Các phương pháp sản xuất urê từ khí thiên nhiên được sử dụng hiện nay trên thế giới, căn cứ vào khả năng thu hồi CO2 và NH3, đã phát triển thành ba công nghệ chính như sau:
• Công nghệ không thu hồi (Once-through process)
• Công nghệ thu hồi một phần (Partial recycle process)
• Công nghệ thu hồi hoàn toàn (Total recycle process)
Ngày nay, chỉ có công nghệ thu hồi hoàn toàn được áp dụng. Tổng chuyển hóa NH3 khoảng 99%. Kết quả không có sản phẩm phụ chứa Nitơ tạo thành và việc sản xuất urê chỉ phụ thuộc vào việc cung cấp CO2 và NH3 từ xưởng NH3. Tuy nhiên, công nghệ này cũng đắt nhất về chi phí đầu tư và vận hành. Việc phân hủy cacbamat được thực hiện bằng việc kết hợp gia nhiệt, giảm áp và quá trình stripping (quá trình này làm giảm áp suất riêng của một hoặc nhiều thành phần). Các công nghệ xuyên suốt hoặc thu hồi một phần thường đòi hỏi chi phí đầu tư thấp hơn, cũng như chi phí vận hành thấp hơn nhưng độ tin cậy giảm (do sự phụ thuộc lẫn nhau của phân xưởng urê và các phân xưởng khác), tính linh hoạt giảm (do tỷ lệ các sản phẩm phụ) và khó đồng bộ giữa 2 phân xưởng. Dịch urê thu được sau công đoạn phân hủy thường đạt nồng độ 65-77%. Dịch này có thể được sử dụng để sản xuất các loại phân bón chứa Nitơ hoặc chúng được cô đặc để sản xuất urê.
Công nghệ Urê không thu hồi
Vấn đề chủ yếu của việc sản xuất urê là phân ly cacbamat amôn chưa chuyển hóa và Amoniac dư của dung dịch urê tuần hoàn.
Cacbamat chưa chuyển hóa được phân hủy thành NH3 và khí CO2 bằng cách gia nhiệt hỗn hợp dòng công nghê ở điều kiện thấp áp. Khí NH3 và CO2 thoát khỏi dịch urê và được sử dụng để sản xuất các muối amôn bằng cách hấp thụ NH3 trong
acid sunfuaric và acid photphoric. Một Nhà máy như thế này sẽ có chi phí đầu tư tương đối thấp, nhưng có lượng khí thải tương đối lớn.
Do nhu cầu về urê cấp phân bón tinh khiết ngày càng tăng, nên các Nhà máy đi theo công nghệ không thu hồi ít có tính hấp dẫn, bởi vì nó sản xuất ra quá nhiều muối amôn với mức tuần hoàn nhỏ.
Công nghệ tuần hoàn dung dịch
Khí NH3 và CO2 thu hồi từ dòng công nghệ của tháp tổng hợp trong các công đoạn phân hủy ở các áp suất khác nhau (cao áp, trung áp và tháp áp) được hấp thụ trong nước và được tái tuần hoàn trở lại cho tháp tổng hợp dung dịch cacbamat amôn lỏng có chứa Amoniac. Hầu như toàn bộ gần một nửa công suất urê của thế giới sản xuất ra đi theo công nghệ này.
Hiện nay, phần lớn các nhà máy trên thế giới sản xuất urê theo các công nghệ sau:
• Công nghệ C cải tiến tuần hoàn toàn bộ Misui – Toatsu
• Công nghệ Montedision
• Công nghệ stripping CO2 Stamircarbon