Đề tài Nguyên liệu và năng lượng trong công nghệ sản xuất hóa

K IL O BO O K S. CO M Nguyên liệu và năng lượng trong cơng nghệ sản xuất hĩa MỤC LỤC Mở đầu 1. Năng lượng cho cơng nghệ sản xuất các hợp chất hĩa học 1.1. Tình hình năng lượng hiện nay. 1.2. Nguồn năng lượng sẵn cĩ trong tự nhiên 1.2.1. Dầu 1.2.2. Khí tự nhiên. 1.2.3. Than 1.2.4. Năng lượng hạt nhân. 1.3. Nguồn cung cấp năng lượng trong tương lai. 2. Tình hình nguyên liệu hiện nay. 2.1. Sản phẩm dầu mỏ sơ cấp. 2.2. Sản phẩm của sự biến đổi than đá. Kết luận Tài liệu tham khảo THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 1 MỞ ĐẦU Sự cĩ sẵn và cơ cấu giá của năng và nguyên liệu thường quyết định nền tảng cơng nghệ, từ đĩ dẫn đến sự mở rộng và phát triển của cơng nghiệp hĩa học. Tuy nhiên sự khủng hoảng trở lại của nhu cầu. Than đá, khí tự nhiên, dầu được tạo ra dưới tác dụng của năng lượng mặt trời trong hàng triệu quá trình qua nhiều năm. Hiện tại chúng khơng chỉ là nguồn năng lượng mà cịn là nguồn nguyên liệu hĩa học trên phạm vi lớn. Cơng nghiệp hĩa là ngành duy nâhts cĩ sự tương tác hồn tồn giữa năng lượng và nguyên liêu. Sự tương tác đĩ cịn cung cấp năng lượng lớn. Nĩ là một trong những nguồn tiêu thụ năng lượng lớn nhất trong cơng nghiệp hĩa. Hơn thế nữa khơng thể tận dụng những sản phẩm hĩa thạch được dùng như những nguyên liệu thơ được chuyển thành quang phổ cho tổng hợp những chất mà chúng ta cần trong đời sống hàng ngày. Nhu cầu về năng lượng đang tăng ổn định và quan trọng trong bảo vệ cung cấp năng lượng và nguyên liệu thơ trong tương lai. Tất cả những thời hạn ngắn và trung bình cĩ thể phát triển cùng tài nguyên sử dụng được đều cố gắng tập trung vào vấn đề cơ bản và như làm giảm nguyên liệu thơ cung cấp cho cơng nghiệp hĩa theo một cách và ngành năng lượng theo cách khác. Trong thời hạn dài, nhiệm vụ của cặp nhiên liệu khống sẽ trở thành điểm cuối do đĩ nĩ trở thành nguồn cung cấp chính cho cơng nghiệp hĩa. Theo đĩ sự tiêu thụ của nguồn năng lượng sơ cấp và nguyên liệu thơ trong tương lai cả hai khía cạnh này sẽ được xem lại với những nguồn riêng. 1. NĂNG LƯỢNG CHO CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT CÁC HĨA HỌC. 1.1. Tình hình năng lượng hiện nay. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 2 Trong suốt 35 năm qua nhu cầu về năng lượng trên thế giới hầu như đã tăng 3 lần. Năm 1999 nĩ đạt tới 100,7.1012 kwh tương đương với năng lượng từ 8,67.109 tấn dầu (1 tấn dầu = 11620 kwh = 10.106 kcal = 418.106 lc5). Mức trung bình tính theo từng năm tăng so với trước năm 1974 khoảng 5% nĩ giảm xuống và dừng lại vào những năm 80 như số liệu minh họa trong bảng sau: Sự tiêu thụ năng lượng sơ cấp (Đơn vị 1012kwh) Năm 1964 1974 1984 1989 1999 Thế giới 41,3 67,5 82,6 95,2 100,7 USA 12,5 15,4 19,5 23,6 27,4 Tây Âu 7,9 10,7 11,6 13,0 16,7 Nửa đầu những năm 90, sự tiêu thụ năng lượng sơ cấp hầu như khơng thay đổi do đĩ nhu cầu về năng lượng giảm nguyên nhân do kinh tế giai đoạn này suy thối. Sau đĩ sự tiêu thụ năng lượng sơ cấp thay đổi hồn tồn trong khối chính trị phía Đơng cũ. Tuy nhiên theo dự báo mới nhất của hội đồng năng lượng thế giới (WFC) dân số tồn cầu sẽ tăng từ 6.109
