다음은 온실가스ㆍ에너지 목표관리 운영 등에 관한 지침 암모니아 생산시설… | [온실가스관리기사 필기] 19년 1회차 기출문제 상세 페이지

암모니아 합성은 하버-보슈법으로 이뤄진다. 수소와 질소를 3:1(H2:N2)의 비율로 맞춘 뒤 고온·고압 조건에서 철(Fe)계 촉매를 사용해 N2 + 3H2 → 2NH3 반응을 진행시킨다.
질소 분자의 삼중결합을 끊는 데 큰 활성화에너지가 필요해 촉매와 높은 온도가 요구되고, 기체 몰수가 4몰에서 2몰로 줄어드는 반응이므로 압력을 높일수록 평형이 생성물 쪽으로 이동한다. 다만 발열반응이어서 온도를 지나치게 올리면 평형수율이 떨어지므로 반응속도와 수율을 절충한 조건에서 운전하고 미반응 가스는 회수해 재순환시킨다.
온실가스 관점에서 암모니아 생산시설의 배출은 합성 반응 자체보다 원료 수소를 만드는 천연가스 수증기개질 등 공정에서 나오는 CO2와 연료 연소분이 대부분을 차지한다. 백금은 질산 제조 시 암모니아 산화용 촉매로 쓰이는 등 다른 공정의 촉매이고, 네온 같은 비활성 기체는 촉매 작용을 하지 못하며, 상온·상압에서는 카드뮴을 쓰더라도 암모니아 합성이 실용적으로 이루어지지 않는다.