Hóa học quanh ta
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

chlorine_electrolysisXút (NaOH) là một trong những sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa chất (CNHC). Đây cũng là sản phẩm hóa chất thông dụng duy nhất mà giá bán có mức dao động lớn, từ 30 đến 500 USD/tấn. Tuy sản phẩm xút không chịu ảnh hưởng trực tiếp của các quy định về bảo vệ môi trường, nhưng nó lại liên quan chặt chẽ với triển vọng của sản phẩm clo - một sản phẩm gây ô nhiễm môi trường và chịu ảnh hưởng mạnh bởi các chính sách về bảo vệ môi trường vì xút và clo là đồng sản phẩm của quá trình điện phân dung dịch muối ăn với tỷ lệ 1,1 tấn xút kèm theo 1 tấn clo. Xút cũng có ảnh hưởng rất lớn đối với sản xuất kinh doanh các hợp chất chứa clo, nhất là EDC, VCM và PVC. Sự bất cân bằng giữa nhu cầu xút và nhu cầu clo tạo ra cơ hội tốt cho những nước sản xuất xút - clo với giá năng lượng thấp, ví dụ như Ôxtrâylia, Mỹ, Ảrập Xút,...

Tình hình sản xuất và xu hướng công nghệ hiện nay

Toàn thế giới hiện có khoảng 500 công ty sản xuất xút - clo lớn với công suất danh định 45 triệu tấn xút năm. Một phần ba tổng sản lượng xút toàn cầu được sản xuất tại Mỹ với giá cả rất cạnh tranh.

Hơn 95% sản lượng xút - clo của thế giới được sản xuất bằng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn với ba công nghệ chính: điện cực thủy ngân, điện phân màng ngăn và màng trao đổi ion. ở châu Âu, hiện nay khoảng 54% tổng công suất xút - clo là theo công nghệ điện cực thủy ngân, 22% theo công nghệ điện phân màng ngăn và 22% theo công nghệ điện phân màng trao đổi ion. Nhưng trước áp lực của các quy định nghiêm ngặt về bảo vệ môi trường, Hiệp hội các nhà sản xuất xút - clo châu Âu đã cam kết đến năm 2025 sẽ đóng cửa hoặc chuyển đổi toàn bộ các nhà máy xút-clo theo công nghệ điện cực thủy ngân sang công nghệ màng trao đổi ion. Hiện nay, hầu như tất cả những nhà máy xút - clo mới xây dựng trên thế giới đều áp dụng công nghệ màng trao đổi ion, vì đây là công nghệ có mức tiêu hao nhiên liệu thấp nhất, giá thành sản phẩm thấp và không ảnh hưởng đến môi trường.

Để đánh giá tổng chi phí sản xuất xút-clo, người ta tính toán chi phí sản xuất theo đơn vị ECU (1 ECU = 1,0 tấn clo + 1,1 tấn xút).

Tình hình kinh doanh xút trên thế giới

Trong số 45 - 50 triệu tấn xút được sản xuất hàng năm, có khoảng 16% (7 - 8 triệu tấn) được buôn bán trên thị trường, chủ yếu là xút sản xuất ở Mỹ và châu Âu (chiếm 80% thị trường). Khoảng 94% xút được buôn bán ở dạng lỏng (thướng là 50% NaOH), trong đó gần 2 triệu tấn được vận chuyển bằng đường biển và trên 5 triệu tấn được vận chuyển bằng đường bộ. Giá xút rắn thường cao hơn giá xút lỏng (tính theo dạng khô) 100 - 200 USD/tấn. Thị trường đối với xút rắn chủ yếu là các nước đang phát triển do cơ sở hạ tầng không thích hợp cho việc vận chuyển và sử dụng xút lỏng. Nhưng với cơ sở hạ tầng đang ngày càng được phát triển, những thị trường lớn như Trung Quốc và các nước SNG đang giảm tiêu thụ xút rắn và chuyển sang nhập xút lỏng. Ngày nay, Cuba, Angiêri và châu Phi là những thị trường tiêu thụ chính đối với xút rắn. Ở châu Á, Inđônêxia là nước duy nhất còn nhập khẩu xút rắn với khối lượng lớn. Do giá xút rắn cao nên khối lượng buôn bán sản phẩm này trên thế giới chỉ đạt 400.000 tấn/năm và đang giảm với tốc độ 8%/năm.

