ĐỀ TÀI " CHUYỂN HÓA SỬ DỤNG THAN " potx

3













chuyÓn hãa vµ sö dông than

hµ néi - 2008
3
I. MỞ ĐẦU
Người ta cho rằng trong tương lai không xa, khi nguồn dầu mỏ cạn kiệt,
người tiêu dùng sẽ quay sang những nguồn cung cấp mới. Nếu cơ sở hạ tầng
sản xuất được chuẩn bị ngay từ bây giờ, thì có thể ngăn chặn được sự sụp đổ
trên diện rộng mà người ta dự đoán là sẽ xảy ra vào cuối kỷ nguyên dầu mỏ.
Theo tài liệu thố
ng kê về năng lượng thế giới của BP (BP Statistical
Review of World Energy), năm 1985 trữ lượng dầu còn lại có thể khai thác về
mặt kinh tế là 770 tỷ thùng. Vào năm 2005, tức là sau 20 năm tiêu thụ, con số
này lại được đánh giá là 1.200 tỷ thùng. Song dầu mỏ vẫn là một nguồn năng
lượng có hạn, và với tốc độ tiêu thụ như hiện nay, người ta cho rằng chúng ta
sẽ cạn nguồn tài nguyên này trong vòng 40 năm nữa. Hơn nữ
a, phần lớn
nguồn dầu mỏ lại tập trung ở một số ít vùng bất ổn định trên thế giới (ví dụ:
Trung Đông 62%, Arập Xê út 22%), có thể bị ngừng cung cấp bất kỳ lúc nào
do các cuộc xung đột và các hoạt động không thuận lợi của các Chính phủ.
Những lo ngại này đang tác động đến giá dầu trên thế giới.
Trong tình hình đó, những nguồn nhiên liệu hoá thạch phi truyền thống
s

ẽ là một giải pháp đầy tiềm năng. Nếu tất cả những nguồn năng lượng phi
truyền thống của thế giới được biến đổi thành dầu nhờ công nghệ hiện đại, thì
người ta sẽ có một lượng dầu ước 8.800 tỷ thùng. Với tốc độ tiêu thụ 30 tỷ
thùng/năm, thì số lượng trên sẽ đủ dùng trong vòng 300 năm hoặc hơn nữa.
Những lớ
p cát và đá chứa dầu, nhất là ở mỏ Athabasca ở Alberta
(Canada) và vành đai Orinoco (Venezuela), là những nguồn năng lượng mới,
lớn, có khả năng tạo ra 6.600 tỷ thùng dầu, song số hiện tại có thể khai thác
về phương diện kinh tế chỉ vào khoảng 10-20% con số trên.
Nếu khám phá được nguồn dự trữ dầu
mới và có những công nghệ mới
để khai thác triệt để hơn nữa nguồn dầu đang có thì thời điểm khủng hoảng
dầu mỏ có thể được đẩy lùi thêm. Tuy nhiên việc cạn nguồn nguyên liệu dầu
mỏ là một thực tế đang đến rất gần.
Việc sản xuất nhiên liệu/hóa chất từ khí tổng hợp (CO + H
2
) đang
nhận được sự quan tâm ngày càng tăng bởi vì nguồn dầu mỏ đang dần cạn
kiệt và giá dầu thô luôn biến động. Các nhiên liệu, đặc biệt là diesel, thu
được từ quá trình chuyển hóa khí tổng hợp thông qua phản ứng tổng hợp
Fischer-Tropsch (F-T) (tên của hai kỹ sư người Đức, Franz Fisher và Hans
Tropsch đã sáng chế ra quá trình này vào năm 1920 để sản xuất dầu thô từ
than và khí đốt), đã được thừa nhận là có chất lượ
ng rất cao. Nhiên liệu này
4
sẽ tham gia tích cực vào việc bảo vệ môi trường và tăng hiệu quả năng
lượng trong lĩnh vực vận tải khi các động cơ diesel hiện đại được áp dụng
đại trà trong phương tiện vận tải. Công nghệ F-T phát triển trong những
năm gần đây có tính khả thi đủ để xây dựng các khu liên hợp qui mô lớn.
Dưới quan điểm xem xét dài hạn về khả năng phát triển quá trình chuyển

hóa than thành chất l
ỏng, cần phải xem xét nhiều hướng đi. Đây là những
hướng đi có khả năng quyết định tính khả thi của tất cả các loại dự án trong
lĩnh vực này. Nhìn chung, các hướng đi phải có các điểm chung là:
1. Hiệu quả về mặt sinh năng lượng nhiệt
2. Giá thành chấp nhận được
3. Ưu điểm về môi trường
Các vấn đề này đã
được giải quyết tốt bằng cách sử dụng những con
đường chuyển hóa than thành chất lỏng đa thế hệ. Trong số những con đường
khác nhau, về nguyên tắc, quá trình sản xuất đồng thời nhiên liệu lỏng và điện
hiện đang chiếm ưu thế. Hiệu quả của quá trình tăng lên là do sự cân bằng
năng lượng tốt hơn trong phương thức đồng sản xuất còn ưu
điểm bảo vệ môi
trường là do công nghệ loại sự ô nhiễm dễ dàng được áp dụng. Các quá trình
mới nhất sẽ đảm bảo giải pháp tốt hơn để bảo vệ môi trường.
II. TÌNH HÌNH CHUYỂN HÓA, SỬ DỤNG THAN TRONG LĨNH VỰC
PHÁT NĂNG LƯỢNG VÀ HÓA CHẤT
Theo dự tính của các chuyên gia, cùng với sự tăng dân số, việc tiêu thụ
năng lượng trên toàn cầu có thể tăng thêm 27% trong vòng 15 năm tới (Hình
1). Mức tiêu th
ụ năng lượng ngày càng gia tăng phần lớn là ở các nước đang
phát triển. Tương tự, sự phân bố nhu cầu về điện theo nguồn năng lượng cũng
không ngừng tăng lên và dự tính đến năm 2020 nhu cầu về điện trên thế giới
tương đương với khoảng 5,5 tỷ tấn dầu, đến năm 2030 là tương đương 6,5 tỷ
tấn dầu (Hình 2).
T
ừ thế kỷ trước và cho đến những năm 2030, than và khí tự nhiên vẫn là
những nguồn nguyên liệu chiếm tỷ trọng lớn nhất trong số các nguồn nguyên
liệu sản xuất điện bao gồm: than, khí tự nhiên, dầu mỏ, năng lượng hạt nhân

và năng lượng tái tạo.


