4.1.1.1. Tổng hợp amoniac
Amoniac (NH3) là nguyên liệu ban đầu để tổng hợp phân đạm. Quá trình tổng hợp sử dụng chủ yếu là khí thiên nhiên qua các quá trình sau:
Đầu tiên chuyển hĩa thành khí tổng hợp (quá trình reforming hơi nước) CH4 + ½ O2 CO + 2H2
CH4 + H2O CO + 3H2
CO + H2O CO2 + H2
Sau khi loại bỏ CO là tiếp đến giai đoạn tổng hợp amoniac: N2 + 3H2 2NH3 + Q
Xúc tác cho phản ứng này là các oxyt như Fe2O3, Fe3O4, FeO, Al2O3, Cr2O3, TiO2…Phản ứng này xảy ra ở áp suất cao (25 đến 100MPa), nhiệt độ 5000C.
4.1.1.2. Tổng hợp metanol
Metanol là một trong những nguyên liệu và dung mơi quan trọng trong cơng nghiệp hĩa học. Metanol cịn được coi là nhiên liệu lý tưởng vì nĩ cĩ khả năng cháy hồn tồn khơng gây ơ nhiễm mơi trường, ngồi ra nĩ được sử dụng làm phụ gia tăng trị số octan cho xăng.
Cĩ thể tổng hợp metanol bằng cách oxy hĩa khơng hồn tồn metan theo phản ứng sau:
CH4 + [O] CH3OH
Xúc tác sử dụng trong quá trình này cĩ thể là: Các kim loại Fe, Ni, Cu, Pd… các oxyt của chúng, hoặc hỗn hợp oxyt và kim loại.
Ngày nay trong cơng nghiệp, xúc tác được sử dụng là V2O5 với nguyên liệu là hệ CH4, O2, NO và các nhiệt độ khác là nhiệt độ, áp suất.
Trong cơng nghiệp hĩa chất, metanol được sử dụng như là một bán sản phẩm cho nhiều quá trình tổng hợp cơng nghiệp. Phần lớn metanol dùng cho điều chế formandehit và một số chất quan trọng như: Cloruametyl (CH3Cl), metyl amin (CH3NH2), axit axetic (CH3COOH), vinylmetyl ete (CH3O-CH=CH2), metyl mercaptan (CH3SH)…
Như vậy, oxy hĩa trực tiếp metan cĩ thể thu được sản phẩm là metanol và formaldehyt. Việc sử dụng NOx như là chất khơi mào hoặc chất oxi hĩa cho phản ứng đã đem lại những hiệu quả rõ rệt. Thành phần sản phẩm thu được khi oxy hĩa trực tiếp metan cĩ thể tham khảo ở hình 4.1.