Dũng Virgo
Trung Quốc đang mở rộng một hướng đi đặc biệt trong ngành năng lượng: sử dụng công nghệ hóa lỏng than để tạo ra nhiên liệu và hóa chất có giá trị cao. Tại khu tự trị Ninh Hạ, nhà máy hóa lỏng than lớn nhất thế giới đã vận hành toàn bộ dây chuyền, biến nguồn nguyên liệu vốn bị xem là gây ô nhiễm thành diesel, naphta, khí hóa lỏng, dầu bôi trơn và thậm chí nhiên liệu tên lửa.
Dự án do Công ty Công nghiệp Than Ninh Hạ, thuộc Tập đoàn Năng lượng Trung Quốc, đầu tư. Theo thông tin được Science and Technology Daily dẫn lại, nhà máy đã xử lý khoảng 24 triệu tấn than trong năm 2025. Con số này tương đương gần một phần tư sản lượng than khai thác của toàn khu tự trị Ninh Hạ.
Nhà máy biến than thành nhiều sản phẩm dầu
Điểm đáng chú ý của dự án không nằm ở việc đốt than để phát điện, mà ở khả năng chuyển hóa than thành các sản phẩm thường được tạo ra từ dầu mỏ. Với quy mô hiện tại, công nghệ này có thể nâng giá trị của than lên khoảng bảy lần so với việc chỉ sử dụng nguyên liệu ở dạng truyền thống.
Danh mục sản phẩm của nhà máy khá rộng, gồm dầu diesel, naphta, khí hóa lỏng LPG, lưu huỳnh, paraffin tinh khiết và nhiều hóa chất chuyên dụng. Một số sản phẩm có hàm lượng lưu huỳnh và hợp chất thơm thấp hơn so với nhiều loại dầu truyền thống, mở ra khả năng sử dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi nguyên liệu có độ tinh khiết cao hơn.
Doanh nghiệp cũng phát triển dòng dầu bôi trơn cao cấp C Energy+ với 11 sản phẩm dành cho ô tô và công nghiệp. Trong đó, dầu thủy lực chống mài mòn 68# được giới thiệu có hiệu năng tương đương nhiều sản phẩm quốc tế cùng phân khúc.
Hóa lỏng than gián tiếp hoạt động như thế nào?
Công nghệ cốt lõi của nhà máy là hóa lỏng than gián tiếp. Thay vì biến than thành dầu ngay trong một bước, quy trình trước hết chuyển than thành khí tổng hợp, sau đó tiếp tục tổng hợp các phân tử hydrocarbon để tạo nhiên liệu và hóa chất.
- Khí hóa than: Than được gia nhiệt cùng oxy và hơi nước để tạo ra hỗn hợp khí gồm carbon monoxide và hydro.
- Tinh chế khí tổng hợp: Hỗn hợp khí được xử lý nhằm loại bỏ tạp chất và điều chỉnh thành phần phù hợp cho các phản ứng tiếp theo.
- Tổng hợp nhiên liệu: Khí đã tinh chế đi qua các phản ứng hóa học để tạo thành diesel, naphta, LPG, paraffin cùng nhiều sản phẩm khác.
Theo một lãnh đạo của Ningxia Coal Industry, đây là một trong những quy trình phức tạp nhất của ngành hóa chất than. Thách thức nằm ở việc phải kiểm soát đồng thời nhiều công đoạn, từ khí hóa, xử lý khí đến phản ứng tổng hợp và tách sản phẩm.
Từ than đá đến nhiên liệu tên lửa
Ứng dụng gây chú ý nhất của dự án là nhiên liệu tên lửa có nguồn gốc từ than. Ningxia Coal Industry đã phối hợp với Tập đoàn Khoa học và Công nghệ Hàng không Vũ trụ Trung Quốc để phát triển loại nhiên liệu này.
Theo thông tin được công bố, nhiên liệu có nguồn gốc từ than đã được sử dụng trong các vụ phóng tên lửa Trường Chinh-12. Việc này giúp Trung Quốc đa dạng hóa nguồn cung cho ngành vũ trụ, thay vì chỉ phụ thuộc vào các loại nguyên liệu được sản xuất từ dầu mỏ theo cách thông thường.
Đây cũng là ví dụ cho thấy mục tiêu của công nghệ hóa lỏng than không chỉ là tạo ra nhiên liệu phổ thông. Khi quy trình được kiểm soát tốt, cùng một nguồn nguyên liệu có thể trở thành đầu vào cho nhiều ngành khác nhau, từ giao thông, công nghiệp hóa chất đến hàng không vũ trụ.
Động lực từ cơ cấu năng lượng của Trung Quốc
Trung Quốc sở hữu trữ lượng than lớn nhưng nguồn dầu mỏ và khí tự nhiên trong nước hạn chế hơn. Riêng tại Ninh Hạ, than chiếm hơn 90% tổng mức tiêu thụ năng lượng. Điều này tạo động lực để địa phương tìm cách khai thác sâu hơn giá trị của than, thay vì chỉ sử dụng cho các nhà máy nhiệt điện hoặc bán dưới dạng nguyên liệu thô.
Yếu tố an ninh năng lượng càng trở nên quan trọng khi nguồn cung dầu toàn cầu biến động. Trước thời điểm tuyến vận chuyển qua eo biển Hormuz bị gián đoạn bởi xung đột Mỹ – Israel với Iran, hơn 40% dầu thô nhập khẩu của Trung Quốc đến từ khu vực Trung Đông, theo nội dung tham khảo. Khi giá dầu quốc tế có lúc vượt 100 USD mỗi thùng, các dự án có khả năng thay thế một phần dầu nhập khẩu trở nên hấp dẫn hơn về mặt kinh tế.
