Quá trình phát triển ngành công nghiệp phân bón (Phần cuối)

tiếp theo...

3.2. Axit nitơric

Axit nitơric được sử dụng trong sản xuất ammonia nitơrat, canxi nitơrat và kali nitơrat. Các nitơrat này được sử dụng như là các phân bón trực tiếp được trộn với các phân bón hỗn hợp. Một nhà máy sản xuất axit nitơrat hiện đại có công suất là 1.000-2.000 tấn/ngày. Với mục đích để sản xuất phân bón, độ mạnh của axit là 50-65%. Ammonia bốc hơi, kết hợp với không khí và bị đốt cháy trên một chất xúc tác hợp kim platin (bạch kim)/rhodin. Ôxít nitơric, ôxít nitrous (khí tê), nitơ và nước được hình thành theo các phản ứng xảy ra cùng một lúc dưới đây:

(1) 4NH₃ + 5O₂ -> 4NO + 6H₂O

(2) 4NH₃ + 3O₂ -> 2N₂ + 6H₂O

(3) 4NH₃ + 4O₂ -> 2N₂O + 6H₂O

Ôxít nitơricbị ôxít hóa thành nitơ đi-ô-xít và cuối cùng được hấp thụ nước để tạo ra axit nitơric.

(4) 2NO + O2 -> 2H2O

(5) 3NO2 + H2O -> NO + 2HNO3

Sơ đồ quá trình sản xuất axit nitơric - nhà máy sử dụng áp suất đơn

3.3. Ure

Ure chiếm khoảng gần 50% sản lượng phân bón có nitơ trên thế giới (theo tỷ lệ hàm lượng N, và bao gồm cả các sản phẩm đa dinh dưỡng), trong khi chỉ chiếm khoảng 30% trong một thập kỷ trước đây. Ure được sản xuất từ việc kết hợp ammonia và cacbon đi-ô-xít ở áp suất cao (140-200 bar) và ở nhiệt độ cao (180-190⁰C) để hình thành ammonium carbonmate, chất mà sau đó được khử hydro bằng nhiệt để tạo thành ure và nước, theo phản ứng sau:

(1) 2NH₃ + CO₂ -> NH₂COONH₄ -> CO(NH₂)₂ + H₂O

Giai đoạn đầu tiên của phản ứng này là tỏa nhiệt và tiến hành hoàn thành gần hết quá trình dưới các điều kiện công nghiệp. Giai đoạn thứ hai là thu nhiệt, và chuyển đổi chỉ một phần (50-80%, cơ bản là CO²). Sự chuyển đổi này tăng lên bằng cách tăng nhiệt độ, tăng tỷ lệ NH₃/CO₂ hoặc giảm tỷ lệ H₂O/CO₂. Thiết kế công nghiệp chủ yếu có liên quan đến hầu hết các hiệu qảu nhất để tách ure thành phẩm từ các thành phần phản ứng khác, để phục hồi NH₃ thừa, và để phân hủy cacbamate còn lại thành NH₃ và CO₂ để tái sinh.

Quá trình sản xuất ure

3.4. Ure - ammonium nitơrat (UAN)

Dung dịch UAN chiếm một phần lớn trong thị trường phân bón dạng lỏng. Ure tập trung và các dung dịch ammonium nitơrat được đo đạc, trộn lẫn và sau đó được làm lành và cả hai tiếp tục các quá trình xử lý một đợt luôn có sẵn. Quá trình xử  lý ure loại bỏ CO₂ tái sinh từng phần có thể cung cấp NH₃ và CO₂ chưa biến đổi để chuyển đổi thành dung dịch UAN (30%N) là 328 ure, 426 kg ammonium nitơrat, 245kg nước và hơi nước/điện tương đương khoảng 10kwh. Chất ức chế ăn mòn được them vào để bảo vệ thiết bị và thường có các lượng nhỏ ammonia.