Xút lỏng được buôn bán trên thế giới chủ yếu phục vụ nhu cầu sản xuất nhôm oxit (alumin) tại các nước như Ôxtrâylia, Braxin, Vênêzuêla, Surinam, Giamaica và Ghinê, trong đó đáng kể nhất là Ôxtrâylia. Các nước nhập khẩu lớn khác, phản ánh sự bất cân bằng xút-clo trong các khu vực là Hàn Quốc và Côlômbia.

xut-clo

Sơ đồ điện phân muối ăn để sản xuất xút-clo

Sản xuất và kinh doanh xút - clo tại châu Á

Nhìn tổng thể, nếu sản xuất đủ clo để có thể đảm bảo nhu cầu đối với sản phẩm này thì châu Á lại không thể tiêu thụ hết sản phẩm đồng hành là xút. châu Á đang phải nhập các hóa chất chứa clo (chủ yếu là PVC) với lượng ngày càng tăng. Trên thực tế, nhiều nước châu Á đang xuất khẩu sản phẩm xút giá cao (do chi phí điện năng cao) để cân bằng nhu cầu lớn của mình về các sản phẩm chứa clo. Nhưng giá điện cao khiến cho xuất khẩu xút chỉ hạn chế ở mức khiêm tốn và khó có thể cạnh tranh được với các nhà sản xuất giá thành thấp ở Mỹ và Ảrập Xêút. Thị trường nhập khẩu xút lớn nhất thế giới là Ôxtrâylia với nhu cầu mỗi năm 1 triệu tấn xút cho ngành sản xuất các sản phẩm nhôm. Hiện nay Ôxtrâylia nhập khẩu xút chủ yếu từ Nhật Bản, Ảrập Xêút, châu Âu và Mỹ, nhưng cũng sẽ là thị trường đích cho các nhà sản xuất mới ở châu Á. Tuy nhiên, Ôxtrâylia đang có kế hoạch xây dựng nhà máy xút - clo công suất lớn, nhà máy này sẽ có ảnh hưởng quan trọng đối với thị trường xút - clo trên thế giới và khu vực.

Các yếu tố ảnh hưởng đến giá xút của thế giới

Giá xút của thế giới không chỉ bị ảnh hưởng mạnh bởi nhu cầu đối với bản thân sản phẩm này, mà còn bị ảnh hưởng bởi sản phẩm song hành là clo và sản phẩm thay thế là sô đa.

- Ảnh hưởng của sản phẩm clo

Do clo không thể lưu trữ được như xút nên nếu nhu cầu thị trường đối với các hóa chất clo giảm thì người ta cũng sẽ cắt giảm sản lượng xút. Nhưng do nhu cầu xút tương đối ổn định nên việc cắt giảm sản lượng sẽ làm tăng giá xút. Nói một cách khác, xu hướng tăng giá xút những năm qua chủ yếu là do nhu cầu clo giảm khiến không có những nhà máy mới được xây dựng để đáp ứng nhu cầu tăng tuy không cao đối với xút.

- Ảnh hưởng của sản phẩm sô đa

Sô đa và một số hóa chất kiềm khác có thể thay thế cho xút trong nhiều lĩnh vực sản xuất và ứng dụng. Mặt khác, xút cũng có thể được chuyển đổi thành sô đa nếu giá xút xuống thấp đến mức đảm bảo hiệu quả kinh tế của quy trình cacbonat hóa xút. Vì vậy, tình hình sản xuất và tiêu thụ sô đa có ảnh hưởng đáng kể đến giá xút.

Xút là nguyên liệu quan trọng thiết yếu để sản xuất alumin theo quy trình Bayer. Trong một số ứng dụng khác, xút có thể được thay thế bởi các hóa chất và nguyên liệu có tính kiềm như sô đa, đá vôi, KOH, Na2SO4, Mg(OH)2... sự thay thế này cũng được thực hiện ở Mỹ, do sự tăng trưởng nhu cầu xút ở nước này cao hơn 1% so với sự tăng trưởng nhu cầu clo. Do sự bất cân bằng đó trong tăng trưởng nhu cầu nên mỗi năm Mỹ thiếu khoảng 100.000 tấn xút, lượng xút thiếu hụt này được thay thế bằng sô đa.

