Đổi mới công nghệ theo hướng hóa học xanh trong sản xuất phân bón
Thứ ba, 27/11/2012
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ nói chung, công nghiệp hóa chất đang phát triển theo hướng hóa học xanh, hay còn gọi là hóa học bền vững. Rất nhiều nguyên tắc và vấn đề của hóa học xanh không chỉ là vấn đề của một quốc gia hay một khu vực mà đã trở thành vấn đề toàn cầu, liên quan đến sự biến đổi khí hậu, sử dụng năng lượng, quản lý tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên nước.
Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ nói chung, công nghiệp hóa chất đang phát triển theo hướng hóa học xanh, hay còn gọi là hóa học bền vững. Rất nhiều nguyên tắc và vấn đề của hóa học xanh không chỉ là vấn đề của một quốc gia hay một khu vực mà đã trở thành vấn đề toàn cầu, liên quan đến sự biến đổi khí hậu, sử dụng năng lượng, quản lý tài nguyên thiên nhiên, tài nguyên nước.
Hóa học xanh áp dụng những nguyên lý sản xuất thân thiện môi trường, sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên thiên nhiên, giảm thiểu hoặc loại bỏ sử dụng các chất nguy hiểm, độc hại trong thiết kế, sản xuất và sử dụng các sản phẩm hóa chất.
Hiện nay ở nước ta có khoảng 300 doanh nghiệp tham gia sản xuất phân bón bao gồm phân đạm, phân lân, DAP, phân NPK, phân hữu cơ, phân bón lá với sản lượng không ngừng gia tăng để đáp ứng nhu cầu tiêu thị trong nước, sản lượng năm 2010 so với năm 2011 đã khoảng700 nghìn tấn. Để đạt được những thành tựu này, lĩnh vực sản xuất phân bón Việt Nam đã và đang có sự thay đổi công nghệ theo hướng hóa học xanh. Các cơ sở sản xuất cũ cũng đã đầu tư thay đổi công nghệ, nhập thiết bị mới thay thế, cải tạo hệ thống xử lý chất thải…nhờ vậy đã tạo được những thương hiệu có uy tín trên thị trường trong nước và trong khu vực như: Đạm Phú Mỹ, phân bón Bình Điền, Việt Nhật.
Hệ thống sản xuất phân bón ở nước ta đang được đổi mới và nhập những công nghệ tiên tiến về sản xuất phân urê, DAP. “Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc Tổng Công ty phân bón - Hoá chất Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) với công suất 740.000 tấn ure/năm (hiện đã nâng công suất lên 800.000 tấn/năm) sản xuất từ nguyên liệu là khí thiên nhiên. Khí thiên nhiên sau khi khử lưu huỳnh qua reforming sơ cấp và thứ cấp để chuyển hoá CH4 thành CO và CO2. Chuyển hoá CO áp dụng công nghệ chuyển hoá ở nhiệt độ cao (~ 3600) và chuyển hoá ở nhiệt độ thấp (~ 1900C), tách CO2 áp dụng công nghệ BASF MDEA (metyl diethanol amin) sau đó qua thiết bị metan hoá để giảm nồng độ CO +CO2¬ xuống dưới 10ppm ở áp suất 2,7MPa, nhiệt độ khoảng 3000C. Tổng hợp amoniac ở áp suất 14MPa sử dụng công nghệ của Haldor Topsoe. Tổng hợp urê áp dụng công nghệ của Snamprogetti (Italia), áp suất 15MPa.
Các sản phẩm phân urê Hà Bắc và Phú Mỹ đều sử dụng chất chống kết khối do Viện Hoá học Công nghiệp Việt Nam sản xuất thay cho hàng nhập khẩu.
Còn nhà máy đạm sản xuất từ than cám ở Ninh Bình áp dụng công nghệ khí hoá than SHELL, nguyên liệu là than cám khô, thành lò khí hoá làm lạnh bằng nước (không dùng vật liệu chịu lửa) nên tính an toàn cao, giảm thời gian ngừng lò để sửa chữa, bảo dưỡng, tuổi thọ của lò cao (có thể tới 25 năm), thời gian vận hành trong năm cao. Công suất lò lớn, hiệu suất chuyển hoá cacbon cao tới 99%, hiệu suất thu hồi nhiệt cao, hàm lượng khí hữu hiệu (CO + H2) 90% (thể tích), tiêu hao than và oxy thấp hơn công nghệ TEXACO 10 - 15%. Tuy nhiên phương pháp làm lạnh khí than qua nồi hơi nhiệt thừa nên chi phí đầu tư cao hơn 1,2 lần so với công nghệ TEXACO sử dụng quy trình làm lạnh trực tiếp (tính theo cùng công suất).”