7.109 người vào nămg 2020 và nhu cầu cuộc sống tăng kéo theo nhu cầu về ngl trên thế giới cĩ thể tăng đến 160.102 kwh. - Trong năm 1989 sự tiêu thụ năng lượng sơ cấp trong những nước OECD (tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế) được phân bố như sau: 31% cho giao thơng 34% cho cơng nghiệp. 35% cho dân dụng, nơng nghiệp và các lĩnh vực khác. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 3 Cơng nghiệp hĩa gần như chiếm 6% tổng tiêu thụ năng lượng. Đây là nguồn tiêu thụ năng lượng lớn thứ hai trong những nguồn tiêu thụ năng lượng sau quá trình sản xuất sắt cơng nghiệp. Giữa những năm 1950 và năm 1999 mơ hình sự tiêu thụ năng lượng sơ cấp trên khắp thế giới đã thay đổi lớn. Sự cĩ mặt của than đá làm giảm từ ca đến 60% vào năm 1950 theo số liệu chỉ ra bảng sau: Sự phân phối năng lượng sơ cấp khắp thế giới thay đổi (đơn vị %). 1964 1974 1984 1999 Dầu 41 48 42 36 Than 37 28 27 23 Khí tự nhiên 15 18 19 22 Năng lượng hạt nhân 6 6 7 7 Sức nước (thủy năng) năng lượng khác 1 3 5 12 Ở Trung Quốc và một số nước cùa khối chính trị phía Đơng cũ 40% năng lượng vẫn dùng từ than đá. Tổng số phần đĩng gĩp của dầu đạt 25% sự tiêu thụ năng lượng thế giới và đạt được lớn nhất gần 50% trong những năm đầu thập niên 70. Ngày nay nĩ trở nên ổn định dưới 40%. Những nguyên nhân của cơ cấu nguồn năng lượng thực với chỉ số phục hồi kinh tế của dầu, khí tự nhiên và tính đa năng, thích hợp của chúng cũng như làm giảm giá trị . Theo dự báo cho những thập niên tới nguồn ngl từ dàu và khí thiên nhiên sẽ giảm tương đối nhưng lại cĩ sự tăng một lượng nhỏ năng lượng từ than và năng lượng hạt nhân. Sự chuyển hĩa ngẫu nhiên từ nguồn THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 4 khơng chứa (thành năng lượng vơ tận là đang mong ước, tuy nhiên sự phát triển này sẽ phụ thuộc vào nhiều nhân tố. Theo dự báo cho những thập niên tới, trong bất kì tình huống nào dầu và khí tự nhiên sẽ vẫn là nguồn năng lượng chính. Định hướng cơng nghệ sẽ tốn thời gian dài do bản chất vấn đề. Với chú ý về vị trí của năng lượng hạt nhân là khơng xác định. Tiềm lực quan trọng cho sự phát triển là đơn vị diện tích của nhiên liệu và…. hiện tại. 1.2. Các nguồn năng lượng cĩ sẵn trong tự nhiên. 2.1. Dầu. - Ước tính trong những năm gần đây lượng dầu mới tìm được bổ sung vào lượng dầu dự trữ thế giới lớn hơn kế hoạch 520.109 tấn hay 16040.1012 kwh theo số liệu. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 5 Dầu dự trữ (đơn vị 1012Kwh) 1986 1989 1998 1110 1480 1660 Tổng 4900 1620 2580 Lượng dự trữ năm 1998 gần 65% được tìm thấy ở Trung Đơng, 14% ở Nam Mĩ, 3% ở Bắc Mĩ, 2% ở Tây Âu và phần cịn lại ở các vùng khác. Với khoảng 24% lượng dầu dự trữ sau di Arabia đã trở thành nước cĩ đĩng gĩp lớn nhất tiếp theo là Irac, Kuwait và những nước thành viên chính khác ở khu vực phía Đơng Địa Trung Hải. Năm 1996 những nước khối OPEC đã chỉ ra 77 wt% dầu sản xuất khắp thế giới. Những nước đĩng gĩp lớn nhất vào nền sản xuất tồn thế giới 3,4.1012 tấn năm 1998 là của Saudi Arbia chiếm 11%: USD 41%; Iran 5%, Xơ viết cũ (Nga) 8%. Trữ lượng dầu thơ được tìm thấy trong các mỏ dầu đá, cát nhựa đường dầu cát đã được tìm thấy khoảng 10 năm trước đã được nhắc tới trên nguồn dầu này ước đốn rằng cĩ tầm quan trọng như loại dầu mỏ đã tìm ra trước đây thậm chí cĩ thể vượt xa hơn. Sự khai thác dầu cát, dầu đá được khuyến khích