Có thể nói, thị trường sô đa có tác dụng giúp thiết lập giá sàn và giá trần đối với xút. Ví dụ, giá sàn của xút được thiết lập khi một số hộ sản xuất có sử dụng sô đa, như các nhà sản xuất giấy và các sản phẩm phốt phát, chuyển sang sử dụng xút nếu giá xút xuống thấp. Thí dụ, ở giá sàn khoảng 40 USD/tấn xút, người ta có thể chuyển đổi xút thành sô đa bằng quy trình cacbonat hóa với giá thành chuyển đổi khoảng 130 USD/tấn, thu được sản phẩm sô đa với giá thành 170 USD/tấn. Phương pháp này đã được áp dụng nhiều vào đầu năm 1997, khi giá xút giảm xuống còn khoảng 80 USD/tấn. Khi đó gần nửa triệu tấn xút đã được chuyển đổi thành sô đa, tương đương 1% tổng nhu cầu của thế giới.

Trung bình, mỗi năm có khoảng 1 đến 1,5 triệu tấn xút được chuyển đổi thành sô đa như vậy tương đương 3% nhu cầu thị trường. Sự dư thừa hoặc thiếu hụt 1% công suất xút (hoặc công suất sản phẩm song hành là clo) so với nhu cầu thị trường đã có thể bắt đầu có tác động đến giá xút, qua đó ta thấy rõ được tầm quan trọng của sản phẩm thay thế xút là sô đa đối với ngành sản xuất xút - clo.

Ngược lại, khi giá xút lên cao và giá sô đa xuống quá thấp thì sô đa cũng có thể được chuyển hóa thành xút, điều này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra một giá trần đối với xút. Khi giá xút lên quá cao, một số nhà sản xuất sẽ chuyển sang sử dụng sô đa thay cho xút vì vậy khác với sản phẩm song hành là clo, giá xút bị khống chế trong phạm vi nhất định bởi quan hệ trực tiếp hay gián tiếp với sô đa.

Hiện nay, các nhà sản xuất sô đa từ quặng sô đa thiên nhiên (trona) tại Wyoming, Mỹ, cũng tiến hành chuyển đổi sô đa thành xút và cung cấp khoảng 2% nhu cầu thị trường xút tại Mỹ. Đây là những nhà sản xuất sô đa lớn nhất ở Mỹ và cũng có giá thành thấp nhất, nên với việc chuyển hóa sô đa thành xút, họ tác động trực tiếp tới giá xút mà không liên quan đến sản xuất clo. Giá sàn của xút ở Mỹ được thiết lập bởi sản xuất sô đa và nằm ở mức khoảng 40 USD/tấn.

Lịch sử sản xuất xút đã cho thấy, về dài hạn mức giá trần của xút là khoảng 350 USD/tấn, còn mức giá sàn là 40 USD/tấn (có thể có những dao động ngắn hạn xung quanh các mức giá này). Các mức giá trần và sàn này bị ảnh hưởng bởi các nhà máy mới xây dựng, bởi các tác động của thị trường sô đa và nhu cầu đối với sản phẩm song hành là clo. Trên thực tế, giá xút thường dao động rất mạnh và khó dự báo trước. Nếu nhu cầu PVC giảm mạnh (như đã xảy ra trong thời kỳ khủng hoảng kinh tế châu Á 1997) thì giá xút sẽ tăng rất cao, trong khi giá clo xuống thấp. Nguyên nhân chính của hiện tượng này là do mất cân bằng xút - clo nên ít có nhà máy mới được xây dựng để đáp ứng nhu cầu xút vẫn đang tăng. Hiện tượng này thường xảy ra trong các đợt suy thoái kinh tế, khi hoạt động xây dựng giảm và nhu cầu PVC cho xây dựng bị giảm theo. Dĩ nhiên, khi hoạt động kinh tế giảm sút thì nhu cầu tiêu thụ xút, nhất là cho ngành sản xuất alumin (hộ tiêu thụ xút lớn nhất) cũng sẽ giảm. Nhưng quy mô ngành sản xuất alumin tương đối nhỏ nên không thể cân đối lại được tác động của ngành sản xuất PVC lớn hơn nhiều. Nói tóm lại, tình hình phát triển của ngành sản xuất PVC có ảnh hưởng rất lớn đối với ngành công nghiệp xút - clo. Hiện nay, một số chính phủ các nước và nhiều nhóm bảo vệ môi trường đang lên tiếng đòi thay thế PVC bằng các sản phẩm khác. Nếu nhu cầu PVC giảm do bị cấm sử dụng trong một lĩnh vực nào đó, thì giá xút sẽ tăng cao, có thể lên gấp đối so với giá hiện nay.

