Ngành hoá chất cơ bản và phân bón gồm vài nhóm nhà máy lớn với nguyên liệu và công nghệ rất khác nhau: nhà máy đạm đi từ khí thiên nhiên hoặc than, nhà máy lân đi từ quặng apatit, nhà máy xút clo đi từ muối, nhà máy axit đi từ lưu huỳnh, và rất nhiều xí nghiệp NPK chỉ phối trộn các nguyên liệu đã có. Vị trí mỗi nhà máy gần như do nguồn nguyên liệu quyết định.
Bài này giải thích nguyên lý từng nhóm ở mức đủ để hiểu ngành, không đi vào công thức hay quy trình pha chế. Hoá chất là lĩnh vực có nguy cơ cao, được quản lý bằng Luật Hoá chất và nhiều quy định chuyên ngành; bạn cần kiểm bản hiện hành của các văn bản này trước khi làm bất cứ việc gì liên quan đến sản xuất, kinh doanh hoá chất.
Các nhóm nhà máy và nguyên liệu đầu vào
Bảng tóm tắt các nhóm chính, theo nguyên lý.
| Nhóm nhà máy | Nguyên liệu chính | Sản phẩm | Vì sao đặt ở đó |
|---|---|---|---|
| Đạm urê | Khí thiên nhiên hoặc than, không khí, nước | Amoniac, urê, có nơi làm thêm các sản phẩm khác từ amoniac | Gần mỏ khí, đường ống khí hoặc vùng than |
| Phân lân | Quặng apatit, axit sunfuric | Supe lân, lân nung chảy, DAP, MAP | Gần mỏ apatit hoặc cảng nhận quặng |
| NPK | Đạm, lân, kali và vi lượng đã có sẵn | Phân hỗn hợp nhiều công thức | Gần vùng tiêu thụ nông nghiệp và cảng |
| Xút clo | Muối ăn, nước, điện | Xút, clo, axit clohydric, nước javen | Gần khách hàng công nghiệp, nguồn điện |
| Axit sunfuric | Lưu huỳnh hoặc quặng pirit | Axit sunfuric các nồng độ | Thường gắn với nhà máy phân lân và khách công nghiệp |
Kali là thành phần mà Việt Nam gần như phải nhập toàn bộ, vì không có mỏ kali đang khai thác quy mô lớn. Điều này khiến phân kali và NPK chịu ảnh hưởng của thị trường thế giới rõ hơn đạm và lân. Ngược lại, khí và than trong nước giúp ngành đạm chủ động hơn, dù vẫn chịu ảnh hưởng của giá năng lượng.
Nhà máy đạm: từ khí hoặc than tới hạt urê
Nguyên lý chung của nhà máy đạm là tạo ra hydro từ khí thiên nhiên hoặc than, lấy nitơ từ không khí, tổng hợp thành amoniac ở áp suất và nhiệt độ cao có xúc tác, rồi cho amoniac phản ứng với khí cacbonic để tạo urê, cuối cùng tạo hạt và làm nguội. Đây là dây chuyền liên hoàn, vốn rất lớn, chạy liên tục.
Ở Việt Nam, các nhà máy đạm dùng khí nằm ở vùng Phú Mỹ thuộc Bà Rịa – Vũng Tàu cũ (nay thuộc TP.HCM) và ở Cà Mau, gắn với đường ống khí từ mỏ ngoài khơi. Các nhà máy đạm dùng than nằm ở phía Bắc, như nhà máy ở vùng Bắc Giang cũ (nay thuộc Bắc Ninh) và ở Ninh Bình. Nhà máy dùng than có công nghệ khí hoá than phức tạp hơn và nhiều chất thải rắn hơn.
Amoniac là hoá chất độc, dễ gây bỏng đường hô hấp khi rò rỉ, nên khu tổng hợp và kho chứa amoniac có hệ thống phát hiện rò rỉ, quy trình ứng phó sự cố và vùng an toàn. Đây là điểm chung với các kho lạnh dùng amoniac trong ngành thực phẩm, nhưng ở quy mô lớn hơn nhiều. Người làm ở khu này được huấn luyện riêng và diễn tập định kỳ.
Nhà máy lân: quặng apatit Lào Cai và các loại phân lân
Nguồn quặng apatit chính của Việt Nam nằm ở Lào Cai. Quặng được khai thác, tuyển, rồi chở về các nhà máy phân lân. Có hai hướng chế biến cơ bản: dùng axit sunfuric phân giải quặng để tạo supe lân, hoặc nung chảy quặng cùng các phụ gia ở nhiệt độ cao để tạo phân lân nung chảy. Hướng thứ ba, tạo axit photphoric rồi trung hoà bằng amoniac, cho ra DAP và MAP có hàm lượng dinh dưỡng cao hơn.