Hình 1: Sự tăng nhu cầu sử dụng năng lượng trên thế giới

Hình 2: Phân bố nhu cầu điện theo nguồn năng lượng trên thế giới
Theo đánh giá của BP trong báo cáo
BP Statistical Review 2004
, tính
đến năm 2003, trữ lượng than trên toàn thế giới là 984 tỷ tấn (50% than
antraxit và 50% than nâu) và có thể khai thác trong 192 năm nữa (Hình 3).
Mỹ, Cộng đồng các quốc gia độc lập và Trung Quốc là các quốc gia có trữ
lượng than lớn nhất thế giới (chiếm trên 50% trữ lượng than thế giới). Các
quốc gia khác như Ấn Độ, Úc, Nam Phi có trữ lượng than tương ứng là 90, 90
và 50 tỷ tấn.
5

Hình 3: Trữ lượng than thế giới và tỷ l trữ lượng/khai thác ( năm 2003) ệ
Việc dùng than để sản xuất các nhiên liệu giao thông vận tải đã xuất hiện
ở Đức đầu thập kỷ 20. Các nhiên liệu này đã được sử dụng ở qui mô lớn để
đương đầu với những thời kỳ thiếu dầu mỏ, đầu tiên là ở Đức trong Chiến
tranh Thế giới thứ II rồi ở Nam Phi bắt đầu từ năm 1955 trong thời kỳ cấm
vận d
ưới chế độ phân biệt chủng tộc (Apartheid).
Là một nước giàu than, nghèo dầu mỏ, Chính phủ Trung Quốc, các viện
nghiên cứu và các doanh nghiệp của nước này đang nỗ lực nhằm biến các
nguồn tài nguyên than giàu có của mình thành năng lượng sạch bằng cách sử
dụng công nghệ than sạch. Năm 2003, Trung Quốc thành lập Cục Năng lượng
thuộc Hội đồng Cải cách và Phát triển Quốc gia để tập trung vào giải pháp an
ninh nă

ng lượng đồng thời lập kế hoạch và quản lý khả năng cung cấp năng
lượng và sự phát triển công nghiệp liên quan tới năng lượng. Như một giải
pháp để khắc phục nguồn năng lượng dầu mỏ nghèo nàn, Trung Quốc đã đầu
tư rất mạnh cho các công nghệ hóa lỏng than với mục tiêu là tăng nguồn
nhiên liệu lỏng được sản xuất từ nguồn than d
ồi dào ở Trung Quốc. Viện
trưởng Viện hóa than (ICC) thuộc Viện Hàn lâm khoa học Trung Quốc (CAS)
cho biết, việc sản xuất sản phẩm đa dạng từ than chính là tương lai phát triển
công nghệ than sạch của Trung Quốc.
Hiện tại ở Trung Quốc, những nỗ lực để sản xuất nhiên liệu lỏng phục vụ
cho giao thông vận tải ở quy mô lớn dựa trên việc sử dụng quá trình khí hoá
6
7
ề
than đang diễn ra mạnh mẽ. Ví dụ, Công ty than lớn nhất Trung Quốc,
Shenhua, có kế hoạch khởi động nhà máy biến than thành nhiên liệu lỏng đầu
tiên của Trung Quốc vào năm 2007 hoặc đầu năm 2008. Đây là một dự án
tham vọng nhất thế giới trong lĩnh vực này kể từ sau Thế chiến II. Shenhua dự
định vận hành 8 nhà máy hoá lỏng than vào năm 2020 với sản lượng tổng
cộng trên 30 triệu tấn dầu t
ổng hợp /năm, đủ để thay thế trên 10% lượng xăng
dầu nhập khẩu của Trung Quốc như đã dự báo. Các nhà máy hóa lỏng than
này sẽ áp dụng công nghệ hóa lỏng than trực tiếp (DCL – Direct Coal
Liquefaction) và hóa lỏng than gián tiếp (ICL – Indirect Coal Liquifaction)
(Hình 4). Nhà máy SH-1 sử dụng công nghệ hóa lỏng than DCL dựa trên cơ
sở công nghệ của Mỹ được cải tiến từ các công nghệ được phát triển ở Nhật,
Đức và của chính tập đoàn Shenhua. V
ới 850 triệu USD cho dây chuyền sản
xuất đầu tiên, tập đoàn này hy vọng sản xuất 830 nghìn tấn dầu/năm vào năm
2007 (tương đương 20 nghìn thùng xăng và diesel siêu sạch, hàm lượng lưu

huỳnh thấp mỗi ngày) (Bảng 1 và Hình 5). Hai dây chuyền nữa sẽ được xây
dựng trong pha I và 7 dây chuyền sẽ được xây dựng trong pha II của Dự án
với chi phí đầu tư tổng trên 5 tỷ USD.
Năm 2004, chính phủ Trung Quốc giao cho Shenhua chịu trách nhiệm
phát triển nhà máy hóa l
ỏng than theo công nghệ ICL ở tỉnh Sơn Tây và giao
cho tập đoàn khai thác than Ninh Hạ chịu trách nhiệm phát triển một nhà máy
hóa lỏng than khác ở vùng tự trị Ninh Hạ. Cả hai nhà máy sẽ sử dụng công
nghệ hóa lỏng than ICL của Sasol đã được phát triển ở Nam Phi. Như vậy các
dự án này bao gồm cả việc sản xuất nhiên liệu tổng hợp và sản xuất các sản
phẩm hóa chất.
Bảng 1: Phân bố sản phẩm và sản lượng của dây chuy n hóa lỏng than
trực tiếp của nhà máy Shenhua
Sản phẩm Sản lượng (tấn /năm)
LPG 70. 000
Naphta 320. 900
Diesel 620. 800
Ammoniăc lỏng 11. 500
Lưu huỳnh 40. 600
Phenol 3. 500
Tổng 1.067. 300


Hình 4: Công nghệ chuyển hóa than thành nhiên liệu lỏng


Hình 5: Toàn cảnh nhà máy hóa lỏng than Shenhua – Trung Quốc
8
Tại Trung Quốc có một số dự án chuyển hoá than thành hoá chất với quy
mô như ở Bảng 2.

Công nghệ chuyển hoá than thành hoá chất (kết hợp phát điện) như mô
tả ở Hình 6

Hình 6: Sơ đồ dây chuyền chuyển hóa than thành hóa chất
Bảng 2: Qui mô một số dự án chuyển hóa than thành hóa ch t tại Trung Quốc ấ
Sản lượng (tấn /năm) Sản phẩm
Qui mô dự án Baotu Qui mô dự án Yulin
Metanol 1 800 000 3. 000. 000
Etylen 300 000 500. 000
Propylen 300 000 500. 000
Cùng với việc phát triển nhiên liệu tổng hợp và hoá chất từ than, Trung
Quốc rất quan tâm đến vấn đề sản xuất điện từ than. Tập đoàn Hoa Năng, nhà
sản xuất điện dùng nhiên liệu than lớn nhất Trung Quốc, đã liên kết với các
nhà phân phối điện toàn cầu và các công ty than để thiết kế, xây dựng nhà
máy điện chạy than “không có khí thải” đầu tiên trên thế giới.
Trung Quố
c là một trong những quốc gia tiêu thụ than lớn nhất thế giới
với dự đoán lên tới 2,9 tỷ tấn vào năm 2020
.
Trong 15 năm tới, Chính phủ Trung Quốc sẽ ưu tiên việc sử dụng năng
lượng một cách hiệu quả, sạch và tiết kiệm cũng như tạo ra nhiều sản phẩm từ
than. Trung Quốc cũng dự định phát triển một kỹ thuật giảm thiểu khí cacbon
9
đioxit ( CO
2
) phát sinh trong quá trình sử dụng than, tiến tới đạt mức phát thải
gần bằng 0. Hiện tại, công nghệ phát triển than sạch của Trung Quốc chưa đạt
được mức độ thế giới. Các chuyên gia dự đoán rằng, Trung Quốc có thể phát
triển công nghệ khí hóa than bằng chính công nghệ của mình trong 5 năm tới.
Sản phẩm khí hóa này rẻ hơn 50% so với những sản phẩm cùng loại trên thị

trường quốc tế.
Tại Mỹ, từ tháng 2/2003 Tổng thống George Bush đã công bố dự án
FutureGen với nội dung là triển khai và xây dựng một mẫu nhà máy có khả
năng sản xuất điện và hydro từ than đá.
Nhà máy sẽ sử dụng công nghệ chu trình hỗn hợp khí hoá than (IGCC)
để phát ra công suất 275 MW, với đặc tính ưu việt là hầu như không ô nhiễm
và thu giữ chất thải CO
2
, thay thế cho kiểu đốt than truyền thống (Hình 7).

