NHữNG VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN Sử DụNG AMONIAC TRONG CÔNG NGHIệP

NHữNG VấN Đề LIÊN QUAN ĐếN
Sử DụNG AMONIAC TRONG CÔNG NGHIệP

Hµ Néi- 2008

MỤC LỤC

Trang
I. MỞ ĐẦU 5
II. GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC 7
II.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng amoniac 7
II.2. Nguồn phát sinh amoniac 8
II.3. Một số tính chất cơ bản của amoniac 8
II.3.1. Tính chất vật lý 8
II.3.2. Tính chất hóa học 10
III. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG AMONIAC 12
3
III.1. Ứng dụng amoniac 12
III.2. Sản xuất và tiêu thụ amoniac 12
III.2.1. Sản xuất amoniac 12
III.2.2. Tiêu thụ amoniac 14
III.3. Tiêu chuẩn liên quan đến amoniac 15
IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 16
IV.1. Quy trình Haber tổng hợp amoniac 16
IV.2. Các bước trong quy trình tổng hợp amoniac 18
IV.3. Hướng nghiên cứu công nghệ trong tương lai 22
V. VẤN ĐỀ AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT, SỬ DỤNG, LƯU TRỮ
VÀ VẬN CHUYỂN AMONIAC
22
V.1. Tính chất độc hại của amoniac 22
V.2. Tính chất cháy nổ của amoniac 25

V.3. Thao tác an toàn với NH3 lỏng 25
V.3.1. Nguyên tắc chung 25
V.3.2. Một số quy định cụ thể trong sử dụng an toàn 26
V.4. Xử lý các tình huống khi làm việc với amoniac 28
V.5. Các vấn đề liên quan khác 30
I. MỞ ĐẦU
Amoniac (NH
3
) là một hợp chất của nitơ và hyđro có tên quốc tế (theo IUPAC) là “Azane”,
“Ammonia”, “Hydrogen nitride”, và một số tên khác.
Amoniac là một hóa chất có rất nhiều ứng dụng.
Trước đây trong thời kỳ Chiến tranh Thế giới thứ II, NH
3
lỏng từng được thiết kế sử dụng làm thuốc
phóng tên lửa.
Trước khi diclorodiflorometan (Freon 12 hay R12) và một số chất hữu cơ chứa flo, clo (nhóm các
chất CFC) được phát minh ra và áp dụng làm môi chất lạnh, thì NH
3
lỏng là môi chất lạnh độc tôn. Tuy
nhiên do tính độc hại và hiệu suất năng lượng thấp mà NH
3
lỏng đã có thời phải nhường chỗ cho các CFC
trong lĩnh vực làm lạnh, nhất là các thiết bị làm lạnh dân dụng công suất nhỏ (tủ lạnh, máy điều hòa không
khí, v.v…). Tuy nhiên đối với các dây chuyền lạnh công suất lớn, NH
3
lỏng vẫn phát huy tác dụng, nhất là
từ năm 1994 khi nhiều nước có lệnh cấm sản xuất và sử dụng các CFC để giảm hiện tượng phá hủy tầng
ozon theo Nghị định thư Montreal (1987).
Hiện nay NH
3

vẫn được sử dụng nhiều nhất trong sản xuất phân bón và một số hoá chất cơ bản.
Trong đó lượng sử dụng cho sản xuất phân bón (cả dạng rắn và lỏng) chiếm phần lớn, đến trên 80% sản
lượng NH
3
toàn thế giới và tương đương với khoảng 1% tổng công suất phát năng lượng của thế giới. Bên
4
cạnh đó NH
3
vẫn được sử dụng trong công nghiệp đông lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm,
v.v ), trong các phòng thí nghiệm, trong tổng hợp hữu cơ và hóa dược, y tế và cho các mục đích dân dụng
khác. Ngoài ra trong công nghệ môi trường, NH
3
còn được dùng để loại bỏ khí SO
2
trong khí thải của các
nhà máy có quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu) và sản phẩm amoni sunfat thu hồi của các quá
trình này có thể được sử dụng làm phân bón. NH
3
cũng được dùng theo công nghệ khử chọn lọc (selective
catalytic reduction- SCR) với xúc tác chứa vanađi để loại chất ô nhiễm NOx trong khói động cơ.
Hiện tại NH
3
lỏng là dạng thương phẩm được sử dụng ở quy mô lớn nhất.
Ngoài NH
3
lỏng, trong công nghiệp người ta còn dùng cả dung dịch NH
3
trong nước, đặc biệt dạng
này vẫn còn được dùng trực tiếp làm phân bón tại một số nước (như Hoa Kỳ, Nga). Tại Nga, người ta dùng
nhiều NH

3
dạng dung dịch (công thức quy ước là NH
3
.H
2
O) theo tiêu chuẩn GOST 9-92 (liquid ammonia
technical GOST 9-92). Đây là dung dịch NH
3
trong nước, có nồng độ NH
3
là 25% (min), được sản xuất
dưới 2 dạng là loại A (type A) dùng cho các ngành công nghiệp và loại B (type B) dùng trong nông nghiệp
(trực tiếp làm phân bón).
Dùng các dung dịch NH
3
trong nước an toàn hơn dùng NH
3
lỏng do không cháy và không gây nổ, tuy
nhiên hơi amoniac tách ra từ dung dịch vẫn có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí trong những điều kiện
thích hợp.Việc lưu trữ, chuyên chở các dung dịch này cũng đơn giản hơn nhiều so với NH
3
lỏng do không
cần các bồn chịu áp lực chuyên dụng (chỉ cần dùng thùng đựng có nắp thông thường và có thể nạp tối đa
đến 95% dung tích bình chứa).
NH
3
dùng trong các phòng thí nghiệm và cho các mục đích dân dụng thường ở dạng dung dịch nước
có nồng độ 5, 10 hoặc 25% ở các cấp tinh khiết (P) hoặc tinh khiết phân tích (PA).
Do một số tính chất riêng của NH
3

, người làm việc và sử dụng NH
3
phải đối mặt với những rủi ro do
chất này đem lại như tính độc, khả năng gây ô nhiễm môi trường, khả năng gây mất an toàn do áp suất cao
(khi sử dụng amoniac lỏng) và một số nguy cơ khác. Vì vậy tại các nước, quá trình sản xuất, lưu trữ và vận
chuyển amoniac đều có các quy trình và quy định cụ thể. Tại Việt Nam do vấn đề này còn tương đối mới,
nên mới chỉ có rất ít tài liệu phục vụ những người trực tiếp sử dụng NH
3
tại các cơ sở sản xuất, mà chưa có
các tài liệu, thông tin rộng rãi về vấn đề này.
Ở nước ta, NH
3
đã được sử dụng khá lâu trong công nghiệp làm lạnh. Tuy nhiên việc sử dụng còn
giới hạn ở quy mô nhỏ. Trong những năm gần đây, trong ngành công nghiệp trong nước, amoniac lại nổi
lên như là một sản phẩm trung gian, một tiền chất quan trọng, có nhu cầu lớn trong công nghiệp sản xuất
các loại phân bón chứa đạm và phân tổng hợp (urê, DAP, v.v…) vì vậy các thông tin liên quan đến NH
3
càng được quan tâm nhiều hơn.
Trong tài liệu này, chúng tôi sẽ đưa ra một số thông tin cơ bản nhất, liên quan đến các quá trình sản
xuất, sử dụng, lưu trữ và vận chuyển amoniac.
II. GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC
II.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng amoniac
Người Roman xưa đã tìm thấy muối amoni clorua tại đền thờ thần Jupiter tại xứ Libi cổ và gọi
muối đó là “ muối Amun” ( salt of Amun). Trong một tác phẩm cổ, Caius Plinius Secundus (hay còn gọi
là Pliny the Elder) có nhắc đến tên một loại muối được gọi là “Hammoniacus” (hammoniacus sal, hay
còn gọi là sal ammoniac). Vào Thế kỷ thứ 8, các nhà giả kim thuật Arập đã biết đến sal ammoniac. Sau
5
đó vào Thế kỷ 13, Geber

(Jabir ibn Hayyan) và các nhà giả kim thuật châu Âu cũng nhắc đến tên muối

này. Vào thời kỳ Trung thế kỷ, những người thợ nhuộm đã biết dùng muối sal ammoniac (còn được gọi
là nước tiểu lên men) để làm đổi màu các loại thuốc nhuộm có nguồn gốc thảo mộc. Vào Thế kỷ 15,
Basilius Valentinus

đã chỉ ra rằng có thể thu được amoniac bằng các cho kiềm tác dụng với sal
ammoniac. Sau đó loại muối này đã được điều chế bằng cách chưng (nhiệt phân) sừng và móng gia súc,
sau đó trung hòa dịch cất chứa cacbonat thu được với axit clohyđric (HCl).
Lần đầu tiên amoniac dạng khí do Joseph Priestley phân lập vào năm 1774 và được ông đặt tên là
“không khí kiềm” (alkaline air). Tuy nhiên người đầu tiên thu được chất khí này là nhà giả kim thuật Basil
Valentine. 11 năm sau, Claude Louis Berthollet đã xác định được thành phần phân tử của amoniac là NH
3
.
Fritz Haber

và Carl Bosch

là những người phát hiện quy trình sản xuất amoniac vào năm 1909.
Công trình này đã được đăng ký phát minh vào năm 1910.
Người Đức là là những người đầu tiên trên thế giới sử dụng amoniac ở quy mô công nghiệp trong
thời kỳ Đại chiến thế giới lần thứ I sau khi bị phong tỏa mất nguồn natri nitrat từ Chilê. Khi đó amoniac
được được người Đức dùng để sản xuất thuốc nổ phục vụ chiến tranh.
II. 2. Nguồn phát sinh amoniac
Hiện nay ngoài nguồn NH
3
nhân tạo (các nhà máy sản xuất phân urê hoặc các nhà máy chuyên sản xuất
amoniac lỏng), trong tự nhiên cũng có một lượng nhỏ NH
3
tồn tại trong khí quyển do thường xuyên hợp chất
này được tạo ra từ các quá trình phân hủy các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc động, thực vật.
Trong nước mưa, nước biển người ta cũng phát hiện thấy có NH

3
và các các muối amoni. Hoạt động
của núi lửa cũng là nguồn sinh ra muối amoni (như amoni clorua NH
4
Cl và amoni sunfat (NH
4
)
2
SO
4
). Tại
một số vùng khoáng chứa sôđa, người ta cũng thấy có các tinh thể amoni bicacbonat NH
4
HCO
3
. Các hoạt
động sinh hóa hàng ngày của người và động vật cũng là nguồn sinh ra NH
3
.
II.3. Một số tính chất cơ bản của amoniac
II.3.1. Tính chất vật lý
Amoniac có công thức phân tử là NH
3
. Phân tử lượng NH
3
là 17,0306g/mol.
Ở điều kiện thường, NH
3
khan là một chất khí không màu, nhẹ bằng nửa không khí (tỷ trọng so với
không khí bằng 0,596 ở O

o
C), có mùi sốc đặc trưng.
Amoniac khan tạo “khói” trong không khí ẩm. Amoniac hòa tan mạnh trong nước tạo thành dung
dịch nước của NH
3
(hay còn gọi là amoni hyđroxit do trong dung dịch nước của amoniac có tạo thành
NH
4
OH). Ở O
o
C, NH
3
có độ hòa tan cực đại là 89,9g trong 100 ml nước. Dung dịch nước của NH
3
(còn có
tên là “ nước đái quỷ”) khá bền nhưng bị loại gần hết NH
3
khi đun tới sôi.
Nồng độ của amoni hyđroxit có thể được xác định bằng tỷ trọng kế hoặc Bomé kế.
Ở áp suất khí quyển, NH
3
hóa lỏng tại -33,34
o
C (239,81
o
K), có trọng lượng riêng 682 g/lit tại 4
o
C,
hóa rắn tại -77,73
o

C (195,92
o
K), vì vậy ở nhiệt độ thường người ta phải lưu trữ NH
3
lỏng dưới áp suất cao
(khoảng trên 10 atm tại 25,7
o
C).
Do NH
3
lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35kJ/mol) nên chất này được dùng làm
môi chất làm lạnh.
6
NH
3
lỏng là một dung môi hòa tan tốt nhiều chất và là một trong những dung môi ion hóa không
nước quan trong nhất. Nó có thể hòa tan các kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại đất hiếm để tạo ra
các dung dịch kim loại (có màu), dẫn điện và có chứa các electron solvat hóa.
Dưới đây là bảng tóm tắt một số tính chất đặc trưng của NH
3
Điểm sôi (ở áp suất khí quyển) -33,34°C
Tỷ trọng (so với không khí ở O
o
C) 0,596
Độ hòa tan trong nước g/100g H
2
O 89,9 (O
o
C)
60 (ở 15°C)

7,4 (100°C)
Độ tan của NH
3
khí trong 1 lit nước 700 lít (20°C)
Giới hạn nổ với không khí 15-28% (thể tích)
Độ tan của một số muối vô cơ trong NH
3
lỏng:
Độ tan (g muối/ 100 g NH
3
lỏng)
Amoni axetat 253.2
Amoni nitrat 389.6
Liti nitrat 243.7
Natri nitrat 97.6
Kali nitrat 10.4
Natri florua 0.35
Natri clorua 3.0
Natri brorua 138.0
Natri iodua 161.9
Natri tioxyanat 205.5
NH
3
lỏng là một dung môi ion hóa nhưng yếu hơn nước. Nó có thể hòa tan và phân li nhiều hợp chất
có liên kết ion điển hình như các muối nitrat, nitrit, xyanua, v.v của kim loại kiềm và amoni. Trong NH
3
lỏng, các muối amoni tan đều có tính axit. So với trong môi trường nước, thế oxyhóa khử của nhiều hệ
trong NH
3
lỏng đều chuyển sang dương hơn.

E° (V, amoniac lỏng) E° (V, nước)
Li
+
+ e
−
⇌ Li −2.24 −3.04
K
+
+ e
−
⇌ K −1.98 −2.93
Na
+
+ e
−
⇌ Na −1.85 −2.71
7
Zn
2+
+ 2e
−
⇌ Zn −0.53 −0.76
NH
4
+
+ e
−
⇌ ½ H
2
+ NH

3
0.00 –
Cu
2+
+ 2e
−
⇌ Cu +0.43 +0.34
Ag
+
+ e
−
⇌ Ag +0.83 +0.80
II.3.2. Tính chất hóa học
Phân tử NH
3
có cấu trúc kim tự tháp tam giác (trigonal pyramid).
Trong không khí, NH
3
là chất bền, không tự bốc cháy và không duy trì sự cháy. Ở nhiệt độ cao
(1200
o
C) và có mặt của chất xúc tác thích hợp, amoniac có thể bị phân hủy thành nitơ và hyđro.
2NH
3
→ N
2
+ 3H
2
t°= 1200°C (1)
NH

3
có thể phản ứng với các chất oxy hóa. Ví dụ: nó có thể cháy trong oxy với ngọn lửa màu lục
vàng yếu cho sản phẩm là nitơ và nước; có thể cháy trong khí clo, nitơ bị đẩy ra và tạo HCl, còn trong
trường hợp dư NH
3
thì có thể xảy ra nổ mạnh đồng thời tạo thành nitơ triclorua NCl
3
. Khi đó nitơ trong
phân tử NH
3
chuyển hóa trị từ - 3 lên +3.
Cũng vì lẽ NH
3
dễ dàng phản ứng với nhiều chất, trong đó có các chất oxy hóa mạnh, các axit mạnh,
v.v , nên trong thực tế người ta khuyến cáo không nên trộn lẫn (hoặc để gần) amoniac với các axit mạnh,
các halogen, các chất chất tẩy trắng clorin (chlorine bleach) hoặc các chất oxy hóa mạnh khác.
NH
3
khan (độ ẩm dưới 0,2%) không phản ứng với HCl khan, tuy nhiên khi có mặt của nước (độ ẩm)
sẽ xảy ra phản ứng mạnh. Trong trường hợp này, NH
3
thể hiện tính bazơ điển hình. Dung dịch nước của
amoniac thường được gọi là amoni hyđroxit với hằng số bazơ pk=4,75, và tác dụng tỷ lượng với các axit
và tạo các muối amoni. Ví dụ:
NH
3
+ HCl → NH
4
Cl (2)
Phản ứng tạo khói trắng rất đặc trưng khi cho hơi NH

3
tiếp xúc với dung dịch HCl đậm đặc.
Trong khi đó bản thân NH
3
khan lại là một axit rất yếu, có thể mất 1 proton H
+
tạo thành anion
amid NH
2
-
. Ví dụ cho liti nitrua vào NH
3
lỏng người ta nhận được anion amid (NH
2
-
)
Li
3
N
(s)
+ 2 NH
3 (l)
→ 3 Li
+
(am)
+ 3 NH
2
−
(am)
(3)

Hyđro trong NH
3
có thể bị các kim loại mạnh đẩy ra và thế chỗ để tạo ra các nitrua như magie có
thể cháy trong NH
3
để tạo magie nitrua Mg
3
N
2
. Natri hoặc kali kim loại nóng có thể tạo ra các nitrua
(NaNH
2
, KNH
2
) khi tác dụng với NH
3
.
NH
3
có thể bị oxy hóa thành axit nitric HNO
3
với sự có mặt của xúc tác platin ở nhiệt độ 750-
800
o
C, áp suất oxy 9 atm. Quá trình này được gọi là quá trình Oswald
4 NH
3
+ 8 O
2
→ 4 HNO

3
+ 4 H
2
O (4)
Từ axit nitric người ta có thể sản xuất nhiều dẫn xuất của nitơ trong đó có các chất nổ.
NH
3
tự bốc cháy ở 651 °C và có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí khi nồng độ nằm trong vùng
16–25% (có tài liệu nói là 16-28%).
NH
3
có tính ăn mòn các kim loại và hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), nhôm (Al), vàng (Au),
bạc (Ag), thủy ngân (Hg), v.v Vì vây trong thực tế người ta khuyến cáo không nên để hơi hoặc dung
8
dịch amoniac tiếp xúc với các vật dụng có chứa các kim loại hoặc hợp kim này. Khi NH
3
tiếp xúc lâu
dài với một số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chất kiểu fuminat dễ gây
nổ nguy hiểm.
Amoniac lỏng phá hủy các chất dẻo, cao su,

gây phản ứng trùng hợp nổ của etylen oxit.
III. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG AMONIAC
III.1. Ứng dụng amoniac
Amoniac được sử dụng cả trong công nghiệp và trong đời sống hàng ngày. Cụ thể:
- Dung dịch nước của NH
3
có nồng độ 25% hoặc thấp hơn thường được dùng trong các phòng thí
nghiệm và trong đời sống.
- Dung dịch NH

3
được sử dụng trong nông nghiệp như: tạo môi trường chống đông (nồng độ NH
3
0,03% và axit boric 0,2-0,5%) để bảo quản mủ cao su (latex) hoặc được sử dụng trực tiếp làm phân
bón.
- Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong xử lý môi trường nhằm loại các
NOx hoặc SOx trong các các khí thải khi đốt các nguyên liệu hóa thạch (than đá, dầu, v.v…). Quá
trình này thường có thể phải dùng chất xúc tác chứa vanađi.
- Dung dịch amoniac hoặc amoniac lỏng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất phân bón, hóa
chất và hóa dược.
III.2.Sản xuất và tiêu thụ amoniac
III.2.1. Sản xuất amoniac
NH
3
là một loại hóa chất hiện được sản xuất ở quy mô lớn trên thế giới với sản lượng hàng trăm
triệu tấn/năm và sản xuất amoniac luôn chiếm vị trí quan trọng trong cân bằng ngân sách của thế giới.
Dưới đây là các số liệu của Hiệp hội Phân bón quốc tế (IFA) về sản lượng của amoniac thế
giới trong các năm gần đây:
Năm 2004 159,1 triệu tấn
Năm 2005 162,3 triệu tấn
Năm 2006 166,1 triệu tấn
Năm 2007 176,6 triệu tấn
Năm 2008 184,0 triệu tấn
Năm 2010 Dự kiến khoảng 202 triệu tấn
Sản lượng NH
3
(năm 2004) cao nhất là Trung Quốc (chiếm 28,4% sản lượng toàn cầu), Ấn Độ
(8,6%) Nga (8,4%), Hoa Kỳ (8,2%). Ngoài ra một số nước tại khu vực Trung Đông, Nam Mỹ, Đông
Nam Á, cũng có các nhà máy sản xuất phân đạm nên cũng sản xuất nhiều NH
3

. Trong những năm gần
đây số nhà máy phân đạm tại khu vực Tây Á và Trung Đông tăng lên do có ưu thế về giá khí thiên
nhiên nên tỷ lệ về sản lượng NH
3
tại các khu vực trên thế giới đang thay đổi.
9
Các chuyên gia trong ngành dự báo sản lượng amoniac của thế giới dự kiến sẽ tăng bình quân
7%/năm nếu tình hình sản xuất hoá chất này của các nước trên thế giới tiến triển theo đúng kế hoạch.
Khu vực Tây Á có thể chiếm 1/3 mức gia tăng sản lượng trong khoảng thời gian trên.
Tại Việt Nam hiện nay có 2 cơ sở có sản xuất NH
3
, đó là Nhà máy Phân đạm Bắc Giang (tại tỉnh
Bắc Giang) của Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc thuộc Tổng Công ty
Hóa chất Việt Nam (VINACHEM) và Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ (tại tỉnh Bà Rịa- Vũng Tàu) thuộc
Tập đoàn Dầu khí Việt Nam (PetroVietnam).
Nhà máy Phân đạm Bắc Giang chuyên sản xuất phân urê từ nguồn nguyên liệu than đá (dạng
cục) do Trung Quốc giúp xây dựng từ năm 1960 nhưng do chiến tranh và nhiều khó khăn khác mà đến
năm 1973 Nhà máy mới có sản phẩm urê. Nhà máy có công suất thiết kế ban đầu 10 nghìn tấn urê/
năm. Năm 1977 Nhà máy chính thức đi vào sản xuất sau khôi phục. Thời kỳ 2000-2003 Nhà máy được
cải tạo kỹ thuật nâng công suất lên 150 nghìn tấn urê/năm và chạy ở công suất 180 nghìn tấn urê/năm
từ đó đến nay. Bên cạnh sản xuất urê, Nhà máy cũng có khả năng cung cấp CO
2
lỏng và rắn, năng
lượng điện và 5-10 nghìn tấn NH
3
lỏng/năm tùy theo nhu cầu thị trường.
Sản phẩm NH
3
lỏng của Nhà máy đạt độ tinh khiết 99,9% và đã đạt được một số giải thưởng, huy
chương (Huy chương Vàng Hội chợ Kinh tế Quốc dân năm 1986, 1988; Huy chương Vàng Hội chợ

Kinh tế hàng công nghiệpViệt Nam năm 1993; Huy chương vàng Hội chợ Quốc tế Hóa chất Việt Nam
năm 1997; Giải thưởng Bông lúa Vàng Hội chợ Nông nghiệp Quốc tế Cần Thơ năm 1997).
Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ chuyên sản xuất urê từ nguồn khí thiên nhiên, khánh thành và bắt
đầu đi vào sản xuất từ cuối năm 2004. Nhà máy có công suất thiết kế 760 nghìn tấn urê/năm. Ngoài
sản phẩm urê, Nhà máy còn có năng lực cung cấp năng lượng điện và 90-100 nghìn tấn NH
3
/năm tùy
theo nhu cầu thị trường.
Sản phẩm NH
3
lỏng của Nhà máy đạt độ tinh khiết 99,9%; hàm lượng nước nhỏ hơn 0,1%; hàm
lượng sắt nhỏ hơn 2mg/lít; hàm lượng đồng nhỏ hơn 8mg/lít.
Từ nay đến sau năm 2010, tại Việt Nam sẽ có thêm một số nhà máy sản xuất phân đạm (có sản
xuất cả NH
3
) như: Nhà máy phân đạm từ than cám tại Ninh Bình (VINACHEM đầu tư) công suất 560
nghìn tấn urê/năm, Nhà máy Phân đạm Cà Mau (thuộc Tổ hợp Khí-Điện-Đạm do PetroVietnam đầu tư)
chạy bằng nguyên liệu khí thiên nhiên, công suất 800 nghìn tấn urê/năm. Cả hai nhà máy phân đạm này
đang trong quá trình thi công xây dựng. Ngoài ra còn một dự án về sản xuất phân đạm cũng đang được
chuẩn bị đầu tư như: Dự án sản xuất phân đạm từ than tại Nghi Sơn (Thanh Hóa) và một số dự án khác.
III.2.2. Tiêu thụ amoniac
Phần lớn (trên 80%) NH
3
được tiêu thụ với mục đích sản xuất phân bón. NH
3
lỏng là dạng thương
phẩm chủ yếu được sử dụng ở quy mô lớn và chủ yếu cũng để sản xuất phân bón.
Giá NH
3
thay đổi mạnh tùy theo tình hình thay đổi giá phân đạm thế giới. Nếu như năm 2005 giá

