Công nghệ sản xuất methanol từ việc chuyển hóa trực tiếp CO2 là giải pháp không những giúp giảm chi phí sản xuất mà còn có tác dụng bảo vệ môi trường. Theo tính toán sơ bộ, hiệu quả kinh tế của việc chuyển đổi CO2/H2 thành metanol có ưu điểm là giảm 28% chi phí sản xuất methanol so với công nghệ truyền thống từ syngas. Bạn có muốn biết điểm khác biệt là ở đâu không? Hãy cùng công ty hóa chất Sao Mai tìm hiểu ngay nhé!
Xem thêm bài viết khác
công nghệ sản xuất methanol
Quy trình công nghệ sản xuất methanol được diễn ra như thế nào?
Các nhà khoa học đã kết hợp lý thuyết và thực nghiệm để xác định một xúc tác niken-gali mới có thể chuyển hóa khí hydro và khí CO2 thành metanol mà công nghệ sản xuất methanol này có ít sản phẩm phụ hơn so với quá trình sản xuất metanol sử dụng các xúc tác thông thường.
Trong quá trình tổng hợp methanol từ CO2 và H2, phản ứng chính sẽ tạo thành methanol.
CO2 + 3H2 > CH3OH + H2O
Trong đó, phản ứng tạo CH3OH là phản ứng tỏa nhiệt và giảm thể tích, vì vậy, giảm nhiệt độ và tăng áp suất phản ứng sẽ làm chuyển dịch cân bằng tạo thành CH3OH. Nguồn hyđro để tổng hợp metanol theo quy trình nói trên được lấy từ các máy điện phân nước hoặc từ sản xuất xút còn CO2 được lấy từ khí ống khói của các nhà máy điện dùng nhiên liệu hóa thạch, của các nhà máy xi măng hay từ các quá trình lên men cũng như từ không khí.
Ngoài ra, do tính chất trơ của CO2, để tăng vận tốc phản ứng thì nhiệt độ phản ứng phải cao nhưng cũng không được quá cao vì độ chọn lọc CH3OH sẽ giảm mạnh khi tăng nhiệt độ.
Vì sao các nhà khoa học nghiên cứu công nghệ sản xuất methanol từ khí CO2?
Hoá chất công nghiệp Metanol là thành phần chính trong một loạt các loại sản phẩm như: chất dẻo, chất kết dính và các dung môi, và metanol cũng là một loại nhiên liệu đầy hứa hẹn cho giao thông vận tải. Trong giai đoạn 2004 – 2009, nhu cầu tiêu thụ CH3OH của thị trường Việt Nam có tốc độ tăng trưởng rất cao, bình quân 41%/năm.
Dự kiến nhu cầu sử dụng methanol sẽ tăng thêm khoảng 10.000 đến 35.000 tấn/năm. Tuy nhiên trong công nghiệp, công nghệ sản xuất methanol vẫn chủ yếu từ khí tổng hợp (hỗn hợp CO, H2 và một lượng nhỏ CO2). Thế nhưng với nguồn nguyên liệu hóa thạch đã ngày càng cạn kiệt thì phương án sản xuất methanol từ khí thiên nhiên và than đá cần phải được thay thế dần trong tương lai.
Ngoài vấn đề về nguồn nguyên liệu thì sản xuất methanol từ nguồn nguyên liệu hóa thạch còn thải ra môi trường khối lượng lớn khí thải CO2 gây biến đổi khí hậu. Vì vậy, hướng tổng hợp methanol trực tiếp từ CO2 và H2 đang là giải pháp được đặc biệt quan tâm và rất cần thiết, không những dựa trên nhu cầu về methanol trong những năm tới mà còn nhờ vào tiềm năng khí thiên nhiên giàu CO2 và các nguồn CO2 thải của Việt Nam.
Đánh giá các phương pháp sản xuất metanol từ những nguồn nguyên liệu khác nhau
Metanol (CH3OH) là một dung môi công nghiệp quan trọng, có thể được sử dụng làm chất mang hyđro, làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu trong các quá trình tổng hợp hữu cơ. Hiện nay người ta có thể sản xuất metanol từ khí thiên nhiên, than đá, sinh khối hay khí CO2. Tuy nhiên trên thế giới 75% lượng metanol là được sản xuất từ khí thiên nhiên.
Quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên gồm những bước sau: reforming khí thiên nhiên để sản xuất khí tổng hợp, chuyển hóa khí tổng hợp thành metanol thô, sau đó chưng cất metanol thô để có loại metanol đạt độ tinh khiết theo yêu cầu.
Quá trình sản xuất metanol từ than đá hoặc sinh khối cũng bao gồm những giai đoạn tương tự như ở quá trình sản xuất metanol từ khí thiên nhiên: khí hóa than để tạo ra khí tổng hợp, tổng hợp metanol thô, tinh chế metanol thô.
Khi sản xuất khí tổng hợp bằng cách khí hóa sinh khối và dùng không khí làm tác nhân khí hóa thường gặp một nhược điểm là tạo ra một loại khí tổng hợp có tỉ lệ H2 : CO2 rất thấp, trong khi đó loại khí tổng hợp đạt tiêu chuẩn để tổng hợp metanol phải có tỉ lệ H2 : CO2 > 2. Để có loại khí tổng hợp đạt tiêu chuẩn, người ta phải tách bớt CO2 hoặc bổ sung thêm H2 vào khí tổng hợp sinh ra từ quá trình khí hóa sinh khối.
Từ những đánh giá trên chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy công nghệ sản xuất methanol từ việc chuyển hóa trực tiếp khí hydro và khí CO2 với các chất xúc tác thích hợp sẽ cho ra sản phẩm metanol có chất lượng cao và đáp ứng được tiêu chuẩn ASTM 1152.