ĐỀ TÀI "Sản xuất metanol " pdf

S¶n xuÊt metanol TS. L£ KIM DI£N phßng thÝ nghiÖm träng ®iÓm quèc gia vÒ c«ng nghÖ läc - hãa dÇu 3 Metanol đợc 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 lợng 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 đợc hoàn thiện và hợp lý hóa. Nguồn nguyên liệu đợc mở rộng tới cả việc sử dụng nguồn khí cacbonic trong thiên nhiên, phế liệu nông lâm sản (biomass). Nớc ta hiện nay cha 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 lợng 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 trờng metanol trên thế giới và khu vực 1. Giới thiệu sản phẩm metanol thơng mại - Metanol thơng phẩm có các chỉ tiêu kỹ thuật sau: Dạng ngoài Trong suốt, không vẩn đục Màu sắc cặn cacbon Không sẫm hơn màu standard N 0 30 ASTM D1209, dải platin-coban Màu sắc Không sẫm hơn màu standard N 0 5 ASTM, D1209, dải platin-coban Nhiệt độ bay hơi Không > 1 0 C so với 64,6 0 C ở 1atm. Tỷ trọng 0,7928 kg/l ở 20 0 C Hàm lợng metanol Min 99,9% khối lợng Hàm lợng cặn không tan Max 10 mg/100 ml Mùi Đặc trng Tác dụng permanganat Không đổi màu trong vòng 60 phút Hàm lợng nớc Max 0,1% khối lợng - Metanol cấp độ AA có các chỉ tiêu hàm lợng 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. Nớc Max 0,1 %KL. 4 2. Tình hình cung cầu metanol trên thế giới 2.1. Lĩnh vực sử dụng metanol hiện nay Metanol đợc 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 đợc 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 trởng 5%. Diễn biến tình hình sản xuất 10 năm gần đây và dự báo đến năm 2010 đợc 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 vợt cầu. Chỉ đến năm 2010 cung và cầu metanol theo dự báo của các nhà t vấn, về cơ bản mới đợc cân bằng. Nhận xét trên đợc 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 trớc 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 tơng ứng. Thực tế giá metanol trên thị trờng quốc tế diễn biến phức tạp hơn so với những gì các nhà t vấn dự báo. Sau khi giá dầu thô tăng vợt ngỡng 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. Nhng 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 dới 7 USD/ Tr. BTU, - Giá dầu thô dao động trên dới 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 [...]... Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan Các nớc này đều tiêu thụ lợng metanol rất lớn nên phải nhập khẩu Nhng họ đều đã có các nguồn cung cấp metanol ổn định hoặc liên doanh sản xuất tiêu thụ với các nớc sản xuất xuất khẩu metanol 2.5 Tình hình thị trờng metanol ở VN Việt nam hiện tại gần nh không có thị trờng riêng về metanol Trừ một lợng nhỏ nhập khẩu metanol làm dung môi và cho vài mục đích khác, cha... là rợu gỗ) Bằng cách này thu đợc metanol lẫn nhiều tạp chất hữu cơ (cứ 100 phần khối lợng gỗ thì thu đợc khoảng 1 1,5 phần khối lợng metanol) Metanol gỗ vì thế còn đợc gọi là metanol sinh học Sản lợng metanol sinh học chỉ chiếm 2% tổng sản lợng metanol thơng 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... thiệu công nghệ Lurgi tiên tiến sản xuất metanol từ khí thiên nhiên Quá trình công nghệ của Lurgi là quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên Bao gồm quá trình sản xuất khí tổng hợp từ khí thiên nhiên, chuyển hoá khí tổng hợp thành metanol và tinh chế metanol Hình 5 là toàn cảnh một nhà máy sản xuất metanol công suất 1000 tấn/ngày ở Malaysia Hình 5 : Nhà máy sản xuất metanol 1000 tấn/ngày ở Malaysia... sớm trở thành nớc tự cung cấp metanol cho nhu cầu của mình đồng thời xuất khẩu lợng metanol sản xuất d Vị trí địa lý của Indonesia làm cho sản phẩm của họ khi xuất khẩu có lợi thế hơn các nớc xuất khẩu ở Trung Đông, Canađa hay Nam Mỹ b Malaysia Mặc dù có sự tăng nhanh nhu cầu sử dụng metanol trong nớc nh hãng Petronas, sở hữu các nhà máy sản xuất metanol, vẫn còn d để xuất khẩu Về vị trí địa lý, Malaysia... 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 đợc sản xuất chủ yếu từ khí tự nhiên và bớc đầu một phần từ than đá (gọi là metanol tổng hợp) 21 Ngoài ra ở các nớc có nguồn gỗ dồi dào, còn duy trì phơng pháp chng khô gỗ rồi chiết tách lấy metanol từ lớp nhựa tạo thành (vì thế trớc kia metanol còn đợc gọi... lạnh nhằm lấy nhanh nhiệt toả ra từ phản ứng tổng hợp metanol Metanol thô lắng tách ở phía dới tháp 4 đợc đa đi tinh chế để thu metanol tinh khiết Nhìn chung, trong cả hai dạng công nghệ tổng hợp metanol, các tập đoàn sản xuất đều đang sử dụng một trong hai loại lò phản ứng kiểu tầng khoang (ngăn kéo) hoặc kiểu ống chùm c Các dạng lò phản ứng tổng hợp metanol trong công nghiệp - Lò phản ứng áp suất cao... quá trình này đảm bảo độ chuyển hoá tổng so với CO đạt từ 90 đến 97 % Do nhu cầu sử dụng metanol ngày càng tăng nên ngày càng có nhiều dự án xây dựng nhà máy sản xuất metanol Bảng 1 liệt kê một số dự án sản xuất metanol trên thế giới trong gian đoạn 1996 -2000 29 Bảng 4: Một số dự án xây dựng nhà máy sản xuất metanol trên thế giới* Theo Oil & Gas Journal - Worldwide Construction Surveys 1996-2001 and... mốc phát triển của Lurgi trong lĩnh vực công nghệ sản xuất metanol : - Năm 1969: Tiến hành thử nghiệm đầu tiên về công nghệ sản xuất metanol ở áp suất thấp, có xúc tác - Năm 1970: Hợp tác với Sud-Chem để sản xuất xúc tác - Năm 1970: Vận hành dây chuyền thử nghiệm với thiết bị phản ứng gồm 100 ống xúc tác - Năm 1972: 3 nhà máy đầu tiên sản xuất metanol ở áp suất thấp đợc đa vào vận hành - Năm 1997:... đợc công bố - Năm 2001: 37 nhà máy sản xuất metanol ở áp suất thấp đã đợc xây dựng trong đó có hai hợp đồng xây dựng nhà máy với công nghệ Megamethanol Chi phí sản xuất metanol phụ thuộc vào độ chuyển hoá của khí tổng hợp thành metanol thô và yêu cầu về độ tinh khiết của thành phẩm Độ chuyển hoá khí tổng hợp thành metanol là phần trăm khí tổng hợp đợc chuyển thành metanol so với lợng khí đi qua thiết... chủ yếu là metan CH4 (khoảng trên 84%) Quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên dựa trên 3 bớc 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 đợc 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 . Các nớc này đều tiêu thụ lợng metanol rất lớn nên phải nhập khẩu. Nhng họ đều đã có các nguồn cung cấp metanol ổn định hoặc liên doanh sản xuất tiêu. với các nớc sản xuất xuất khẩu metanol. 2.5. Tình hình thị trờng metanol ở VN. Việt nam hiện tại gần nh không có thị trờng riêng về metanol. Trừ một