Sản xuất alumin và dự án xút - clo của Ôxtrâylia

Ngành sản xuất alu-min có ảnh hưởng quan trọng đối với sản xuất và kinh doanh xút. Tổng cộng, ngành sản xuất alumin toàn thế giới tiêu thụ mỗi năm khoảng 3 triệu tấn xút. Người ta sử dụng xút để tách nhôm oxit (alumin) từ quặng bôxit. Để sản xuất một tấn alu min cần 0,03 đến 016 tấn xút (tùy theo bậc quặng). Việc lựa chọn bậc quặng cho sản xuất alumin bị ảnh hưởng nhiều bởi giá xút, ví dụ khi giá xút lên cao người ta sẽ sử dụng quặng bậc cao hơn để giảm tiêu hao xút. Ôxtrâylia là nước sản xuất alumin lớn nhất thế giới, với sản lượng đạt 13 triệu tấn/năm, chiếm 30% sản lượng alumin toàn cầu. Tại đây, để sản xuất 1 tấn alumin người ta cần 0,07 tấn xút, vì vậy mỗi năm Ôxtrâylia cần nhập 0,9 triệu tấn xút và là nước nhập khẩu xút nhiều nhất thế giới. Do đó, Ôxtrâylia có ảnh hưởng rất quan trọng đối với thị trường xút thế giới. ảnh hưởng này sẽ còn tiếp tục tăng, vì từ năm 1999 Ôxtrâylia đã tuyên bố sẽ mở rộng sản xuất alumin. Dự tính, sản lượng alumin của nước này sẽ tăng 3%/năm trong vài thập niên tới.

Hiện nay, Ôxtrâylia chỉ sản xuất khoảng 80.000 tấn xút/năm. Năm 1997, một nhà máy xút clo của Ôxtrâylia với công suất 80.000 tấn/năm theo công nghệ điện cực thủy ngân đã bị đóng cửa và được thay thế bằng một nhà máy nhỏ hơn nhiều, áp dụng công nghệ màng trao đổi ion. Khu vực miền Tây Ôxtrâylia là nơi có nguồn khí thiên nhiên trữ lượng lớn, đồng thời đang xuất khẩu muối với giá rất cạnh tranh và chất lương thích hợp cho sản xuất xút - clo. Vì vậy, đây cũng là nơi có tiềm năng lớn đối với sản xuất xút - clo. Ôxtrâylia đang có kế hoạch xây dựng tại khu vực này một nhà máy xút - clo. Với giá năng lượng và giá muối rẻ, sản phẩm của nhà máy này chắc chắn sẽ có tính cạnh tranh cao và ảnh hưởng lớn đến thị trường xút - clo tại khu vực cũng như trên thế giới.

Xử lý thuỷ ngân của các nhà máy Xút - Clo như thế nào

Theo một nghiên cứu sơ bộ của ủy ban châu Âu (EC), việc xử lý phế thải thủy ngân do đóng cửa các nhà máy sản xuất xút - clo theo phương pháp điện phân dùng điện cực thủy ngân ở EU sẽ tốn khoảng 180 - 330 triệu euro (175 - 321 triệu USD). Đây là chưa kể khoản chi phí 3,1 tỷ euro để thay thế các dây chuyền điện phân xút clo dùng điện cực thủy ngân bằng các dây chuyền điện phân dùng màng bán thấm (membrane). Dự tính, từ năm 2001 trở đi các nước EU sẽ chấm dứt hoàn toàn việc sử dụng điện cực thủy ngân cho sản xuất xút - clo.

