Ông Trần Đại Nghĩa, Giám đốc Xưởng sản xuất Urê, Nhà máy Đạm Cà Mau (Tổng Công ty Phân bón Dầu khí Cà Mau - PVCFC) cho biết, nhà máy có tổng vốn đầu tư 760 triệu USD, vận hành thương mại từ năm 2012, sử dụng khí tự nhiên để sản xuất phân đạm (urê). Nhà máy có tổng công suất thiết kế 800.000 tấn urê/năm, đóng góp khoảng 40% nhu cầu urê trong nước. Trong xu hướng phát triển mới, việc tối ưu hóa vận hành và giảm tiêu hao năng lượng trở nên cấp thiết, đóng góp vào cam kết phát thải ròng bằng 0 của Việt Nam vào năm 2050 (Net Zero 2050). Do đó, ngay từ năm 2013 (1 năm sau khi nhà máy đi vào hoạt động chính thức) các bộ phân liên quan đã triển khai các giải pháp hữu ích, sáng chế cải tiến công nghệ, quy trình sản xuất theo hướng giảm phát thải, tiết kiệm năng lượng…
Xin ông cho biết một số kết quả mang lại từ cải tiến công nghệ, đặc biệt liên quan tới nhóm giải pháp về môi trường được thời gian qua?
Ông Trần Đại Nghĩa: Tính tới nay, nhà máy có 11 sáng chế và giải pháp hữu ích được nhà nước công nhận. Trong đó có 4 bằng sáng chế độc quyền và 7 sáng kiến hữu ích.
Với nhà máy sản xuất phân bón từ khí tự nhiên, đặc biệt liên quan tới khí Nito, việc kiểm soát nguồn khí thải, thu hồi CO₂ luôn được đặt lên hàng đầu để đảm bảo an toàn vận hành và bảo vệ môi trường.
Giai đoạn 2013 – 2023, nhà máy triển khai 21 giải pháp tiêu biểu, trong đó có 11 sáng chế và giải pháp hữu ích được nhà nước công nhận (4 bằng sáng chế độc quyền và 7 sáng kiến hữu ích). Trong đó, có nhóm giải pháp nhằm loại bỏ các điểm nghẽn về độ tin cậy, tăng công suất và giảm tiêu hao năng lượng.
Điển hình, chúng tôi đã cải tiến cụm tách CO₂ giúp loại bỏ được điểm nghẽn kỹ thuật, cho phép nhà máy vận hành ổn định ở công suất trên 115% thiết kế. Chỉ số CO₂ rò rỉ, thất thoát giảm mạnh. Giải pháp này mang lợi cho nhà máy hơn 46 tỷ đồng/năm (chủ yếu từ giảm thất thoát nên tăng sản lượng urê), và được cấp bằng độc quyền sáng chế.
Với giải pháp cải tiến cụm reforming sơ cấp, tối ưu hóa hệ thống lò đốt bằng cách tính toán lại cấu hình nhiệt độ khói lò, xử lý rò không khí và tối ưu hóa lượng ôxy dư. Qua đó giúp tiết kiệm năng lượng hơn 111.700 GJ/năm. Mức tiêu hao nhiên liệu khí tự nhiên trên mỗi tấn amoniac giảm hơn 1,8%.
Trong sản xuất phân đạm, tổng tiêu hao năng lượng cũng chiếm tỷ lệ rất lớn, bình quân khoảng 40% năng lượng đầu vào (như điện, khí tự nhiên) bị tiêu hao, thất thoát, nên việc kiểm soát, giảm tiêu hao năng lượng sẽ tăng hiệu quả sản xuất.
Như ông nói, sản xuất phân đạm tiêu hao năng lượng khá lớn, vậy nhà máy đã có giải pháp gì để giảm tiêu hao năng lượng?
Ông Trần Đại Nghĩa: Sau khi đi vào hoạt động thương mại, Nhà máy đạm Cà Mau đã áp dụng nhiều giải pháp thu hồi khí thải và năng lượng dư thừa, việc tiết kiệm năng lượng. Do nguyên liệu đầu vào của nhà là khí tự nhiên, khi giá khí tăng 1 USD, chi phí nhà máy sẽ tăng thêm 500 tỷ đồng, nên tiết kiệm năng lượng rất quan trọng để vận hành hiệu quả nhà máy đạm. Những năm qua, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi tập trung nhiều cho nghiên cứu để tiết kiệm năng lượng. Nhà máy có 2 nguồn tiêu tốn năng lượng lớn là nóng và lạnh, nên tập trung vào cải tiến tận dụng nguồn nhiệt nóng dư thừa để gia nhiệt cho nguồn lạnh, sắp xếp lại hệ thống để tận dụng tối đa nhiệt dư thừa.
Chúng tôi đã đưa ra giải pháp thu hồi nguồn khí giàu methane/hydro từ Nhà máy xử lý khí Cà Mau làm nhiên liệu đốt cho lò reforming và nồi hơi phụ trợ cho nhà máy đạm. Giải pháp này mang lại lợi nhuận từ 43 – 67 tỷ đồng/năm, với thời gian thu hồi vốn chỉ 2 - 4 tháng.