Những cái tên nhà máy lâu năm như Supe phốt phát Lâm Thao ở Phú Thọ, Phân lân nung chảy Văn Điển ở Hà Nội là thông tin phổ biến trong ngành; các nhà máy DAP được đặt ở Lào Cai, gần mỏ, và ở Hải Phòng, gần cảng. Vì phân lân dùng nhiều axit sunfuric, nhà máy lân thường có xưởng axit riêng đi kèm.
Chất thải đặc trưng của nhà máy DAP là bã thạch cao, khối lượng rất lớn. Việc tìm cách dùng bã này làm vật liệu xây dựng, phụ gia xi măng là chủ đề được quan tâm lâu nay, vì bãi chứa chiếm nhiều diện tích và cần kiểm soát để không ảnh hưởng môi trường.
NPK: nhánh có nhiều xí nghiệp vừa và nhỏ nhất
Phối trộn hay tạo hạt. Xưởng NPK đơn giản trộn các hạt đạm, lân, kali có sẵn theo công thức rồi đóng bao. Nhà máy NPK tạo hạt thì nghiền, phối trộn, tạo hạt đồng nhất, sấy và sàng, cho mỗi hạt có đủ các thành phần.
Vốn đầu tư thấp hơn. So với nhà máy đạm hay lân, xưởng NPK cần vốn nhỏ hơn nhiều, nên số lượng xí nghiệp nhiều, phân bố khắp các vùng nông nghiệp.
Chất lượng là điểm yếu dễ thấy. Thị trường phân bón từng có tình trạng hàng kém chất lượng, không đủ hàm lượng công bố. Phân bón thuộc nhóm phải quản lý chặt, từ công bố hợp quy, ghi nhãn tới điều kiện cơ sở sản xuất; yêu cầu cụ thể cần kiểm văn bản hiện hành.
Bụi và hút ẩm. Nhà xưởng NPK nhiều bụi, nhiều nguyên liệu hút ẩm dễ đóng cục; thông gió, hút bụi và kho khô là điều kiện vận hành cơ bản.
Công thức theo vùng và cây trồng. Thế mạnh thật của xí nghiệp NPK nằm ở việc có công thức hợp với đất và cây của vùng mình bán: lúa, cà phê, sầu riêng, rau màu cần tỷ lệ khác nhau. Nhiều xí nghiệp có kỹ sư nông học đi thực địa, và đây là điều đáng hỏi khi đánh giá một nhà sản xuất phân bón.
Xút clo và axit: hoá chất của các ngành khác
Nhà máy xút clo điện phân dung dịch muối để tạo ra xút, khí clo và hydro, từ đó làm tiếp axit clohydric, nước javen và các sản phẩm khác. Xút dùng cho ngành giấy, dệt nhuộm, xử lý nước, chế biến thực phẩm; clo và các sản phẩm từ clo dùng xử lý nước, sản xuất nhựa PVC. Công nghệ màng trao đổi ion hiện là hướng phổ biến vì sạch hơn các công nghệ cũ dùng thuỷ ngân.
Axit sunfuric là hoá chất công nghiệp được dùng nhiều bậc nhất, cho phân bón, xử lý kim loại, sản xuất ắc quy, dệt nhuộm. Nhà máy thường đốt lưu huỳnh tạo khí lưu huỳnh đioxit, chuyển hoá có xúc tác thành lưu huỳnh trioxit rồi hấp thụ để tạo axit, đồng thời thu hồi nhiệt để phát điện hoặc cấp hơi cho các xưởng khác.
Ở góc người tìm nhà cung cấp, những hoá chất cơ bản này thường đến từ số ít nhà máy lớn và qua mạng lưới nhà phân phối hoá chất. Kinh doanh, vận chuyển, lưu trữ chúng đều thuộc diện quản lý chặt theo Luật Hoá chất và quy định về hàng nguy hiểm; doanh nghiệp cần kiểm điều kiện hiện hành trước khi tham gia.
Kho, vận chuyển và phân phối: mắt xích có nhiều xí nghiệp nhỏ
Giữa nhà máy hoá chất lớn và người dùng cuối là cả một mạng lưới xí nghiệp vừa và nhỏ: nhà phân phối hoá chất, kho chứa, cơ sở sang chiết đóng gói lại từ bồn lớn ra can, phuy, bao nhỏ, đơn vị vận chuyển hàng nguy hiểm. Phần lớn doanh nghiệp tìm nguồn hoá chất cơ bản làm việc với mắt xích này chứ không trực tiếp với nhà máy.
