El amoníaco puro, a menudo llamado amoníaco anhidro, sirve como piedra angular en la agricultura, la industria y la investigación. A diferencia del amoníaco doméstico, que es una solución acuosa diluida, el amoníaco anhidro es un compuesto denso y de alta pureza producido a escala comercial a partir de gas natural, aire y vapor. Los siguientes pasos describen el proceso establecido a gran escala que proporciona amoníaco líquido con calidad industrial.
El gas natural pasa primero a través de una corriente rica en hidrógeno que reacciona con compuestos de azufre para formar sulfuro de hidrógeno (H₂S). Luego, el H₂S se lava con lechos de óxido de zinc, convirtiéndolo en sulfuro de zinc (ZnS) y agua. La corriente de gas resultante ahora es principalmente metano (CH₄) con una contaminación mínima de azufre.
El metano purificado se calienta a aproximadamente 1500 °F (≈820 °C) en presencia de vapor y un catalizador de óxido férrico. Esta reacción de reformado con vapor produce una mezcla de monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H₂) y una pequeña cantidad de vapor de agua:
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
Las reacciones posteriores de cambio de agua y gas convierten el CO en dióxido de carbono (CO₂) y H₂ adicional:
CO + H₂O → CO₂ + H₂
El CO₂ y cualquier CO residual se eliminan utilizando absorbentes como soluciones de etanolamina. Luego, la corriente purificada se trata con un exceso de hidrógeno para llevar el equilibrio hacia metano y agua, produciendo una corriente de gas H₂ de alta pureza.
Se introduce exactamente un mol de nitrógeno (N₂) por cada tres moles de hidrógeno y la mezcla se somete a un catalizador de óxido férrico a alta presión (normalmente entre 150 y 300 bar). La reacción catalítica ocurre como:
3H₂ + N₂ → 2NH₃
El gas amoníaco recién formado se enfría a –30°F (≈–34°C) mientras se mantiene la presión, condensándolo en un líquido denso. Luego, este líquido se almacena en tanques aislados y con clasificación de presión para su distribución.
Durante todo el proceso, son esenciales protocolos de seguridad rigurosos debido al manejo de gases a alta temperatura, recipientes a alta presión e hidrógeno inflamable. Los controles ambientales, como la captura de azufre y el secuestro de CO₂, también son parte integral de la producción sostenible de amoníaco.