rộng rãi. Sau cùng sự khai thác và quá trình nhiệt phân chúng được phát triển. Dưới những điều kiện thích hợp, sự quản lý kinh tế đã sẵn sàng thực hiện cho việc khai thác nguồn nguyên liệu đĩ. Một số lượng thiết bị máy mĩc đã được thử nghiệm ở Canada. Cĩ ý nghĩa trong việc tăng sản lượng khai thác (ví dị sản lượng trong năm 1994 là 17% cao hơn nhiều so với năm 1998) và Cí. Mặc dù số lượng các thiết bị máy mĩc đã ngừng sử dụng ví dụ như ở Mỹ. Một kế hoạch mới sẽ cho việc khai thác sẽ là một địa điểm khác nhau như ở Trung Quốc thì dầu được khai thác dưới những lớp đá. Sự THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 6 thay đổi các thiết bị máy mĩc đã làm tăng sản lượng dung tích là 0,12.106 tấn mỗi năm so với giai đoạn trước khi xây dựng vào năm 1994. Tỉ lệ tiêu thụ hiện tại chứng tỏ rằng ngl dầu thơ dự trữ sẽ hết sau khoảng 42 năm kể từ năm 1998. Nếu tăng thêm tất cả sự ccg dầu đá, dầu cát thì sự cung cấp của nguồn này sẽ ngừng lại trong khoảng hơn 100 năm nữa. Tuy nhiên các nhân tố kéo theo sẽ bảo đảm cho sự cung cấp dầu vượt xa hơn nữa ở chỗ: việc sử dụng các chất lắng đã biết mà sản lượng khai thác khoảng 30% so với cơng nghệ thơng thường. Sự khai thác chất phĩng xạ tăng lên. Sản lượng dự trữ tìm thấy là rất kki. Thị trường dầu mỏ của dưới của nguyên liệu là sự tiêu thụ vật chất sống. 1.2.2. Khi thiên nhiên. Khả năng dự trữ khí thiên nhiên trên thế giới rộng lớn, khả năng dự trữ dầu và hiện tại ước tính khoảng 374.1012 m3 hoặc 3492.1012 kalo. Dự trữ một lượng tới 1428.1012 kwh. Năm 1998 sản lượng dữ trữ được phân bố ở những vùng như Liên minh Xơ viết (38%). Cận Đơng 34%. Châu Phi 7% và Bắc Mĩ 6%. Phần cịn lại 15% được phân bố ở các nước cĩ sản phẩm khí thiên nhiên khác. Dựa vào sản lượng khí thiên nhiên năm 1997 (25.2.1012kwh). Lượng dự trữ khắp nơi sẽ là cuối cùng cho hầu như 63 năm vào 1998. Bắc Mỹ và Đơng Âu sản xuất lớn nhất cung cấp 32% và 29% lượng khí ga trên thế giới. Cho đến nay khí ga được sử dụng ở những nơi cơng nghiệp cĩ cơ sở hạ tầng phù hợp hoặc ở nơi mà người ta sử dụng phương pháp ống dẫn dầu. Trong thời gian đĩ khí được chuyển đi khắp nơi từ khoảng cách từ người cung cấp tới nơi tiêu thụ bằng cách hĩa lỏng khi thiên nhiên (MG = hĩa lỏng khí thiên nhiên và sự vận chuyển đĩ trong những con tàu cĩ kết THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 7 cấu đặc biệt. Ví dụ như ở Nhật Bản sự cung cấp khí được nhập khẩu LNG . Trong tương lai khí thiên nhiên cĩ thể được chuyển đổi thành metanol bằng cách tổng hợp theo đường khí, quá trình diễn biến thêm một số lượng phụ thuộc vào nhập khẩu với dầu trong nước với lượng nhỏ hoặc khơng dự trữ khí là di sản lượng khí đĩ cĩ trong tự nhiên. Tuy nhiên thuận lợi này sẽ thay đổi một cách cơ bản khi cơng nghệ tổng hợp khí dựa trên than non hoặc than cứng đã được hình thành. Điều này cĩ khả năng mang đến một phạm vi rộng lớn trong tương lai khơng xa than đá khơng cịn là nguồn dự trữ nữa. Nhưng nĩ là nguồn quan trọng nhất của năng lượng hĩa tự nhiên. Tuy nhiên nĩ cĩ thể giữ được trong nguồn dự trữ chất lăng than đá. Dựa trên nghiên cứu địa chất học và khơng trở thành vấn đề quan trọng. ( ) Lượng than dự trữ trên thế giới ước đốn là 44835.1012 Kwh. ( ) lượng than dự trữ tới 3964.1012. lượng này 38% được tìm