Phương án xây dựng nhà máy sản xuất sô đa

1970 Mỹ bắt đầu khai thác khu mỏ trona tại Wyoming. Từ thời gian đó đến nay, sản xuất sôđa ở Mỹ chủ yếu dựa trên nguồn nguyên liệu trona quan trọng này. Từ năm 1986, sản xuất sôđa quy mô lớn theo phương pháp Solvay ở Mỹ thực tế đã chấm dứt. Hiện nay, khu mỏ tại Wyoming đang được khai thác với tốc độ 15 triệu tấn quặng/năm, tương đương 8,3 triệu tấn sôđa /năm. Năm 1999, Mỹ cũng bắt đầu sản xuất sôđa từ nguyên liệu nahcolit được phát hiện ở vùng Colorado. Công ty America Soda đã xây dựng nhà máy sản xuất sôđa tại đây với công suất 1 triệu tấn sôđa/năm và 150.000 tấn NaHCOÂ3Â/năm. Trước đây, ở Mỹ người ta sản xuất sôđa theo phương pháp khai thác đào lấy quặng, sau đó chở đến nhà máy xử lý để tiến hành chiết, thu được sản phẩm sôđa. Ngày nay, người ta áp dụng công nghệ hòa tan để sản xuất sôđa từ quặng. Trước tiên, nước nóng được bơm vào mỏ quặng, sau đó người ta bơm dung dịch lên và tiến hành tách COÂ2Â. Bùn chứa NaÂ2ÂCOÂ3 thu được sẽ được bơm đến nhà máy xử lý để tách nước và lấy sản phẩm sôđa khan. Một phần sôđa khan được chuyển hóa ngược lại thành NaHCOÂ3 nhờ phản ứng với COÂ2 đã được tách ra trước đó từ dung dịch ban đầu. Phương pháp sản xuất này cho phép giảm nhiều giá thành sản xuất, vì chi phí nhân công chỉ bằng 1/3 so với phương pháp đào lấy quặng trực tiếp từ mặt đất. Hiện nay, Mỹ là nước sản xuất sôđa với giá thành thấp nhất thế giới. Nhìn chung, chi phí sản xuất sôđa từ quặng tự nhiên thấp hơn chi phí sản xuất sôđa theo phương pháp tổng hợp và cũng ít kéo theo các vấn đề về ô nhiễm môi trường hoặc an toàn lao động hơn. Mặc dù sản xuất sôđa từ các khoáng thiên nhiên như trona, nahcolit có nhiều ưu điểm và giá thành hạ hơn, nhưng đối với những quốc gia không có những nguồn tài nguyên đó mà lại có nguồn đá vôi, than đá và muối ăn dồi dào thì phương pháp Solvay để sản xuất sôđa là công nghệ thích hợp nhất. 1.3 Phương pháp Solvay: Trong sản xuất sôđa theo phương pháp tổng hợp, hiện nay trên thế giới hầu như chỉ áp dụng phương pháp Solvay, đi từ các nguyên liệu NaCl, CO2 và NH3. Phương pháp sản xuất này đã tồn tại gần 140 năm. Công nghệ của nó thay đổi rất ít. Quá trình sản xuất gồm các công đoạn sau: - Chuẩn bị dung dịch nước muối NaCl bão hòa có độ sạch yêu cầu. - Chuẩn bị sữa vôi và khí CO2. - Amôn hóa nước muối NaCl bão hòa bằng khí NH3 tái sinh. - Cacbonat hóa dung dịch sau amon hóa để tạo bán thành phẩm NaHCO3 ẩm tách khỏi dung dịch. - Lọc tách NaHCO3 khỏi dung dịch huyền phù sau cacbonat hóa, rửa các tạp chất bám trên NaHCO3. - Nhiệt phân NaHCO3 ẩm đã rửa để chuyển thành sản phẩm sôđa Na2CO3. - Tái sinh NH3 từ nước lọc sau khi tách NaHCO3 để tuần hoàn NH3 cho quá trình sản xuất. Phương pháp Solvay có những ưu điểm như sau: - Nguyên liệu sản xuất chủ yếu là muối ăn, đá vôi, đó là những nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có. Quy trình có thể sử dụng các loại nguyên liệu muối chất lượng khác nhau và CO2 thu hồi khi đốt nhiên liệu hoặc nung đá vôi. - Các phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ không cao (dưới 1000C) và áp suất gần áp suất khí quyển. - Quá trình sản xuất được thực hiện liên tục trong dòng nguyên liệu khí - lỏng là chủ yếu, do đó dễ cơ giới hóa và tự động hóa sản xuất. - Quá trình sản xuất được phân đoạn cho phép thu hồi tối đa các khí nguyên liệu NH3, CO2 theo khí phóng không, do đó đảm bảo tổn thất NH3 nhỏ, môi trường sản xuất sạch, điều kiện lao động tốt. - Công đoạn làm sạch nước muối và amôn hóa nước muối cho phép loại triệt để các tạp chất tan làm bẩn sản phẩm sôđa, do đó chất lượng sôđa của phương pháp Solvay rất cao thỏa mãn yêu cầu sử dụng sôđa cho các ngành công nghệ truyền thống và công nghệ cao. Với phương pháp Solvay, nếu kết hợp tốt việc sử dụng các nguyên liệu NaCl, CO2, NH3 thì có thể tạo được thế cạnh tranh về giá thành sản phẩm sôđa trong khu vực và trên thế giới. Nhưng phương pháp Solvay cũng có một số nhược điểm như sau: - hiệu suất sử dụng nguyên liệu ban đầu thấp. - thải ra một lượng phế thải lớn cần xử lý. - chi phí năng lượng cao. - đầu tư cơ bản cho xây dựng khá lớn. Ở quy trình Solvay, nguyên liệu NaCl không được tận dụng triệt để vì hiệu suất chuyển hóa tối đa chỉ đạt 73%, còn lại 27% NaCl theo dung dịch nước lọc ra ngoài bãi thải. Ngoài ra, lượng CaCl2 tạo thành khi tái sinh NH3 bằng sữa vôi cũng bị thải ra ngoài theo dung dịch sau tái sinh. Vì vậy, khi sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay truyền thống (tuần hoàn NH3) cần phải có bãi thải chứa các chất không phản ứng và các chất không sử dụng. Do đó, khi xây dựng nhà máy sản xuất sôđa cần phải lưu ý đến diện tích chứa chất thải. Vấn đề phế thải và bãi thải khi sản xuất sôđa Tùy theo biện pháp công nghệ và nguyên liệu đầu vào, khi sản xuất sôđa tổng hợp hoặc sôđa thiên nhiên đều có những chất thải dạng lỏng hoặc dạng rắn cần loại bỏ khỏi quá trình. Trong sản xuất sôđa thiên nhiên từ các mỏ khoáng chứa sôđa, các tạp khoáng không chứa sôđa phải loại bỏ ở dạng rắn, tạo thành nguồn chất thải rắn. Còn nếu sản xuất sôđa thiên nhiên từ các hồ nước muối chứa sôđa thì thường thu được sản phẩm phụ là các muối khác tách khỏi sôđa, nếu không dùng được cũng phải thải bỏ ở dạng rắn hoặc lỏng. Trong sản xuất sôđa tổng hợp theo phương pháp Solvay truyền thống, người ta dùng đá vôi để tạo ra CO2 và vôi, vì vậy có chất thải rắn là các tạp chất trong đá vôi và vôi chưa bị phân hủy. Nếu nhiên liệu đốt là chất rắn thì còn tạo thêm nguồn chất thải rắn là xỉ than. Ngoài chất thải rắn, còn có chất thải lỏng là dung dịch chứa NaCl, CaCl2 với tạp chất rắn sau khi tái sinh NH3 bằng sữa vôi. Lượng nước thải này là khoảng 7,0 m3/ tấn sôđa, cần thải bỏ ra môi trường xung quanh khu vực sản xuất. Để giảm thiểu lượng chất thải lỏng này, trong sản xuất sôđa tổng hợp người ta áp dụng một số biện pháp như sau: - Lọc bỏ chất thải ở dạng rắn khỏi dung dịch sau tái sinh NH3, nước lọc trong đem cô đặc kết tinh thu được phụ phẩm là NaCl và CaCl2 , có thể dùng cho các ứng dụng cần CaCl2 và NaCl sạch. Tuy nhiên, khi sản lượng sôđa lớn thì lượng sản phẩm phụ cũng tăng. Trong thực tế sản xuất, khi sản xuất một tấn sôđa thì sẽ thải ra ngoài 6,55 m3 dung