การผลิตปุ๋ยยูเรีย (NH2CONH2)

เตรียมได้จากปฏิกิริยาระหว่างแก๊ส NH₃ กับแก๊สCO₂ โดยใช้อุณหภูมิประมาณ  180-210 องศาเซลเซียส และความดัน 140-250 บรรยากาศ จะได้แอมโมเนียมคาร์บาเมต (NH₂CONH₄) กับน้ำ ดังสมการ

                2NH_{3 (g)} + CO_{2 (g)} → NH₂CONH_{4 (aq)}

NH₂CONH_{4 (aq)}  →  NH₂CONH_{2 (aq)} + H₂O _(l)

                NH₃ กับCO₂ เตรียมได้จากก๊าซธรรมชาติ

                NH₃ เตรียมจาก N₂ และ H₂ ในอากาศ โดยนำอากาศมากลั่นลำดับส่วน  คือ ลดอุณหภูมิลงมากๆ พร้อมกับเพิ่มความดันจนอากาศกลายเป็นของเหลว

                เริ่มต้นเตรียม N₂ จากอากาศโดยกระบวนการ liquefaction คือ ทำให้อากาศกลายเป็ฯของเหลวทั้งหมดก่อนโดยการลดอุณหภูมิลงมากๆ และเพิ่มความดันสูงๆ จากนั้นนำอากาศเหลวซึ่งมี N₂ และ O₂ เป็นส่วนใหญ่มากลั่นลำดับส่วนแยกออกจากกัน N₂ ซึ่งมีจุดเดือดต่ำกว่า O₂ จะแยกออกมาก่อนแล้ว O₂  จึงกลั่นออกมา ภายหลัง

                การเตรียม H₂ ในกรณีที่มีก๊าซปิโตรเลียมหรือก๊าซธรรมชาติ โดยนำ O₂  ที่ได้จากการกลั่นลำดับส่วนอากาศมาทำปฏิกิริยาดังสมการ  โดยใช้ภาวะที่เหมาะสมและใช้ Niเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จะได้ H₂ และCO₂ ซึ่งเรียกรวมกันว่า water gas

                2CH_{4 (g)} + O_{2 (g)}                  --Ni--à                  2CO _(g) + 4H_{2 (g)}

หรืออาจใช้ไอน้ำทำปฏิกิริยากับก๊าซ CH₄ โดยตรง จะได้ก๊าซ CO และH₂ เช่นเดียวกัน

               

                CH_{4 (g)} + H₂O _(g)       ---Ni-        à           CO _(g) + 3H_{2 (g)}

เมื่อแยกก๊าซ H₂ ออกจากก๊าซผสมแล้ว จึงนำก๊าซ COที่เหลือไปทำปฏิกิริยากับก๊าซ CH₄ อีกภายใต้อุณหภูมิสูง และมีตัวเร่งปฏิกิริยาเหมาะสม จะได้ก๊าซ CO₂ และH₂

               

FeO,Cr2O3

               

                              CH_{4 (g)} + CO _(g)     →     CO_{2 (g)} + H_{2 (g)}

	400๐C

               

ก๊าซผสมทั้งหมด (CO+H₂) สามารถแยกออกจากกันได้โดยผ่านเข้าไปในหอคอยที่มีน้ำพ่นลงมา ก๊าซ CO₂ ละลายน้ำได้ เกิดเป็นกรด H₂CO₃ ไหลออกทางส่วนล่างของหอคอยพร้อมกับน้ำ

                                CO_{2 (g)} + H₂O _(l) → H₂CO_{3 (aq)}

                สำหรับก๊าซ H₂  ซึ่งไม่ละลายน้ำจะผ่านขึ้นไปออกทางส่วนบนของหอคอย เก็บไว้ทำปฏิกิริยากับ N₂ เพื่อเตรียมก๊าซ NH₃ ต่อไป

                สำหรับกรด H₂CO₃ นำไปแยกสลายให้กลับมาเป็นก๊าซ CO₂ได้ โดยนำ H₂CO₃ ไปลดความดันและเพิ่มอุณหภูมิ

               

               

                                           เพิ่มอุณหภูมิ

                    H₂CO_{3 (aq)}        →       CO_{2 (g)} + H₂O _(l)

	ลดความดัน

               

ก๊าซ N₂ ที่เตรียมจากอากาศ และ H₂ ที่ได้จากก๊าซธรรมชาตินำมาทำปฏิกิริยากันจะได้ NH₃ เนื่องจากเป็นปฏิกิริยาที่มีภาวะสมดุลจึงต้องเลือกภาวะที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ก๊าซ มากที่สุด โดยทั่วๆไปใช้อุณหภูมิประมาณ 300 องศาเซลเซียส 350 บรรยากาศ และใช้ เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

                เมื่อนำก๊าซ NH₃ไปทำปฏิกิริยากับก๊าซ CO₂ จะได้ปุ๋ยยูเรีย

                CH_{3 (g)} + CO_{2 (g)}  → NH₂CONH_{2 (s)} + H₂O _(l)

                นอกจากนี้ ถ้าใช้ถ่านหินลิกไนต์เป็นวัตถุดิบแทนก๊าซธรรมชาติ จะเตรียม CO₂ และ H₂ ได้โดยการเผารวมกับ O₂ จะได้ CO₂ 9.4%,CO 59.9%, H₂  28.6% และก๊าซอื่นๆ 2.1%

                เมื่อแยกก๊าซอื่นๆที่ไม่ต้องการ เช่น H₂S และNO ออกไปแล้วจึงทำให้ CO กลายเป็นCO₂ โดยนำก๊าซผสมไปทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่ความดันสูงๆ และมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม CO จะรวมตัวกับ H₂O ได้เป็น

CO₂ และ H₂

                หลังจากได้ก๊าซผสม CO₂ และ H₂ แล้ว กระบวนการต่อๆไป สำหรับเตรียมปุ๋ยยูเรีย จะเหมือนกับกรณีที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