thấy ở Mỹ, 8% được hình thành ở Liên Hissowat, 14% ở Cộng hịa dân chủ nhân dân Trung Hoa. 17% ở Tây Âu, 7% ở Châu Phi. Trong năm 1999 3,6.106 tấn than đá cứng là sản phẩm trên mọi nơi trong đĩ 56% xuất hiện ở Mỹ và Trung Quốc. Năm 1989 lượng than non dự trữ của thế giới ước đốn là 6800.102 kwh. Trong đĩ 860.1012 Kwh được dự trữ ( ) Bởi năm 1992 ( ) dự trữ tăng lên 30%. Cĩ thể với những lượng chất than đá lớn, nghiên cứu năng lượng thế giới yêu cầu cĩ thể gấp vài trong thời gian tới của một vài viện nghiên cứu cho thấy tỉ lệ tăng, phát triển của hiện tại sẽ là vài nghìn năm nữa. 1.4.4. Năng lượng hạt nhân. Năng lượng hạt nhân là kết quả của sự phát triển của hiện tại, nĩ giải quyết vấn đề cung cấp năng lượng trong khoảng 10năm nữa. Khả năng quản lý kinh tế đã được chứng tỏ dù chính sự chuyển tới phân phối với khả năng hạt nhân. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 8 Nguyên liệu hạt nhân thay thế nguyên liệu hĩa T3AC trong sự phát triển ra diện rộng. Mặc dù nguyên liệu hĩa T3AC cĩ vị trí quan trọng khi cĩ sự phát điện khắp nơi. Trong mỗi nước riêng biệt cĩ những đĩng gĩp khác nhau của năng lượng hạt nhân rất phát triển. Trong năm 2000 448 tác nhân hạt nhân hoạt động khắp nơi. Xa hơn nữa 38 tác nhân hạt nhân được tìm thấy phần lớn lượng hạt nhân trong dịng điện phân sinh ra ở khắp nơi (76% năm 1998). Urani dự trữ rất lớn và được phân bố trên nhiều vùng trên trái đất. Trên tồn thế giới slg Urani đã bị giảm sút nhưng mỗi nước khác nhau cĩ mức độ khác nhau. Canada sản xuất nhiều Urani nhẹ… một nhà sản xuất chính, tiếp theo là Ofraylia cĩ kinh nghiệm cho sự phát triển sản xuất Urani. Sản lượng Urani ở Tây âu thì gần như ngừng tăng, trừ một lượng nhỏ ở Pháp. Khi Urani được sử dụng trong bình phản ứng Light water thiết kế thơng thường, thực chất chỉ cĩ 235 U bị phân hủy (trên 0,7% Urani tự nhiên). Năng lượng được giải pháp dưới dạng bức xạ và sản phẩm phân hoạch (ví dụ: hạt α, β, Nơtron) thì biến đổi thành nhiệt, cái mà được sử dụng để phát sinh hơi để điều khiển tuabin để phát sinh dịng điện. Phần vật liệu phân hạch được, cĩ thể được gia tăng bằng việc sử dụng 238U khơng phân hạch được (thành phần chính của urani tự nhiên, độ giàu 99,3%). Bằng phương pháp thu thập nơtron, 238U khơng dễ phân hạch sử dụng nhiệt nơtron. Cũng giống như cách phân hạch 233U cĩ thể được tổng hợp từ 232th. Vào năm 1995 Pháp và Nhật là những quốc gia duy nhất sử dụng lị phản ứng budơ để vận hành và phát triển xa hơn. Sự gia tăng năng lượng địi hỏi cĩ thể mất ít nhất 50 năm nữa để sử dụng bình phản ứng kĩ thuật ngày nay. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 9 Kiểu bình phản ứng chủ yếu ngày nay, và cĩ lẽ cho 20 năm tới, là bình light - water (sự sơi hay điều áp nước phản ứng), cái mà phản ứng ở nhiệt độ 3000C. Những lị phản ứng nhiệt độ cao với dung mơi lạnh nhiệt độ lên đến gần 10000C và theo hướng đi của sự phát triển cỡ lớn. Chúng cĩ ưu điểm là chúng khơng chỉ là nguồn điện dự trữ mà cịn cung cấp ra nhiệt lớn cho quá trình nhiệt hạch, một phản ứng nhiêtu hạch hình thành một hạt nhân mới kèm theo sự giải phĩng năng lượng. Mục đích chính khác trong vùng ngl hạt nhân là phản ứng nhiệt hạch, khai thác năng lượng từ hỗn hợp 2 hạt nhên nguyên tử. Quá trình này, là cơ sở của sự