dịch thải (đã lọc bỏ bã rắn), nếu cô đặc sẽ thu hồi được khoảng 450 kg NaCl sạch và 428 kg CaCl2 100%. Song do nhu cầu sử dụng CaClÂ2 khá hạn chế nên chỉ có thể dùng một phần nước lọc để sản xuất CaCl2, phần còn lại phải thải ra môi trường xung quanh, gây ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt và canh tác. Vì vậy, khi sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay truyền thống vẫn cần phải có bãi thải để chứa các chất thải rắn và lỏng ở địa điểm xây dựng nhà máy. - Tuần hoàn dung dịch nước lọc về công đoạn amon hóa và cacbonat hóa. Đây là chính bản chất của phương pháp Solvay cải tiến. 1.4. Phương pháp Solvay cải tiến Để khắc phục nhược điểm về bãi thải của phương pháp Solvay truyền thống, đã có một số nước như Trung Quốc nghiên cứu cải tiến phương pháp Solvay truyền thống thành phương pháp Solvay cải tiến: Thay tuần hoàn NH3 bằng tuần hoàn NaCl, còn các quá trình khác thay đổi không giống nhau. Quá trình sản xuất sẽ tạo ra 2 sản phẩm là sôđa và phân đạm NH4Cl, bỏ qua công đoạn tái sinh NH3 và nung vôi, nhưng phải bổ sung thường xuyên lượng NH3 cần thiết cho giai đoạn amon hóa. Nước lọc sau tách NaHCO3 được tuần hoàn trở lại quá trình amon hóa và bổ sung NaCl rắn cho đủ nồng độ yêu cầu. Như vậy, quá trình sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến sẽ không có chất thải lỏng như phương pháp Solvay truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp Solvay cải tiến đòi hỏi phải có nguồn NH3 bổ sung và nguồn CO2 không lấy từ lò vôi. Do không dùng sữa vôi cho tái sinh NH3 nên công đoạn nung vôi cũng bỏ qua. Như vậy, sản xuất sôđa theo Solvay cải tiến công nghệ sẽ gọn hơn và không phải đầu tư cho công đoạn nung vôi và tái sinh NH3 là hai công đoạn có chi phí đầu tư lớn và làm việc ở nhiệt độ cao. Nhưng nhà máy sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến cần phải kết hợp với nhà máy sản xuất NH3 trong cùng một khu vực để có nguồn CO2 và NH3 phục vụ cho sản xuất sôđa, và cần có nguyên liệu là NaCl sạch bậc công nghiệp. Với phương pháp tuần hoàn dung dịch NaCl, cần phải bổ sung NaCl rắn có độ sạch yêu cầu theo các chỉ số sau: Hàm lượng NaCl ≥ 99,5% Tạp chất tan Mg2+ ≤ 0,1% Ca2+ ≤ 0,02% SO42- ≤ 0,19% Tạp chất không tan 0,03% Hiện nay muối NaCl thu từ các đồng muối nói chung không đạt chất lượng này, cần phải có biện pháp xử lý tiếp. Dự án của Tổng Công ty Muối Việt Nam đang triển khai ở một vài cơ sở đã cho phép sản xuất NaCl đạt chất lượng này. Vì vậy, vấn đề sản xuất muối NaCl rắn đạt chất lượng cho sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến đã có cơ sở để triển khai. Nếu dùng NaCl chất lượng cao thì trong hệ thống sản xuất sôđa không cần công đoạn tinh chế nước muối như phương pháp Solvay truyền thống với nguyên liệu là muối công nghiệp hay nước muối bão hòa khai thác ngầm từ các mỏ muối dưới đất. Đầu tư cho xưởng làm sạch nước muối ở phương pháp Solvay cải tiến nhỏ hơn đầu tư cho bộ phận tinh chế muối thô thành muối tinh. Với thành phần tạp chất tan trong muối tinh chế nêu trên, sau quá trình amôn hóa và cácbonat hóa sơ bộ để tách NH4Cl thì các tạp chất này cũng bị tách theo, đảm bảo nước muối bão hòa cho giai đoạn kết tinh NaHCO3 có độ sạch yêu cầu. Do đó chất lượng sôđa tổng hợp không thay đổi khi dùng muối rắn NaCl vào sản xuất sôđa thay cho dung dịch nước muối sạch. 2. Tình hình sản xuất sôđa tại Việt Nam Từ trước tới nay, nước ta chưa có sản xuất sôđa quy mô công nghệ ổn định. Hàng năm, nước ta vẫn phải nhập sôđa để phục vụ cho nhu cầu sản xuất thủy tinh, bột giặt và hóa chất, với số lượng nhập ngày càng tăng, từ 30.000 tấn những năm 1960 - 1970 lên 50.000 - 60.000 tấn những năm 1980 - 1990 và 100.000 - 120.000 tấn sau những năm 1990 - 2000. Trong những năm sau ngày thống nhất đất nước, do nhu cầu tiêu thụ sôđa tăng nhanh, phải nhập nhiều sôđa và tiêu tốn nhiều ngoại tệ, nên Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam đã có chủ trương đầu tư nghiên cứu và sản xuất sôđa trong nước với quy mô ≤ 3.000 tấn/năm để khẳng định thiết bị và công nghệ do ta tự xây dựng ở 3 địa điểm khác nhau: Tràng Kênh - Hải Phòng, Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc, Văn Điển - Hà Nội, đều áp dụng phương pháp Solvay truyền thống. Các dự án đã thực hiện về sản xuất sôđa tổng hợp theo phương pháp Solvay truyền thống thường dùng nhiên liệu đốt lò là than antraxit Hòn Gai, thiết bị công nghệ chưa hoàn thiện nên các quá trình amon hóa và cacbonat hóa không liên kết được với nhau. Do đó, các chỉ tiêu kỹ thuật và kinh tế không đảm bảo, dẫn đến chất lượng sản phẩm sôđa thấp, chi phí nguyên nhiên liệu cao hơn định mức. Vì vậy các dự án không thu được kết quả mong muốn về chất lượng và kinh tế nên đã phải ngừng họat động. Nếu chúng ta đầu tư về mặt công nghệ và vật liệu chế tạo thiết bị thì có thể thực hiện quá trình tổng hợp sôđa theo phương pháp Solvay, nhưng phải qua một giai đoạn hoạt động mới có kinh nghiệm sản xuất. Để rút ngắn thời gian đào tạo và xây dựng đội ngũ kỹ thuật và quản lý ngành công nghiệp sản xuất sôđa, ta nên nhập công nghệ hiện đại của nước ngoài để xây dựng cơ sở đầu tiên sản xuất sôđa của Việt nam vào những năm đầu của thế kỷ 21 này, nhằm khai thác tài nguyên muối biển và đá vôi của nước ta phục vụ cho nhu cầu phát triển của các ngành công nghiệp khác trong giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa nền kinh tế đất nước. 3. Lựa chọn công nghệ sản xuất sôđa của dự án Chúng ta đã có tiền đề là sản xuất sôđa của Công ty Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc những năm 1986 - 1988 theo phương pháp Solvay truyền thống, nhưng công nghệ có sự thay đổi: chuyển từ công nghệ sản xuất liên tục sang công nghệ gián đoạn, lấy muối rắn NH4HCO3 (thu được khi cacbonat hóa NH3) cho phản ứng trao đổi với dung dịch NaCl bão hòa đã làm sạch tạp chất như sau: NH4HCO3 + NaCl + H2O = NH4Cl + NaHCO3 Bán thành phẩm NaHCO3 sẽ kết tinh tách khỏi dung dịch đặc, khi lọc tách thu được NaHCO3 rắn, sau đó cho kết tinh, lọc rửa và thu được sản phẩm sôđa. Trong dự án chọn phương pháp Solvay là phương pháp có nhiều kinh nghiệm và thực tế sản xuất trên thế giới với các lý do sau: - Dễ dàng cơ giới hóa và tự động hóa trong