Czym jest proces Haber-Bosch?

Proces Haber-Bosch, lub po prostu proces Haber, jest procedurą stosowaną w produkcji amoniaku na dużą skalę. Proces ten nazwano imieniem Fritza Habera i Carla Boscha, dwóch niemieckich chemików, którzy wynaleźli ten proces na początku XX wieku. Proces Haber-Bosch został opracowany w celu zastąpienia mniej wydajnych metod, które były wcześniej stosowane w produkcji amoniaku, takich jak proces Frank-Caro. Obecnie proces Haber-Bosch jest głównie wykorzystywany do produkcji amoniaku stosowanego w nawozach, w przeciwieństwie do lat wynalazczych, kiedy był używany do dostarczania amoniaku do materiałów wybuchowych używanych w pierwszej wojnie.

tło

Proces Haber-Bosch został wynaleziony, aby sprostać wysokim wymaganiom amoniaku w XIX wieku. Zapotrzebowanie na amoniak wzrosło ze względu na zapotrzebowanie na nawozy i produkcję żywności dla zwierząt. Na początku XX wieku Haber zdecydował się na alternatywną metodę podtrzymania zapotrzebowania na amoniak. Haber Fritz wraz ze swoim asystentem opracowali proces, który wymagał użycia katalizatorów i urządzenia o wysokim ciśnieniu. Proces demonstracyjny był na małą skalę na poziomie laboratoryjnym. Proces demonstracji odbył się latem 1909 r. Amoniak wytwarzano w postaci kropli w tempie 125 ml na godzinę. Proces ten uzyskał uznanie i został kupiony przez BASF, niemiecką firmę chemiczną. Carl Bosch otrzymał zadanie zapewnienia, że ​​proces został podniesiony do poziomu przemysłowego, co udało mu się w 1910 r. Produkcja amoniaku na dużą skalę rozpoczęła się w 1913 r. W zakładzie Oppau należącym do BASF. Roślina zwielokrotniła produkcję amoniaku, który osiągnął 20 ton dziennie do 1914 roku. Proces Habera-Boscha był atutem Niemiec podczas I wojny światowej. Haber zdobył Nagrodę Nobla w 1913 roku, a Bosch wygrał tę samą nagrodę w 1931 roku.

Proces

Amoniak powstaje w procesie obejmującym reakcję azotu i wodoru. Proces zachodzi w temperaturach od 400 do 500 stopni Celsjusza. Azoty i gazy wodorowe są przepuszczane przez katalizatory, ze stałymi regulacjami temperatury, aby utrzymać równowagę na stałym poziomie. Gazy przepuszczane są przez cztery zestawy katalizatorów. W każdym zestawie około 15% gazu reaguje tworząc amoniak. Gazy, które nie przereagowały, są przepuszczane ponownie przez katalizatory. W końcu prawie 97% gazów zareagowało. Azot nie jest reaktywny z powodu silnych potrójnych wiązań utrzymujących cząsteczki razem. Aby zapewnić reakcję z wodorem, wymagane są wysokie temperatury i katalizatory. Wodór stosowany w procesie Habera-Boscha jest pozyskiwany głównie z metanu. Aby uzyskać wodór z metanu, przeprowadza się proces reformingu parowego, w którym gaz jest poddawany działaniu wysokich temperatur i ciśnienia oraz katalizatora niklowego. Aby zwiększyć szybkość produkcji, często wytwarzany amoniak jest usuwany z systemu. Powszechnie stosowane katalizatory w procesie Habera obejmują katalizatory na bazie żelaza, uran i osm.

Aspekty ekonomiczne i środowiskowe

Po wynalezieniu procesu Haber-Bosch musiał konkurować z procesem cyjanamidowym. Proces cyjanamidowy był nieskuteczny, ponieważ wykorzystywał duże ilości energii i siły roboczej. Proces Haber wzrósł do poziomu, który prowadzi do produkcji około 450 milionów ton nawozów azotowych rocznie. Duża produkcja nawozów doprowadziła do tego, że duże połacie ziemi znalazły się w rolnictwie. Nawóz amoniakalny zwiększył plony rolne i dostateczną podaż żywności, prowadząc do wzrostu wskaźników wzrostu populacji.

Zalecane

Najbogatsze i najbiedniejsze państwa Australii
2019
The Egyptian People - Cultures of the World
2019
Największe włoskie banki według aktywów ogółem
2019