Bên cạnh đó, các doanh nghiệp cùng với nhà khoa học hợp tác tự nghiên cứu cải tiến và tự chủ về công nghệ sản xuất phân lân nung chảy, sử dụng hoàn toàn nguyên liệu, nhiên liệu trong nước và đang được phát triển trên cơ sở tự thiết kế, chế tạo thiết bị ở trong nước.
Công nghệ sản xuất phân lân nung chảy bằng lò đứng ở nước ta đã có những bước cải tiến đáng kể. Từ những thiết kế ban đầu của Trung Quốc ở những năm 60 của thế kỷ trước, công suất lò thấp lại dùng nguyên liệu là quặng apatit loại I ở dạng cục và nhiên liệu là than cốc nhập ngoại, đến nay đã được nghiên cứu và đổi mới một cách toàn diện: Nguyên liệu apatit đã được thay thế hoàn toàn bằng quặng apatit loại II và nhiên liệu được thay bằng than antraxit; Lò cao đã được cải tiến, đưa công suất từ 1 tấn/giờ lên 12 tấn/giờ, giảm được các định mức về than và điện; Hệ thống nước làm lạnh đã được sử dụng tuần hoà; Các loại quặng vụn, than vụn và bụi,… đều được thu hồi và tái sử dụng vào sản xuất. Môi trường sản xuất được cải thiện rõ rệt. Hiện tại công nghệ sản xuất phân lân nung chảy bằng lò đứng ở nước ta là phù hợp với nguồn nguyên liệu quặng apatit loại II dạng cục nên đã được xây dựng thêm một cơ sở tại Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao và đang xây dựng thêm một cơ sở sản xuất tại Lào Cai. Tuy nhiên cần phối liệu hợp lý hơn để nâng cao hàm lượng dinh dưỡng trong sản phẩm.”
Sản phẩm phân hỗn hợp NPK cũng đã có bước phát triển theo công nghệ mới - tạo hạt theo phương pháp thùng quay dùng hơi nước nhưng chưa được áp dụng nhiều, mới chiếm khoảng 30% sản lượng phân NPK trong cả nước; còn nhiều cơ sở sản xuất nhỏ, chất lượng sản phẩm kém, có khi còn sản xuất hàng giả, do vậy cần được đầu tư tập trung, nâng quy mô sản xuất, áp dụng công nghệ mới để hạ giá thành và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
“Phương pháp tạo hạt dùng đĩa quay giải quyết được nhược điểm cơ bản của phương pháp tạo hạt đĩa quay là đưa nước vào để tạo hạt (khoảng 15 - 18%) sau đó lại phải sấy khô. Công nghệ này được áp dụng tại Công ty liên doanh phân bón Việt - Nhật JVF, Công ty Cổ phần Quốc tế Năm Sao; Công ty Phân bón miền Nam (Cơ sở Hiệp Phước, xí nghiệp phân bón Cửu Long và Chánh Hưng), Công ty Cổ phần phân bón - Hoá chất Cần Thơ cũng đã tự thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất phân hỗn hợp NPK ở trong nước và đã được nhận giải thưởng sáng tạo khoa học công nghệ (VIFOTEC) năm 2008. Lượng sản phẩm sản xuất theo công nghệ này chiếm khoảng 30% tổng sản lượng phân NPK. Công ty cổ phần Phân bón Thanh Hóa cũng mới đưa vào sản xuất dây chuyền có công suất 100.000 tấn/năm. Tổng công ty Phân bón và Hóa chất dầu khí đang triển khai xây dựng nhà máy sản xuất phân hỗn hợp NPK với công suất 400.000Tấn/năm theo công nghệ tiên tiến.”
Riêng công nghệ sản xuất superphosphat đơn đã quá lạc hậu, hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm thấp, cước phí vận chuyển cao, đã có dự kiến chuyển đổi sang sản xuất superphosphat giầu, nâng hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm lên gấp khoảng 2 lần nhưng chưa thực hiện được.
“Công nghệ sản xuất superphosphat ở Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao và ở Long Thành là công nghệ của thập kỷ 50 thế kỷ trước, hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm thấp, chi phí vận chuyển cao và khó sử dụng để sản xuất phân trộn có hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Công đoạn xử lý và thu hồi khí flo chưa được giải quyết một cách căn bản.
Tuy nhiên những năm gần đây các phân xưởng sản xuất axit sulfuric ở Công ty superphosphat và Hóa chất Lâm Thao đã được cải tạo chuyển đổi công nghệ chuyển hoá SO2 SO3 theo phương pháp tiếp xúc đơn sang tiếp xúc kép/hấp thụ kép, nâng cao hiệu suất chuyển hoá và đảm bảo nồng độ SO2, SO3 phát thải ra môi trường. Ngoài ra, Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao đã áp dụng công nghệ thu hồi nhiệt thừa để phát điện góp phần giảm lượng điện năng cấp từ bên ngoài.”