sản xuất, cho phép ổn định và nâng cao chất lượng sản phẩm sôđa công nghiệp. - Môi trường sản xuất ít độc hại, làm việc ở áp suất thường và nhiệt độ không cao nên dễ lựa chọn vật liệu chế tạo thiết bị sản xuất. - Có tính thương mại cao, dễ gọi đấu thầu, có nhiều khả năng lựa chọn về quy mô công suất và công nghệ tiên tiến mà các công ty quốc tế đã và đang chuyển giao ở nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp Solvay truyền thống là phải có bãi thải đủ lớn để chứa chất thải, tránh làm ô nhiễm môi trường đất và nước của các khu vực lân cận. Vì vậy, khi xét duyệt phương án sản xuất sôđa thì một vấn đề rất quan trọng là lựa chọn địa điểm xây dựng. Đây là vấn đề nhạy cảm gây tranh luận nhiều từ trước tới nay đối với phương pháp Solvay sản xuất sôđa. Với những nước đất rộng người thưa, vấn đề này dễ giải quyết. Nhưng các nước đất hẹp, người đông thì thường cần có đất canh tác nên đây là vấn đề khó giải quyết khi xây dựng dự án sản xuất sôđa. Việt Nam thuộc vào trong số những nước đất hẹp người đông, nên yêu cầu về bãi thải lớn là điều khó đáp ứng khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy sôđa. Để giải quyết vấn đề này, một số nước trên thế giới đã chuyển công nghệ sản xuất sôđa theo Solvay từ tuần hoàn NH3 sang tuần hoàn NaCl. Khi đó không cần bãi thải vì chu trình công nghệ khép kín, nước lọc sau khi tách NaHCO3 được quay lại quá trình sản xuất. Sau khi được bổ sung 1 lượng NH3 và NaCl thích hợp, dung dịch vẫn đạt các chỉ tiêu công nghệ về hiệu suất chuyển hóa NaCl thành NaHCO3, sản phẩm sôđa đạt chất lượng yêu cầu. Phương án tuần hoàn NaCl (phương pháp Solvay cải tiến) cho phép kết hợp tốt sản xuất sôđa trong các liên hợp đạm để có nguồn NH3 và CO2 cung cấp thường xuyên cho sản xuất sôđa. Phương pháp này đặc biệt thích hợp với những vùng không có nguyên liệu đá vôi. Tuy nhiên sản xuất sôđa theo phương pháp tuần hoàn NaCl đòi hỏi phải có NaCl công nghiệp. Nếu Nhà nước có chính sách đầu tư để nâng cao hiệu quả sản xuất muối biển, nhà máy sản xuất sôđa được xây dựng cũng sẽ góp phần thúc đẩy ngành công nghiệp muối biển của Việt Nam phát triển về mặt công nghệ và nâng cao hiệu quả kinh tế. Ở phương án sản xuất sôđa theo phương pháp tuần hoàn muối ăn, sẽ thu được 2 sản phẩm là sôđa và phân đạm NH4Cl có hàm lượng đạm cao hơn amoni sunphat (NH4)2SO4, có thể dùng để sản xuất phân hỗn hợp NPK với tỷ lệ N:P:K được điều chỉnh theo yêu cầu của từng loại cây trồng và vùng lãnh thổ. Cũng có ý kiến cho rằng, nếu thay (NH4)2SO4 bằng NH4Cl trong phân hỗn hợp NPK thì thiếu gốc sunphat, thừa gốc Cl, vậy có để lại hậu quả gì cho đất trồng trọt không? Vấn đề này đã được nhà nông học Đào Thế Tuấn trả lời trong những năm sáu mươi của thế kỷ vừa qua : khi bón thử nghiệm trên ruộng cấy lúa nước với cùng lượng đạm của 2 loại phân (NH4)2SO4 và NH4Cl thì cho sản lượng như nhau và độ chua của đất sau canh tác không khác nhau, chứng tỏ NH4Cl không có hậu quả gì cho đất canh tác lúa nước. Theo nhà nghiên cứu người Nga Tepango, NH4Cl là một loại phân đạm chứa tới 26,16% N2, cao hơn lượng đạm có trong (NH4)2SO4 (20,58 % N2) do đó có thể sử dụng NH4Cl để bón cho một số loại cây trồng với hiệu quả không thua kém (NH4)2SO4. Tuy nhiên, khi bón NH4Cl phải xem xét đối tượng cây trồng, loại đất canh tác, phương thức canh tác (trồng cạn hay nước) và cách bón. Vấn đề sử dụng NH4Cl đã được nghiên cứu từ đầu thế kỷ 20 ở một số nước như Đức, Nga, Trung Quốc, nhưng loại phân đạm này chưa phổ biến vì các lý do sau: - Chưa nghiên cứu đầy đủ các đối tượng đất và cây trồng ở các phương thức canh tác khác nhau. - Giá đắt do quy mô sản xuất nhỏ - Độ sạch của NH4Cl cao, nếu dùng làm chất điện giải cho pin thì có hiệu quả kinh tế hơn là dùng làm phân bón. Các khảo sát một số loại cây trồng ở Đức và Nga cho thấy, khi bón NH4Cl cho cây thuốc lá, cây ăn quả, cây có củ thì chất lượng sản phẩm thu được kém hơn so với khi bón (NH4)2SO4. Nếu bón NH4Cl cho các loại cây khác trồng trên ruộng cạn (như cây có sợi, cây có dầu, rau các loại), kết quả thu được bằng và hơn so với khi bón (NH4)2SO4. Riêng tác dụng của NH4Cl đối với cây trồng ruộng nước thì chưa được khảo sát. Nguyên nhân của sự hạn chế dùng NH4Cl làm phân bón là ion Cl- bị giữ lại ở đất làm tăng độ chua của đất canh tác khi bón trên ruộng cạn. Có thể khắc phục bằng cách bón độn cùng CaCO3 nghiền (tỷ lệ 1 : 1) để đất không bị chua. Đây là vấn đề cần tìm hiểu kỹ và xem xét đến đặc điểm đồng ruộng và phương thức canh tác của Việt Nam. Với cây trồng chủ lực là lúa nước, ở Việt Nam không có các hạn chế như đối với canh tác trên ruộng cạn ở một số nước khác. Hơn nữa, trong sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến, khi tinh chế muối thì ion Ca2+ sẽ tách ra và lẫn vào sản phẩm NH4Cl ở dạng CaCO3 làm cho hiệu quả của phân cao hơn vì CaCO3 có tác dụng giảm độ chua của đất. Quá trình tổng hợp sôđa từ dung dịch NaCl bão hòa với amoniac và khí CO2 xảy ra có kèm theo các phản ứng tỏa nhiệt. Khi hấp thụ, một mol NH3 tỏa ra một nhiệt lượng là 496 cal. Phản ứng giữa CO2 với NH3 cũng tỏa ra một lượng nhiệt là 34,5 cal/mol. Vì vậy, trong quá trình tổng hợp sôđa theo phưong pháp Solvay phải tiến hành làm lạnh dung dịch để hạn chế phân hủy muối amon cacbonat thoát ra khỏi dung dịch. Nhiệt độ tối đa cho phép của dung dịch muối amon là 65oC và phải khống chế ở nhiệt độ đó để đảm bảo quá trình amôn hóa và cacbonat hóa tạo được bán thành phẩm NaHCO3 tách khỏi dung dịch. Do sự hấp thụ NH3 xảy ra cách xa nồng độ cân bằng, nên nhiệt độ ít ảnh hưởng đến sự hấp thụ này. Trong khi đó, quá trình tách NaHCO3 lại cần nhiệt độ thấp hơn để tăng hiệu suất kết tinh do khi đó độ hòa tan của muối NaHCO3 trong dung dịch giảm. Khi nhiệt độ giảm, độ hòa tan của NaHCO3 cũng giảm, do đó hiệu suất kết tinh tăng. Theo nghiên cứu của Phedorốp về quá trình tổng hợp sôđa, hiệu suất kết tinh NaHCO3 ở 15oC và 30oC có khác nhau : ở 15oC là 78,8%, còn ở 30oC là 83,5%. Như vậy, nếu giảm nhiệt độ từ 30oC xuống 15oC thì hiệu suất tách NaHCO3 giảm 4,7%. Ngoài ra còn phải tiêu hao một lượng nhiệt làm lạnh khá lớn để hạ nhiệt độ dung dịch từ 30oC xuống 15oC. Hơn nữa, khi kết tinh ở nhiệt độ thấp thì chất lượng kết tinh không