Hình 7: Sơ đồ nguyên lý nhà máy sản xuất điện và hydro từ than đá
thuộc dự án FutureGen
Hydro sản xuất từ các nhà máy FutureGen sẽ được sử dụng ngay để cấp
nhiên liệu cho các tổ máy phát điện hoặc pin nhiên liệu, hoặc để cấp nhiên liệu
cho ôtô và xe tải thế hệ mới, chấm dứt sự phụ thuộc của Mỹ vào dầu mỏ.
FutureGen, lần đầu tiên sẽ tích hợp một chuỗi các công nghệ tiên tiến về
thu giữ hoặc ngăn ngừa tạo thành các chất ô nhiễm ho
ặc chất thải khác vốn là
10
11
mối quan ngại của Mỹ nếu phải xây dựng các nhà máy điện chạy than trong
tương lai. Các chất ô nhiễm không khí sẽ biến thành sản phẩm thương mại có
giá trị, và tới 90% CO
2
tạo ra từ phản ứng đốt cháy than sẽ được thu giữ. Kết
quả thực tiễn tại nhà máy này sẽ là cơ sở cho việc áp dụng những công nghệ
tiên tiến hơn, có khả năng thu giữ 100% khí nhà kính.
Năm 2006, đã có 12 địa điểm thuộc 7 bang nước Mỹ được đề xuất làm
nơi sẽ triển khai thiết kế và xây dựng nhà máy theo nguyên mẫu này. Yêu cầu
đề ra là phải có mặt bằng trên 200 acre (kho

ảng trên 0,8 km
2
), khả năng tiếp
cận tốt với nguồn than, đường dây truyền tải, nguồn nhân lực có kỹ thuật.
Theo kế hoạch đề ra, nguyên mẫu nhà máy FutureGen sẽ bắt đầu hoạt động
vào năm 2012.
Ngoài ra, trong thời gian qua, không quân Mỹ đã tiến hành nhiều
chuyến bay thử nghiệm nhiên liệu tổng hợp theo phương pháp F-T (FT Fuel).
Kết quả từ những chuyến bay này đã mang lại hy vọng mới cho ngành hàng
không trong bối canh giá dầu ngày càng leo thang cùng với nguy cơ cạn kiệt
dầu mỏ sắp cận kề. Các nhà khoa học đang nỗ lực hoàn thiện công nghệ sản
xuất quy mô lớn để đến năm 2016 “FT fuel" sẽ thay thế được 50% l
ượng tiêu
thụ nhiên liệu của không quân Mỹ và đến nãm 2025 chiếm 75% lượng nhiên
liệu của toàn ngành hàng không nước này.
Các thử nghiệm chạy động cơ với tỷ lệ pha trộn 50/50 giữa nhiên liệu
tổng hợp với nhiên liệu truyền thống dẫn đến những chuyến bay hoàn toàn
bằng nhiên liệu mới, vận hành an toàn trong trong điều kiện - 43 độ, đạt mọi
chỉ số về kỹ thuật như
khi dùng nhiên liệu thông thường mà không cần có sự
cải tiến về động cơ đã khẳng định thành công của việc ứng dụng nhiên liệu
mới cho ngành hàng không. Ngoài ra, do con người kiểm soát quá trình tổng
hợp nên nhiên liệu tổng hợp ít gây ô nhiễm môi trường hơn so với các loại
nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ, như giảm được 50% lượng khí thải, đặc biệt
giảm tối đa hàm lượng lưu hu
ỳnh trong khí thải.
Kevin Mulnerin, Phó Chủ tịch của lntegrated Concepts & Research
Corp's Advanced Vehicle Technologies, công ty trúng thầu kiểm định chất
lượng nhiên liệu này, cho biết: "Thử nghiệm này chứng tỏ loại nhiên liệu siêu
sạch này rất có khả năng trở thành một nguồn nhiên liệu dân dụng lẫn quân

sự" . Điều này càng có ý nghĩa hơn khi số lượng máy bay sẽ gấp đôi trong
vòng hai mươi năm tới và những yêu cầu bảo đảm về khí thải độ
ng cơ gây
hiệu ứng nhà kính ngày càng gắt gao hơn .
12
Như vậy với giá chỉ khoảng 20 USD cho một thùng nhiên liệu tổng hợp
cộng với sự bảo đảm hơn về môi trường, chắc chắn đây sẽ là sự lựa chọn quan
trọng cho ngành hàng không thế giới trong thời gian tới. Các chuyên gia của
Hiệp hội vận tải hàng không quốc tế (IATA) hết sức quan tâm đến vấn đề này
và đều có chung nhận định: "Rất khả thi và mang lại hiệu quả
cao".
Đến nay trong lĩnh vực đầu tư nghiên cứu chuyển hoá than, có thể thấy
trong việc xây dựng các nhà máy chuyển hoá than Trung Quốc đã vượt Mỹ,
nơi công nghệ khí hoá than vẫn đang trong giai đoạn khôi phục lại. Các
chương trình trình diễn công nghệ theo hướng này đã được mở ra ở Mỹ sau
cuộc khủng hoảng dầu mỏ hồi thập kỷ 70 của Thế kỷ trước, nhưng bị bỏ
rơi
khi giá dầu và khí đốt tụt xuống hồi thập kỷ 80. Sự kiện này khiến cho nhiều
người cho rằng công nghệ này là không đủ tin cậy. Trái lại, ở Trung Quốc,
xăng dầu không bao giờ rẻ và than luôn luôn giữ vai trò hàng đầu của mình.
III. CÔNG NGHỆ CHUYỂN HOÁ THAN
III.1. Công nghệ khí hoá than
Công nghệ có tính then chốt trong các quy trình chuyển hoá than là quá
trình khí hóa. Đây là các quá trình chuyển than dạng rắn sang dạng khí. Có 2
dạng công nghệ khí hoá than là khí hoá khô và khí hoá ướt. Trong khí hoá
ướt, ngoài không khí người ta còn bổ sung cả nướ
c (hoặc hơi nước) vào lò khí
hoá và khí nhận được gọi là khí tổng hợp (syngas). Hiện có một số công nghệ
khí hoá than được áp dụng:

- Quy trình khí hóa than đá ở áp suất khí quyển (ACG)
Đây là quy trình được sử dụng trong đa số các nhà máy khí hóa than kiểu
cũ, cỡ nhỏ của Trung Quốc từ những năm 1950. Thiết bị khí hóa sử dụng than
cục có kích thước 25-27 mm và độ bền nhiệt tốt, như antraxit hay cốc, để đảm
bảo lượng hyđrocacbon thấp trong khí than. Thiết bị hoạt động ở áp suất khí
quyển và than được khí hóa bằng không khí và hơi nước trong tầng cố định.
Nhiệt sinh ra t
ừ phản ứng tỏa nhiệt giữa than và không khí được lưu giữ trong
tầng phản ứng để cung cấp nhiệt cho phản ứng giữa than và hơi nước, đó là
giai đoạn mấu chốt trong quá trình khí hóa.
Khí hóa than ở áp suất khí quyển là một quá trình ổn định và sử dụng
không khí ở áp suất khí quyển, không cần công đoạn tách khí, trang thiết bị
tương đối rẻ - (rẻ hơn khoảng 30% so với nh
ững quá trình khác tính theo tấn
sản phẩm). Tuy nhiên, tiêu hao năng lượng cao, khoảng 57 GJ/ tấn amoniăc và
13
quá trình cũng thải ra nhiều cacbon monoxit và hyđro sunfua, nên cần công
đoạn xử lý khí đuôi. Quy trình này không thích hợp với các dây chuyền công
suất lớn.
- Quy trình Koppers Totzek
Đây là quy trình được sử dụng trong những nhà máy ở Nam Phi, Ấn Độ
và Trung Quốc. Trong thiết bị khí hóa, than được nghiền thành hạt mịn và cấp
cho lò đốt. Oxy được dẫn vào trực tiếp từ phía trước của thiết bị khí hóa và
cùng với lượng nhỏ hơi nước, hỗn hợp đi vào vùng phản ứng qua miệng của
lò đốt với tốc độ cao. Nhiệt độ ở giữa ngọn lửa có thể
đạt 2.000
o
C. Khí tổng
hợp đi ra qua đỉnh của thiết bị sinh khí ở nhiệt độ 1500 - 1600
o

C và qua nồi
hơi để tận dụng nhiệt thải. Phần lớn tro thải ra khỏi thiết bị phản ứng ở dạng
lỏng và được hóa rắn thành hạt nhờ làm nguội nhanh bằng nước.
- Quy trình Texaco
Quy tr×nh khÝ hãa cña Texaco (Texaco Gasification Process - TGP) ®·
®−îc th−¬ng m¹i hãa thành công tõ h¬n 40 n¨m nay. Quy trình này có nhiệt
độ khí hoá đến trên 1300
o
C và sử dụng than cám (dưới dạng bùn) đưa vào lò
và xỉ ra lò ở dạng nóng chảy. Chất lượng than nguyên liệu cho công nghệ cần
chọn lọc. Quy trình Texaco đạt thành công lớn ở Trung Quốc thay thế cho
quy trình khí hóa than ở áp suất khí quyển (ACG) và được áp dụng trong
hàng loạt nhà máy điện, phân đạm của nước này trong thời gian qua.
- Quy trình Shell
Đây được coi là một công nghệ khí hóa than hiện đại và có nhiều ưu
điểm. Trong quy trình Shell, than bột khô được sử dụng làm nguyên liệu khí
hoá được phun vào lò bằng không khí nén. Hơi nước được bổ sung trong quá
trình khí hoá. Quy trình Shell có nhiệt độ khí hoá rất cao (đến 1500-1600
o
C),
xỉ ra lò ở dạng nóng chảy và có thể làm việc tốt ở phổ khá rộng về chất lượng
than, kể cả đối với một số loại than chất lượng không cao (nhiệt lượng thấp,
nhiều xỉ, nhiệt độ chảy của xỉ cao). Quy trình này đang được dùng ở Hà Lan
trong tổ hợp khí hóa than và phát điện 250 MW. Trung Quốc cũng đã xây
dựng và vận hành một số nhà máy sản xuấ
t phân đạm urê ở Hồ Nam, Hồ Bắc,
An Huy v.v , trong đó phần khí hóa than áp dụng công nghệ của Shell với
công suất khí hóa 1000 - 2000 tấn than/ ngày và đi vào hoạt động từ năm
2005. Nhà máy phân đạm từ than của Việt Nam tại Ninh Bình (công suất 560
nghìn tấn urê/năm) đang được đầu tư xây dựng cũng sẽ thực hiện khí hoá than

theo công nghệ Shell.
- Qui trỡnh Sasol Lurgi
Qui trình công nghệ Sasol-Lurgi sử dụng thit b khớ húa vi tng c nh
(nh cụng ngh ACG), đáy khô ca Lurgi hin c s dng nhiu nht. Hiện
tại, qui trình này đợc phát triển ở Sasol Nam phi và tiêu thụ khoảng 30 triệu
tấn than/năm. Qui trình Sasol-Lurgi sản xuất 150 nghìn thùng nhiên liệu và
hóa chất mỗi ngày. Quỏ trỡnh khớ húa c thc hin bng hi nc v oxy.
Than di chuyn xung phớa di rt chm, cũn xỉ thì c thỏo ra qua ỏy
(thng dng ghi quay)(Hỡnh 8). Nhit khớ húa tng i thp so vi cỏc
quy trỡnh khỏc. Trong khớ thu c cú nhng t
p cht nh phenol v
hydrocacbon. Hm lng metan trong khớ cú th lờn n khong 10%. Chớnh
vỡ th khớ khụng sch.

Hỡnh 8: S thit b phn ng khớ húa Sasol - Lurgi
- Cỏc khớa cnh kinh t ca quỏ trỡnh khớ húa
Mt trong nhng nhc im ca cụng ngh khớ húa than so vi
refoming metan bng hi nc l vn u t tng i cao v tiờu th nng
lng gn gp ụi. Nhng mt khỏc, quỏ trỡnh khớ húa d nõng cụng sut hn
so vi refoming bng hi nc. So vi nh mỏy 2000 tn/ngy, u t cho
nh mỏy 5000 tn/ngy cú th gim 30% (tớnh theo tn sn phm). Tuy nhiờn,
vn mu cht vn l giỏ nguyờn liu. Vớ d
, theo s liu ca n , giỏ
nguyờn liu nm 2002 nh sau: khớ - 4 USD/ Mbtu, napta - 120 USD/ Mbtu
v than - 10 USD/ Mbtu. Nh vy, mt nh mỏy amonic t than cng cú kh
nng cnh tranh. Mt khi giỏ khớ thiờn nhiờn tip tc tng, thỡ than ỏ l s
14
15
lựa chọn cho những nước ít khí thiên nhiên mà có nguồn than đá phong phú
như Trung Quốc và Ấn Độ.

