Quy trình công nghệ sản xuất amoniac

Amoniac (NH₃) là một hợp chất vô cơ quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất phân bón, hóa chất công nghiệp, xử lý nước và làm chất làm lạnh. Trong công nghiệp hiện nay, quy trình sản xuất amoniac chủ yếu được thực hiện bằng công nghệ Haber-Bosch – một quy trình mang tính bước ngoặt trong ngành hóa học. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu chi tiết về quy trình công nghệ sản xuất amoniac, các phản ứng hóa học liên quan, điều kiện vận hành và ứng dụng thực tiễn.

✅ 1. Amoniac là gì?

🔹 Thông tin cơ bản:

• Công thức hóa học: NH₃

• CAS: 7664-41-7

• HS Code: 28141000

• Trạng thái: khí không màu, mùi khai nồng

• Dễ hóa lỏng dưới áp suất

• Có tính kiềm yếu, tan mạnh trong nước

🔹 Tính chất nổi bật:

• Tỏa nhiệt khi tan vào nước → tạo thành dung dịch NH₄OH

• Có tính khử mạnh

• Là nguyên liệu quan trọng trong tổng hợp phân đạm

✅ 2. Tổng quan quy trình sản xuất amoniac

🔹 Tên quy trình: Công nghệ Haber-Bosch

• Phản ứng tổng hợp amoniac từ nitơ (N₂) và hydro (H₂)

• Phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt

• Điều kiện nghiêm ngặt về áp suất, nhiệt độ và xúc tác

🔹 Phản ứng hóa học chính:

        N2(k) + 3H2(k) ⇌ 2NH3(k) + ΔH 

✅ 3. Nguyên liệu và thiết bị chính

🔹 Nguyên liệu:

• Khí N₂: từ không khí qua quá trình chưng cất phân đoạn hoặc tách bằng màng lọc

• Khí H₂: thu từ quá trình cải tạo khí metan bằng hơi nước (Steam Reforming)

🔹 Thiết bị chính:

• Lò reforming (tạo H₂)

• Tháp lọc CO/CO₂

• Thiết bị nén cao áp

• Buồng phản ứng (reactor)

• Thiết bị làm lạnh – ngưng tụ NH₃

• Bình tách NH₃ lỏng

✅ 4. Quy trình công nghệ sản xuất amoniac Haber-Bosch

Dưới đây là sơ đồ khái quát quy trình:

1. Tách Nitơ (N₂) từ không khí

2. Tạo Hydro (H₂) từ CH₄ + H₂O (phản ứng endo, nhiệt độ cao)

          CH4​ + H2​O → CO + 3H2​ 

          CO + H2O → CO2 + H2​​

1. Làm sạch khí hỗn hợp bằng cách loại CO, CO₂ (gây độc cho xúc tác)

2. Trộn N₂ và H₂ theo tỷ lệ 1:3

3. Nén khí lên áp suất 150 – 300 atm

4. Gia nhiệt đến 400 – 500°C

5. Xúc tác: Fe + Al₂O₃ + K₂O

6. Phản ứng tổng hợp NH₃ trong buồng phản ứng

7. Làm lạnh, tách NH₃ lỏng ra khỏi hỗn hợp khí

8. Hồi lưu phần khí chưa phản ứng về lại đầu vào

💡 Hiệu suất phản ứng mỗi chu trình thấp (~15%), nhưng nhờ hồi lưu liên tục → hiệu suất tổng thể đạt 97–98%.

✅ 5. Ứng dụng của amoniac trong đời sống và công nghiệp

✔ Phân bón hóa học: sản xuất urê, amoni nitrat, amoni phosphat
✔ Chất làm lạnh: trong hệ thống lạnh công nghiệp (NH₃ lỏng)
✔ Nguyên liệu trung gian: sản xuất axit nitric, amin, hydrazine
✔ Xử lý nước thải: trung hòa axit, loại bỏ kim loại nặng
✔ Tẩy uế, sát khuẩn chuồng trại (dạng dung dịch NH₄OH)

✅ 6. Ưu điểm và thách thức của công nghệ Haber-Bosch

🔹 Ưu điểm:

• Sản xuất với quy mô lớn, ổn định

• Ứng dụng rộng rãi, tạo ra lượng NH₃ đáp ứng toàn cầu

• Nguyên liệu rẻ (không khí và khí thiên nhiên)

🔹 Thách thức:

• Tiêu tốn nhiều năng lượng (áp suất, nhiệt độ cao)

• Phát thải CO₂ trong quá trình tạo H₂

• Yêu cầu xúc tác bền và tái sinh liên tục

✅ 7. Xu hướng mới: Sản xuất NH₃ xanh

Hiện nay, các nhà máy đang chuyển dần sang sản xuất NH₃ xanh từ điện phân nước tạo H₂, không dùng khí CH₄ → giảm phát thải CO₂.

Một số công nghệ mới:

• NH₃ từ hydro tái tạo

• Sử dụng xúc tác nhiệt độ thấp

• Tích hợp năng lượng mặt trời và điện gió

✅ Kết luận

Quy trình sản xuất amoniac (NH₃) là một trong những nền tảng của ngành công nghiệp hóa chất hiện đại. Dù được ứng dụng hơn 100 năm, công nghệ Haber-Bosch vẫn tiếp tục được tối ưu hóa để thân thiện môi trường, tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu suất. Việc hiểu rõ quy trình, nguyên lý và ứng dụng sẽ giúp các doanh nghiệp và kỹ sư vận hành hiệu quả hơn, đồng thời góp phần vào sự phát triển bền vững.

📞 Bạn cần tư vấn kỹ thuật, mua bán hóa chất NH₃, NH₄OH dùng trong sản xuất hoặc xử lý nước?
Liên hệ ngay với CÔNG TY TNHH HÓA CHẤT THUẬN NAM – đơn vị chuyên cung cấp hóa chất công nghiệp, cam kết chất lượng – giá cạnh tranh:

• ☎️ Hotline/Zalo: 0938 414 118

• 📩 Email: thunaco@gmail.com

• 🌐 Website: https://hoachatthuannam.com