Như vậy, trình độ khoa học công nghệ của ngành phân bón trong nước như sau:
Hiện nay ở nước ta có khoảng 300 doanh nghiệp tham gia sản xuất phân bón bao gồm phân đạm, phân lân, DAP, phân NPK, phân hữu cơ, phân bón lá với sản lượng không ngừng gia tăng để đáp ứng nhu cầu tiêu thị trong nước, sản lượng năm 2010 so với năm 2011 đã khoảng700 nghìn tấn. Để đạt được những thành tựu này, lĩnh vực sản xuất phân bón Việt Nam đã và đang có sự thay đổi công nghệ theo hướng hóa học xanh. Các cơ sở sản xuất cũ cũng đã đầu tư thay đổi công nghệ, nhập thiết bị mới thay thế, cải tạo hệ thống xử lý chất thải…nhờ vậy đã tạo được những thương hiệu có uy tín trên thị trường trong nước và trong khu vực như: Đạm Phú Mỹ, phân bón Bình Điền, Việt Nhật.
Hệ thống sản xuất phân bón ở nước ta đang được đổi mới và nhập những công nghệ tiên tiến về sản xuất phân urê, DAP. “Nhà máy Đạm Phú Mỹ thuộc Tổng Công ty phân bón - Hoá chất Dầu khí (Tập đoàn Dầu khí Việt Nam) với công suất 740.000 tấn ure/năm (hiện đã nâng công suất lên 800.000 tấn/năm) sản xuất từ nguyên liệu là khí thiên nhiên. Khí thiên nhiên sau khi khử lưu huỳnh qua reforming sơ cấp và thứ cấp để chuyển hoá CH4 thành CO và CO2. Chuyển hoá CO áp dụng công nghệ chuyển hoá ở nhiệt độ cao (~ 3600) và chuyển hoá ở nhiệt độ thấp (~ 1900C), tách CO2 áp dụng công nghệ BASF MDEA (metyl diethanol amin) sau đó qua thiết bị metan hoá để giảm nồng độ CO +CO2¬ xuống dưới 10ppm ở áp suất 2,7MPa, nhiệt độ khoảng 3000C. Tổng hợp amoniac ở áp suất 14MPa sử dụng công nghệ của Haldor Topsoe. Tổng hợp urê áp dụng công nghệ của Snamprogetti (Italia), áp suất 15MPa.
Các sản phẩm phân urê Hà Bắc và Phú Mỹ đều sử dụng chất chống kết khối do Viện Hoá học Công nghiệp Việt Nam sản xuất thay cho hàng nhập khẩu.
Còn nhà máy đạm sản xuất từ than cám ở Ninh Bình áp dụng công nghệ khí hoá than SHELL, nguyên liệu là than cám khô, thành lò khí hoá làm lạnh bằng nước (không dùng vật liệu chịu lửa) nên tính an toàn cao, giảm thời gian ngừng lò để sửa chữa, bảo dưỡng, tuổi thọ của lò cao (có thể tới 25 năm), thời gian vận hành trong năm cao. Công suất lò lớn, hiệu suất chuyển hoá cacbon cao tới 99%, hiệu suất thu hồi nhiệt cao, hàm lượng khí hữu hiệu (CO + H2) 90% (thể tích), tiêu hao than và oxy thấp hơn công nghệ TEXACO 10 - 15%. Tuy nhiên phương pháp làm lạnh khí than qua nồi hơi nhiệt thừa nên chi phí đầu tư cao hơn 1,2 lần so với công nghệ TEXACO sử dụng quy trình làm lạnh trực tiếp (tính theo cùng công suất).”
Bên cạnh đó, các doanh nghiệp cùng với nhà khoa học hợp tác tự nghiên cứu cải tiến và tự chủ về công nghệ sản xuất phân lân nung chảy, sử dụng hoàn toàn nguyên liệu, nhiên liệu trong nước và đang được phát triển trên cơ sở tự thiết kế, chế tạo thiết bị ở trong nước.
