Ren ammoniak – ofta kallad vattenfri ammoniak – fungerar som en hörnsten inom jordbruk, industri och forskning. Till skillnad från hushållsammoniak, som är en utspädd vattenlösning, är vattenfri ammoniak en tät förening med hög renhet som produceras i kommersiell skala av naturgas, luft och ånga. Följande steg beskriver den etablerade, storskaliga processen som levererar flytande ammoniak av industriell kvalitet.
Naturgas leds först genom en väterik ström som reagerar med svavelföreningar och bildar vätesulfid (H₂S). H₂S skrubbas sedan med zinkoxidbäddar och omvandlar det till zinksulfid (ZnS) och vatten. Den resulterande gasströmmen är nu till stor del metan (CH4) med minimal svavelförorening.
Den renade metanen upphettas till ungefär 1500°F (≈820°C) i närvaro av ånga och en järnoxidkatalysator. Denna ångreformeringsreaktion producerar en blandning av kolmonoxid (CO), väte (H₂) och en liten mängd vattenånga:
CH4 + H2O -> CO + 3H2
Efterföljande vatten-gas-skiftreaktioner omvandlar CO till koldioxid (CO₂) och ytterligare H₂:
CO + H2O → CO2 + H2
CO2 och eventuell kvarvarande CO avlägsnas med hjälp av absorbenter såsom etanolaminlösningar. Den renade strömmen behandlas sedan med överskott av väte för att driva jämvikten mot metan och vatten, vilket ger en H₂-gasström med hög renhet.
Exakt en mol kväve (N₂) tillförs för var tredje mol väte och blandningen utsätts för en järnoxidkatalysator under högt tryck (vanligtvis 150–300 bar). Den katalytiska reaktionen fortskrider som:
3H2 + N2 -> 2NH3
Den nybildade ammoniakgasen kyls till –30°F (≈–34°C) under bibehållande av trycket och kondenserar den till en tät vätska. Denna vätska lagras sedan i isolerade, tryckklassade tankar för distribution.
Under hela processen är rigorösa säkerhetsprotokoll nödvändiga på grund av hanteringen av högtemperaturgaser, högtryckskärl och brandfarligt väte. Miljökontroller, såsom svavelavskiljning och CO₂-bindning, är också en del av hållbar ammoniakproduktion.