hình thành năng lượng hạt nhân trong mạt trời, được nghiên cứu bởi những ngành cơng nghiệp quốc gia khác nhau. Ví dụ ở Đức hạt nhân Stoll cơng trình đã được bát đầu năm 2000. Một điều quan trọng tiên quyết cho sự thành cơng của năng lượng hạt nhân là khơng chỉ an tồn và chính xác như nhà máy điện hạt nhân đã được xây dựng với các chu trình khép kín. Bắt đầu tư việc cung cấp Urani tự nhiên, xác định sự thích ứng những bộ làm giầu và kết thúc với việc loại bỏ cặn của sản phẩm phĩng xạ phân hạch, bao gồm đồ chứa cặn bã phĩng xạ lớn từ nhà máy điện hạt nhân và chu trình được lặp lại. Xử lý chất thải và bảo vệ mơi trường sẽ quyết định chỉ tiêu để chương trình năng lượng hạt nhân cĩ thể được thực hiện hĩa. 1.3. Nguồn năng lượng trong tương lai. Nhìn tổng thể, dầu, khi thiên nhiên, than đá sẽ chỉ quan trọng nhất nguồn năng lượng gốc cho một thời gian dài. Trong khi nguồn năng lượng phát huy tác dụng, phần quốc gia của dầu và khí thiên nhiên như là nguyên liệu thơ cho ngành cơng nghiệp hĩa học, chúng ta nên hạn chế sử dụng nguồn năng lượng đến mức cvĩ thể. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 10 Việc khai thác các phiến đá dầu và cách đều sẽ khơng chỉ gây ảnh hưởng trong một thời gian dài. Sự thay thế của nĩ và khs tự nhiên bằng những nguồn năng lượng khác là vấn đề quan trọng nhất trong hai vấn đề này. Bằng một vài phương pháp, những nguyên liệu hĩa thạch cĩ giá trị sẽ cĩ thể cịn cư cho quá trình từ cơng nghiệp hĩa học. Trong vấn đề về mơi trường, sự sử dụng năng lượng hạt nhân đã gĩp phần thay thế việc tiêu thụ năng lượng hĩa thạch. Năng lượng mạt trời mang lại một nguồn năng lượng dự trữ vơ tận và sẽ chỉ đưc[j xét đến ở đây với tiềm năng cơng nghiệp của nĩ. Năng lượng mà mặt trời cung cấp thường niên cho trái đất tương ứng với 80 lần nguồn than đá dự trữ của thế giới. Bằng một sự tính tốn đơn giản, nguồn năng lượng sơ cấp mà thế giới tiêu thụ hiện nay cĩ 0,005% là năng lượng được cung cấp bởi mạt trời (năng lượng mặt trời). Như vậy, sự phát triển của cơng nghiệp năng lượng mặt trời bao gồm năng lượng mặt trời và những hệ thống pin mặt trời là một mục tiêu quan trọng. Tuy nhiên, kho năng lượng và bài tốn vận chuyển phải đồng thời được giải quyết. Việc sử dụng với quy mơ lớn cái gọi là năng lượng vơ tận hay năng lượng cĩ thể phục hồi như năng lượng mặt trời năng lượng giĩ, năng lượng nước, năng lượng địa nhiệt sẻ tở thành những nguồn năng lượng rất quan trọng trong tương lai. Cho đến thời gian đĩ, chúng ta sẽ bị phụ thuộc vào việc sử dụng nguyên liệu hĩa thạch thơ sao cho hiệu quả nhất, đặc biệt là dầu mỏ. Trong thời gian tới, năng lượng hạt nhân và than đá sẽ là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu, gĩp phần hạn chế tối đa việc sử dụng dầu. Năng lượng hạt nhân sẽ thay thế việc phát sinh ra điện trong khi than đá sẽ ngày càng được sử dụng nhiều hơn để thay thế cho dầu hỏa. Trước kia nguồn năng lượng chỉ lấy từ nguồn hĩa thạch, nhưng trong những thế kỉ tới năng lượng hạt nhân và than đá cĩ thể được sử dụng sự kết hợp này cĩ thể dùng quá trình nhiệt hạch dẫn khí than vào để hình thành những sản phẩm khí tổng hợp. Cùng với quá trình tổng hợp khí THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 11 than, năng lượng hạt nhân cĩ lẽ cũng được sử