Amoniak diproduksi dengan mereaksikan gas Hydrogen (H2) dan Nitrogen (N2) dengan rasio H2/N2 = 3 : 1 . Disamping dua komponen tersebut campuran juga berisi inlet dan gas-gas yang dibatasi kandungannya, seperti Argon (Ar) dan Methan (CH4). Secara umum tahapan-tahapan proses pembuatan Amoniak dapat diuraikan sebagai berikut :
1. Feed Treating dan Desulfurisasi
2. Reforming Section
3. Gas Purification
4. Synthesa Loop dan Amoniak Refrigerant
1. Feed Treating dan Desulfurisasi
Natural Gas sebagai bahan baku utama dalam pembuatan Amoniak haruslah di treatment terlebih dahulu untuk menghilangkan kotoran-kotoran dan senyawa kimiawi yang dapat mengganggu jalannya proses melalui beberapa tahapan berikut :
1.1. Desulfurization Sponge Iron
Sejumlah H2S dalam feed gas diserap di Desulfurization Sponge Iron dengan sponge iron sebagai media penyerap.
Reaksi :
Fe2O3.6H2O + H2S 
Fe2S3 6 H2O + 3 H2O
1.2. CO2 Removal Pretreatment Section
Feed Gas dari Sponge Iron dialirkan ke unit CO2 Removal Pretreatment Section
Untuk memisahkan CO2 dengan menggunakan larutan Benfield sebagai penyerap. Unit ini terdiri atas CO2 absorber tower, stripper tower dan benfield system.
1.3. Co-Mo /ZnO Desulfurizer
Seksi ini bertujuan untuk memisahkan sulfur organik yang terkandung dalam feed gas dengan cara mengubahnya terlebih dahulu mejadi Hydrogen Sulfida dan mereaksikannya dengan ZnO.
Reaksi :
RSH + H2 H2S + RH
H2S + ZnO ZnS + H2O
2. Reforming Section
2.1. Primary Reformer
Seksi ini bertujuan untuk mengubah feed gas menjadi gas sintesa secara ekonomis melalui dapur reformer dengan tube-tube berisi katalis nikel sebagai media kontak feed gas dan steam pada temperature (824 oC)dan tekanan (45 – 46 kg/cm2) tertentu . Adapun kondisi operasi acuan adalah perbandingan steam to carbon ratio 3,2 : 1.
Reaksi :
CH4 + H2O CO + 3 H2 - Q
CO + H2O CO2 + H2 + Q
Secara overall reaksi yang terjadi adalah reaksi endothermic sehingga membutuhkan burner dan gas alam sebagai fuel.
2.2. Secondary Reformer
Gas yang keluar dari primary reformer masih mengandung kadar CH4 yang cukup tinggi, yaitu 12 – 13 %, sehingga akan diubah menjadi H2 pada unit ini dengan perantaraan katalis nikel pada temperature 1002,5 oC.
Reaksi :
CH4 + H2O 3 H2 + CO
Kandungan CH4 yang keluar dari Secondary reformer ini diharapkan sebesar 0.34 % mol dry basis.
Karena diperlukan N2 untuk reaksi pembentukan Amoniak maka melalui media compressor dimasukkan udara pada unit ini.
Reaksi ;
2H2 + O2 2H2O
CO + O2 2CO2
3. Gas Purification
3.1. High Temperature Shift Converter (HTS)
Setelah mengalami reaksi pembentukan H2 di Primary dan Secondary Reformer maka gas proses didinginkan hingga temperature 371 oC untuk merubah CO menjadi CO2 dengan reaksi sebagai berikut :
CO + H2O CO2 + H2 + heat
Kadar CO yang keluar dari unit ini adalah 3,5 % mol dry basis dengan temperature gas outlet 432 oC– 437 oC.
3.2. Low Temperature Shift Converter (LTS)
Karena tidak semua CO dapat dikonversikan menjadi CO2 di HTS, maka reaksi tersebut disempurnakan di LTS setelah sebelumnya gas proses didinginkan hingga temperature 210 oC. Diharapkan kadar CO dalam gas proses adalah sebesar 0,3 % mol dry basis.
3.3. CO2 Removal
Karena CO2 dapat mengakibatkan degradasi di Amoniak Converter dan merupakan racun maka senyawa ini harus dipisahkan dari gas synthesa melalui unit CO2 removal yang terdiri atas unit absorber, striper serta benfield system sebagai media penyerap. System penyerapan di dalam CO2 absorber ini berlangsung secara counter current, yaitu gas synthesa dari bagian bawah absorber dan larutan benfield dari bagian atasnya. Gas synthesa yang telah dipisahkan CO2-nya akan keluar dari puncak absorber, sedangkan larutan benfield yang kaya CO2 akan diregenerasi di unit CO2 stripper dan dikembalikan ke CO2 absorber. Sedangkan CO2 yang dipisahkan digunakan sebagai bahan baku di pabrik urea.
Adapun reaksi penyerapan yang terjadi :
K2CO3 + H2O + CO2 2KHCO3
3.4. Methanasi
Gas synthesa yang keluar dari puncak absorber masih mengandung CO2 dan CO relative kecil, yakni sekitar 0,3 % mol dry basis yang selanjutnya akan diubah menjadi methane di methanator pada temperature sekitar 316 oC.
Reaksi :
CO + 3H2 CH4 + H2O + heat
CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O + heat
4. Synthesa Loop dan Amoniak Refrigerant
4.1. Synthesis Loop
Gas synthesa yang akan masuk ke daerah ini harus memenuhi persyaratan perbandingan H2/N2 = 2,5 – 3 : 1. gas synthesa pertama-tama akan dinaikkan tekanannya menjadi sekitar 177.5 kg/cm2 oleh syn gas compressor dan dipisahkan kandungan airnya melalui sejumlah K.O. Drum dan diumpankan ke Amoniak Converter dengan katalis promoted iron.
Reaksi :
3H2 + N2 2NH3 + heat
Kandungan Amoniak yang keluar dari Amoniak Converter adalah sebesar 12,05-17,2 % mol.
4.2. Amoniak Refrigerant
Amoniak cair yang dipisahkan dari gas synthesa masih mengandung sejumlah tertentu gas-gas terlarut. Gas-gas inert ini akan dipisahkan di seksi Amoniak Refrigerant yang berfungsi untuk :
Ø Mem-flash amoniak cair berulang-ulang dengan cara menurunkan tekanan di setiap tingkat flash drum untuk melepaskan gas-gas terlarut.
Ø Sebagai bagian yang integral dari refrigeration, chiller mengambil panas dari gas synthesa untuk mendapatkan pemisahan produksi amoniak dari Loop Synthesa dengan memanfaatkan tekanan dan temperature yang berbeda di setiap tingkat refrigeration.
5. Produk Amoniak
Produk Amoniak yang dihasilkan terdiri atas dua, yakni :
ü Warm Ammonia Product (30 oC) yang digunakan sebagai bahan baku untuk pabrik urea.
ü Cold Ammonia Product (-33 oC) yang disimpan dalam Ammonia Storage Tank.
