Công đoạn khử này sử dụng dung dịch keo Tananh có tính oxy hóa mạnh, hiệu suất khử H2S cao. Khí than được qua hệ thống quạt để nâng áp suất đi vào tháp khử H2S, sau tháp khử hàm lượng H2S giảm xuống còn < 150mg/m3 được đưa vào đoạn I của máy nén khí nguyên liệu H2 - N2 6 cấp.

Dịch tananh sau hấp thụ lại được đưa đi tái sinh và đưa trở lại quá trình hấp thụ, bọt lưu huỳnh được thu lại chế thành sản phẩm phụ là lưu huỳnh rắn.

Hỗn hợp khí than sau khử H2S thấp áp vào đoạn I máy nén 6 cấp để thực hiện quá trình nén nâng áp, khí than ẩm ra đoạn III có áp suất P = 2,1MPa; nhiệt độ 40oC được đưa tới công đoạn biến đổi. Đầu tiên đi qua bộ phân ly dầu, nước, sau đó qua 2 bộ lọc bằng than cốc để khử hết dầu, bụi và các tạp chất khác, rồi đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí biến đổi, sau đó hỗn hợp với hơi nước quá nhiệt đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí than, ra khỏi bộ trao đổi nhiệt khí than được hỗn hợp với khí than lạnh thành hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 - 210 oC, tỉ lệ hơi nước/khí khoảng 0,3; đi vào đỉnh lò biến đổi số 1, lần lượt qua các tầng chất bảo vệ, tầng chống độc - chống oxy và tầng xúc tác biến đổi chịu lưu huỳnh. Một phần khí CO bị chuyển hóa, nhiệt độ hỗn hợp khí đạt 350 - 380oC đi ra khỏi đáy lò biến đổi số 1, đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí than, rồi đi vào bộ làm lạnh nhanh 1 bằng nước ngưng. Hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 - 210oC đi vào đoạn trên lò biến đổi số II, tiếp tục tiến hành phản ứng chuyển hóa CO, nhiệt độ đạt 300 - 320oC rồi đi ra và đi qua bộ làm lạnh nhanh II bằng nước ngưng, hỗn hợp khí có nhiệt độ 180 - 210oC tiếp tục đi vào đoạn dưới của lò biến đổi số II, phần khí CO còn lại tiếp tục bị chuyển hóa. Khí biến đổi có nhiệt độ 250oC và [CO] 1,5% ra khỏi lò biến đổi số II, đi vào thiết bị trao đổi nhiệt khí biến đổi, qua thiết bị đun sôi khí biến đổi của hệ thống tái sinh tăng áp dung dịch khử CO2 để thu hồi nhiệt một lần nữa, sau đó được đưa tới cương vị khử H2S trong khí biến đổi.

Khí biến đổi tới đi vào phía dưới của tháp hấp thụ, qua các tầng đệm H2S được hấp thụ bởi dung dịch Tananh từ đỉnh tháp xuống.

Khí được phân ly bọt ở bộ khử bọt trên đỉnh tháp sau đó đi ra khỏi tháp hấp thụ vào tháp phân ly, ở đây mù dịch Tananh cuốn theo khí được tách ra và khí tiếp tục được đưa sang cương vị khử CO2 bằng dung dịch kiềm nóng.

Khí biến đổi sau khử lưu huỳnh qua thiết bị trao đổi nhiệt được gia nhiệt bởi khí từ công đoạn biến đổi đến, nhiệt độ tăng từ 40oC đến 90oC và đi vào phía dưới tháp hấp thụ, khí sau khi khử CO2 ra khỏi đỉnh tháp hấp thụ, qua thiết bị làm lạnh bằng nước, thiết bị phân ly rồi đi về đoạn IV máy nén khí nguyên liệu 6 cấp.

Khí tinh chế vào đoạn IV máy nén khí nguyên liệu được nén lên áp suất 12,5MPa đưa sang cương vị tinh chế vi lượng bằng dung dịch Amoniac Acetat đồng và dung dịch kiềm. Quá trình tổng hợp NH3 đòi hỏi hàm lượng các chất gây ngộ độc xúc tác như CO, CO2, H2S và O2 là nhỏ nhất. Công đoạn rửa đồng và rửa kiềm nhằm khử tối đa các chất đó. Ra khỏi công đoạn này khí tinh chế còn lượng rất nhỏ H2S và (CO + CO2) < 20 PPM được gọi là khí tinh luyện.