tốt do kích thước các hạt nhỏ, không đồng đều, rất khó lọc và rửa các tạp chất bám trên các hạt NaHCO3. Chính vì vậy nhiệt độ đầu ra của tháp kết tinh phải được duy trì ở 30 - 32oC để đảm bảo tốc độ kết tinh và kích thước các hạt tinh thể NaHCO3 đồng đều và lớn, dễ loại tạp chất bám theo, đảm bảo chất lượng Na2CO3 theo quy định. Do vậy, trong sản xuất sôđa ở các vùng khí hậu nhiệt đới, ôn đới hoặc lạnh người ta đều phải thực hiện quá trình kết tinh NaHCO3 ở 30 - 32oC. Ở những vùng khí hậu lạnh giá thì nhiệt độ môi trường và nước thường thấp, nhiệt phản ứng sẽ thoát ra môi trường nhiều hơn, vì vậy lượng nước làm lạnh có thể ít hơn so với những vùng khí hậu nhiệt đới, nhờ đó tiết kiệm được một phần năng lượng làm lạnh. Theo thống kê của tạp chí "Chemical Week" số 5/2002, hiện nay các nước Đông Nam Á không sản xuất sôđa khan hoặc sản xuất với sản lượng không đáng kể. Có ý kiến cho rằng, có thể là vì các nước này không có đá vôi hoặc do khí hậu nhiệt đới nóng bức không thuận lợi về mặt nhiệt động học cho quá trình phản ứng tổng hợp sôđa. Về mặt nhiệt động học, nhiệt độ ảnh hưởng đến cân bằng phản ứng thông qua hằng số cân bằng K. Ở phản ứng tỏa nhiệt thì K tăng khi nhiệt độ giảm, do vậy khi nhiệt độ giảm thì hiệu suất kết tinh tăng nhưng chất lượng tinh thể kém như trên đã nói, do vậy khi kết tinh phải duy trì nhiệt độ dung dịch thấp nhất là 30 - 32oC mới đảm bảo chất lượng tinh thể NaHCO3 tạo ra, và phải chấp nhận tốc độ phản ứng thấp hơn một chút. Do đó các nước khí hậu nhiệt đới vẫn sản xuất được sôđa theo phương pháp Solvay. Ví dụ các nước khí hậu nóng bức như Kenya, Nam Phi hiện nay vẫn đang sản xuất sôđa với công suất mỗi nước đạt 300.000 tấn/ năm. Vì vậy, các nước Đông Nam Á chưa sản xuất sôđa không phải vì không có điều kiện khí hậu tốt để sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay, mà vì nhiều lý do chủ quan và khách quan khác. Theo phương pháp Solvay cải tiến, có thể thu được 2 sản phẩm là sôđa và NHÂ4Cl làm phân đạm, do đó có thể mở rộng khả năng cung ứng NH4Cl cho cây lúa nước ở Việt Nam, hạn chế nhập khẩu (NH4)2SO4 để sản xuất phân NPK cho cây lúa. Một số cây công nghiệp và lúa nước có thể không sử dụng được những loại NPK với phân đạm có gốc SO42-. Vì vậy, nếu sử dụng NHÂCl làm phân đạm sẽ giảm được phần lớn lượng amon sunphát phải nhập để sản xuất NPK cho cây lúa nước ở Việt Nam. Do đó, dự án sản xuất sôđa của Việt Nam có thể đi theo hướng tuần hoàn NaCl; kết hợp sản xuất sôđa với nhà máy sản xuất phân đạm một cách thích hợp. Nhìn chung, phương án tuần hoàn NaCl có các điểm nổi trội hơn so với phương án tuần hoàn NH3 như sau: - Hiệu suất sử dụng nguyên liệu NaCl cao do phần NaCl không phản ứng được tuần hoàn trở lại chu trình sản xuất. - Công nghệ khép kín không có chất thải ra môi trường, hợp với xu thế phát triển công nghệ sạch của thế giới. - Số công đoạn sản xuất sôđa theo phương án tuần hoàn NaCl ít hơn so với phương án tuần hoàn NH3, do đó chi phí đầu tư ít hơn và có sức cạnh tranh lớn hơn vì giá đầu vào giảm so với tuần hoàn NH3 - Có thể xây dựng nhà máy sôđa ở các vùng có những nguồn tài nguyên thích hợp, những nơi mà đất hẹp không có chỗ làm bãi thải nhưng vẫn sản xuất được sôđa theo phương pháp tuần hoàn NaCl. Về khí hậu, thủy văn, thì trong sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay các quá trình cacbonat hóa và amon hóa có thể được thực hiện ở nhiệt độ 60 - 65oC, chỉ có công đoạn kết tinh thực hiện ở 30 - 32oC cho những vùng khí hậu nhiệt đới. Ở những vùng khí hậu ôn đới hoặc lạnh, có thể kết tinh ở nhiệt độ 25 - 300C, song độ tan của NaHCO3 thay đổi không nhiều khi giảm từ 30oC đến 250C. Vì vậy, trong sản xuất sôđa ở các nước có khí hậu lạnh, về mùa đông người ta vẫn duy trì nhiệt độ kết tinh khoảng 300C để kết tinh tinh thể lớn dễ lọc rửa, khi đó hiệu suất chuyển hóa vẫn cao. Do đó, các nước Nam Á và Đông Nam Á như Ấn Độ, Việt Nam, các nước Châu Phi như Kenia,... vẫn có đủ điều kiện về khí hậu cho các quá trình sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay truyền thống hoặc Solvay cải tiến. III. KHẢ NĂNG THỰC HIỆN DỰ ÁN 1. Khả năng tài nguyên 1.1 Tài nguyên muối biển Nước ta có thuận lợi là vùng bờ biển dài dọc theo đất nước có khả năng tạo dựng các đồng muối để chế biến nước biển thành muối NaCl phục vụ cho dân sinh và công nghiệp. Hiện ở các đồng muối đã có, công nghệ chưa được đầu tư nhiều nhưng cũng đã sản xuất được muối cho dân sinh vượt yêu cầu. Nước ta hiện có 7 đồng muối quy mô vừa và nhỏ, tổng diện tích đạt 2000 ha, sản lượng khai thác đạt trung bình 600.000-800.000 tấn/năm (năm 2002 đạt 750.000 tấn). Trong khi đó, nhu cầu dân sinh chỉ khoảng 300.000 - 400.000 tấn/năm. Nếu được đầu tư thêm khoa học và công nghệ thì các đồng muối có thể đạt công suất tới 1.000.000 tấn /năm. Tuy nhiên các đồng muối của nước ta chưa được đầu tư khoa học kỹ thuật nhiều, do đó chất lượng muối thấp, không đáp ứng yêu cầu đối với muối công nghiệp, hàm lượng NaCl chỉ đạt khoảng 92% - 96%, tạp chất nhiều, trong khi đó muối công nghiệp phải đạt các chỉ tiêu chất lượng sau: NaCl ≤ 98 - 98,3% Ca2+ ≤ 0,1% Mg2+ ≤ 0,2% SO42- ≤ 0,4% Chất không tan ≤ 0,2% Như vậy, để sản xuất sôđa chúng ta phải tinh chế muối thô thu được từ các đồng muối thành muối công nghiệp (có thể xuất khẩu một phần). Việc tinh chế này sẽ tạo điều kiện tiêu thụ sản phẩm NaCl của các đồng muối hiện có và những đồng muối mới xây dựng để phục vụ cho công nghiệp xút - clo và sôđa. Khi sản xuất mỗi tấn xút 92,0% sẽ cần khoảng 1650 kg NaCl 100%, còn khi sản xuất mỗi tấn sôđa sẽ cần 1560 kg NaCl 100%. Vì vậy, sự phát triển sản xuất sôđa sẽ thúc đẩy ngành công nghiệp muối biển của Việt Nam phát triển cả về diện tích, sản lượng và chất lượng sản phẩm. Nếu xây dựng nhà máy sản xuất sôđa công suất 200.000 tấn/năm, nhu cầu muối công nghiệp phải đáp ứng là 350.000 tấn/năm. Như vậy, muối dân sinh dư hiện nay có thể biến thành muối công nghiệp được nếu có đầu tư không nhiều cho ngành công nghiệp muối biển. Hiện nay, hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu 300.000 – 500.000 tấn muối cho các lĩnh vực sản xuất và tiêu dùng khác nhau (năm 2002 nhập 300.000 tấn). Nhưng trong tương lai, chính phủ đang có kế hoạch phát triển đồng muối lên 10.000 ha vào năm 2010 và hiện đang xây dựng khu chế biến muối công nghiệp tại Quán Thẻ, Ninh Thuận, với diện tích 2.500 ha. Dự kiến, khu sản xuất muối công nghiệp Quán Thẻ sẽ hoàn thành xây dựng cơ sở hạ tầng vào cuối năm 2003. Dây chuyền sản xuất muối ở đây áp dụng theo công nghệ tiên tiến là phơi nắng kết tinh dài ngày có bạt che mưa, bốc hơi phân đoạn, vận chuyển cơ giới liên hợp. Sản phẩm chính ở đây là 308.000 tấn muối chất lượng cao mỗi năm. Như vậy, cùng với những khu chế biến muối công nghiệp khác, trước mắt có thể đảm bảo cung cấp muối công nghiệp đáp ứng nhu cầu sản xuất sôđa. Để đảm bảo nguồn cung cấp muối công nghiệp về lâu dài, ngành CNHC cần phối hợp với Tổng công ty muối trong việc quy hoạch và phát triển các khu công nghiệp muối, đồng thời đầu tư máy móc thiết bị để nâng cao chất lượng muối công nghiệp, tiến tới chủ động khai thác và chế biến nước biển thành dung dịch muối bão hòa cho sản xuất sôđa và các sản phẩm hóa chất quan trọng khác. 1.2 Tài nguyên đá vôi Tại nước ta, 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Đá vôi Việt Nam tập trung chủ yếu ở phía Bắc, Bắc Trung Bộ nên có cung cấp cho các nhà máy sôđa truyền thống được xây dựng từ Bắc Trung Bộ trở ra. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả. Tại Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương đã được thăm dò tỷ mỷ. Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại Sơn và Tràng Kênh thuộc huyện Thủy Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân-Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan. Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, các núi dãy Hoàng Thạch-Hải Dương, với trữ lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất của khu vực Hải Phòng là 782.240 nghìn tấn cấp A+B+C. Còn phía Nam và Nam Trung Bộ thiếu đá vôi; nếu có cũng chỉ đủ cho sản xuất ximăng. Vì vậy, nếu sản xuất sôđa ở các tỉnh phía Nam thì phải có nguồn CO2 từ các khí công nghiệp thu hồi. Theo báo cáo của các nhà địa chất, đá vôi Việt Nam có tỷ lệ khoáng canxit (CaCO3) khoảng 90 - 96%, còn lại là các tạp chất SiO2, Al2O3, Fe2O3 ≤ 3%, MgCO3 ≤ 1%. Cụ thể tại một số mỏ như sau : Thành phần hóa học của đá vôi tại một số mỏ ở Việt Nam Hàm lượng (%) Mỏ CaO SiO2 Fe2O3 MgO Mất khi nung Tràng Kênh (Hải Phòng) 55,44 0,2 0,48 0,4 41,36 Chùa Trầm (Hà Tây) 55,33 0,23 0,1 0,41 43,28 Núi Voi (Bắc Thái) 50,57 0,87 0,63 0,65 31,3 Núi Nhồi (Thanh Hóa) 53,4 0,8 0,65 1,21 43,5 Diễn Châu (Nghệ An) 50,51 1,24 0,24 3,12 43,57 Yêu cầu đối với đá vôi dùng cho sản xuất sôđa là hàm lượng tạp chất phải thấp, do đó thường phải chọn loại đá vôi có hàm lượng CaCO3 ~ 96% làm nguyên liệu cung cấp CO2 và sữa vôi cho quá trình sản xuất. 1.3 Tài nguyên khí Việt Nam có nguồn tài nguyên dầu khí phong phú mới được khai thác trong những năm gần đây với quy mô ngày càng tăng. Riêng về khí, trữ lượng ước tính khoảng 2000 - 3000 tỷ m3 khí tiêu chuẩn, bao gồm: khí thiên nhiên, khí đồng hành. Các mỏ dầu và khí phân tán ở nhiều vùng khác nhau. Năm 2002 đã hoàn thành hệ thống thu gom khí đồng hành của mỏ Bạch Hổ để cung cấp cho cụm công nghiệp Điện đạm Phú Mỹ với công suất khoảng 2 tỷ m3/năm, còn hệ thống thu gom khí thiên nhiên khu Nam Côn Sơn với công suất 2,7 - 3 tỷ m3/ năm đang chuẩn bị đưa vào hoạt động sẽ cung cấp chủ yếu cho Cụm công nghiệp Điện đạm Phú Mỹ và Cà Mau với tổng công suất 1500 MW và 1,5 triệu tấn urê/năm. Nhà máy đạm với công suất 800.000 tấn/ năm sẽ tiêu thụ khoảng 500 triệu m3 khí/ năm, còn nhà máy điện với công suất 720 MW tiêu thụ khoảng 900 triệu m3 khí/ năm. Hai nguồn khí của chúng ta là khí thiên nhiên và khí đồng hành trong khai thác dầu mỏ đều có thể dùng làm nguyên liệu cho tổng hợp NH3. Khi sản xuất khí tổng hợp có thể lấy ra một phần khí CO2 để dùng cho sản xuất sôđa. Ở phía Bắc, sản lượng khí thiên nhiên khai thác còn thấp, trữ lượng công nghiệp chưa rõ. Nguyên liệu khí hiện nay tập trung chủ yếu ở miền Nam Việt Nam. Vì vậy, cũng có thể xây dựng các nhà máy sôđa ở miền Nam theo phương án không tái sinh NH3. Chúng ta có các nguồn khí cho phép sản xuất đạm từ nguyên liệu khí thay than, do đó sẽ có đủ NH3 cung cấp cho các nhà máy sản xuất sôđa tổng hợp không những theo phương pháp Solvay truyền thống mà cả theo phương pháp tuần hoàn NaCl, kết hợp sản xuất sôđa với sản xuất phân đạm NH4Cl để cung cấp cho nông nghiệp. Đối với nhà máy sôđa công suất 200.000 tấn/ năm theo công nghệ Solvay truyền thống, mỗi năm sẽ cần cung cấp 500 tấn NH3 để bù vào lượng NH3 bị tiêu hao trong sản xuất. Còn nếu sản xuất 200.000 tấn sôđa/ năm kết hợp với sản xuất NH4Cl thì mỗi năm sẽ cần cung cấp khoảng 67.000 tấn NH3. 2. Khả năng về khoa học kỹ thuật và lao động 2.1 Tiềm năng về đội ngũ khoa học Hiện nay nước ta đã có một số trường Đại học đào tạo kỹ sư ngành Công nghệ hóa học, trong đó có ngành Kỹ sư các hợp chất vô cơ với chuyên ngành sôđa. Các trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh đã đào tạo được hàng ngàn kỹ sư công nghệ, những người đã và đang tham gia sản xuất tại các nhà máy. Các viện nghiên cứu hóa học, thiết kế thiết bị và công trình hóa chất có khả năng tiếp thu và tiếp nhận các tiến bộ kỹ thuật công nghệ và thiết kế chỉ đạo thiết bị. Cần tổ chức và tập hợp cán bộ các viện này lại trong một dự án sản xuất mới với công nghệ hiện đại và thiết bị tiên tiến. Các trường đại học, các viện nghiên cứu hiện có đội ngũ cán bộ giảng dạy và nghiên cứu có trình độ để tiếp thu và vận dụng vào điều kiện Việt nam. Do vậy, dự án sản xuất sôđa sẽ là cơ hội cho các nhà khoa học thể hiện những kiến thức của mình trong chuyên ngành sôđa, số kỹ sư mới đào tạo có cơ hội phát huy trí tuệ tuổi trẻ năng động và sáng tạo. 2.2 Tiềm năng cơ sở vật chất Về cơ sở vật chất, ngoài đội ngũ các nhà khoa học nước ta chưa có nhà máy sản xuất sôđa nào còn tồn tại tới thời điểm lập dự án này. Tuy nhiên, chúng ta đã có nhà máy sản xuất NH3 là cơ sở để có thể kết hợp sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay tuần hoàn muối NaCl thuận lợi hơn phương án tuần hoàn NH3. Trong những năm tới, nước ta sẽ xây dựng mới một số cơ sở sản xuất NH3, cho phép lồng ghép sản xuất phân đạm với sản xuất sôđa. Ngành sản xuất muối công nghiệp NaCl sẽ được đầu tư, còn khi các nhà máy đạm mới đi vào hoạt động thì sẽ có các nguồn cung CO2 và NH3 cần thiết cho sản xuất sôđa . 