dụng để sản xuất hiđro từ nước qua sự điện phân hay những quá trình biến đổi hĩa học ở nhiệt độ cao. Sự điện phân nước sử dụng năng lượng mặt trời đang được nghiên cứu rộng rãi ở một số nước. Điều này cĩ thể dẫn tới việc sử dụng hiđro như một nguồn năng lượng (cơng nghệ hiđro) và thay thế việc sản xuất hiđro từ nguyên liệu hĩa thạch. Điều này sẽ dẫn tới việc năng lượng sẽ được lấy từ những nguồn cĩ thể phục hồi và than đá, dầu sẽ được dùng như là nguyên liệu thơ. Sử dụng cùng với khí thiên nhiên để sản xuất khí tổng hợp. Sau cùng nĩ là cơ sở để sản xuất NH3, CH3OH, CH3COOH hay sản phẩm IXƠ. Các quá trình kĩ thuật này quyết định một cách rộng rãi hàm lượng và sản lượng của các phần cất khác nhau. Cơng nghệ này đã làm sự phát triển của cuộc khủng hoảng dầu mỏ, do đĩ cấu trúc của một nhà máy lọc dầu ngày nay là cĩ thể sản xuất được những sản phẩm giá trị với số lượng lướn. Mặc dù nhiên liệu lỏng nặng khơng hồn tồn bị chuyển đổi thành sản phẩm cĩ nhiệt độ dơi thấp hơn qua quá trình cracking như giảm độ nhớt và quá trình luyện cốc. Bên cạnh đĩ, chưng cất chân khơng cĩ thể bị biến đổi bởi xúc tác và cracking H2. Hiệu suất các sản phẩm nhẹ phát triển một cách đáng kể mặc dù nĩ cũng làm phát triển năng lượng cần thiết cho các quá trình. Do đĩ nguồn năng lượng dự trữ là một yếu tố cần thiết. Do thị trường khác nhau, nên sản lượng lọc dầu ở Mĩ, Tây Âu và Nhật Bản cĩ sự khác nhau rõ rệt (xem bảng). USA Tây Âu Nhật Bản 1973 1983 1993 1973 1993 1973 1993 Xăng lỏng 9 10 8 4 3 6 3 THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 12 Xăng moto 44 49 47 24 29 21 20 Dầu Diesel 19 20 20 32 37 12 32 Dầu nặng 16 9 8 33 21 50 23 Bctu, than cốc 6 5 8 3 3 3 7 Tổng sản phẩm 825 730 690 720 577 260 179 Trong một phần của ngành cơng nghiệp hiện nay, mới chỉ 55% năng lượng là thực sự được sử dụng. Những người tiêu thụ nội địa và nhỏ lẻ là những người chiếm số lượng đơng đảo nhất tiêu thụ hết 45%, trong đĩ 17% cho ngành hàng khơng. Phần cịn lại mất đi do sự chuyển đổi, vch và thất thốt nhiệt. Sự thay thế dầu bằng năng lượng sinh ra bởi than và năng lượng hạt nhân cĩ ảnh hưởng rất lớn, cho dù thay thế th hay khơng hồn tồn xăng dầu bằng metanol hay etanol hay từ một nguồn năng lượng sinh học. 2. Tình hình nguyên liệu hiện tại và trong tương lai. Hiện nay, tình hình nguyên liệu của ngành cơng nghiệp hĩa học đã đạt được thành cơng như việc chuyển gần như hồn tồn than thành dầu mỏ. Sự thay đổi này cũng được ứng dụng để chuyển C2H2 thành các gốc olepon . 2.1. Sản phẩm hĩa chất dầu mỏ sơ cấp. Cùng với việc sản xuất CaC2 (sử dụng trong các mối hàn và một vài hợp chất hữu cơ trung gian đặc biệt), ta dùng phương pháp khí hĩa để sản xuất Co + H2; Benzen và một số chất thơm đa nhân chỉ cĩ trong quy trình làm việc (từ những năm 1950) để điều chế hợp chất hữu cơ từ than. Tuy nhiên, nhưng cách mạng số này chỉ là một phần nhỏ của sản phẩm hĩa THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 13 học cĩ nguồn gốc từ dầu mỏ, hiện nay là 95% ca là phụ thuộc vào dầu và khí thiên nhiên. Bên cạnh đĩ, khơng cĩ điều gì phải nghi ngờ rằng sự mở rộng trong sản phẩm làm từ nguyên liệu cho việc sản xuất sản phẩm hợp chất hữu cơ thứ cấp chỉ cĩ khả năng khi nĩ là kết quả của sự tương đối từ dầu mỏ. Sự phát triển nhanh