III.2. Chuyển hoá than thành nhiên liệu tổng hợp
Quá trình sản xuất nhiên liệu tổng hợp bao gồm nhiều gian đoạn:
1. Sản xuất syngas từ quá trình khí hóa hoặc quá trình cracking với sự
tham gia của hơi nước như đã trình bày ở phần trên. Quá trình khí hóa có thể
sử dụng mọi loại nguyên liệu chứa cacbon (trong đó có than đá) và hydro.
Trong khi quá trình cracking (khí hoá) với sự
tham gia của hơi nước, người ta
sẽ nhận được syngas gồm cacbon monoxit (CO), hyđro (H
2
), cacbon đioxit
(CO
2
), nitơ (N
2
), hơi nước, các hyđrocacbon và một số tạp chất khác. Ngoài
than dùng làm nguyên liệu khí hoá, người ta thường sử dụng các nguyên liệu
khác như khí tự nhiên, LPG, naphta hoặc thậm chí cả etanol.
2. Chuyển syngas thành một dạng sáp nhờ phản ứng F-T. Syngas được
đưa vào một lò phản ứng, tại đó, hydro và cacbon monoxit phản ứng với nhau
dưới tác dụng của một chất xúc tác chứa sắt và tạo ra sản phẩm dạng sáp chứa
các hydrocacbon (bao gồm cả
xăng và diesel).
3.Chế biến sâu dạng sáp này nhờ các quá trình hyđrocracking kết hợp
với isome hóa để thu được LPG, naphta và diesel.
Diesel thu được bằng phương pháp này có chất lượng rất tốt: không chứa
lưu huỳnh, các chất thơm (benzen, toluen…) và quá trình cháy của nó trong
động cơ thải ra rất ít muội, đồng thời chỉ số cetan của loại nhiên liệu này rất
cao.
Điểm yếu duy nhất của nhiên liệu này là tỷ trọng thấp, vì vậy ng
ười ta

thường phải trộn lẫn với các loại nhiên liệu khác.
Dựa theo các nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, các nhiên
liệu diesel tổng hợp hiện tại đã được xem là rất thích hợp cho các động cơ
diesel hiện hành. Hiện nay rất nhiều nhóm nghiên cứu trên thế giới làm việc
trong lĩnh vực chuyển hóa than (khí tự nhiên, sinh khối) thành nhiên liệu lỏng
đang tìm cách giảm giá thành của những loại nhiên liệu tổng hợp này.
Sơ đồ chung của quá trình công nghệ hoá lỏng than và sản xuất nhiên
liệu tổng hợp được trình bày tại Hình 9.

Hình 9: Sơ đồ nguyên lý nhà máy chuyển hóa than
III.3. Chuyển hoá than thành hoá chất
Nhìn chung các công nghệ chuyển hoá than thành hoá chất hiện nay
chưa thực sự phát triển như công nghệ hoá dầu đi từ nguyên liệu dầu mỏ.
Công nghệ chuyển hoá than thành hoá chất chủ yếu tập trung vào một số lĩnh
vực sau:
- Sản xuất amoniac
- Sản xuất metanol
- Hoá chất từ nguồn CO
2
dư thừa (từ khí thải) của quá trình đốt than
- Công nghệ chưng cất than đá và xử lý nhựa than
Sau đây là một số công nghệ chủ yếu chuyển hoá than thành hoá chất:
III.3.1. Sản xuất amoniac và urê từ than
Phần lớn amoniac được sản xuất từ khí thiên nhiên, nhưng về lý thuyết
thì bất kỳ nguyên liệu chứa cacbon nào (trong đó có than) cũng có thể được
sử dụng làm nguyên liệu, miễn là có thể chuyển được thành khí tổng hợp
(syngas).
16
17
Khi sn xut khớ tng hp vi t l H

2
: N
2
= 3:1 tng hp amoniac,
ngi ta oxy húa (hoc khớ húa) khụng hon ton than ỏ theo cụng ngh khớ
hoỏ t (dựng hi nc v khụng khớ hoc khụng khớ giu oxy). Sau khi x lý
(loi CO, cỏc tp cht, iu chnh t l H
2
: N
2
= 3:1 ), syngas s c a vo
thỏp tng hp. Di tỏc dng ca xỳc tỏc v ỏp sut, H
2
v N
2
s phn ng
vi nhau to amoniac (NH
3
).
T amoniac v CO
2
(chuyn hoỏ t CO trong quỏ trỡnh khớ hoỏ) ngi ta
s tng hp urờ hoc cỏc sn phm khỏc.
Than ỏ l cht rn nờn phi x lý s b trc khi a vo quỏ trỡnh khớ
húa. Ngoi ra phng phỏp khớ húa than ũi hi phi cú nh mỏy sn xut oxy
nờn sut u t tng. Nh mỏy sn xut amoniac t than ỏ cú th cú sut u
t cao gp 3 - 4 ln so vi nh mỏy s dng khớ thiờn nhiờn. Tuy nhiờn,
nhng nc cú giỏ khớ thiờn nhiờn cao li cú than ỏ giỏ r, thỡ chi phớ
u t
cho mỏy múc cụng on khớ húa cú th c bự li bng giỏ than ỏ thp

hn trong quỏ trỡnh vn hnh. Than ỏ ni a giỳp tit kim ngoi t nhp
khu du khớ v yu t ny cng c tớnh n khi quyt nh u t.
II.3.2. Sn xut metanol t than
Metanol, mt trong nhng nguyờn liu u quan trng trong tng hp
cụng nghip, c sn xut bi quỏ trỡnh hydro húa cú xỳc tỏc ca khớ cacbon
monoxit (CO) hoc syngas (cha CO + H
2
), thu c hoc bi quỏ trỡnh oxy
húa than (hoc cỏc cht cha cacbon khỏc). Quỏ trỡnh hyro húa c tin
hnh 250C di ỏp sut 50 ỏt vi cht xỳc tỏc trờn c s CuO, ZnO, Al
2
O
3
.
Do thành phần của syngas thu đợc từ quá trình chuyển hóa khí thiên
nhiên và quá trình khí hóa than rất khác nhau nên công nghệ sản xuất metanol
từ syngas thu đợc từ quá trình khí hóa than và công nghệ sản xuất metanol từ
syngas thu đợc từ quá trình chế biến khí thiên nhiên có nhiều điểm khác nhau.
Bảng 3 cho ta thấy sự so sánh sơ bộ giữa các quá trình sản xuất metanol
từ các nguyên liệu khác nhau (cỏc số liệu chỉ có ý nghĩa so sánh tơng đối
giữa các quá trình).
Trong khuôn khổ chuyên đề này, chúng tôi chỉ trình bày công nghệ sản
xuất metanol từ syngas thu đợc từ quá trình khí hóa than
Từ các số liệu trong Bảng 3 có thể nhận thấy chi phí đầu t chung cho
nhà máy sản xuất metanol từ than đá rất cao nhng tỷ lệ đầu t cho riêng quá
trình tổng hợp metanol và tinh chế metanol chỉ chiếm 13 %. Nh vậy nếu
chúng ta đã có sẵn nhà máy sản xuất syngas từ quá trình khí hóa than thì việc
lựa chọn giải pháp phát triển phân xởng sản xuất metanol trong nhà máy đó
là một giải pháp hoàn toàn khả thi và có lợi về mặt kinh tế vì chúng ta có thể
đa dạng hoá sản phẩm mà chi phí đầu t ban đầu không quá cao.