Tuy nhiên, công nghệ này không đơn giản là một dây chuyền sản xuất nhiên liệu thông thường. Nhà máy tại Ninh Hạ có diện tích lớn hơn 650 sân bóng đá và được xây dựng qua nhiều giai đoạn nghiên cứu, thử nghiệm, nâng cấp.
Hành trình tự phát triển công nghệ
Từ năm 2004, doanh nghiệp tiền thân của Ningxia Coal Industry từng đàm phán với nhiều công ty nước ngoài để mua bản quyền hóa lỏng than. Trong số đó có Sasol của Nam Phi, một đơn vị tiên phong trong lĩnh vực nhiên liệu tổng hợp. Giá chuyển giao được cho là liên tục tăng, có thời điểm lên tới 2,5 tỷ USD cho một công nghệ tổng hợp nhiên liệu.
Các cuộc đàm phán kéo dài nhưng không đạt kết quả. Bước ngoặt đến vào năm 2009, khi Synfuels China Technology hoàn thành dây chuyền thử nghiệm hóa lỏng than gián tiếp có công suất 160.000 tấn mỗi năm và tạo ra những sản phẩm đạt tiêu chuẩn công nghiệp. Sau đó, Ningxia Coal Industry chuyển sang phát triển dự án dựa trên công nghệ trong nước.
Quá trình nghiên cứu gặp nhiều trở ngại. Lò phản ứng thường xuyên bị tắc, đầu phun dễ hỏng, trong khi chất xúc tác thiếu ổn định. Khâu khí hóa được xem là thách thức lớn nhất vì đây là bước đầu tiên quyết định hiệu quả chuyển than thành nhiên liệu.
Những thiết bị nhập khẩu khi đó chủ yếu phù hợp với than chất lượng cao. Nếu cải tạo để sử dụng các loại than khác, chi phí sẽ rất lớn. Vì vậy, nhóm kỹ sư Trung Quốc phải phát triển một thiết bị mới. Năm 2012, lò khí hóa Shenning ra đời, cho phép xử lý nhiều loại than có chất lượng thấp hơn.
Dự án được Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia Trung Quốc phê duyệt vào năm 2013 với công suất thiết kế 4 triệu tấn sản phẩm dầu mỗi năm. Đến năm 2016, những giọt dầu đầu tiên đạt tiêu chuẩn đã được tạo ra tại nhà máy.
Tự động hóa gần như toàn bộ phân xưởng
Sau đợt nâng cấp mới nhất, các phân xưởng cốt lõi của nhà máy đạt mức tự động hóa 99,8%. Điều này cho phép hệ thống vận hành trong thời gian dài với rất ít sự can thiệp trực tiếp của con người.
Mức tự động hóa cao có ý nghĩa quan trọng với một quy trình gồm nhiều công đoạn hóa học liên tục. Hệ thống có thể hỗ trợ kiểm soát các thông số vận hành, giảm phụ thuộc vào thao tác thủ công và nâng cao khả năng duy trì hoạt động ổn định.
Định hướng này phù hợp với xu thế đưa robot, cảm biến thông minh và hệ thống điều khiển tự động vào các ngành công nghiệp nặng. Những ứng dụng tương tự đang được quan tâm trong nhiều lĩnh vực sản xuất, trong đó có robot và tự động hóa tại Trung Quốc.
Trọng tâm tiếp theo là sản phẩm giá trị cao
Trung Quốc không đặt mục tiêu dừng lại ở việc sản xuất dầu diesel hoặc các nhiên liệu thông thường. Kế hoạch tiếp theo của ngành hóa lỏng than là tăng tỷ trọng những sản phẩm có giá trị cao hơn, chẳng hạn nhiên liệu chuyên dụng, dầu bôi trơn cao cấp và hóa chất đặc biệt.
Các nhà máy cũng được định hướng tích hợp hydro xanh và điện xanh vào quy trình, đồng thời sử dụng robot cùng cảm biến thông minh để cải thiện an toàn, hiệu suất và mức độ kiểm soát. Đây là hướng phát triển được kỳ vọng giúp công nghệ hóa lỏng than tiến gần hơn tới mô hình sản xuất hiệu quả và có khả năng giảm phát thải.
Dự án tại Ninh Hạ cho thấy giá trị của than không chỉ nằm ở nhiệt lượng. Khi kết hợp với công nghệ khí hóa, xúc tác, tự động hóa và hóa học tổng hợp, loại nguyên liệu này có thể trở thành nền tảng cho một chuỗi sản phẩm đa dạng. Với Trung Quốc, đó là cách tận dụng lợi thế tài nguyên trong nước, giảm bớt sức ép từ thị trường dầu mỏ quốc tế và xây dựng năng lực công nghệ riêng trong ngành năng lượng.
AI tạo hàng trăm kết quả toán học: Con người sẽ kiểm chứng ra sao?
Cảnh báo AI có thể đe dọa nhân loại trước năm 2030
Vì sao tua-bin gió gần như luôn dùng 3 cánh quạt?
AI giúp phát hiện ứng viên hành tinh từ dữ liệu 126.000 ngôi sao
Bill Gates từng nói gì về thuế tài sản và 200 tỷ USD từ thiện?
Nga phát triển hợp kim có thể tự lấp đầy vết nứt
1 in 8 Billion: Khi AI mô phỏng cuộc đời không thể tự chọn