3.5 Ammonium nitơrat và canxi ammonium nitơrat

Ammonium nitơrat (AN) và canxi ammonium nitơrat (CAN) chiếm khoảng 16% trong sản xuất phân bón có chứa nitơ trên thế giới. Chúng có tầm quan trọng đặc biệt ở châu Âu và FSU, chiếm khoảng 75% trên toàn thế giới. Ammonium nitơrat được sản xuất bởi axit nitric trung tính với  ammonia dạng khí. Phản ứng này tỏa nhiệt, sản xuất dung dịch AN và hơi nước. Trong giai đoạn thứ hai dung dịch AN bị bốc hơi để tập trung theo mong muốn, điều này phụ thuộc vào liệu cuối cùng nó sẽ tạo hạt hay tạo viên. CAN được phát triển để tránh việc phân bón AN bị coi như một hang hóa nguy hiểm (hàm lượng AN cần là thấp hơn 80% CAN). Để sản xuất CAN dung dịch AN được trộn lẫn với một thiết bị lọc có chứa dolomite (canxi cacbonat, đá vôi trong đất hoặc khá thường xuyên canxi cacbonat thứ phẩm từ nhà máy nitơphosphate). Hỗn hợp này có thể tạo thành viên hoặc hạt. Ammonium sulfate nitơrat (ASN) là một hỗn hợp khác, được sinh ra từ việc tạo AN và ammonium sulfate. Hàm lượng AN cần là ít hơn 45% để tránh bị coi là hang hóa.

4. Đánh giá thực trạng công nghiệp phân bón Việt Nam

* Đánh giá nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu cho sản xuất phân bón ở Việt Nam bao gồm quặng Apatit cho DAP và phân lân chế biến; dầu khí hoặc than cho sản xuất phân đạm Urê; Những loại nguyên liệu này đầu là những tài nguyên dồi dào của Việt Nam và đang được khai thác đáp ứng cho nhu cầu của các ngành kinh tế quốc dân trong đó có ngành sản xuất phân bốn trong nước.

Quặng Apatit: Việt Nam có bồn quawngj Apatit Lào Cai, kéo dài hơn 100km dọc theo hữu ngạn song Hồng.Trữ lượng dự đoán tới 1,5 tỷ tấn.Quặng loại I có hàm lượng P₂O₅ cao (từ 32÷35% P₂O₅) hiện đang được khai thác dùng trực tiếp để sản xuất phân supe lân. Quặng loại II có hàm lượng P₂O₅ từ 20÷25% cũng đang được khai thác và dùng trực tiếp để sản xuất phân lân nung chảy. Quặng loại III có hàm lượng P₂O₅ từ 15÷16% được khai thác cùng với quặng loại I, được cung cấp cho nhà máy tuyển quặng Apatit Lào Cai để nâng hàm lượng P₂O₅ lên 32÷34%. Quặng loại IV có hàm lượng P₂O₅ thấy từ 8÷14%, hiện tại vẫn chưa được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân bón hóa học. Trong tương lai cần nghiên cứu tận dụng loại quặng này, nhằm sử dụng tiết kiệm có hiệu quả nguồn tài nguyên này.

Than đá: Than đá Việt Nam  với trữ lượng xác định từ 3-3,5 tỷ tấn, sannr lượng khai thác hang năm khoảng 10 triệu tấn. Dự kiến đến năm 2010 sản lượng khai thác đạt 15 triệu tấn/năm. Than Antraxít có nhiệt lượng trung bình 7000Kcal/kg đã được sử dụng để sản xuất urê. Than Antraxít cục Vàng Danh được dùng làm nhiên liệu sản xuất phân lân nung chảy. Than cám số 4 và số 5 có nhiệt lượng 5500 - 6000Kcal/kg cũng sẽ được dùng làm nhiên liệu cho nhà máy đạm từ than trong giai đoạn tới.