Cú mt s công nghệ sản xuất metanol từ syngas. Sau đây sẽ đa ra một
ví dụ về công nghệ sản xuất metanol từ syngas thu đợc từ quá trình khí hóa
than theo cụng ngh pha lng.
Quá trình sản xuất metanol trong pha lỏng (LPMEOH
TM
) khác với quá
trình sản xuất metanol truyền thống pha khớ từ khí tự nhiên ở chỗ quá trình
này sử dụng thiết bị phản ứng chứa huyền phù xúc tác có sục khí (SBCR) thay
vì sử dụng thiết bị phản ứng dạng lớp cố định (Hình 10).



Hình 10
:
Thiết bị phản ứng dạng cột chứa huyền phù có sục khí
18
Bảng 3: Các số liệu kinh tế của quá trình sản xuất metanol với các công nghệ khác nhau

Nguyên liệu Khí tự nhiên Naphta
Cặn chng cất
chân không
Than
Kiểu công nghệ I.C.I Lurgi - Texaco
Koppers
Totzek
Thêm CO
2
Không Không Có Không Không Không Không
Công suất (tấn /ngày) 1000 1800 1800 1800 500 1800 1800
Chi phí đầu t (10

6
FF) 430 730 (1) 680 770 250 1250 1600 (2)
Tiêu hao nguyên liệu, phụ trợ
Nguyên liệu
- Khí tự nhiên (10
6
kJ)
- Naphta (t)
- Cặn chng cất chân không
- Than (t)
- Oxy(t)
- CO2 (t)
- Sản phẩm phụ
- Lu huỳnh (kg)
- Phụ trợ
- Hơi nớc (tấn)
- Nhiên liệu (106 kJ)
- Điện (kWh)
- Nớc làm lạnh (m3)
- Nớc quá trình (m3)
- Xúc tác và hoá chất (FF)


33 35
-
-

-
-
-

-

-
-
65
90
2
12


32
-
-

-
-
0.5

-

0.12
-
55
190
1
12


33.5

-
-

-
-
-

-

(-) 0.5
-
60
155
3
12


-
0.55
-

-
-
-

-

0.8
15
35

245
1
15


-
-
0.9

-
0.85
-

30

-
-
55
2
1
8


-
-
-

2.05
-
-

30

4.5
17
270
340
6
15
Nhân công 7 7 7 7 15 20

19
20
(1) Tỷ trọng đầu t cho các quá trình
Reforming với hơi nớc 43 %
Nén khí 12 %
Tổng hợp metanol 36%
Tinh chế 9%
Tổng 100%
(2)
Chứa và chuẩn bị than đá 3%
Khí hoá than 35%
Chuyển hoá với hơi nớc 5%
Tách các khí axit 13%
Tổng hợp metanol và làm sạch 13%
Chng cất không khí 29%
Xử lý chống ô nhiễm 2%
Tổng 100%

Thiết bị phản ứng SBCR sử dụng xúc tác bột ở dạng huyền phù trong dầu

trơ chứ không sử dụng xúc tác ép viên nạp thành lớp hoặc nhồi trong ống nh
trong thiết bị phản ứng dạng lớp cố định. Ngoài ra, dầu trơ còn là chất tải nhiệt
phản ứng khỏi chất xúc tác. Nh vậy, kiểu thiết bị phản ứng SBCR làm tăng
độ chuyển hoá khí tổng hợp thành metanol và do đó, quá trình chuyển hoá
một lần trong thiết bị phản ứng nhìn chung là thoả mãn (các công nghệ trong
pha khí đòi hỏi thiết bị dạng vòng khép kín để hồi lu các khí cha phản ứng
bởi vì quá trình chuyển hoá một lần không kinh tế). Việc sử dụng môi trờng
lỏng trong quá trình tổng hợp metanol làm cho công nghệ này đợc gọi là
công nghệ pha lỏng.
Quá trình LPMEOH
TM
sản xuất đợc sản phẩm metanol có chất lợng
tơng đối cao trực tiếp từ khí tổng hợp (hàm lợng nớc thấp, khoảng 1%
trọng lợng, trong khi metanol thô thu đợc từ các quá trình đi từ khí tự nhiên
có hàm lợng nớc từ 4 đến 20%). Tuy nhiên, metanol thu đợc quá trình này
có thể vẫn cần đợc chng cất để đạt độ tinh khiết mong muốn. Quá trình
chng cất hai hoặc ba tháp có thể đợc sử dụng giống nh các quá trình của
I.C.I. và Lurgi. Hình 11 mô tả sơ đồ sản xuất của quá trình LPMEOH
TM
.

Hình

11: Sơ đồ sản xuất của quá trình LPMEOH
TM
Công nghệ LPMEOH
TM
có nhiều u điểm hơn các công nghệ pha khí
hiện hành: chi phí đầu t thấp hơn 5-23% so với công nghệ pha khí có cùng
công suất và chi phí sản xuất thấp hơn 2-3% do tiêu thụ điện bằng 1/4 so với

quá trình pha khí.
Điểm đặc biệt quan trọng của công nghệ LPMEOH
TM
là có thể tổ hợp
chúng với quá trình khí hoá than. Công nghệ LPMEOH
TM
chiếm u thế với
nguyên liệu syngas giàu CO đợc sản xuất từ quá trình khí hoá than, từ đó, cho
phép sản xuất metanol thô tơng đối sạch chỉ qua một giai đoạn chuyển hoá.
Hơn nữa, chất lỏng trong thiết bị phản ứng có thể đóng vai trò chất đệm cho
phép điều chỉnh sự bất ổn định trong thành phần syngas mà thiết bị phản ứng
pha khí không thể điều chỉnh đợc. Vì vậy, công nghệ LPMEOH
TM
có khả
năng điều chỉnh đợc công suất tuỳ theo bản chất của quá trình khí hoá than.
III.3.3. Nha than ỏ
21
Nha than ỏ (hay cũn gi l nha cc) l sn phm lng thu c trong
quỏ trỡnh cc hoỏ than nhit cao (khong 1000
o
C) trong iu kin khụng
cú khụng khớ. Hi bay ra khi chng than ỏ c ngng t v phõn tỏch
thnh khớ lũ cc ( cha: H
2
, CH
4
, oxit cacbon, NH
3
, N
2

