Сучасний процес отримання аміаку заснований на його синтезі з азоту і водню при температурах 380 - 450 0C і тиску 250 атм з використанням залізного каталізатора:
N2 (м) + 3H2 (м) = 2NH3 (м)
Азот одержують з повітря. Водень отримують відновленням води (пара) за допомогою метану з природного газу або з лигроина. Лігроїн (нафта) являє собою рідку суміш аліфатичних вуглеводнів, яка виходить при переробці сирої нафти (див. Гл. 18).
Робота сучасного аміачного заводу дуже складна. На рис. 7.2 показана спрощена схема дії аміачного заводу, що працює на природному газі. Ця схема дії включає вісім стадій.
1-я стадія. Видалення сірки з природного газу. Це необхідно, оскільки сірка є каталітична отрута (див. Розд. 9.2).
2-я стадія. Отримання водню відновленням пара при 750 0C і тиску 30 атм за допомогою нікелевого каталізатора:
CH4 (м) + H2O (р) = СО (м) + ДТ 2 (м)
3-тя стадія. Впуск повітря і згоряння частини водню в кисні вводиться повітря:
2H2 (м) + O2 (м) = 2H2O (р) У результаті виходить суміш водяної пари, моноксиду вуглецю і азоту. Водяна пара відновлюється з утворенням водню, як на 2-й стадії.
4-я стадія. Окислення моноксиду вуглецю, що утворюється на стадіях 2 і 3, до діоксиду вуглецю за такою реакції «зсуву»: СО (м) + H2O (р) = CO2 (м) + H2 (м)
Цей процес проводиться в двох «реакторах зсуву». У першому з них використовується каталізатор з оксиду заліза і процес проводиться при температурі близько 400 0C У другому використовується мідний каталізатор і процес проводиться при температурі 220 ° С.
5-я стадія. Вимивання діоксиду вуглецю з газової суміші за допомогою буферного лужного розчину карбонату калію або розчину будь-якого аміну, наприклад етаноламіну NH2CH2CH2OH. Діоксид вуглецю в кінці кінців зріджують і використовують для виробництва сечовини, або випускають в атмосферу.
6-я стадія. Після 4-й стадії в газовій суміші залишається ще близько 0,3% моноксиду вуглецю. Оскільки він може отруювати залізний каталізатор під час синтезу аміаку (на 8-й стадії), монооксид вуглецю видаляють шляхом конверсії воднем в метан на нікелевому каталізаторі при температурі 325 ° С.
7-я стадія. Газову суміш, яка тепер містить приблизно 74% водню і 25% азоту, піддають стисненню; при цьому її тиск зростає від 25-30 атм до 200 атм. Оскільки це призводить до підвищення температури суміші, її відразу ж після стиснення охолоджують.
8-я стадія. Газ з компресора надходить тепер у «цикл синтезу аміаку». Схема, наведена на рис. 7.2, дає спрощене уявлення про цю стадію. Спочатку газова суміш потрапляє в каталітичний конвертер, в якому використовується залізний каталізатор і підтримується температура 380-450 ° С. Газова суміш, що виходить з цього конвертера, містить не більше 15% аміаку. Потім аміак зріджують і направляють в приймальний бункер, а не прореагували гази повертають в конвертер.