A amônia pura – muitas vezes chamada de amônia anidra – serve como pedra angular na agricultura, na indústria e na pesquisa. Ao contrário da amônia doméstica, que é uma solução aquosa diluída, a amônia anidra é um composto denso e de alta pureza produzido em escala comercial a partir de gás natural, ar e vapor. As etapas a seguir descrevem o processo estabelecido em larga escala que fornece amônia líquida com qualidade industrial.
Etapa 1 – Dessulfurização do Gás Natural
O gás natural passa primeiro por uma corrente rica em hidrogênio que reage com compostos de enxofre para formar sulfeto de hidrogênio (H₂S). O H₂S é então esfregado com camadas de óxido de zinco, convertendo-o em sulfeto de zinco (ZnS) e água. A corrente de gás resultante é agora em grande parte metano (CH₄) com contaminação mínima por enxofre.
Etapa 2 – Reforma do Steam
O metano purificado é aquecido a aproximadamente 1.500°F (≈820°C) na presença de vapor e um catalisador de óxido férrico. Esta reação de reforma a vapor produz uma mistura de monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H₂) e uma pequena quantidade de vapor de água:
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂
As reações subsequentes de mudança água-gás convertem o CO em dióxido de carbono (CO₂) e H₂ adicional:
CO + H₂O → CO₂ + H₂
Etapa 3 – Purificação de Gás
O CO₂ e qualquer CO residual são removidos usando absorventes como soluções de etanolamina. A corrente purificada é então tratada com excesso de hidrogênio para conduzir o equilíbrio em direção ao metano e à água, produzindo uma corrente de gás H₂ de alta pureza.
Etapa 4 – Síntese de Amônia
Exatamente um mol de nitrogênio (N₂) é introduzido para cada três mols de hidrogênio, e a mistura é submetida a um catalisador de óxido férrico sob alta pressão (normalmente 150–300bar). A reação catalítica prossegue como:
3H₂ + N₂ → 2NH₃
Etapa 5 – Liquefação e Armazenamento
O gás amônia recém-formado é resfriado a –30°F (≈–34°C) enquanto mantém a pressão, condensando-o em um líquido denso. Este líquido é então armazenado em tanques isolados e com pressão nominal para distribuição.
Materiais Principais
- Gás natural (principalmente metano)
- Gás hidrogênio (H₂)
- Vapor (H₂O)
- Catalisador de óxido férrico (Fe₂O₃)
- Absorventes de etanolamina para remoção de CO₂/CO
Durante todo o processo, protocolos de segurança rigorosos são essenciais devido ao manuseio de gases de alta temperatura, vasos de alta pressão e hidrogênio inflamável. Os controles ambientais, como a captura de enxofre e o sequestro de CO₂, também são essenciais para a produção sustentável de amônia.