, C
2
H
4
,) v nha
than ỏ. Chng nha than ỏ ngi ta nhn c:
22
r
Dầu nhẹ (nhiệt độ sôi < 170°C) chứa hiđrocacbon thơm, creozot (nhiệt
độ sôi trong khoảng 116°C- 132°C) được dùng để sản xuất các chất như
creozol và các axit nhựa hoặc được dùng trực tiếp làm thuốc sát trùng, trừ sâu,
trừ sinh vật hại.
Dầu trung (nhiệt độ sôi = 170 – 230°C) chứa phenol, naphtalen, pyriđin
Dầu nặng (nhiệt độ sôi = 230 – 270°C) chứa naphtalen và các đồng đẳng
của nó, cresol, …
Dầu antraxen (nhiệt độ sôi = 270 – 360°C) chứa antraxen, phenantren.
Bã còn lại (khoảng 60%) là bitum được dùng để
rải đường, làm vật liệu
xây dựng.
Ngoài ra trong nhựa than còn amoniac, v.v …
Các sản phẩm từ nhựa than đá đều là các sản phẩm hoá chất có giá trị
trong công nghiệp hoá học, trong đó đặc biệt phải kể đến các hyđrocacbon
thơm như benzen, toluen, xylen, naphtalen, .v.v.
III.3.4. Hoá chất từ nguồn CO
2
dư thừa (từ khí thải) của quá t ình đốt than
Than là nhiên liệu rẻ tiền song gây nhiều phát thải CO
2
. Ngoài phương
án chôn CO

2
xuống dưới đất, hiện nay còn có một số phương án sử dụng
nguồn CO
2
dư thừa của quá trình đốt than.
- Sản xuất CO
2
rắn, lỏng
CO
2
dễ dàng hoá lỏng khi tăng áp suất và hạ nhiệt độ.
CO
2
lỏng có thể được sử dụng làm tác nhân lạnh để làm đông lạnh trong
công nghiệp thực phẩm, hoặc sử dụng trong công nghệ điện tử. CO
2
lỏng còn
có thể sử dụng làm tác nhân dập lửa trong bình cứu hỏa. CO
2
lỏng hóa rắn
ngay khi ra khỏi miệng bình cứu hỏa, tạo thành bọt trắng như tuyết có tác
dụng dập lửa cao. Ngoài ra, CO
2
lỏng còn được ứng dụng trong việc chế tạo
nước uống có gas.
Khi cho bay hơi nhanh CO
2
lỏng người ta thường thu được CO
2
rắn (hay

còn gọi là đá khô).

Do tính chất khi bay hơi thu nhiệt và tạo môi trường khí trơ, khô cho nên
CO
2
rắn được sử dụng rộng rãi để bảo quản thức ăn trên máy bay, bảo quản
hoa quả, thực phẩm, hải sản cao cấp xuất khẩu, v.v
23
Phát triển sản phẩm CO
2
lỏng, rắn nhằm tận thu nguyên liệu CO
2
dư
thừa đã được áp dụng rất rộng rãi trong các nhà máy sản xuất urê. Biện pháp
này làm giảm thiểu lượng khí CO
2
thải ra môi trường và là một trong những
giải pháp kinh tế hiệu quả sử dụng nguồn khí CO
2
dư thừa.
- Sản xuất CO
2
siêu tới hạn
Bắt đầu từ điểm tới hạn, CO
2
ở trong trạng thái siêu tới hạn. Đó là một
pha dạng một chất lỏng nhưng vẫn đảm bảo các tính chất tương tự như chất
khí. CO
2
siêu tới hạn được sử dụng như dung môi "xanh", có ứng dụng rộng

rãi để chiết các sản phẩm tự nhiên có giá trị cao, ví dụ: chiết cafein từ cà phê;
khử mùi nút lie; chiết các hợp chất hóa học hoặc sinh học đặc biệt, có giá trị
cao, v.v Cụ thể:
+ Chiết cafein từ cà phê: Cafein chiếm khoảng 1% khối lượng trong hạt
cà phê Arabica, 2% khối lượng trong Robusta.
Cafein được chiết bằng CO
2
ở
trạng thái siêu tới hạn (thay thế dung môi metylen clorua hoặc etyl axetat).
Trước tiên, hạt cà phê được xử lý bằng nước và hơi nước đến đạt được độ ẩm
30 -40% để hòa tan cafein. Hạt cà phê đã trương nở được tách cafein bằng
cách cho dòng CO
2
lỏng tuần hoàn ở 93°C dưới áp suất 200-300 bar. Tách
cafein khỏi CO
2
lỏng và hồi lưu. Hạt cà phê đã tách cafein được sấy khô. Nhà
máy công nghiệp đầu tiên ứng dụng CO
2
siêu tới hạn để chiết cafein được
Hag AG Corporation xây dựng ở Đức năm 1978 công suất 50 nghìn tấn/năm.
+ Chiết các hợp chất hóa học hoặc sinh học đặc biệt, có giá trị cao, ví dụ:
chiết các loại tinh dầu từ các hương liệu tự nhiên.
III.3.5. Đánh giá vai trò của các quá trình chuyển hoá than
Khi đánh giá các ưu điểm của các quá trình chuyển hoá than thành năng
lượng, nhiên liệu, hoá chất
thông qua quá trình khí hoá, người ta cho rằng đây
là những quá trình rất triển vọng giúp cho con người giải quyết sự phát triển
sau kỷ nguyên dầu mỏ. Các nhà máy điện có thể dùng khí tổng hợp làm nhiên
liệu giống như dùng khí tự nhiên. Ngoài ra, với những chất xúc tác thích hợp

và trong những điều kiện thích hợp, các thành phần hoá chất cơ bản trong khí
tổng hợp sẽ chuyển hóa thành hydrocacbon của xăng và dầu diesel. Do vậy,
khí hoá than có tiềm năng v
ừa giúp hạn chế các nhược điểm của than và làm
giảm lượng khí phát thải của nhà máy chạy than, lại vừa giảm được sự phụ
thuộc ngày càng tăng vào xăng dầu nhập khẩu. Thậm chí, công nghệ này còn
có thể giúp kiểm soát được lượng CO
2
(một loại khí nhà kính) phát thải, vì ở
các nhà máy điện dùng khí tổng hợp, nó dễ được thu hồi hơn so với các nhà
máy điện thông thường.

24
IV. ÁP DỤNG CÁC CÔNG NGHỆ CHUYỂN HÓA THAN
IV.1. Sản xuất năng lượng từ than
Quá trình sản xuất năng lượng từ than thông qua khí hoá than đã được áp
dụng rộng rãi trên thế giới và là một chuyên đề lớn, nên không được nêu tỷ
mỷ ở đây.
Trung Quốc có nguồn than đá tập trung đến 75% ở các tỉnh phía Bắc và
Tây Bắc. Trung Quốc cũng thiếu khí thiên nhiên và đang đối mặt với nhu cầu
ngày càng tăng về sản xuất điện, do đó đi từ than đá là một sự lựa chọn không
tránh khỏi cho các nhà máy amoniac tương lai ở nước này. Mỹ hiện nay dùng
than đá sản xuất khoảng 52% sản lượng điện và dự đoán trong 20 năm tới sẽ
giảm xuống còn khoảng 45%, vì được thay một phần bằng khí thiên nhiên,
song việc quay lại với năng lượng từ than vẫn là một khả năng trong tương
lai. Việc tăng cường sử dụng khí thiên nhiên để phát điện sẽ khiến cho giá khí
tăng, buộc công nghiệp năng lượng trong tương lai gần phải tìm các nguyên
liệu thay thế và than vẫn là một sự lựa chọn.
IV.2. Sản xuất dầu từ than
Trong vòng hai năm qua, giá dầu mỏ thế giới đã tăng không ngừng, đạt