chĩng này cũng khơng thể là từ than bởi sự bắt ép phải khai khống nguồn tài nguyên sẵn cĩ. Dù vậy, trong tương lai cĩ thể sự thay thế dầu bằng than sẽ làm giá hàng hĩa tăng, điều đĩ dẫn đến sự hạn chế việc mở rộng nguồn nguyên liệu cơ bản. Sự phụ thuộc của ngành cơng nghiệp hĩa học vào dầu vì thế sẽ cịn tiếp tục. Ở Nhật Bản và Tây Âu, dầu mỏ nhẹ (hay dầu thơ) cĩ sự khác nhau nhất là về nguyên liệu cho ngành cơng nghệ hĩa học ở các nhà máy lọc dầu. Các Olepin như C2H4, C3H8, C4H6 cũng như các hợp chất thơm benzen, stirne, toluen, xilen cũng được điều chế bằng cách cracking napta. Năm 1997, khoảng 660.106 tấn napta được sử dụng như là nguyên liệu hĩa chất, dầu mỏ trên khắp trgi. Một phần ít quan trọng hơn là những nguyên liệu nặng và khí nhà máy lọc dầu được Phần trên là khía cạnh cho tương lai của nguồn gốc vật liệu thơ để cung cấp cho ngành cơng nghiệp hĩa học. Đầu tiên, địa lý học chuyển sản phẩm của khí thiên nhiên thành dầu mỏ. Các tiểu vương quốc Arập nổi lên vài năm trở lại đây là các nhà cung cấp lớn về sản phẩm hĩa học sơ cấp trên. Và quan trọng nhất là olefin. Nĩ được sử dụng để làm ra xăng dầu và khí đốt. Ra đời theo sau sự phát triển ngành cơng nghiệp là là ví dụ cụ thể. Các khu trung tâm phi cơng nghiệp và một vài khu trung tâm cơng nghiệp mới. Trong tương lai sẽ cung cấp khơng chỉ yêu cầu trong nước mà cịn cung cấp cho trung tâm sản xuất ở Mĩ, Tây Âu, Nhật Bản. Thực tế, các sản phẩm được tạo ra từ phương pháp hĩa học rất được mong chờ trong các khu cơng nghiệp mới sẽ tiếp tục phát triển hơn nữa. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 14 Đây là thách thức cho các khu cơng nghiệp tạo ra sản phẩm cĩ giá trị cao hơn nữa. Vào năm 1999, sản phẩm sơ cấp vào khoảng 211.106 tấn. Cụ thể 29% từ Mĩ, 24% từ các nước Tây Âu, 12% từ Nhật Bản và 60% từ Đức. 2.2. Sự biến đổi than đá. Ngành cơng nghiệp hĩa học sử dụng số lượng lớn than đá, đây là vật liệu thơ được tạo ra từ benzen, naphthalen và các hợp chất thơm khác. Sự phân chia dự vào yêu cầu than đá cung cấp 11% nhu cầu từ benzen và hơn 95% từ các hợp chất đa nhân, đa vịng và dị vịng thơm. Thêm vào đĩ, than đá cung cấp một lượng nhỏ axetylen và cacbon mơnxit. Và là vật liệu thơ cho cơng nghệ cacbon đen và graphite. Sự thay đổi trạng thái dầu mang đến một câu hỏi các phạm vi báo trước và sản phẩm thứ yếu của hĩa chất dầu mỏ được lấy ra từ giàn khoan khí thiên nhiên cĩ thể thay thế bởi các sản phẩm biến đổi từ than đá. Phổ biến hơn cả là các hợp chất vơ cơ ban đầu được tạo ra từ dầu mỏ cĩ thể sản xuất chế tạo lại từ than đá bằng việc sử dụng các kĩ thuật cơng nghệ. Tuy nhiên, điều kiện tiên quyết là cực kỳ thấp về giá của than đá với dầu mỏ hoặc khí thiên nhiên. Ở châu Âu, thậm chí ở Mĩ gia than đá thấp, nĩ hiện khơng tiết kiệm cho sản xuất khí ga từ than đá. Quan niệm trong một thời gian dài, than đá chỉ đáng tin cậy xen kẽ với dầu mỏ từ nguồn gốc là các vật liệu thơ. Hiện nay, khí đốt thiên nhiên và lợi nhuận của nĩ mang lại cho thấy cơng nghiệp sản xuất phải cải tiến phát triển lên để tạo ra sản phẩm cĩ giá trị. Kéo theo đĩ là phương pháp sản xuất biến đổi tính chất biết trước từ than đá. Quá trình biến đổi than đá. 1. Sự khí hĩa của than đá từ việc tổng hợp khí đốt và sự bắt đầu nguyên tố gốc. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 15 2. Hiđro gentien hoặc hiđro gention lấy đi từ than đá. 3. Nhiệt độ cacboni zation thấp. 4. Phản ứng của than đá với canxi cacbonat từ canxi cacbua và phản ứng này kéo theo sự tạo thành axetilen. Sự phát triển trong tương lai là sự chia nhỏ ra các ngành nhỏ. Trong tương lai, sự khích lệ cho sự khí hĩa của khí than đá cái mà yêu cầu lượng nhiệt lớn, cĩ thể kết quả cĩ thể là bình quân quá trình hạt x tỏa nhiệt. Ứng dụng nhiệt của quá trình hạt nhận trong cơng nghiệp hĩa học là nhằm trực tiếp sử dụng năng lượng từ phản ứng hạt nhân của phản ứng hĩa học và khơng bị cung cấp bởi cái gián tiếp nguyên liệu điện. Những trang bị của quá trình hạt nhân tỏa nhiệt của phản ứng hĩa học chỉ cĩ thể thực hiện, dưới điều kiện chắc chắn với phản ứng cần hơi nước, nhiệt độ vào ( ) 3000C là cĩ thể tiến hành được và thêm những thứ thiết yếu vào cho quá trình hĩa hơi. Sự tăng nhiệt độ của vật phản ứng 800 - 10000C là rất khĩ khăn. Nĩ xuất hiện cái mà quá trình nguyên tử gốc tỏa nhiệt, cĩ thể sử dụng trực tiếp sự hĩa hơi hoặc khí hĩa hiđro cacbon của than đá. Găcking metan or thậm chí lấy hiđro từ nước trong phản ứng hĩa học một quá trình tuần hồn. Đầu tiên, quá trình thuận lợi cho than đá và khí thiên nhiên được sử dụng làm vật liệu thơ và khơng đồng thời là nguồn gốc của năng lượng. Bằng phương pháp này cĩ tới 40% sản phẩm khí. Cĩ thể đạt được. Trong quá trình hĩa hơi dài của sự khí hĩa hạt nhân than đá cĩ thể tạo quyết định sự đĩng gĩp bảo đảm sự cung cấp nguyên liệu. Trong những thuận lợi, sự phá hủy của cơng nghiệp hĩa học là rất nhỏ. Tuy nhiên trong quá trình khả năng trên cĩ thể ngành hĩa học là bắt buộc đi tới độ sâu để khai thác được sản phẩm khí than. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 16 Từ quan điểm của ngành hĩa học, năng lượng tạo ra từ vật liệu thơ cần cơ hội để phát triển nhiệt độ phản ứng lên cao là nhiệm vụ của cả hai ngành. Khi tăng nhiệt độ phản ứng là khơng so sánh giai đoạn này sẽ đến khoảng 10 tới 20 năm nữa. Trong thời gian khơng xa, sự nối lại của hĩa học sau khi đã chia ra các phản ứng sẽ kéo theo sự phát triển. Cùng thời trong gian này, thấy được điều đĩ qua các ví dụ minh họa đĩ là các cơng nghệ mới khơng thể kĩ năng sẽ trở thành phổ biến và nĩ đang được phát triển khía cạnh này phải rất quan trọng trong kế hoạch liên kết tạo ra nguyên liệu từ thủy điện và vật liệu thơ cung cấp. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 17 KẾT LUẬN Nguyên liệu và năng lượng đĩng vai trị quan trọng nhất trong cơng nghệ sản xuất các hợp chất hĩa học. Ngày nay do việc khai thác và sử dụng nguồn nguyên liệu và năng lượng ngày càng tăng, nguồn năng lượng và nguyên liệu đã ngày càng cạn kiệt. Chúng ta - ngày từ bây giờ phải cĩ những phương pháp kĩ thuật khai thác phù hợp và tìm ra những nguồn năng lượng mới cho tương lai. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN K IL O BO O K S. CO M 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tài liệu thầy cho (đề nghị thày cho tên sách). 2. Phan Tống Sơn, Hĩa học hữu cơ, Nxb Quốc gia. 3. Phan Ngọc Hịa, Nguyễn Thanh Hồng, Nguyễn Văn Phong, Nghiên cứu sử dụng than hoạt tính - Tạp chí Hĩa học tr 52-56, 2007. THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN