Đồ Án Sản Amoniac ( NH3 )

I. MỞ ĐẦU 3
II. GIỚI THIỆU VỀ AMONIAC 5
II.1. Lịch sử phát hiện và sử dụng amoniac 5
II.2. Nguồn phát sinh amoniac 5
II.3. Một số tính chất cơ bản của amoniac 6
II.3.1. Tính chất vật lý 6
II.3.2. Tính chất hóa học 8
III. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ SỬ DỤNG AMONIAC 10
III.1. Ứng dụng amoniac 10
III.2. Sản xuất và tiêu thụ amoniac 11
III.2.1. Sản xuất amoniac 11
III.2.2. Tiêu thụ amoniac 13
III.3. Tiêu chuẩn liên quan đến amoniac 14
IV. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC 15
IV.1. Quy trình Haber tổng hợp amoniac 15
IV.2. Các bước trong quy trình tổng hợp amoniac 17
IV.3. Hướng nghiên cứu công nghệ trong tương lai 20
V. VẤN ĐỀ AN TOÀN TRONG SẢN XUẤT, SỬ DỤNG, LƯU TRỮ VÀ VẬN CHUYỂN AMONIAC 20
V.1. Các dạng chất thải và hướng xử lý 20
V.2. Tính chất độc hại của NH3 22
V.3. Tính chất cháy nổ của NH3 24
V.4. Thao tác an toàn với NH3 lỏng 25
V.4.1. Nguyên tắc chung 25
V.4.2. Một số quy định cụ thể trong sử dụng an toàn 25
V.5. Xử lý các tình huống khi làm việc với amoniac 28
V.6. Các vấn đề liên quan khác 30
VI . Điều chế axit nitric (HNO3) từ NH3 30
MỤC LỤC
Trang

I. MỞ ĐẦU

Amoniac (NH3) 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, NH3 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 NH3 lỏng là môi chất lạnh độc tôn. Tuy nhiên do tính độc hại và hiệu suất năng lượng thấp mà NH3 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, NH3 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 NH3 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 NH3 toàn thế giới và tương đương với khoảng 1% tổng công suất phát năng lượng của thế giới. Bên cạnh đó NH3 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, NH3 còn được dùng để loại bỏ khí SO2 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. NH3 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 NH3 lỏng là dạng thương phẩm được sử dụng ở quy mô lớn nhất.
- Ngoài NH3 lỏng, trong công nghiệp người ta còn dùng cả dung dịch NH3 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 NH3 dạng dung dịch (công thức quy ước là NH3.H2O) theo tiêu chuẩn GOST 9-92 (liquid ammonia technical GOST 9-92). Đây là dung dịch NH3 trong nước, có nồng độ NH3 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 NH3 trong nước an toàn hơn dùng NH3 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 NH3 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).
- NH3 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 NH3, người làm việc và sử dụng NH3 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 Nm do vấn đề này còn tương đối mới, nên mới chỉ có rất ít tài liệu phục vụ những người trực tiếp sử dụng NH3 tại các cơ sở sản xuất, mà chưa có các tài liệu, thông tin rộng rãi về vấn đề này.
- Ở nước ta, NH3 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 NH3 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.