Khí thiên nhiên: thềm lục địa Việt Nam có nguồn tài nguyên dầu khí phong phú. Qua thăm dò đã phát hiện có các bể song Hồng, Cửu Long, Nam Côn Sơn, Mã Lai-Thổ Chu và một số bể khác, trữ lượng dầu khí được dự báo khoảng xấp xỉ 80 ngàn tỷ feet khối. Trữ lượng khí thiên nhiên khoảng 650 tỷ m³, trong đó trữ lượng khai thác là 200 tỷ m³. Giai đoạn 2005-2010 hàng năm khí thiên nhiên khai thác khoảng 4,7-5,6 tỷ m³/năm; sau năm 2010 sẽ khai thác 7,5-15 tỷ m³/năm.

Nguyên liệu cho sản xuất phân lân: Nguyên liệu cho sản xuất phân lân và phân DAP chủ yếu là dùng quặng Apatit Lào Cai. Tập đoàn hóa chất Việt Nam đã có “quy hoạch thăm dò khai khác và tuyển quặng Apatit giai đoạn 2006-2020, có tính đến sau năm 2020”. Hiện quy hoạch này đang được chuyển khai thực hiện để đảm bảo nguồn nguyên liệu cho sản xuất phân lân và DAP. Quặng Serpentin dùng cho sản xuất phân lân nung chảy cũng khá phong phú, đủ đảm bảo cho sản xuất sau này.

Riêng về lưu huỳnh từ trước đến nay và triển vọng cả sau này vẫn còn phải nhập khẩu, do nguồn cung cấp ở trong nước là không đủ. Ngoài ra lượng ammoniac cho sản xuất DAP trong thời gian tới vẫn phải nhập khẩu.

Nguyên liệu cho sản xuất phân hữu cơ: Nguyên liệu cho sản xuất phân hữu cơ chủ yếu là nguồn than bùn có rải rác ở các địa phương, ngoài ra còn sử dụng các nguồn phế thải của công nghiệp chế biến nông sản (công nghiệp mía đường), vỏ hạt cà phê, phế thải sinh hoạt,…Nhìn chung loại nguyên liệu dùng cho sản xuất phân hữu cơ còn có thể mở rộng khai thác.

* Đánh giá thực trạng công nghệ sản xuất phân bón

Công nghệ sản xuất phân bón hóa học ở nước ta hiện nay nói chung đều là những công nghệ được hình thành từ trước thập kỷ 60 của thế giới, trong một thời gian khá dài không được đầu tư đổi mới, nên có thể nói hầu hết đã trở nên lạc hậu. Sản phẩm phân đạm urê của Công ty phân đạm và hóa chất Hà Bắc (Đạm Hà Bắc) đã thể hiện tính cạnh tranh yếu so với sản phẩm cùng loại của thế giới và khu vực, hiện nay đang được đầu tư mở rộng nâng công suất và sử dụng công nghệ khí hóa than Shell. Công nghệ sản xuất phân urê từ khí tại 02 nhà máy Phú Mỹ và Cà Mau sử dụng công nghệ tiên tiến. Công nghệ sản xuất phân bón DAP tại nhà máy DAP Đình Vũ, Hải Phòng sử dụng các công nghệ bản quyền tiên tiến nhất hiện nay.Sản xuất phân supe phôtphat đơn và phân lân nung chảy của các nhà máy hiện tại, tiêu hao năng lượng cho một đơn vị P₂O₅ cao so với sản phẩm cùng loại của thế giới. Các nhà máy sản xuất phân hỗn hợp NPK, tuy mới được đầu tư nhưng trừ một vài nhà máy liên doanh sản xuất phân hỗn hợp NPK có công nghệ hiện đại, còn lại chủ yếu theo công nghệ trộn cơ giới, tạo hạt hơi nước thùng quay hoặc ve viên trên đĩa quay, mức độ cơ giới hóa và tự động hóa còn thấp.