Cùng đó, thu hồi khí thải của xưởng Urê và trộn với offgas làm nhiên liệu cho lò reforming sơ cấp. Giải pháp này giúp tiết kiệm 7,3 tỷ đồng/năm nhờ giảm tiêu thụ khí cho đốt lò và cắt giảm phát thải CO₂ ra môi trường khoảng 3.384 tấn CO₂/năm.
Cải tiến hệ thống trao đổi nhiệt để tận dụng nguồn nhiệt dư thừa (có khoảng nhiệt độ từ 60–120°C). Giải pháp đã tăng nhiệt độ nước khử khoáng cấp cho bình khử khí lên 122°C, tiết giảm tiêu thụ hơi thấp áp (LP) khoảng 3,85 tấn/giờ. Giá trị làm lợi khoảng 12,5 tỷ đồng/năm.
Giải pháp giảm nhiệt độ NH₃ cấp cho xưởng Urê bằng cách lắp đặt đường ống vòng trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ NH₃ lỏng từ 25°C xuống 14°C. Việc giảm nhiệt độ này giúp tăng tỷ trọng NH₃ và tăng khả năng hấp thụ NH₃. Giải pháp mang lại giá trị làm lợi ước tính hơn 37 tỷ đồng/năm.
Kết quả, so với thời điểm nghiệm thu, hiện công suất nhà máy đã tăng vượt công suất thiết kế hơn 19%, theo lẽ thường sẽ tốn năng lượng hơn, nhưng thực tế nước lại. Khi công suất nhà máy tăng, nhưng hiện tiêu hao năng lượng giảm so với thời gian đầu khoảng 10%. Giai đoạn năm 2015 - 2020 so với giai đoạn 2020 - 2025 tiết kiệm điện gần 5%.
Trong sản xuất nông nghiệp, việc sử dụng phân bón hoá học đang gây ra những tác động nhất định làm đất bạc màu dần, vậy nhà máy có giải pháp gì để giảm thiểu tác hại này để bảo vệ tính bền vững của đất sản xuất nông nghiệp?
Ông Trần Đại Nghĩa: Đối với chuỗi phân bón có khí Nito như phân đạm, trên toàn cầu phát thải CO₂ từ phân bón chiếm khoảng 2,1% phát thải chung (tổng phát thải này khoảng 40 tỷ tấn CO₂/năm). Trong đó, quá trình phát thải CO₂ trong quá trình sản xuất phân bón chiếm khoảng 38%, còn phát thải CO₂ khi dùng phân bón trên đồng ruộng chiếm 58-60%. Do đó, quá trình sản xuất, chúng tôi đã cải tiến công nghệ để tối ưu hoá và giảm phát thải CO₂, giai đoạn 2017-2018 nhà máy có lượng phát thải 0,6 tấn CO₂ /tấn urê thành phẩm, hiện mức này giảm còn hơn 0,5 tấn CO₂ /tấn urê.
Trong sản xuất, phân đạm khi bón cho cây trồng, đặc biệt các khu vực ngập nước (như trồng lúa) sẽ tan rất nhanh nên dễ bị rửa trôi, bay hơi, làm đất bạc màu. Từ đó, chúng tôi tập trung nghiên cứu để ra các dòng sản phẩm phân bón tan chậm để cây trồng hấp thụ nhằm giảm các tác hại cho đất, bổ sung thêm vi sinh vào phân bón để góp phần cải tạo đất. Các giải pháp này góp thêm vào công tác giảm phát thải.
Qua đó giúp nông dân duy trì hiệu quả sản xuất nhưng giảm lượng phân đạm sử dụng từ 20 - 30%, tăng năng suất cây trồng 5 - 10%, đồng thời giảm phát thải amoniac bay hơi 30 - 40%, và giảm phát thải khí N₂O từ 18–25%.
Các cải tiến, sáng chế, sáng tạo tại Nhà máy Đạm Cà Mau đã thúc đẩy hiệu quả sản xuất kinh doanh của PVCFC, đưa Nhà máy Đạm Cà Mau vào nhóm nhà máy hiệu quả dẫn đầu thế giới.
Xin cảm ơn ông!
Ước tính từ Nhà máy Đạm Cà Mau cho thấy, giai đoạn 2017-2023, tổng giá trị các cải tiến giúp tiết giảm tiêu hao nguyên liệu và năng lượng mang về cho nhà máy hơn 1.500 tỷ đồng, tăng sản lượng urê mang về hơn 1.039 tỷ đồng, và phát triển sản phẩm mới là lợi hơn 476 tỷ đồng.
Các giải pháp, sáng chế đã đóng góp thiết thực vào mục tiêu phát triển bền vững, khi giảm phát thải CO₂ khoảng 16% trên mỗi tấn urê sản xuất. Các dòng sản phẩm phân bón mới giúp giảm đáng kể thất thoát đạm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, và tăng năng suất cây trồng.