đỉnh điểm là trên 100 USD/thùng vào đầu năm 2008. Mặc dù đã có lúc giá
dầu hạ xuố
ng mức 60 USD/thùng, nhưng giá dầu vẫn là một sức ép lớn với
người sản xuất và tiêu dùng. Tuy nhiên về lâu dài, giá dầu cao cũng có cái lợi
vì nó sẽ kích thích sự quan tâm sản xuất dầu thô từ những nguồn năng lượng
phi truyền thống chẳng hạn từ cát chứa dầu hoặc than đá.
Than và khí đốt cũng là nguồn năng lượng quan trọng nhưng chưa được
dùng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tả
i.
Công nghệ chuyển hoá dầu thô từ than (và khí đốt) trên cơ sở quy trình
F-T được triển khai ở Đức trong thập kỷ 1920 như đã nêu ở phần trên.
Công ty Sasol ở Nam Phi đã mất nhiều công sức để biến quy trình này
thành một công nghệ sản xuất dầu thực tế. Trong mấy năm gần đây Sasol
được các nước có nguồn than và khí đốt dồi dào, chẳng hạn Trung Quốc và
Quatar muốn cộng tác. Công ty này đang tiến hành nghiên cứ
u khả thi để xây
dựng nhà máy hoá lỏng than trị giá 5 tỷ USD ở Trung Quốc, nhà máy hoá
lỏng khí đốt đầu tiên ở Quatar (tháng 6/2006) và một nhà máy khác ở
Nigieria. Mỹ và Ấn Độ cũng quan tâm đến công nghệ của Công ty này.
25
Một trong những vấn đề chính của quy trình F-T là tạo ra nhiều loại
alkan không có ích cho việc sản xuất dầu tổng hợp. Tháng 4/2006, một nhóm
các nhà hoá học Mỹ đã tìm ra một quy trình mới để tăng tỷ lệ những alkan có
ích và dự đoán có thể “sẵn sàng xây dựng một nhà máy pilot trong vòng một
năm tới”.
Những công nghệ tiên tiến này có thể đảm bảo những nguồn năng lượng
mới ngày càng được áp dụng hi
ệu quả hơn trong thực tế.
IV.3. Sản xuất amoniacvà phân urê từ than
Hiện nay phần lớn amoniac và urê (phân bón) được sản xuất từ khí thiên

nhiên, nhưng cũng có nhiều dự án sản xuất sử dụng nguyên liệu than đá qua
quá trình khí hoá than. Về lý thuyết thì bất kỳ nguyên liệu chứa cacbon hoặc
hyđrocacbon nào cũng có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho sản xuất
amoniac và urê, miễn là có thể oxy hóa được thành khí tổng hợp (syngas).
Tỷ lệ sử dụng các nguyên liệu để sản xuất amoniac trên thế giới là:
71,1% khí thiên nhiên; 5,6% napta và khí hóa lỏng; 3,7% dầu nhiên liệu;
19,0% than đá, than cốc, khí lò cốc và 0,6% là nguyên liệu khác. Ấn Độ là
nước thiếu khí thiên nhiên, nên chủ yếu dùng napta. Tuy nhiên, ở châu Á giá
khí thiên nhiên và napta đều tăng cao, nên người ta đã dùng nguyên liệu khác
thay thế.
Hiện nay bốn nước đầu tư nhiều nhất để sản xuất amoniac và urê từ than
đá là Nam Phi, Ấn Độ, Trung Quốc và Mỹ. Ngoài ra, còn mộ
t số nước khác
có sử dụng than đá để sản xuất amoniac và urê nhưng ở quy mô nhỏ hơn là
Nhật Bản, Bắc Triều Tiên, Việt Nam, Ai Cập và Nga.
Nam Phi hiện đang sản xuất mỗi năm 627 nghìn tấn amoniac, chủ yếu
dựa trên khí hóa than. Ấn Độ sử dụng nguyên liệu rắn (than đá) chọn mục
đích này vào năm 1960, chuyển sang nguyên liệu lỏng (napta, FO) vào năm
1970 và khí (khí thiên nhiên) vào năm 1980. Lượng khí cần thiết để
sản xuất
2,2 nghìn tấn urê/ ngày tương đương với lượng khí cho nhà máy điện 250
MW. Điều đó có nghĩa là một nhà máy điện 1 nghìn MW trên cơ sở khí thiên
nhiên sẽ tiêu thụ lượng khí cần thiết của 4 nhà máy urê cỡ trung bình. Ấn Độ
dự định nhập khẩu khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) để giải quyết khó khăn đó.
Nhưng việc sử dụng nguồn than đá dồi dào cho sản xuất amoniac và urê cũng
có th
ể giúp Ấn Độ giải quyết vấn đề nói trên.
26
e
ấ

IV.4. Sản xuất các hoá chất khác từ than
IV.4.1. Sản xuất m tanol
Hiện chưa tìm thấy số liệu riêng về sản lượng metanol sản xuất từ
nguyên liệu than đá. Nhìn chung năng lực sản xuất metanol của thế giới trong
những năm qua chủ yếu đi từ khí thiên nhiên và cung vượt quá cầu. Theo dự
báo, đến năm 2010 cung và cầu metanol về cơ bản mới được cân bằng. Nhận
xét trên được chứng minh bằng các số liệu thống kê và dự báo tình hình sản
xuấ
t và năng lực metanol thế giới:

Đơn vị: triệu t n
2004 2006 2008 2010
Cung ứng 37362 37362 37362 37362
Tiêu thụ 32746 33537 35300 37249
Cầu / Cung (%) 87,6 89,8 94,5 99,7
Tại khu vực châu Á, có một số nước như Nhật bản, Hàn quốc, Trung
Quốc, Đài Loan là các nhà tiêu thụ metanol lớn trên thế giới và phải nhập
khẩu mặc dù họ đều có các nguồn cung cấp metanol ổn định hoặc liên doanh
sản xuất – tiêu thụ với các nước khác.
Tại khu vực Đông nam Á (ASEAN) có nhiều nước tự cung cấ
p được
metanol và có khả năng xuất khẩu:
- Indonesia:
Indonesia sớm trở thành nhà sản xuất tự cung cấp metanol
cho nhu cầu của mình đồng thời xuất khẩu lượng metanol sản xuất dư. Vị trí
địa lý của Indonesia làm cho sản phẩm của họ khi xuất khẩu trong khu vực có
lợi thế hơn của các nước xuất khẩu từ Trung Đông, Canađa hay ở Nam Mỹ.
- Malaysia:
Mặc dù có sự tăng nhanh nhu cầu sử dụng metanol trong
nước nhưng hãng Petronas (sở hữu các nhà máy sản xuất metanol) vẫn còn dư

để xuất khẩu. Do vị trí địa lý nên Malaysia cũng có lợi thế như Indonesia.
- Thái lan:
Nhu cầu metanol của Thái Lan tăng trưởng 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 trường Thái Lan
trong tương lai.