2.3 Tiềm năng về đội ngũ lao động kỹ thuật Hiện tại chúng ta đã có đội ngũ công nhân vận hành tại một số nhà máy phân bón như Nhà máy phân đạm Hà Bắc, Nhà máy Supe phốtphát Long Thành, Công ty Supe phốtphát và hóa chất Lâm Thao, cũng như một số cơ sở sản xuất phân bón, hóa chất khác. Đây là đội ngũ công nhân được đào tạo cơ bản, có kinh nghiệm sản xuất hóa chất nói chung. Nhưng đối với sản xuất sôđa, chúng ta chưa có đội ngũ được đào tạo hoàn chỉnh, khi dự án được hình thành có thể tổ chức đào tạo chuyển đổi, sẽ không mất nhiều thời gian đào tạo nếu công nhân được thực tập tại cơ sở sản xuất sôđa ở nước ngoài. Khi nhà máy sôđa được xây dựng thì đội ngũ lao động kỹ thuật sẽ đáp ứng cả về số lượng và chất lượng nếu được đầu tư và có chủ trương chuyển đổi hoặc đào tạo mới. Trên cơ sở phân tích các tiềm năng của nước ta, có thể thấy dự án sôđa hoàn toàn có thể thực hiện được nếu Nhà nước có chính sách đầu tư thích đáng cho ngành sản xuất hóa chất cơ bản. IV. NHỮNG VẤN ĐỀ KINH TẾ KỸ THUẬT CỦA DỰ ÁN 1. Quy mô công suất của dự án Nửa đầu thế kỷ 20, trên thế giới còn tồn tại một số nhà máy sản xuất sôđa với quy mô 100.000 tấn/năm. Sang nửa cuối thế kỷ 20, quy mô công suất 100.000 tấn/năm không còn tồn tại, nhà máy nhỏ nhất cũng có công suất 150.000 tấn/năm. Đến cuối thế kỷ 20, công suất nhỏ nhất cũng phải đạt 200.000 tấn/năm. Quy mô công suất lớn nhất hiện nay là khoảng 500.000 tấn/năm. Quy mô và suất đầu tư trên thế giới hiện nay như sau: Quy mô sản xuất (tấn/năm) 100.000 200.000 Vốn đầu tư triệu USD 35 - 45 56 - 60 Suất đầu tư USD/tấn 350 - 450 240 - 300 Tuy nhiên, suất đầu tư mỗi nước có giá trị khác nhau tùy thuộc trình độ công nghệ và phụ thuộc vào từng giai đoạn phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật. Trong thập niên 1950 của thế kỷ 20, suất đầu tư của Mỹ cho nhà máy sôđa với quy mô 100.000 tấn/năm chỉ khoảng 52 - 60 USD/tấn, nhưng đến năm 2000 suất đầu tư đã lên đến 400 USD/tấn. Còn ở Đức, vào thập niên 1950 suất đầu tư cho nhà máy sôđa quy mô 200.000 tấn/năm là 46 - 50 DM/tấn, đến năm 2000 lên tới 350 - 360 DM/tấn. Đối với Nga, trong thập niên 1950 suất đầu tư là 105 - 110 Rúp/tấn, đến năm 2000 quy đổi ra USD đã lên đến trên 400 USD/tấn. So sánh quy mô công suất và suất đầu tư trên của Đức và Nga cho thấy, quy mô tăng 2 lần thì suất đầu tư giảm khoảng 35 - 36%. Như vậy, quy mô công suất nhà máy càng lớn thì suất đầu tư càng giảm, tuy nhiên quy mô sản xuất lại phụ thuộc nhu cầu tiêu thụ và thị trường vốn đầu tư. Quy mô lớn thì tổng vốn đầu tư cao mặc dù suất đầu tư thấp hơn. Vì vậy, trong dự án sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay nên chọn quy mô 200.000 tấn/năm. Đó là quy mô sản xuất phù hợp với nước ta trong giai đoạn 2003 - 2010, có thể thỏa mãn nhu cầu tiêu thụ trong nước và tiến tới xuất khẩu một lượng nhỏ trong khu vực nếu sản phẩm cạnh tranh được trên thị trường khu vực. Hiện nay giá bán sôđa là khoảng 100 -105 USD/tấn đối với sôđa loại 1. 2. Tính khoa học và công nghệ của dự án Công nghệ sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay là công nghệ tiên tiến hiện nay. Quá trình sản xuất xảy ra trong hệ nhiều thành phần và nhiều pha ở áp suất và nhiệt độ không cao, được phân chia thành các giai đoạn sau: - Chuẩn bị nguyên liệu ban đầu là NaCl và CO2 - Tinh chế nguyên liệu - Kết tinh bán thành phẩm NaHCO3 sau khi cacbonat hóa dung dịch nước muối bão hòa chứa NH3. - Lọc rửa bán thành phẩm NaHCO3 và nhiệt phân để thu sản phẩm sôđa các dạng - Tái sinh NH3 hoặc xử lý nước lọc để tuần hoàn NH3 hay tuần hoàn NaCl trong sản xuất. Mức độ công nghệ như vậy là hoàn hảo trong ngành sản xuất sôđa. Còn tính khoa học của dự án được thể hiện ở kết cấu thiết bị và hệ thống điều khiển quá trình sản xuất trong từng công đoạn. Hệ thống kiểm soát sản xuất phải khống chế và điều chỉnh được lưu lượng các dòng vật chất dạng khí, lỏng và rắn, đảm bảo chế độ thủy động và chế độ nhiệt trong các thiết bị sản xuất bằng kỹ thuật điện tử số, điều khiển qua trung tâm chỉ huy và điều khiển. Các thiết bị sản xuất cần có kết cấu tối ưu cho năng suất cao nhất và làm việc bền trong môi trường NaCl. Hệ thống tinh chế nước muối phải có bể lắng liên tục, kết cấu hợp lý, tạo lớp lỏng ổn định đạt hiệu suất thu hồi cao. Hệ thống tháp cácbonat hóa cần có bề mặt tiếp xúc pha khí-lỏng lớn, làm việc ổn định, năng suất cao, kích thước gọn nhẹ, hệ số trao đổi nhiệt cao. Hệ thống nhiệt giải NaHCO3 ẩm là hệ thống có hiệu suất sử dụng nhiệt tốt; công suất cấp nhiệt lớn, nhờ đó năng suất thiết bị cao, kích thước gọn nhẹ. Đối với hệ thống phân ly chất rắn khi lọc rửa, sẽ chọn máy ly tâm để giảm độ ẩm của bán thành phẩm nhằm giảm tiêu hao nhiệt và năng lượng cho sôđa hồi lưu. Khi chưng cất hay làm lạnh kết tinh NH4Cl, hệ thống tái sinh tuần hoàn NH3 hoặc chế biến nước lọc phải tận dụng nhiệt ở mức tối đa để tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu hao nguyên liệu và hóa chất xuống mức tối thiểu. Đối với máy nén khí nguyên liệu, việc dùng nhiệt năng thay cho điện năng sẽ làm giảm chi phí điện năng, tạo thế cạnh tranh cho sản phẩm. Vận chuyển sản phẩm NaCO3 theo đường ống bằng khí nén sẽ giảm tổn thất và đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định. Tính năng kỹ thuật của các thiết bị công nghệ phải đảm bảo cho dự án đạt trình độ khoa học tiên tiến và hiện đại trên thế giới hiện nay. Vì vậy, dự án đề nghị nhập ngoại nhà máy đầu tiên để sản xuất sôđa ở Việt Nam trong những năm tới đây. 3. Khả năng cạnh tranh của sản phẩm Nếu dự án chọn công nghệ sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay cải tiến, tuần hoàn NaCl và kết hợp sản xuất sôđa với sản xuất phân đạm NH4Cl, thì giá thành của sôđa có thể giảm được do các yếu tố sau: - Tiết kiệm được khoảng 30% lượng NaCl tuần hoàn, do đó tiêu hao NaCl cho 1 tấn sản phẩm giảm từ 1,6 tấn khi tuần hoàn NH3 xuống còn 1,2 tấn khi tuần hoàn NaCl. - Khí CO2 lấy từ quá trình tinh chế khí tổng hợp NH3 sạch hơn khí CO2 thu từ lò vôi, giá thành khí CO2 này thấp hơn