 phần khối l−ợng metanol). Metanol gỗ vì thế còn đ−ợc gọi là metanol sinh học. Sản l−ợng metanol sinh học chỉ chiếm 2% tổng sản l−ợng metanol th−ơng mại trên thế giới. Trong khuôn khổ chuyên đề này, chúng tôi chỉ đề cập tới công nghệ sản xuất metanol tổng hợp. 1. Metanol tổng hợp đi từ khí thiên nhiên, dầu mỏ. Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là metan CH4 (khoảng trên 84%). Quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên dựa trên 3 b−ớc chính: Sản xuất khí tổng hợp (chứa oxyt cacbon CO và H2), chuyển hóa hóa học khí tổng hợp thành metanol thô và tinh chế metanol thô để đ−ợc metanol có độ tinh khiết mong muốn. 1.1. Cơ sở khoa học của quá trình. Các phản ứng chủ yếu của quá trình tổng hợp metanol từ khí thiên nhiên nh− sau: a. Từ khí metan tạo ra khí tổng hợp: CH4(khí) + H2O (hơi n−ớc) Xúc tác CO (khí) + 3H2 (khí) (1) Đây là quá trình thu nhiệt, đòi hỏi phải cấp nhiệt l−ợng. Nhiệt đ−ợc lấy từ quá trình oxy hóa một phần khí metan trong lò phản ứng: 2CH4 + O2 2CO + 4H2 + Q (nhiệt toả ra) (2) Quá trình tạo khí tổng hợp (hỗn hợp khí CO và H2) từ metan (khí thiên nhiên) ở trên còn đ−ợc gọi là quá trình chuyển hóa metan với hơi n−ớc (steam metan reforming) (viết tắt là SMR). Xúc tác của quá trình này đi từ bạch kim. Do nhiệt cần cung cấp cho quá trình đ−ợc lấy ngay từ phản ứng oxy hóa một phần khí metan đ−a vào, nên đây còn đ−ợc biết nh− là quá trình tự cấp nhiệt chuyển hóa metan với hơi n−ớc (autothermal SMR). Quá trình này hiện đ−ợc sử dụng phổ biến trên thế giới. 22 b. Tổng h