Việc đóng cửa 47 nhà máy xút - clo dùng điện cực thủy ngân ở Châu Âu sẽ đòi hỏi phải xử lý 10.000 - 12.000 tấn thủy  ngân của các nhà máy đó thải ra. EC cho rằng phương án chôn lấp lượng thủy ngân này một cách lâu dài ở những bãi chôn lấp kín, và an toàn là cách làm có lợi nhất cho môi trường. Tuy đây không phải là phương pháp hoàn hảo, song việc tái sử dụng sẽ không ngăn chặn được nguy cơ phát tán thủy ngân ra môi trường. Đồng thời hiện nay vẫn chưa có những phương pháp giải quyết nào khác ưu việt hơn. Tuy người ta có thể áp dụng nguyên tắc "trả lệ phí ô nhiễm", nhưng điều này có thể làm giảm năng lực cạnh tranh của công nghiệp xút - clo của EU.

Trong khi đó, bản thân ngành công nghiệp xút - clo của EU lại ủng hộ phương án tái sử dụng thủy ngân. Họ cho rằng, tái sử dụng là phương án tốt nhất cả từ góc độ môi trường và góc độ kinh tế. Thủy ngân có thể được tái sử dụng ở quy mô nhỏ, ví dụ để xử lý vàng. Theo Hiệp hội Công nghiệp xút - clo Châu Âu, nếu thủy ngân được tái sử dụng thì người ta sẽ không phải khai thác thêm các mỏ thủy ngân mới là những quá trình cũng gây ra sự ô nhiễm thủy ngân.

Triển vọng tương lai

Triển vọng của sản xuất xút clo thế giới chịu ảnh hưởng của nhiều tác động như: nhu cầu clo cho sản xuất PVC, tình hình cung ứng chất thay thế là sô đa, chi phí điện, và việc xây dựng những nhà máy xút clo mới, như nhà máy xút - clo sắp xây dựng của Ôxtrâylia. Ngoài ra còn có những yếu tố chu kỳ và xu hướng phát triển trong khu vực, thuế nhập khẩu và tỷ giá giữa các đồng tiền. Những yếu tố then chốt cho khả năng cạnh tranh của các sản phẩm xút - clo là giá điện, quy mô công suất nhà máy, sự kết hợp một cách hiệu quả dây chuyền xút - clo vào các tổ hợp hóa dầu, và triển vọng của sản xuất nhựa P VC trước những lo ngại về môi trường.

Về trung hạn, các nhà máy mới xây dựng với giá thành sản xuất thấp sẽ gây áp lực mạnh đối với các nhà sản xuất quy mô nhỏ, giá thành cao. Các nước châu Á như Trung Quốc trước đây thường nhập khẩu xút thì nay đang bắt đầu xuất khẩu sản phẩm này. Đặc biệt, Trung Quốc đang cơ cấu lại ngành công nghiệp hóa dầu của mình, các cơ sở sản xuất hóa dầu nội địa với công suất thấp sẽ được thay thế bằng các nhà máy lớn ở vùng duyên hải với khả năng xuất khẩu sản phẩm, do đó nhu cầu clo sẽ tăng đáng kể.

Nhưng vấn đề then chốt là giá năng lượng đang làm thay đổi cơ cấu công nghiệp xút - clo thế giới. Các nước và khu vực có giá năng lượng thấp, ví dụ Ôxtrâylia, sẽ xuất khẩu clo dư thừa ở dạng EDC sang các thị trường đang tăng trưởng ở châu Á. Đối với nhiều nước, kể cả Ôxtrâylia, việc xuất khẩu clo nhiều khi nhằm mục đích cân bằng cơ cấu xút - clo.

Có thể nói, tương lai của sản xuất xút liên quan chặt chẽ với nhu cầu clo, mà cơ bản vẫn là với ngành công nghiệp PVC thế giới.

Hoahocngaynay.com

Nguồn Tạp chí Công nghiệp Hóa chất (Vinachem)

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Một số nét về sản xuất kinh doanh xút - clo trên thế giới