Khí tinh luyện với thành phần chủ yếu là N2 và H2 theo tỉ lệ H2 : N2 = 3:1 vào đoạn VI máy nén để tăng áp cho quá trình tổng hợp NH3. Khí tinh luyện ra đoạn VI máy nén có P = 31,5 MPa được đưa qua bộ phận phân ly dầu, nước, sau đó vào thiết bị 2 kết hợp, tại đây nó được kết hợp với khí tuần hoàn, được làm lạnh bằng khí lạnh và bằng NH3, giảm nhiệt độ xuống - 2oC, các cấu tử lỏng như dầu, nước, NH3 bị ngưng tụ và phân ly, khí ra khỏi thiết bị 2 kết hợp được dẫn vào tháp tổng hợp NH3 lần 1, vừa để làm lạnh tháp đồng thời cũng nhận nhiệt của phản ứng tổng hợp, ra khỏi tháp lần 1 trao đổi nhiệt với khí ra tháp lần 2, nâng nhiệt độ lên 180oC, rồi vào tháp tổng hợp lần 2, cùng với sự có mặt của xúc tác sắt (Fe) để tiến hành phản ứng tổng hợp:

N2 + 3H2 = 2NH3 + Q

NH3 hình thành ở trạng thái khí, ra khỏi tháp được làm lạnh gián tiếp bằng nước và nhưng tụ thành NH3 lỏng qua phân ly 1 để tách NH3 ngưng tụ ra khỏi hỗn hợp khí, sau đó hỗn hợp khí này được đưa qua máy nén tuần hoàn turbine nâng áp suất lên để bù phần áp suất bị giảm do phản ứng tổng hợp NH3 là phản ứng giảm thể tích và lượng khí NH3 bị ngưng tụ sau bộ làm lạnh bằng nước. Ra máy nén tuần hoàn hỗn hợp khí đi vào thiết bị 2 kết hợp, trộn lẫn với nguồn khí mới từ máy nén khí nguyên liệu tới, tiếp tục đi từ trên xuống thực hiện quá trình làm lạnh, ngưng tụ và phân ly, phần khí không ngưng còn lại tiếp tục quay trở lại tháp tổng hợp thực hiện chu trình tuần hoàn liên tục, NH3 lỏng có nồng độ 99,8% được phân tách khỏi hệ thống bằng các thiết bị phân ly, được giảm áp xuống 2,4 MPa, qua thùng chứa trung gian được đưa ra kho chứa NH3 lỏng (kho cầu) là sản phẩm cuối cùng của quá trình tổng hợp NH3.

Từ kho cầu NH3 lỏng được cấp đến hệ thống bơm NH3 cao áp, nâng áp suất lên 20 MPa, được đưa vào tháp tổng hợp Ure.

Khí CO2 được nhả ra từ tháp tái sinh CO2 khu vực tinh chế khí, xưởng tổng hợp NH3 được đưa đến công đoạn nén khí CO2 5 cấp - 836, khí CO2 ra đoạn 3 có áp suất 3,3 MPa, được đưa qua hệ thông khử H2S trong khí CO2, qua tháp khử hàm lượng H2S giảm xuống còn < 5 PPm, được đưa trở lại đoạn 4 máy nén CO2, tiếp tục được nâng áp suât lên 20MPa, được đưa đến tháp tổng hợp Ure. Tại tháp tổng hợp, với nhiệt độ 1900C và áp suất 20 MPa, phản ứng tổng hợp Ure xảy ra, tiến hành theo 2 giai đoạn rất nhanh:

4NH3 + 2CO2 + H2O = 2NH4COONH2 + 38000 kcal/kmol

Sau đó dung dịch Cacbamat tách nước tạo thành ure:

NH4COONH2 = (NH2)2CO + H2O + 6 800kcal/kmol

Rút gọn 2 phản ứng trên ta có phản ứng tổng hợp:

2NH3 + CO2 = (NH2)2CO + H2O + Q

Hiệu suất của phản ứng đạt 65 - 68%.

Quá trình tổng hợp Urê mang tính tuần hoàn toàn bộ. Toàn bộ NH3 và CO2 dư được đưa trở lại đầu hệ thống. Dịch phản ứng (cacbamat amon) có nồng độ thấp 30% qua các công đoạn phân giải và cô đặc để tách NH3 chưa phản ứng đưa trở lại tháp tổng hợp, đồng thời nồng độ Urê cũng đuợc tăng lên (99,8%) và được đưa vào tháp tạo hạt. Nhờ lực ly tâm của vòi phun, dòng Ure bị cắt ngang và rơi xuống tạo thành các hạt. Quạt gió (N=108 000m3/h) đặt trên đỉnh tháp hút gió làm nguội hạt Urê trong quá trình rơi. Hạt Ure rơi xuống phễu ở đáy tháp qua hệ thống băng tải được tiếp tục làm nguội rồi đến công đoạn đóng bao, đóng thành bao Urê quy cách 50kg/bao rồi chuyển về kho chứa sản phẩm.