Công nghệ sản xuất phân lân nung chảy bằng lò đứng ở nước ta đã có những bước cải tiến đáng kể. Từ những thiết kế ban đầu của Trung Quốc ở những năm 60 của thế kỷ trước, công suất lò thấp lại dùng nguyên liệu là quặng apatit loại I ở dạng cục và nhiên liệu là than cốc nhập ngoại, đến nay đã được nghiên cứu và đổi mới một cách toàn diện: Nguyên liệu apatit đã được thay thế hoàn toàn bằng quặng apatit loại II và nhiên liệu được thay bằng than antraxit; Lò cao đã được cải tiến, đưa công suất từ 1 tấn/giờ lên 12 tấn/giờ, giảm được các định mức về than và điện; Hệ thống nước làm lạnh đã được sử dụng tuần hoà; Các loại quặng vụn, than vụn và bụi,… đều được thu hồi và tái sử dụng vào sản xuất. Môi trường sản xuất được cải thiện rõ rệt. Hiện tại công nghệ sản xuất phân lân nung chảy bằng lò đứng ở nước ta là phù hợp với nguồn nguyên liệu quặng apatit loại II dạng cục nên đã được xây dựng thêm một cơ sở tại Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao và đang xây dựng thêm một cơ sở sản xuất tại Lào Cai. Tuy nhiên cần phối liệu hợp lý hơn để nâng cao hàm lượng dinh dưỡng trong sản phẩm.”
Sản phẩm phân hỗn hợp NPK cũng đã có bước phát triển theo công nghệ mới - tạo hạt theo phương pháp thùng quay dùng hơi nước nhưng chưa được áp dụng nhiều, mới chiếm khoảng 30% sản lượng phân NPK trong cả nước; còn nhiều cơ sở sản xuất nhỏ, chất lượng sản phẩm kém, có khi còn sản xuất hàng giả, do vậy cần được đầu tư tập trung, nâng quy mô sản xuất, áp dụng công nghệ mới để hạ giá thành và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
“Phương pháp tạo hạt dùng đĩa quay giải quyết được nhược điểm cơ bản của phương pháp tạo hạt đĩa quay là đưa nước vào để tạo hạt (khoảng 15 - 18%) sau đó lại phải sấy khô. Công nghệ này được áp dụng tại Công ty liên doanh phân bón Việt - Nhật JVF, Công ty Cổ phần Quốc tế Năm Sao; Công ty Phân bón miền Nam (Cơ sở Hiệp Phước, xí nghiệp phân bón Cửu Long và Chánh Hưng), Công ty Cổ phần phân bón - Hoá chất Cần Thơ cũng đã tự thiết kế, chế tạo dây chuyền sản xuất phân hỗn hợp NPK ở trong nước và đã được nhận giải thưởng sáng tạo khoa học công nghệ (VIFOTEC) năm 2008. Lượng sản phẩm sản xuất theo công nghệ này chiếm khoảng 30% tổng sản lượng phân NPK. Công ty cổ phần Phân bón Thanh Hóa cũng mới đưa vào sản xuất dây chuyền có công suất 100.000 tấn/năm. Tổng công ty Phân bón và Hóa chất dầu khí đang triển khai xây dựng nhà máy sản xuất phân hỗn hợp NPK với công suất 400.000Tấn/năm theo công nghệ tiên tiến.”
Riêng công nghệ sản xuất superphosphat đơn đã quá lạc hậu, hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm thấp, cước phí vận chuyển cao, đã có dự kiến chuyển đổi sang sản xuất superphosphat giầu, nâng hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm lên gấp khoảng 2 lần nhưng chưa thực hiện được.
“Công nghệ sản xuất superphosphat ở Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao và ở Long Thành là công nghệ của thập kỷ 50 thế kỷ trước, hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm thấp, chi phí vận chuyển cao và khó sử dụng để sản xuất phân trộn có hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Công đoạn xử lý và thu hồi khí flo chưa được giải quyết một cách căn bản.
Tuy nhiên những năm gần đây các phân xưởng sản xuất axit sulfuric ở Công ty superphosphat và Hóa chất Lâm Thao đã được cải tạo chuyển đổi công nghệ chuyển hoá SO2 SO3 theo phương pháp tiếp xúc đơn sang tiếp xúc kép/hấp thụ kép, nâng cao hiệu suất chuyển hoá và đảm bảo nồng độ SO2, SO3 phát thải ra môi trường. Ngoài ra, Công ty superphosphat và Hoá chất Lâm Thao đã áp dụng công nghệ thu hồi nhiệt thừa để phát điện góp phần giảm lượng điện năng cấp từ bên ngoài.”
Như vậy, trình độ khoa học công nghệ của ngành phân bón trong nước như sau:
- Công nghệ sản xuất urê, DAP là công nghệ tiên tiến trong khu vực và trên thế giới;
- Công nghệ sản xuất axit sulfuric đạt trình độ tiên tiến (đốt lưu huỳnh, tiếp xúc kép/hấp thụ kép);
- Sản xuất NPK: khoảng 30% sản lượng áp dụng công nghệ tạo hạt thùng quay dùng hơi nước là công nghệ đang phổ biến trên thế giới;
- Công nghệ sản xuất superphosphat đơn lạc hậu, chất lượng sản phẩm thấp
Dịu Hương