Khí hóa lỏng Amoniac NH3

Amoniac là hợp chất của nitơ và hydro có công thức hóa học NH3. Đây là một hợp chất vô cơ được cấu tạo từ 3 nguyên tử nitơ và 1 nguyên tử hidro tạo thành liên kế kém bền. Ở điều kiện tiêu chuẩn Amoniac là một loại khí độc, không màu và có mùi hôi khó chịu, tan nhiều trong nước. Amoniac được đặt theo tên của người Ammonian, những người tôn thờ vị thần Ai Cập Amun, người đã sử dụng amoni clorua trong các nghi lễ của họ.

Amoniac được phân loại là một chất cực kì nguy hiểm do đó việc cất chứa, vận chuyển, và sử dụng phải tuân theo các yêu cầu nghiêm ngặt.

Amoniac công nghiệp được bán dưới dạng dung dịch Amoniac (thường là 28% amoniac trong nước) hoặc dưới dạng Amoniac lỏng khan được điều áp hoặc làm lạnh    rồi vận chuyển bằng xe bồn.

I. THÔNG TIN CHUNG

• Tên hóa chất: Khí Amôniắc hoặc Amôniắc hóa lỏng
• Tên tiếng anh: Ammonia Anhydrous
• Công thức phân tử: NH₃
• Số CAS: 7664-41-7
• Số UN: 1005

II. TÍNH CHẤT VẬT LÝ

• Amoniac hóa lỏng trông giống như nước, không màu, mùi hăng nồng;
• Tỷ trọng hơi/không khí ở nhiệt độ 0°C, áp suất tiêu chuẩn 1atm: 0.769 kg/m3;
• Amoniac có tỷ lệ giãn nở thể tích cao từ 850 đến 1000 lần;
• Khối lượng riêng: 0.681 kg/m3 (-33°C);
• Độ hòa tan của Amoniac vào nước: 47% ở 0°C (89,9 g/100ml); 31% ở 25 °C; 18% ở 50°C;
• Độ pH: dạng khí và dạng lỏng (tan vào nước) đều có tính kiềm mạnh, pH>12
• Điểm sôi (°C): - 33,34 °C
• Điểm nóng chảy (°C): -77,7 °C
• Điểm điểm chớp cháy (°C) (Flash point): không xác định
• Nhiệt độ tự cháy (°C): 650°C;
• Giới hạn nồng độ cháy, nổ trên (% hỗn hợp với không khí): 25% thể tích;
• Giới hạn nồng độ cháy, nổ dưới (% hỗn hợp với không khí): 16% thể tích

III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC

- Amoniac được coi là một bazơ yếu, dễ dàng phản ứng với axit để tạo thành muối. Phản ứng với axit Clohydric nó tạo thành muối amoni clorua. Phản ứng với axit Nitric tạo thành amoni nitrat.vv.

- Mặc dù Amoniac là một bazơ yếu nhưng nó cũng có thể hoạt động như một axit cực kỳ yếu. Sản phẩm của phản ứng axit yếu là các amit (có chứa ion NH²⁻).

- Amoniac ăn mòn hợp kim đồng và đồng thau. Nếu Amoniac ăn mòn kim loại, bạn có thể thấy màu xanh lục trên bề mặt kim loại đó.

- Amoniac làm chất khử trong xử lý khí thải NOx với chất xúc tác là Vanadi Oxit (V₂O₅), Titan Oxit (TiO₂) và nhiệt độ phản ứng: 300^oC-450^oC

• Khi không có Oxy

6NO + 4NH₃ = 6H₂O + 5N₂ 

6NO₂ + 8NH₃ = 12H₂O + 7N₂

• Khi có Oxy

4NO + 4NH₃ + O₂ = 6H₂O + 4N₂ 

2NO₂ + 4NH₃ + O₂ = 6H₂O + 3N₂

- Amoniac tương đối kém bền nhiệt, có thể bị phân hủy tại nhiệt độ >600°C theo phản ứng:

2NH₃ = N₂ + 3H₂

- Tác dụng với ion kim loại tạo ion phức đồng [Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺, phức bạc [Ag(NH3)2]+ phức với Crom [CrCl₃(NH₃)₃]

IV. ỨNG DỤNG

Trong công nghiệp Amoniac chủ yếu dược sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân bón.

Do Amoniac có điểm sôi thấp nên khi hóa hơi, nó hấp thụ một lượng nhiệt lớn, do đó Amoniac được sử dụng làm môi chất lạnh rất tốt thay thế khí CFC trong các thiết bị làm lạnh công nghiệp.

Trong xử lý môi trường, khí Amoniac được sử dụng để xử NOx có trong khí thải từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy thép, xi măng đốt than hoặc khí tự nhiên. Với sự có mặt của xúc tác, khí amoniac sẽ phản ứng với NOx tạo thành Nitơ và Nước, hai sản phẩm không gây ô nhiễm môi trường. Các nhà máy trên có thể sử dụng Khí Amoniac hoặc Dung dịch Amoniac hoặc Dung dịch Urea để loại bỏ khí độc NOx.

V. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AMONIAC HÓA LỎNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Trên thế giới hiện nay, có nhiều công nghệ sản xuất amoniac được sử dụng, phổ biến nhất là 5 công nghệ sau:

• Công nghệ Haldor Topsoe
• Công nghệ M.W. Kellogg
• Công nghệ Krupp Uhde
• Công nghệ ICI
• Công nghệ Brown & Root

Công nghệ Haldor Topsoe được lựa chọn nhiều nhất, chiếm 50 % trên toàn thị trường thế giới. Các nhà máy phân đạm tại Việt Nam đều áp dụng công nghệ này.

Điều chế amoniac trong công nghiệp

- Nguyên liệu đầu vào là khí thiên nhiên (phần lớn là metan), khí hóa lỏng có chứa propan và butan, hoặc naphta, than đá sẽ được chuyển thành khí tổng hợp có chứa hydro và cacbon monooxit. 

CH4 + H2O = CO + 3H2 (xúc tác Ni, nhiệt độ cao)

- Sau khi chuyển cacbon monooxit thành cacbon dioxit, người ta loại bỏ khí này chỉ thu hydro.

- Nito lấy từ không khí sau khi trải qua quá trình khí hóa nguyên liệu chứa cacbon và loại bỏ hết oxy.

- Amoniac được tổng hợp bằng quá trình Haber – Bosch theo phản ứng

N2 + 3H2 = 2NH3 (ΔH = –92 kJ/mol)

Do amoniac nặng gần bằng nửa không khí nên người ta phải nén, làm lạnh để biến chúng thành chất lỏng như nước để dễ dàng cất chứa và vận chuyển.

VI. NHẬN DẠNG ĐẶC TÍNH NGUY HIỂM

1. Tổng quan

Tổ chức Quản lý An toàn và Sức khỏe nghề nghiệp Mỹ (OSHA) quy định, giới hạn thời gian phơi nhiễm NH3 trong không khí xung quanh tối đa 15 phút khi ở nồng độ 35 ppm (thể tích), 8 giờ ở nồng độ 25 ppm. Giới hạn phơi nhiễm được khuyến nghị của Viện Quốc gia về An toàn và Sức khỏe Nghề nghiệp Mỹ (NIOSH) là 25 ppm và giá trị IDLH (mức nguy hiểm ngay đến tính mạng và sức khỏe) là 300 ppm.

Amoniac dễ bị hấp thụ bởi nước, hơi ẩm...vì vậy người tiếp xúc với amoniac sẽ cảm thấy bị kích ứng ở da, màng nhầy như mắt, mũi và cổ họng. Liều cao hơn có thể dẫn đến co thắt phế quản và thậm chí phù phổi.

Amoniac có các đặc điểm dễ phát hiện sớm ở nồng độ thấp, do đó có thể kịp thời cảnh báo cho những người xung quanh kịp thời sơ tán khỏi khu vực. Biện pháp an toàn khi hít phải là di chuyển đến nơi thoáng khí và ngược gió, sử dụng bình dưỡng khí Oxy nếu cần thiết.

2. Mức xếp loại nguy hiểm

Các thông tin mức độ rủi ro, an toàn: R10, R23, R34, R50, S1/2, S16, S36/37/39, S45, S61.

Chất gây ra hiệu ứng độc hại lập tức và nghiêm trọng nhóm D-1B (Độc hại). Chất lỏng ăn mòn nhóm E.

• Sức khoẻ (Xanh lam): 3
• Khả năng cháy (Đỏ): 1
• Khả năng phản ứng (Vàng): 0

2. Biển cảnh báo nguy hiểm (theo GHS):

3. Ký hiệu phân loại nguy hiểm:

• H280 – Khí chứa trong bình áp suất, có thể nổ nếu tiếp xúc với nhiệt độ cao.
• H331 – Độc nếu hít phải
• H221 – Khí dễ cháy
• H314 – Gây bỏng nghiêm trọng cho Da và Mắt.
• H400 – Rất độc cho thủy sản

4. Cảnh báo nguy hiểm

Tổng quan: là chất độc hại, nguy hiểm, ăn mòn mạnh.

Lưu trữ trong bình thép kín, nơi thoáng mát, riêng biệt và thông gió tốt, tránh xa nơi có thể gây cháy. Tránh nguồn nhiệt, độ ẩm, va đập. Cấm sử dụng thiết bị và dụng cụ phát lửa. Khi mở những bình chứa kim loại không dùng những dụng cụ có nguy cơ đánh lửa. Những bình chứa khi hết vẫn có thể gây hại. Phải sử dụng đúng phương tiện bảo hộ cá nhân. Sử dụng thiết bị bảo hộ phù hợp theo giới hạn tiếp xúc.

5. Các đường tiếp xúc và triệu chứng

- Đường mắt: gây dị ứng có thể gây bỏng, làm mù loà.

- Đường thở: gây dị ứng tuỳ thuộc mức độ hít phải. Triệu chứng bao gồm: hắt hơi, sổ mũi, đau họng. Nồng độ cao có thể gây phù phổi và tử vong. Liều gây chết 5000ppm

- Đường da: gây dị ứng hoặc bỏng

- Đường tiêu hóa: nêú nuốt phải có thể gây bỏng thực quản, dạ dày và viêm phúc mạc.