NH
3
trên thị trường thế giới chỉ khoảng trên 200 USD/tấn thì đầu năm 2008 đã vượt 700 USD/tấn
(FOB). Tuy nhiên từ giữa năm 2008 đến nay giá NH
3
đã giảm nhẹ xuống còn 450-550 USD/tấn.
Tại Việt Nam, NH
3
ngoài lĩnh vực sản xuất phân urê, lượng NH
3
tiêu thụ chủ yếu là cho lĩnh vực
làm lạnh (sản xuất nước đá, bảo quản thực phẩm và thủy sản, v.v ).
10
Đến nay, với công suất urê cả nước tổng cộng vào khoảng 900-950 nghìn tấn/năm, thì lượng NH
3
cần cho sản xuất phân bón trong nước hàng năm là 500-540 nghìn tấn NH
3
. Khối lượng này do các cơ
sở sản xuất tự sản xuất, cân đối và hiện không phải nhập khẩu thêm từ bên ngoài.
Các nhà máy phân urê Cà Mau (từ khí thiên nhiên), Ninh Bình (từ than cám) khi hoàn thành thi
công xây dựng và đi vào hoạt động cũng sẽ tiêu thụ những lượng lớn NH
3
do các nhà máy tự sản xuất.
Năm 2009, Nhà máy sản xuất DAP Hải Phòng của VINACHEM bắt đầu đi vào hoạt động (với công
suất 330 nghìn tấn DAP/năm), thì có khả năng phải nhập khẩu khoảng 90-100 nghìn tấn NH
3
lỏng/năm.

Một số nhà máy DAP tiếp tục được xây dựng trong tương lai cũng được tính toán là sẽ sử
dụng NH

3
lỏng nhập khẩu hoặc cân đối một phần từ công suất dư của các nhà máy urê trong nước.
Hiện nay cũng có những tính toán về khả năng đầu tư một cơ sở sản xuất NH
3
phục vụ cho nhu
cầu sử dụng trong nước (sản xuất DAP, SA, v.v…) và xuất khẩu.
Hiện chưa thấy có số liệu chính thức về mức tiêu thụ amoniac lỏng để làm môi chất lạnh tại Việt
Nam, song qua số lượng amoniac dư thừa có khả năng bán ra của các cơ sở có sản xuất amoniac (Nhà
máy Phân đạm Bắc Giang và Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ) trong những năm gần đây, có thể sơ bộ ước
tính nhu cầu này hàng năm của cả nước là không vượt 100 nghìn tấn.
III.3. Tiêu chuẩn liên quan đến amoniac
Hiện tại có một số tiêu chuẩn Việt Nam và quốc tế liên quan đến NH
3
đang được áp dụng ở nước
ta:
STT Tiêu chuẩn Nội dung
1 TCVN 2613-
1993
Amoniac lỏng tổng hợp. Yêu cầu kỹ thuật (Technical requirements)
2 TCVN 2614-
1993
Amoniac lỏng tổng hợp. Lấy mẫu
(Liquid synthetic amoniac.Sampling)
3 TCVN
2615:1993
Amoniac lỏng tổng hợp. Phương pháp xác định hàm lượng amoniăc
(Liquid synthetic ammonia. Method for the determination of ammonia
content)
4 TCVN
2616:1993

Amoniac lỏng tổng hợp. Phương pháp xác định hàm lượng nước
(Liquid synthetic ammonia. Method for the determination of water
content)
5 TCVN
2617:1993
Amoniac lỏng tổng hợp. Phương pháp xác định hàm lượng dầu
(Liquid synthetic ammonia. Method for the determination of
oilcontent)
6 TCVN
2618:1993
Amoniac lỏng tổng hợp. Phương pháp xác định hàm lượng sắt (Liquid
synthetic ammonia. Method for the determination of iron content)
7 ISO 7108:1985 Ammonia solution for industrial use Determination of ammonia
content Titrimetric method
8 ISO 7109:1985 Ammonia solution for industrial use Determination of residue after
evaporation at 105 degrees C Gravimetric method
IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC
11
IV. 1. Quy trình Haber tổng hợp amoniac
Trước Đại chiến Thế giới lần I, NH
3
được điều chế ở quy mô rất nhỏ bằng cách chưng cất các
chất thải động thực vật, than đá, hoặc cho các muối amoni, nhất là amoni clorua (sal ammoniac), tác
dụng với kiềm (vôi). Phản ứng xảy ra như sau:
2 NH
4
Cl + 2 CaO → CaCl
2
+ Ca(OH)
2

+ 2 NH
3
(5)
Mặc dù trong không khí rất sẵn nitơ, nhưng phải đến đầu Thế kỷ 20, nhờ phản ứng cố định nitơ
con người mới có thể sản xuất NH
3
và các hợp chất chứa đạm khác ở quy mô công nghiệp.
Hai nhà hóa học người Đức (Fritz Haber và Carl Bosch) là những người đầu tiên phát hiện quy
trình sản xuất amoniac vào năm 1909 và công trình này đã được đăng ký phát minh vào năm 1910.
Quy trình Haber (hay còn gọi là quy trình Haber-Bosch) là quy trình dựa trên phản ứng cố định
nitơ bằng hyđro trên nền sắt (xúc tác) để tạo ra NH
3
. Đây là một phản ứng vô cùng quan trọng vì nó là
cơ sở để sản xuất NH
3
ở quy mô công nghiệp phục vụ sản xuất phân đạm.
Các công nghệ sản xuất NH
3
mang tên khác nhau được đăng ký phát minh về sau này chủ yếu
vẫn dựa trên nguyên tắc cố định nitơ bằng hyđro của Haber-Bosch trên cơ sở thay đổi nguyên liệu đầu,
chất xúc tác và các điều kiện phản ứng (áp suất, nhiệt độ, v.v…).
Hiện nay trên thế giới có một số công nghệ sản xuất amoniac đang được áp dụng thương mại,
trong đó có 5 công nghệ được thương mại hóa nhiều nhất là:
1/ Công nghệ Haldor Topsoe ;
2/ Công nghệ M.W. Kellogg;
3/ Công nghệ Krupp Uhde;
4/ Công nghệ ICI;
5/ Công nghệ Brown & Root.
Riêng công nghệ Haldor Topsoe hiện chiếm đến 50% thị phần trên thị trường công nghệ trong
lĩnh vực tổng hợp amoniac trên thế giới. Hiện các nhà máy sản xuất amoniac (và phân đạm) hiện

đại nhất trên thế giới đều chuyển nguyên liệu đầu, ví dụ khí thiên nhiên (chủ yếu là metan NH
4
),
khí hóa lỏng (chứa propan và butan), hoặc naphta, than đá thành khí tổng hợp (syngas) có chứa
hyđro (H
2
) và cacbon monooxit (CO). Tiếp theo H
2
được tách từ syngas (sau khi chuyển CO thành
CO
2
và được loại đi). Nitơ (N
2
) được lấy từ không khí sau khi tách hết oxy trong quá trình khí hóa
nguyên liệu chứa cacbon.
Sau các quá trình rửa khí và điều chỉnh tỷ lệ N
2
:H
2
người ta tiến hành tổng hợp NH
3
bằng quá
trình Haber–Bosch theo phản ứng:
3 H
2
+ N
2
→ 2 NH
3
(6)