khí CO2 lấy từ lò vôi vì đây là khí tận dụng và không phải làm sạch bằng lọc điện như ở các lò vôi đốt bằng than. - Giảm được vốn đầu tư vào 3 giai đoạn là amon hóa, tái sinh NH3 và nung vôi. Vốn đầu tư của 3 công đoạn này chiếm khoảng 29 - 30% tổng vốn đầu tư, do đó khấu hao thiết bị giảm so với phương án tuần hoàn NH3. - Không phải xử lý chất thải trong sản xuất như phương án tuần hoàn NH3 nên giảm được chi phí xử lý môi trường trong sản xuất, nhờ đó giảm giá thành sản phẩm sôđa. - Sản phẩm phụ NH4Cl có thể dùng làm phân bón cho lúa nước nên sẽ gánh chịu một phần chi phí của dây chuyền sản xuất sôđa, nhờ đó chi phí sản xuất sôđa sẽ giảm. Với các yếu tố đã nêu, giá thành sôđa theo phương án tuần hoàn muối ăn sẽ thấp hơn so với giá thành sôđa sản xuất theo phương pháp Solvay truyền thống, vì vậy sản phẩm có sức cạnh tranh cao hơn so với sôđa sản xuất theo phương pháp tuần hoàn NH3 như ở một số nước. Với công nghệ Solvay truyền thống theo phương pháp tuần hoàn NH3 như các nước đang thực hiện, các ưu điểm cạnh tranh là: chất lượng sản phẩm sôđa ổn định vì trên thế giới đã có 140 năm kinh nghiệm sản xuất, thiết bị đã được cải tiến nhiều, công suất thiết bị tăng, dẫn đến năng suất lao động tăng, giá thành hạ. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của phương pháp Solvay truyền thống là hiệu suất sử dụng nguyên liệu thấp : hiệu suất sử dụng muối ăn chỉ đạt dưới 75%, còn lại trên 25% NaCl phải thải bỏ. Lượng NaCl bị thải bỏ tuy có giá trị kinh tế không lớn, nhưng lại đặt ra một vấn đề lớn về môi trường : đó là phải có diện tích bãi thải đủ lớn để chứa chất thải trong sản xuất sôđa. Như vậy, nếu chọn phương án sản xuất sôđa theo công nghệ Solvay truyền thống thì mỗi năm chỉ cần bổ sung một lượng NH3 lỏng không lớn từ các nhà máy tổng hợp NH3, nhưng nơi sản xuất phải có bãi thải đủ lớn để chứa chất thải, phải có nguồn đá vôi chất lượng tốt và gần vùng nguyên liệu muối NaCl. Nếu phải đầu tư nhiều về khai thác vận chuyển nguyên liệu và thiết lập mặt bằng sản xuất lớn thì giá thành sẽ cao, làm giảm sức cạnh tranh của sản phẩm. 4. Khả năng đảm bảo môi trường Sản xuất sôđa theo phương pháp Solvay truyền thống gây ô nhiễm môi trường do hai yếu tố sau: - Bộ phận sản xuất vôi và sữa vôi có các chất thải rắn như vôi sống, xỉ than - Sau khi tái sinh NH3 phải thải bỏ dung dịch muối, trong đó có NaCl và CaCl2 dễ dàng thẩm thấu vào đất làm cho đất xung quanh vùng thải bị nhiễm mặn và chai cứng, làm giảm độ phì của đất canh tác, gây nhiễm mặn nguồn nước sinh hoạt và canh tác. Vì 2 lý do đó, việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy sôđa theo phương án tuần hoàn NH3 sẽ gặp nhiều khó khăn. Trên cơ sở thực tiễn của Việt Nam là nước nông nghiệp đất hẹp, người đông, khó có đất hoang hóa làm bãi thải, nên có thể chọn phương án tuần hoàn NaCl không có các chất thải lỏng và rắn như phương án tuần hoàn NH3, do đó sẽ thuận lợi hơn khi lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất sôđa. Đặc biệt. tại những nơi đã có nhà máy phân đạm thì có thể xây dựng nhà máy sản xuất sôđa theo phương pháp tuần hoàn NaCl là công nghệ không gây ô nhiễm môi trường xung quanh. Đây cũng là công nghệ phù hợp với xu thế phát triển công nghệ sạch. Hiện nay, trên thế giới đang tập trung tìm kiếm các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm ngay tại nguồn gây ô nhiễm. Hơn nữa, nhu cầu nước làm mát cho các quá trình sản xuất theo phương pháp tuần hoàn NaCl nhỏ hơn vì không phải làm lạnh khí tái sinh NH3 bằng nước công nghiệp. Nếu chọn phương pháp tuần hoàn NH3 trong sản xuất sôđa tổng hợp thì phải có bãi thải cách ly với các khu vực canh tác và sinh hoạt xung quanh, ngoài ra cần đầu tư cho xử lý môi trường để đảm bảo an toàn cho sản xuất và dân sinh. 5. Hiệu quả kinh tế xã hội của dự án Nếu dự án được thực hiện với quy mô 200.000 tấn/ năm, sản phẩm sôđa sẽ được cung cấp cho các hộ tiêu thụ công nghiệp như hóa chất, thủy tinh, hóa dầu, kim loại màu,.... Với công suất lựa chọn, sản lượng sôđa đến năm 2010 sẽ thỏa mãn nhu cầu các ngành công nghiệp trong nước. Vì vậy, dự án phải được thực hiện xong trước năm 2010. Nếu sản xuất dư thừa, một lượng sôđa không lớn có thể được xuất khẩu sang các nước trong khu vực, vì giá thành của sôđa trong dự án có tính cạnh tranh cao. Như vậy, hàng năm chúng ta sẽ tiết kiệm được khoảng 15 - 20 triệu USD/ năm do không phải nhập sôđa công nghiệp. Ngoài ra, còn có khả năng thu thêm 5 - 10 triệu USD nhờ xuất khẩu sôđa cho các nước xung quanh. Hiện nay chúng ta phải mua sôđa của nhiều nước khác nhau với giá 130 - 135 USD/ tấn. Giá chào hàng sôđa theo phương pháp tuần hoàn NH3 hiện nay khoảng 100 - 105 USD/ tấn. Như vậy, sản xuất sôđa trong nước sẽ mang lại lợi nhuận khoảng 30 USD/ tấn và hàng năm dự án sẽ thu lợi do chênh lệch giá khoảng 6 triệu USD/ năm. Tổng cộng, cả tiết kiệm và sinh lợi của dự án hàng năm đạt khoảng 30 triệu USD cho một cơ sở sản xuât sôđa theo phương án tuần hoàn NH3 như các nước đang sản xuất, còn nếu sản xuất theo phương án tuần hoàn NaCl thì hiệu quả và doanh thu sản phẩm còn cao hơn. Ngoài ra, khi dự án sôđa hoạt động sẽ tiêu thụ được khoảng 250.000 tấn NaCl công nghiệp, tạo việc làm cho nhiều diêm dân ở các cánh đồng muối từ Bắc vào Nam, và nếu tận thu được các hóa chất sau thu muối thì thu nhập của diêm dân còn cao hơn, đời sống diêm dân sẽ được cải thiện và nâng cao, khai thác được tài nguyên và sức lao động dồi dào của Việt Nam trong những năm tới. Dự án được thực hiện còn là nơi đào tạo cán bộ chuyên ngành sôđa của nước ta trong những năm tới, nơi vận dụng và sáng tạo của thế hệ trẻ Việt nam trong thế kỷ 21 này. Như vậy, hiệu quả kinh tế xã hội của dự án đã rõ mặc dù chưa đánh giá hết các mặt của dự án sản xuất sôđa của Việt Nam bằng phương pháp Solvay tuần hoàn NH3 hoặc tuần hoàn NaCl. V. ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG DỰ ÁN Căn cứ các đặc điểm về khí hậu, giao thông, cơ sỏ hạ tầng, khả năng cung ứng nguyên liệu, khả năng tiêu thụ sản phẩm, dự án đề xuất các địa điểm sau : 1. Địa điểm phía Bắc Phía Bắc chọn địa điểm là Nhà máy Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc cho phương án tuần hoàn NaCl với các lý do: - Có nguồn NH3 và CO2 thường xuyên vì sản xuất urê đòi hỏi phải có 2 nguyên liệu này. Hiện tại CO2 đang dư thừa còn NH3 chỉ đủ cho sản lượng 130.000 tấn urê/ năm. - Có mặt bằng để mở rộng thêm mặt hàng sôđa mà trước kia đã làm, nay có thể khôi phục lại phần mặt bằng đó và mở rộng thêm cho phù hợp với quy mô dự án. - Có hệ thống giao thông thuận lợi: đường sắt, đường sông và đường bộ, lại gần các hộ tiêu thụ là các nhà máy thủy tinh hiện đang sản xuất tại Bắc Ninh. Chỉ có nguồn nguyên liệu muối phải vận chuyển, nhưng theo đường sông hoặc đường sắt tới Hà Bắc cũng thuận lợi. - Do NH3 chỉ đủ dùng cho sản xuất urê 130.000 T/năm, nên muốn sản xuất sôđa theo phương án tuần hoàn muối ăn phải lấy một phần NH3 từ sản xuất urê sang sản xuất sôđa và chuyển NH3 đó về dạng phân đạm khác là amon clorua. Như vậy sản lượng đạm tổng hợp không thay đổi mà chỉ thay đổi dạng phân đạm từ urê sang NH4Cl phục vụ cho cây lúa nước. Hơn nữa, sản lượng urê Miền Bắc tối đa hiện nay cũng chỉ đạt 150.000 tấn, đáp ứng 1/10 nhu cầu phân đạm của cả nước, do đó nếu có giảm sản lượng ở Miền Bắc thì đã có urê Miền Nam bù vào, vì năm 2004 nhà máy Đạm Phú Mỹ đi vào sản xuất với công suât 760.000 tấn urê/năm. Do vậy, có thể lựa chọn Hà Bắc là địa điểm thích hợp trong những năm trước mắt để sản xuất sôđa theo phương án tuần hoàn NaCl. Tuy khí hậu Miền Bắc không ổn định nhưng nhiệt độ bình quân trong năm thấp hơn miền Nam, giảm được lượng nước phải làm lạnh trong sản xuất sôđa. Còn nếu chọn phương pháp tuần hoàn NH3 thì phía Bắc phải chọn Hà Nam hay Thanh Hóa là những nơi có nhiều đá vôi và muối biển, có điều kiện xây dựng bãi thải ở những khu đất không canh tác nông nghiệp. 2. Địa điểm phía Nam Về địa điểm xây dựng nhà máy sôđa ở phía Nam, nhà máy đạm Phú Mỹ sẽ đi vào hoạt động từ năm 2004 là nơi có điều kiện cung cấp CO2 và NH3 cho sản xuất sôđa. Với công suất sôđa lựa chọn trong dự án thì lượng urê của Phú Mỹ sẽ giảm không đáng kể so với công suất thiết kế 760.000 tấn/ năm. Phú Mỹ có lợi thế là gần nguồn nguyên liệu NaCl hơn so với phía Bắc, nhưng hiện tại nhà máy chỉ có đường bộ, việc vận tải muối cho sản xuất sôđa sẽ có khó khăn và sản phẩm sôđa xa các hộ tiêu thụ lớn hiện nay. Vì vậy, trước mắt chưa nên xây dựng nhà máy sản xuất sôđa tại Phú Mỹ, tại đây sẽ xây dựng cơ sở thứ 2 nếu sau năm 2010 nhu cầu sôđa vượt quy mô của dự án. Điều kiện khí hậu của Phú Mỹ hoàn toàn đáp ứng cho sản xuất sôđa, nhưng nhiệt độ bình quân năm ở đây cao hơn Hà Bắc, nên sẽ phải tiêu tốn thêm nước làm lạnh. Nói chung, Phú Mỹ cũng thích hợp cho phương pháp tuần hoàn NaCl. Nếu lựa chọn phương pháp tuần hoàn NH3 thì phía Nam chỉ có khu Kiên Giang là thích hợp vì có đá vôi, còn các nơi khác do phải vận chuyển đá vôi từ xa đến nên hiệu quả sản xuất sẽ kém. VI. TỔ CHỨC THỰC HIỆN VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG 1. Thành lập Ban chuẩn bị dự án Để lập dự án tiền khả thi đưa ra Nhà nước phê duyệt, cần phải tập hợp một đội ngũ cán bộ của một số lĩnh vực như : công nghệ, quản trị kinh doanh, xây dựng, thiết kế công nghiệp hóa chất và quản lý môi trường. Sau khi dự án sơ bộ được bộ phận thông qua này, phải nhanh chóng chuẩn bị đầy đủ các nội dung của dự án tiền khả thi để chọn thầu hoặc mời thầu. 2. Thành lập Ban quản lý dự án Khi dự án tiền khả thi được duyệt và chọn thầu thì Ban quản lý tổ chức các hình thức gọi thầu khác nhau như: xây dựng-kinh doanh-chuyển giao (BOT), liên doanh (JV), hợp đồng, hợp tác liên doanh (BCC) hoặc tự đầu tư tùy theo điều kiện và khả năng của chủ đầu tư. 3. Tổ chức triển khai dự án và quản lý dự án Khi dự án được triển khai, muốn thực hiện tốt dự án thì giữa chủ đầu tư và chủ thầu phải có sự kết hợp nhằm đảm bảo tiến độ thực hiện và chuẩn bị bàn giao dự án thông qua Ban quản lý dự án. Khi dự án hoàn thành thì bàn giao cho chủ đầu tư để khai thác dự án. Việc tổ chức triển khai dự án có ý nghĩa quan trọng đến thành công của dự án cả về lực lượng sản xuất trực tiếp cũng như cán bộ quản lý khai thác dự án: Quá trình triển khai dự án và đưa dự án vào hoạt động là nhiệm vụ của Ban điều hành sản xuất để tiến tới thành lập Công ty theo mô hình thích hợp với từng hình thức đầu tư. Ban điều hành dự án sẽ tổ chức các xưởng sản xuất cho từng bộ phận, tổ chức cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành và ban quản lý để xưởng hoạt động liên tục theo ca kíp và đảm bảo có sản phẩm cung cấp cho thị trường. Việc chuẩn bị lực lượng sản xuất phải tiến hành song song với qúa trình triển khai dự án, để khi dự án bàn giao cho sản xuất thì lực lượng sản xuất đã sẵn sàng tiếp nhận và hoạt động kinh doanh. 4. Công tác phòng chống cháy nổ, độc hại trong sản xuất và biện pháp xử lý sự cố. Khi triển khai dự án, phải đề cập ngay vấn đề an toàn cho con người và thiết bị trong quá trình vận hành sản xuất. Bộ phận an toàn của dự án phải có đội ngũ chuyên môn hiểu biết về phòng chống cháy, dự trù các phương tiện phòng chống cháy, xây dựng các nội quy, quy trình vận hành đối với từng công đoạn và từng cương vị sản xuất trên dây truyền. Cần tổ chức cho cán bộ học tập và kiểm tra kết quả học tập trước khi làm việc ở các cương vị sản xuất khác nhau, có hồ sơ sổ sách theo dõi các vị trí nguy hiểm dễ gây tai nạn và có kế hoạch khắc phục, xử lý sự cố để sản xuất hoạt động trở lại một cách nhanh chóng. VII. KẾT LUẬN 1. Do thực tiễn đòi hỏi và điều kiện khách quan của ngành hóa chất, cần phải có một dự án sản xuất sôđa công nghiệp với quy mô 200.000 tấn / năm. 2 Nên nhập một nhà máy sản xuất sôđa theo công nghệ Solvay, theo phương án tuần hoàn NaCl là tốt nhấtÂ, với công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại để nâng cao hiệu suất sử dụng nguyên liệu và tận dụng nhiệt năng trong sản xuất. 3. Về địa điểm xây dựng, có thể kết hợp nhà máy sản xuất sôđa trong khu liên hiệp phân đạm để sản xuất sôđa và phân đạm ổn định, có sức cạnh tranh trên thị trường. 4. Để triển khai dự án có hiệu quả, cần tìm hình thức đấu thầu phù hợp cho phép thi công an toàn, đảm bảo chất lượng công trình và nhanh ổn định sản xuất. 5. Phải chuẩn bị tốt đội ngũ cán bộ vận hành và quản lý dự án để sẵn sàng tiếp nhận và đưa vào hoạt động khi dự án được nghiệm thu toàn bộ.