Mắt xích này cũng là nơi rủi ro hay tập trung: kho chật xếp hoá chất không tương thích cạnh nhau, can sang chiết không ghi nhãn đầy đủ, xe chở không đúng loại. Một cơ sở làm bài bản sẽ có phiếu an toàn hoá chất cho từng sản phẩm, kho phân khu, nhãn đúng quy định, người được huấn luyện về an toàn hoá chất và phương án ứng phó sự cố đã được duyệt theo quy định hiện hành.
Với người tìm nhà cung cấp, hỏi phiếu an toàn hoá chất, xem cách xếp kho và cách ghi nhãn trên bao bì là những bước đơn giản cho biết nhiều điều. Việc mua hoá chất cho xưởng, bảo quản và dùng thế nào thuộc một chủ đề khác; ở đây chỉ cần biết rằng chuỗi hoá chất dài hơn và nhiều tầng hơn người ngoài thường nghĩ.
Nguy cơ đặc thù và nguyên tắc an toàn của ngành
Ngành hoá chất và phân bón có những nguy cơ đòi hỏi kỷ luật cao hơn hầu hết các ngành khác. Ở mức nguyên tắc:
- Rò rỉ khí độc như amoniac, clo: cần hệ thống phát hiện, phương án sơ tán, mặt nạ phòng độc ở vị trí dễ lấy và diễn tập định kỳ.
- Hoá chất ăn mòn như axit, xút: bỏng da, mắt; cần đồ bảo hộ đúng loại, vòi rửa mắt và tắm khẩn cấp gần khu thao tác.
- Thiết bị áp lực, nhiệt độ cao: phải kiểm định theo quy định, không vận hành quá giới hạn.
- Cháy nổ: hydro, khí đốt, bụi một số nguyên liệu; Luật Phòng cháy, chữa cháy và cứu nạn, cứu hộ 2024 đặt yêu cầu cho cơ sở có nguy cơ cao.
- Lưu trữ không tương thích: một số hoá chất để gần nhau có thể phản ứng nguy hiểm, nên kho phải phân khu theo phiếu an toàn hoá chất.
- Làm việc trong bồn, bể, không gian kín: thiếu ôxy, khí độc tích tụ; chỉ vào khi có giấy phép làm việc, đo khí và người giám sát bên ngoài.
Luật An toàn, vệ sinh lao động 2015, Luật Hoá chất và Luật Bảo vệ môi trường 2020 cùng đặt khung cho các nghĩa vụ này. Với người sắp vào làm nhà máy hoá chất, câu hỏi đáng hỏi nhất khi phỏng vấn là nhà máy huấn luyện ứng phó sự cố hoá chất thế nào và bao lâu diễn tập một lần.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao có nhà máy đạm chạy bằng khí và có nhà máy chạy bằng than?
Cả hai đều cần nguồn hydro để tổng hợp amoniac. Nhà máy gần mỏ khí dùng khí thiên nhiên vì công nghệ gọn và sạch hơn; nơi không có khí nhưng có than thì dùng công nghệ khí hoá than, phức tạp hơn và nhiều chất thải hơn. Vị trí nhà máy vì vậy gắn với nguồn nguyên liệu.
Phân lân nung chảy và supe lân khác nhau thế nào?
Supe lân làm bằng cách dùng axit sunfuric phân giải quặng apatit, lân dễ tan trong nước. Lân nung chảy làm bằng cách nung quặng với phụ gia ở nhiệt độ rất cao rồi làm nguội nhanh, lân tan chậm hơn và có thêm một số chất khác. Mỗi loại hợp với loại đất và cây trồng khác nhau.
Xưởng NPK nhỏ có phải là nhà máy hoá chất không?
Xưởng NPK phối trộn không có phản ứng hoá học lớn như nhà máy đạm hay lân, nhưng vẫn là cơ sở sản xuất phân bón, thuộc diện quản lý chuyên ngành về điều kiện sản xuất, công bố chất lượng và ghi nhãn. Quy định cụ thể cần kiểm văn bản hiện hành.
Vì sao Việt Nam phải nhập gần như toàn bộ phân kali?
Vì trong nước chưa có mỏ muối kali được khai thác ở quy mô lớn. Kali chủ yếu đến từ các nước có mỏ lớn, nên giá phân kali và phân NPK chứa kali chịu ảnh hưởng trực tiếp của thị trường thế giới.
Người không chuyên có nên tự pha chế phân bón hay hoá chất tại nhà không?
Không nên. Nhiều hoá chất cơ bản có thể phản ứng nguy hiểm khi pha trộn sai, sinh khí độc hoặc nhiệt. Sản xuất và kinh doanh phân bón, hoá chất đều cần điều kiện cơ sở và giấy phép theo quy định. Bài này chỉ giải thích ngành ở mức nguyên lý.