Trong một số trường hợp, người ta có thể lấy hyđro từ các nguồn khác (ví dụ điện phân).
Tại Việt Nam, các nhà máy phân đạm mới được xây dựng hoặc đang được xây dựng đều áp dụng
quy trình công nghệ tổng hợp amoniac của hãng Haldor Topsoe như: Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ của
PetroVietnam tại Bà Rịa- Vũng Tầu (đi từ khí tự nhiên) ký mua bản quyền công nghệ năm 2002, Nhà
máy Phân đam Ninh Bình của VINACHEM tại Ninh Bình (đi từ than đá) ký năm 2007, Nhà máy Phân
đạm Cà Mau của PetroVietnam tại Cà Mau (đi từ khí thiên nhiên) ký năm 2008.
12
IV.2. Các bước trong quy trình tổng hợp amoniac
Có thể tóm tắt quá trình sản xuất (tổng hợp) amoniac quy mô công nghiệp gồm một số bước như sau:
1. Ðiều chế hỗn hợp khí nitơ - hydro
Khí tổng hợp (syngas) thường được điều chế bằng các phương chuyển hóa khí thiên nhiên, khí
hóa than, phân ly khí cốc.
Trong trường hợp nguyên liệu là khí thiên nhiên: Khí thiên nhiên (chủ yếu chứa metan CH
4
) được
chuyển hóa bằng hơi nước hoặc oxi theo các phản ứng:
CH
4
+ H
2
O = CO + 3H
2
(7)
CH
4
+ 1/2 O
2
= CO + 2H
2
(8)

Khí CO tạo thành được chuyển hóa tiếp thành hydro và CO
2
:
CO + H
2
O = CO
2
+ H
2
(9)
Tùy theo chất oxi hóa sử dụng mà trong công nghiệp có 3 loại công nghệ chuyển hóa:
- Chuyển hóa bằng hơi nước có xúc tác.
- Chuyển hóa bằng hơi nước và oxi có xúc tác.
- Chuyển hóa không có xúc tác bằng oxi hay không khí giàu oxi.
Trong trường hợp nguyên liệu là than đá: Về nguyên tắc, khí hóa than để điều chế syngas cũng
tương tự. Nếu coi trong than chỉ chủ yếu chứa cacbon và không tính đến các thành phần tạp chất khác
thì quá trình khí hóa được coi như gồm các phản ứng chính sau:
Các phản ứng dị thể:
C + O
2
→ CO
2
(10)
C + CO
2
→ 2CO (11)
C + H
2
O → CO + H
2

(12)
C + 2H
2
→ CH
4
(13)
Các phản ứng đồng thể:
CO + 3H2 → CH4 + H2O (14)
CO + H
2
O → CO
2
+ H
2
(15)
Kết thúc quá trình chuyển hóa, người ta thu được hỗn hợp khí N
2
+ H
2
có lẫn khí CO
2
và một ít CO,
CH
4
.
2. Làm sạch khí
Trước khi tổng hợp NH
3
, hỗn hợp khí N
2

+ H
2
điều chế được phải được cho qua hệ thống làm sạch
khí để loại các tạp chất (H
2
S, CO
2
, CO ) có hại đến hệ xúc tác. Người ta tách khí CO
2
và H
2
S bằng cách
rửa bằng nước ở áp suất cao. Ngày nay, người ta sử dụng rộng rãi dung dịch etanolamin trong nước, chủ
yếu là mono etanolamin CH
2
-CH
2
(OH)NH
2
để tách loại các khí trên.
3. Nén khí
13
Dùng các máy nén công suất lớn để tạo đủ áp suất cần thiết cho hỗn hợp khí trong hệ thống tổng
hợp amoniac
4. Tổng hợp amoniac
Dựa vào áp suất sử dụng, người ta chia làm 3 loại hệ thống tổng hợp amoniac:
- Hệ thống làm việc ở áp suất thấp 100 − 160 atm.
- Hệ thống làm việc ở áp suất trung bình 250 − 360 atm.
- Hệ thống làm việc ở áp suất cao 450 − 1000 atm.
Tháp tổng hợp amoniac sử dụng hệ thống áp suất trung bình là thông dụng nhất. Dưới đây sẽ

trình bày sơ lược 2 công nghệ sản xuất amoniac điển hình nhất:
Công nghệ Haldor Topsoe A/S là công nghệ sản xuất amoniac có mức tiêu hao năng lượng
thấp, đi từ các loại nguyên liệu hyđrocacbon khác nhau, từ khí thiên nhiên đến naphta nặng và cả than
đá.
Hiện nay trên thế giới có hơn 60 nhà máy lớn sản xuất amoniac từ khí thiên nhiên theo công nghệ
Haldor Topsoe A/S. Ngoài ra, nhiều nhà máy sản xuất amoniac đi từ các nguyên liệu khác cũng áp
dụng công nghệ này. Từ năm 1988, đã có 52% sản lượng amoniac của các nhà máy amoniac mới xây
dựng trên thế giới được sản xuất theo công nghệ Haldor Topsoe A/S.
Mô tả quy trình:
Nguyên liệu khí (hoặc hyđrocacbon nói chung) được tách lưu huỳnh, sau đó được phối trộn với hơi
nước và được chuyển hóa thành khí tổng hợp trong thiết bị cracking bằng hơi nước. Thiết bị reforming
bao gồm một thiết bị reforming sơ bộ (đây là thiết bị tùy chọn, nhưng đặc biệt có ích khi sử dụng nguyên
liệu hyđrocacbon cao hoặc naphta), một thiết bị reforming ống đốt và một thiết bị reforming thứ cấp. Khí
công nghệ được nạp vào thiết bị reforming thứ cấp này. Thiết bị reforming bằng hơi nước, với thiết kế
kiểu ống, là thiết bị theo thiết kế đốt thành bên đã được Công ty Topsoe đăng ký sáng chế. Sau công
đoạn reforming, khí tổng hợp sẽ đi qua các công đoạn chuyển hóa shift nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp,
công đoạn tách CO
2
và metan hóa.
Khí tổng hợp được nén đến áp suất cần thiết, sau đó được chuyển hóa thành amoniac trong công
đoạn tổng hợp với các thiết bị tổng hợp. Các thiết bị tổng hợp này có các tầng đệm xúc tác (S - 200, S
– 250 hoặc S- 300). Sản phẩm amoniac được ngưng tụ (hóa lỏng) và tách bằng cách làm lạnh. Tất cả
các chất xúc tác sử dụng trong các bước phản ứng xúc tác của quy trình đều do Topsoe cung cấp.
Công nghệ Krupp Uhde là công nghệ sản xuất amoniac từ khí thiên nhiên, khí hoá lỏng hoặc
naphta. Nếu sửa đổi các thiết bị đầu - cuối một cách thích hợp thì cũng có thể sử dụng các nguyên liệu
hyđrocacbon khác như than, dầu, các loại bã hoặc metanol. Trong thời gian từ năm 1990 đến năm 2000
đã có 40 nhà máy áp dụng công nghệ này được đưa vào vận hành với công suất 500 -1.800 tấn/ngày.
Theo quy trình công nghệ Krupp Uhde, người ta áp dụng phương pháp reforming thông thường
bằng hơi nước để sản xuất syngas chứa CO và H
2

,

tiếp

theo sử dụng chu trình tổng hợp amoniac với
thiết bị trung áp. Phương pháp này được tối ưu hóa để giảm tiêu thụ năng lượng và tăng độ ổn định vận
hành. Nhà máy lớn nhất được xây dựng theo công nghệ Krupp Uhde có công suất 1.800 tấn
amoniac/ngày và định mức tiêu hao năng lượng là 6,65 Gcal/ tấn NH
3
.
Mô tả quy trình:
14
Nguyên liệu (ví dụ khí thiên nhiên) được tách lưu huỳnh, phối trộn với hơi nước và được chuyển
hoá thành syngas nhờ xúc tác niken ở áp suất khoảng 40 bar và nhiệt độ 800-850
o
C. Thiết bị reforming
sơ cấp của Krupp Uhde là thiết bị đốt ở phần trên, có các ống được làm bằng thép hợp kim và hệ thống
ống xả lạnh để nâng cao độ ổn định vận hành.
Trong thiết bị reforming thứ cấp, không khí được đưa vào syngas qua hệ thống vòi phun đặc biệt,
cho phép phối trộn hoàn hảo hỗn hợp không khí với syngas. Công đoạn tạo hơi nước và đun quá nhiệt
tiếp theo đảm bảo sử dụng tối đa nhiệt năng của quy trình để đạt hiệu quả năng lượng tối ưu.
Khí CO được chuyển hóa thành CO
2
trong các thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp
với tác dụng của các xúc tác. Khí CO
2
được loại bỏ ở thiết bị rửa khí, CO
2
dư được chuyển hóa thành
metan nhờ phản ứng metan hóa có xúc tác để giảm hàm lượng CO

2
dưới mức cho phép.
Quá trình tổng hợp amoniac sử dụng hai thiết bị chuyển hóa với ba tầng xúc tác bột sắt. Nhiệt
thải được sử dụng để sản xuất hơi dùng ở cuối dòng. Thiết bị sản xuất hơi bằng nhiệt thải có bộ phận
gia nhiệt sơ bộ nước nạp với các ống làm lạnh đặc biệt để giảm nhiệt độ vỏ xuống mức tối thiểu và
giảm ứng suất vật liệu. Thiết kế dòng chảy xuyên tâm cho phép hạn chế tối đa sự tụt áp trong quá trình
tổng hợp và tăng tối đa hiệu suất chuyển hóa amoniac.
Amoniac lỏng ngưng tụ và được tách ra khỏi quá trình tổng hợp, sau đó được làm lạnh tiếp xuống
dưới nhiệt độ ngưng tụ và đưa vào bể chứa, hoặc được vận chuyển tới địa chỉ tiêu thụ.
Tại Việt Nam, các nhà máy sản xuất phân urê mới đầu tư hoặc sẽ đầu tư xây dựng trong thời gian
tới như Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ (đã hoạt động năm 2004), Phân đạm Cà Mau (đang thi công xây
dựng), Nhà máy Phân đạm Ninh Binh (đang thi công xây dựng) đều sử dụng công nghệ của Haldor
Topsoe A/S (Đan Mạch). Trong đó Nhà máy Phân đạm Phú Mỹ, Cà Mau dùng nguyên liệu chính là
khí đồng hành và khí thiên nhiên) từ các mỏ dầu và khí tại Bạch Hổ, Nam Côn Sơn, Cà Mau và các bể
khác thuộc thềm lục địa phía Nam. Nhà máy phân đạm Ninh Bình dùng nguyên liệu là than cám vùng
Uông Bí, Đông Triều (Quảng Ninh).
IV.3. Hướng nghiên cứu công nghệ trong tương lai
- Hiện nay trên thế giới, người ta đang nghiên cứu các phương pháp mới để tổng hợp amoniac,
nhất là tổng hợp ở nhiệt độ và áp suất thường. Các nhà hóa học tại Đại học Tổng hợp Oregon, Mỹ, đã
điều chế được amoniac từ nitơ ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển bình thường. Đây là bước đột
phá quan trọng để đạt được một trong những mục tiêu đầy ý nghĩa của ngành công nghiệp hóa chất -
sản xuất phân đạm trong những điều kiện ít khắc nghiệt và với giá thành thấp hơn.
Quá trình phản ứng này được giáo sư hóa học David Tyler và hai nghiên cứu sinh của ông là
John Gilberton và Nate Szymczak tìm ra và thực hiện.
Tuy phương pháp mới đã đưa ra được giải pháp cho một vấn đề khoa học có ý nghĩa lớn, nhưng
có thể còn cần phải hàng nhiều năm nữa thì phương pháp này mới có thể được áp dụng một cách có
hiệu quả kinh tế trong sản xuất công nghiệp.
- Trong một số vi sinh vật trong tự nhiên, nhờ có enzym nitrogenases nên có khả năng chuyển ni
tơ không khí thành NH
3

. Quá trình này được gọi là quá trình cố định đạm (nitơ). Hiện nay người ta
chưa đặt vấn đề áp dụng quá trình “phỏng sinh học” này vào các quá trình sản xuất công nghiệp để
cạnh tranh với quá trình Haber, mà các nhà khoa học chỉ hy vọng tìm hiểu bản chất của quá trình cố
định đạm trong sinh vật. Một phát hiện rất ấn tượng liên quan đến vấn đề này là đã tìm ra vùng hoạt
động của enzym cố định đạm có cấu trúc dị thường Fe
7
MoS
9
.
15
V. VẤN ĐỀ AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT, SỬ DỤNG, LƯU TRỮ VÀ VẬN CHUYỂN
AMONIAC
V.1. Tính chất độc hại của NH
3

Độc tính của NH
3
tùy thuộc vào nồng độ của chất này. Thông thường, người ta ít khi đặt ra vấn đề
về “độ độc” của amoniac đối với động vật và người do trong cơ thể của người và động vật có tồn tại
một cơ chế, nhờ đó ngăn cản hiện tượng tích tụ NH
3
trong máu. Kết quả nghiên cứu cho thấy trong
máu NH
3
chuyển thành cacbamonyl phôt phat do có sự tác động của enzym tổng hợp “carbamoyl
phosphate synthetase” và amoniac sẽ đi vào “chu trình urê” của cơ thể để chuyển thành các amino axit
hoặc bị thải ra duới dạng nước tiểu. Cá và các loài lưỡng cư không có cơ chế này nhưng có thể thải
NH
3
dư thừa bằng cách bài tiết trực tiếp.

NH
3
hòa tan trong nước khi ở nồng độ cao sẽ gây độc cho các sinh vật thủy sinh, nhưng trong
trường hợp này NH
3
lại chỉ được phân loại là “chất gây độc hại môi trường”.
Dung dịch amoniac loãng trong nước (dùng trong mục đích dân dụng như rủa kính, dùng trong
phòng thí nghiệm, v.v…) có khả năng bốc hơi làm kích thích niêm mạc (mắt, mũi). Khi cùng có mặt
các sản phẩm chứa clo (thuốc tẩy), hơi amoniac có khả năng tạo ra cloramin độc hại có khả năng gây
ung thư.
Dung dịch NH
3
nồng độ cao có thể có thể kích thích và gây tổn thương da, niêm mạc, đặc biệt là
mắt và hệ thống hô hấp. Tùy theo nồng độ mà tác động độc hại là khác nhau.
Liên hiệp Châu Âu (EU) đã có quy định phân loại các dung dịch này như sau:
Nồng độ Khối lượng riêng Phân loại độc hại
Mức độ
nguy cấp
5–10%
(2.87–5.62 mol/l)
48.9–95.7 g/l Kích thích (Xi) R36/37/38
10–25%
(5.62–13.29 mol/l )
95.7–226.3 g/l Gây ăn mòn (C) R34
>25%
(>13.29 mol/l)
>226.3 g/l
Gây ăn mòn (C)
và ảnh hưởng đến môi trường (N)
R34, R50

NH
3
khan (điển hình là amoniac lỏng) được xếp vào loại hóa chất “độc” (toxic), đó là chưa kể tới
những nguy hiểm và sự cố do áp suất cao gây ra, đồng thời chất này cũng là chất có khả năng gây ô
nhiễm mạnh môi trường.
Trong không khí có lẫn hơi NH
3
, tùy theo nồng độ, mà người và động vật sẽ bị ảnh hưởng ở các
mức độ khác nhau. Người ta đã phân loại giới hạn nồng độ của NH
3
tác động đến sức khỏe con người
như sau:
Hiện tượng Nồng độ, ppm
Phát hiện thấy có mùi 5
Dễ dàng phát hiện mùi 20-50
Gây khó chịu và ảnh hưởng đến sức khỏe khi tiếp xúc lâu 50-100
16
Gây chảy nước mắt kể cả khi tiếp xúc trong thời gian ngắn 150-200
Kích thích mắt, mũi, khó thở kể cả khi tiếp xúc trong thời gian ngắn 400-700
Ho, co thắt cuống phổi 1.700
Nguy hiểm đến tính mạng kể cả tiếp xúc dưới 30 phút 2.000-3.000
Phù, ngẹt thở, ngạt và nhanh chóng tử vong 5.000-10.000
Chết lập tức Trên 10.000
Tổ chức Quản lý An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp Hoa Kỳ (OSHA) đã có quy định giới hạn thời
gian phơi nhiễm NH
3
trong không khí xung quanh tối đa 15 phút đối với NH
3
khi nồng độ 35ppm (thể
tích); 8 giờ đối với NH

3
khi nồng độ 25ppm. Khi hít phải NH
3
nồng độ cao có thể bị tổn thương phổi
và chết.
Tại Việt Nam, nồng độ NH
3
cho phép trong không khí xung quanh theo TCVN 5938-2005 là 0,2
mg/m
3
.
NH
3
hiện tại

không được xếp vào loại chất có khả năng gây ung thư hoặc thường cũng không
được đưa vào danh sách các chất độc.
V.2.Tính chất cháy nổ của NH
3
Hơi amoniac
Bản thân amoniac không phải là chất dễ bắt lửa và không duy trì sự cháy. Nhiệt độ bốc cháy của
NH
3
khá cao: 651
o
C (1204
o
F) khi có mặt của xúc tác sắt, và 850
o
C (1562

o
F) khi không có chất xúc
tác.
Hơi amoniac có thể tạo hốn hợp nổ với không khí khi nồng độ amoniac trong hỗn hợp là 16-28%.
Khi cho amoniac tiếp xúc với thủy ngân, các halogen, bạc oxit, hypoclorit có thể tạo ra các hợp
chất nổ.
Dung dịch amoniac
Dùng các dung dịch NH
3
trong nước an toàn hơn dùng amoniac lỏng do không cháy, không gây nổ.
Việc lưu trữ, chuyên chở (bằng đường sắt, đường bộ hoặc đường thủy) các dung dịch này cũng đơn giản
hơn so với NH
3
lỏng (có thể dùng thùng đựng có nắp bình thường). Tuy nhiên khi chuyên chở vẫn phải
tuân theo quy định đối với hóa chất bay hơi và ăn mòn. Khi lưu trữ và chuyên chở dung dịch amoniac có
thể nạp tối đa đến 95% dung tích bình chứa.
V.3. Thao tác an toàn với NH
3
lỏng
V.3.1. Nguyên tắc chung
- Làm việc với amoniac lỏng luôn luôn phải đương đầu với một số nguy cơ là: bị ngộ độc cấp hơi
amoniac, bị “bỏng” lạnh và tai nạn nổ khi làm việc với áp suất cao.
- Tại các vị trí có nguy cơ rò rỉ NH
3
cần phải có hệ thống cảnh báo. Và các phương tiện xử lý sự
17
cố, cấp cứu (nước, bình bọt, v.v…).
- Những người làm việc với NH
3
lỏng phải được đào tạo về chuyên môn và về cách xử lý các sự

cố liên quan, đồng thời phải được trang bị các thiết bị bảo hộ cần thiết (mặt nạ, kính bảo hộ, găng tay
và ủng cao su butyl, quần áo bảo hộ chuyên dụng, v.v…).
- Vì NH
3
lỏng có khả năng gây độc, nổ, … nên các bình chứa amoniac dùng khi chuyên chở, bảo
quản và sử dụng phải đáp ứng một cách nghiêm ngặt các tiêu chuẩn, nền chai (hoặc bồn) phải sơn
màu vàng, chữ đề phải là màu đen. Làm việc với amoniac lỏng phải tuân thủ đúng các quy định.
V.3.2. Một số quy định cụ thể
1. Quy định về sử dụng an toàn các thiết bị chịu áp lực
- Đạt các yêu cầu chung về chế tạo, lắp đặt, sửa chữa các bình (thiết bị) áp lực theo TCVN
6153-1996.
- Đạt các yêu cầu về chế độ kiểm định kỹ thuật (lắp đặt, kiểm định kỹ thuật).
- Đạt các yêu cầu về vận hành theo đúng nguyên tắc an toàn.
- Đạt các yêu cầu chung về các dụng cụ kiểm tra, đo lường, cơ cấu an toàn và phụ tùng kèm
theo (áp kế, cơ cấu an toàn, các dụng cụ đo, v.v…) và phải tiến hành định kỳ kiểm định các
dụng cụ này theo quy định.
2. Quy định về sử dụng, lưu trữ amoniac lỏng
- Người làm việc cần đeo mặt nạ (hoặc kính đeo mắt và khẩu trang ướt), đi ủng và găng tay cao
su butyl để phòng hộ. Khi thao tác cần đứng tại vị trí ngược hướng gió với nguồn NH
3
.
- Tại nơi làm việc với NH
3
lỏng cần có sẵn nguồn nước dùng khi cần cấp cứu sự cố. Nếu chẳng
may amoniac lỏng tiếp xúc vào da hoặc mắt cần được rửa ngay bằng nhiều nước nguội (15 phút) và
đưa gấp nạn nhân đến trạm y tế, bệnh viện cứu chữa.
Lượng hơi NH
3
trong không khí có thể được loại trừ bằng cách dùng nước phun sương.
- Không làm việc với NH

3
lỏng hoặc để bình chứa NH
3
lỏng ở khu vực có nhiệt độ cao trên 50
o
C
hoặc gần lửa, không phơi nắng quá lâu các bình chứa NH
3
.
- Khi làm việc với NH
3
cần phải kiểm tra bình chứa, van, vòi dẫn NH
3
. Nếu phát hiện các bất
thường liên quan đến sự nguy hiểm cần ngay lập tức dừng thao tác và tìm các biện pháp xử lý kịp thời.
- Đề phòng trường hợp khi NH
3
lỏng bay hơi, thu nhiệt và giữ trạng thái lỏng khá lâu. Trong
trường hợp này nếu để da tiếp xúc với NH
3
lỏng có thể bị “bỏng“ lạnh rất nguy hiểm.
- Khi dùng amoniac lỏng đóng bình, thì không được dùng đến hết kiệt mà phải dừng sử dụng khi
áp suất còn 0,05 MPa (0,5 atm)
- Tuyệt đối không sửa chữa bình chứa khi trong bình đang còn áp suất
- Nghiêm cấm để lẫn bình, bồn chứa NH
3
với các bình chứa các chất khác, đặc biệt là bình chứa
khí oxy.
- Quá trình lưu giữ phải có biên bản ghi rõ ngày tháng bắt đầu lưu, thời gian thanh kiểm tra, sửa
chữa, đo lường, v.v…

Quy định về chiết nạp amoniac lỏng
18
- Chuẩn bị bình (bồn) nạp NH
3
: Do amoniac có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí nên vì vậy cần
thực hiện đúng các quy định về chuẩn bị bình nạp. Đối với các vỏ bình mới hoặc lâu ngày không sử
dụng, cần dùng không khí để sục rửa trước khi dùng. Mở van dưới và bổ sung một lượng nhỏ NH
3
vào
bình. Khí đẩy ra sẽ được dẫn qua nước và kiểm tra đến khi chắc chắn toàn bộ khí ra là NH
3
. Áp suất khí
NH
3
đưa vào bình cho phép đến 0,05 MPa (0,5 atm).
Tại nơi nạp bình phải tuyệt đối cấm lửa, cấm hàn hoặc sửa chữa bình chứa. Mọi việc cho việc nạp
bình cần phải được chuẩn bị xong xuôi trước.
- Không được nạp đầy bình (bồn) để đề phòng sự giãn nở khi nhiệt độ tăng. Lượng NH
3
nạp vào
bình được tính theo công thức:
G= 0,53V.
Trong đó: V là thể tích bình tính bằng lit;
G tính bằng kg.
Một số nước có quy định khá chi tiết về chế tạo, sử dụng bình, bồn chiết nạp NH
3
lỏng. Ví dụ tại
Hoa Kỳ:
1/ Cơ sở thiết kế và sản xuất bình, bồn chứa phải có chứng chỉ, giấy phép của chính quyền. Từng
loại bình, bồn phải có chứng nhận hợp cách.

2/ Đào tạo nhân sự: Người thao tác chiết nạp NH
3
phải được đào tạo chuyên nghề và kiểm tra tay
nghề.
3/ Khi thao tác chiết nạp phải thật thận trọng, mở van chậm để tránh áp suất thay đổi đột ngột.
4/ Không được nạp đầy bình, bồn và khối lượng NH
3
tối đa được nạp là G= 0,53 V.
5/ Kiểm tra đinh kỳ các bình, bồn đựng do cơ quan có thẩm quyền tiến hành 1 hoặc 2 năm một lần.
Phải đóng có dấu xác nhận kiểm tra vào vỏ bình, bồn.
6/ Bình, bồn chứa NH
3
cần được định kỳ bảo dưỡng để tránh hư hỏng rò rỉ. Các bình, bồn không
sử dụng cần phải để nơi khô ráo.
Không dùng bình, bồn đựng amoniac để đựng các chất khác mà không được đánh dấu lại theo
đúng quy định.
Quy định về chuyên chở amoniac lỏng
- Xe bồn chở amoniac: Phải đạt yêu cầu tương đương loại phương tiện vận tải trung áp. Vì
amoniac là chất có thể gây độc nên các xe bồn trên 440 lít mặc nhiên được xếp loại xe bồn cấp II do
hậu quả nghiêm trọng khi xấy ra sự cố nổ.
- Chuyên chở an toàn NH
3
: Trước khi bốc xếp và chuyên chở NH
3
, cần kiểm tra bình, bồn, van.
Trong quá trình chuyên chở phải đảm bảo bình, bồn không bị lật đổ hoặc xê dịch; van phải đóng chặt
và có mũ đạy. Khi bốc và rỡ hàng phải từ tốn, chậm rãi và thận trọng. Không để các bình, bồn bị va
chạm mạnh, không lăn các bình.
Khi chuyên chở, nghiêm cấm để lẫn bình, bồn chứa NH
3

với các bình chứa các chất khác, đặc
biệt bình chứa oxy.
Nếu phát hiện các bất thường liên quan đến sự nguy hiểm cần ngay lập tức dừng chuyên chở và
tìm các biện pháp xử lý kịp thời.
19
- Lái xe chở amoniac cần được đào tại chuyên môn và kiểm tra tay nghề. Khi chở amoniac, người
lái xe khi cho xe chạy hoặc dừng, đỗ thì ngoài việc phải tuân thủ các quy định chung về an toàn giao
thông còn phải tuân thủ các quy định riêng liên quan đến việc chuyên chở hóa chất có thể gây nguy
hiểm cháy nổ và độc hại. Các quy định này phải được ghi trên hoặc trong xe.
V.4. Xử lý các tình huống khi làm việc với amoniac
- Để phát hiện vị trí rò rỉ amoniac trên đường ống có thể dùng giấy chỉ thị ướt (tẩm
phenolphtalein, quỳ).
- Khi phát hiện trong hệ thống có hiện tường rò rỉ khí NH
3
cần nhanh chóng khóa ngắt nguồn phát
NH
3
, quạt thông gió và dùng nước phun mưa toàn bộ hệ thống để hòa tan và pha loãng NH
3
, đồng thời
phải nhanh chóng nằm thấp để tránh luồng NH
3
, bịt mũi bằng khẩu trang ướt và rời khỏi nơi ô nhiễm
theo hướng ngược chiều gió, sau đó lái quạt gió hướng vào bình chứa NH
3
.
- Trong trường hợp sự cố van bình bị hỏng và có một lượng lớn NH
3
lỏng bị thoát ra, có thể
dùng đất, cát để ngăn hoặc đào hố chứa NH

3
lỏng để giảm khả năng NH
3
lỏng tràn rộng, hạn chế sự
bốc hơi NH
3
. Có thể dùng bọt bình bọt cứu hỏa hoặc tấm nhựa để che lên bề mặt NH
3
lỏng. Nếu
không có đất, cát hoặc không đào được hố chứa NH
3
lỏng thì có thể tìm cách quay thùng chứa NH
3
lỏng sao cho van ở vị trí cao nhất nhằm hạn chế tốc độ NH
3
thoát ra. (1 lít NH
3
thể lỏng thoát ra sẽ
tương đương với 1000 lit NH
3
thể khí).
Chú ý: Các thao tác này đòi hỏi tính chuyên nghiệp cao và tránh để cơ thể tiếp xúc với amoniac
lỏng. Tuyệt đối không được phun nước trực tiếp và amoniac lỏng vì như vậy sẽ làm amoniac lỏng bay
hơi nhanh hơn, làm tăng nhanh nồng độ amoniac trong không khí.
Một số yêu cầu sơ cứu tai nạn do amoniac gây ra:
Sơ cứu khi hít phải NH
3
Chuyển nạn nhân khỏi khu vực bị ô nhiễm (trong khi phải chú ý bảo vệ cho mình), hô hấp nhân
tạo hoặc nếu có điều kiện thì cho thở oxy. Giữ nạn nhân nằm ấm và yên tĩnh. Lưu ý các vết thương ở
phổi có thể còn tiến triển sau 18-24 giờ. Nếu nạn nhân bị ngất cần xoa bóp lồng ngực và nhanh chóng

đưa nạn nhân đến trạm y tế hoặc bệnh viện để cứu chữa.
Sơ cứu các tại nạn ở mắt do tiếp xúc với NH
3
Chuyển nạn nhân khỏi nguồn ô nhiễm và nhanh chóng rửa mắt bằng nước sạch hoặc vòi sen.
Nhanh chóng nhưng nhẹ nhàng lau sạch các vết hóa chất. Tiếp tục rửa mắt (có thể cả 2 mắt) bằng dòng
nước chảy nhẹ 15 phút hoặc lâu hơn và đưa đẩy tròng mắt về các phía cho sạch. Nhanh chóng đưa nạn
nhân đến trạm y tế hoặc bệnh viện để cứu chữa.
Sơ cứu các tai nạn do da tiếp xúc với NH
3
Dùng nước để xử lý quần áo, găng tay, ủng dính amoniac. Không chà xát hoặc dùng thuốc mỡ
bôi lên vết thương trên da.
Chuyển nạn nhân khỏi vùng bị ô nhiễm và nhanh chóng tắm rửa nạn nhân bằng nước sạch hoặc
vòi sen (chú ý bảo vệ mắt). Rửa khoảng 1 giờ hoặc hơn. Sau đó cần đưa nạn nhân đến trạm y tế hoặc
bệnh viện để cứu chữa.
Sơ cứu khi uống hoặc nuốt phải NH
3
20
Nới lỏng cà vạt, khăn, cổ áo nạn nhân và cho nạn nhân súc miệng nhiều lần bằng nước lạnh
và nhổ đi. Tiếp tục cho nạn nhân uống 1-2 chén sữa. Không gây nôn và không cho nạn nhân uống
các loại dầu với mục đích trung hòa axit, không cho nạn nhân uống natri cacbonat hoặc các loại
nước giải khát có ga. Nếu nạn nhân nôn thì phải để đầu thấp hơn chân để tránh vật nôn lọt vào
phổi. Sau đó cần đưa nạn nhân đến trạm y tế hoặc bệnh viện để cứu chữa.
V.5. Các vấn đề liên quan khác
Vấn đề đào tạo người lao động
- Vấn đề đào tạo nghiệp vụ cho người lao động làm việc với NH
3
là trách nhiệm của nhà quản lý.
- Nhân viên mới, cũ đều có quyền được đào tạo và đào tạo lại theo định kỳ để duy trì tính chuyên
nghiệp.
- Chương trình đào tạo bao gồm cả tài liệu viết và giảng giải được thực hiện dưới dạng các mục huấn luyện

kỹ thuật chuyên môn, đặc tính thiết bị, v.v…
- Tạo cho người lao động có tính kỷ luật cao trong lao động và tuân thủ các nguyên tắc, nội quy làm việc
để tránh tai nạn, thương tích hoặc bị ngộ độc.
Các biện pháp phòng ngừa, sự cố, ô nhiễm
Mỗi cơ sở sản xuất có đặc thù riêng nên cần có các biện pháp phòng ngừa các sự cố liên quan đến
amoniac, bao gồm:
- Các chương trình phòng hộ, ứng cứu (tập huấn và đào tạo kỹ thuật xử lý sự cố, sơ cứu, cấp cứu,
v.v…);
- Hệ thống thiết bị phòng hộ (hệ thống quạt thông gió, hệ thồng phun mưa và làm sạch không khí, hệ
thống cảnh báo ô nhiễm);
- Trang thiết bị bảo hộ lao động. .
- Huấn luyện về cách lập báo cáo sự cố.
Giám sát, báo cáo
- Mọi sự cố, tai nạn liên quan đến chiết nạp, sử dụng, chuyên chở NH
3
cần phải được báo cáo ngay với
cảnh sát hoặc cơ quan có thẩm quyền.
21