az ammónia szintézis, más néven Haber-Bosch szintézis, egy olyan ipari léptékben ma széles körben alkalmazott folyamatra utal, ahol a nitrogén és a hidrogén kémiai reakcióját zavaró paraméterek ideálisan vannak beállítva az ammónia szintézis maximalizálása érdekében.
katalizált reakció vassal (katalitikus Ferrit, finomra osztva vas-oxiddal), 200 nyomás alatt, 400-500 °C hőmérsékleti tartományban.,:
n 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2nh3(g)}}} 
o processo foi kifejlesztette Fritz Haber em 1908-ban a laboratorialmente-t, és 1912 és 1913 között Carl Bosch fejlesztette ki iparilag. Először ipari méretekben használták Németországban az első világháború alatt., A lőszerek előállításához a németek a Chiléből importált nátrium-nitráttól függtek, ami nem volt elegendő és bizonytalan. Tekintettel többek között a szövetséges támadásokra a nyersanyag hajózási útvonalai ellen, a németek azonnal elkezdték használni a Haber folyamatot ammónia előállítására. Az előállított ammóniát (ammóniát) az Ostwald-eljárással salétromsav előállítására oxidálták, amelyet a lőszerek előállításához használt nitrogén/nitrogén robbanóanyagok előállítására használtak.,
az ammónia előállítása a nitrogén a nitrogén kapott levegőt, hidrogén, ennek eredményeként a reakció között a vizet, a földgázt, vagy:
CH 4 ( g ) + H 2 O ( l ) ⟶ CO ( g ) + 3 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l) -> CO(g) + 3H2(g)}}}
A reakció jelenik meg minket ma, amely rendkívül fontos a termelés a műtrágya, valamint a becslések szerint több, mint egyharmada, a világ lakosságának (mintegy 40%) kell az ételt közvetlenül a folyamat., A létfontosságú pont abban rejlik, hogy bár a levegő összetételében körülbelül 78% nitrogént tartalmaz, az egyszerű formában is nevezett nitrogén normál körülmények között gyakorlatilag nem reaktív, ilyen körülmények között sok nemesgázhoz hasonlít. A nitrogénvegyületek előállítása természetes folyamatokban, többek között az élelmiszerláncba való beillesztésük alapvetően a nitrogén-rögzítő baktériumoktól függ, ezek általában például a hüvelyesek, például a bab gyökereiben találhatók., Az ilyen vegyületek világszerte igényelt arányú megszerzése azonban nem lenne praktikus, ha fenntartanák a természetes források kiaknázásának függőségét, akár robbanóanyagok gyártására, akár önmagában a műtrágyákban való felhasználásra.
a nitrogén és a hidrogén közötti reakció reverzibilis, ezért az ammónia termelésének hozama bizonyos körülményektől függ:
hőmérséklet: az ammónia kialakulása exoterm folyamat, vagyis hőkibocsátással történik., Így az alacsony hőmérsékletek kedveznek az NH3 termelésének, a hőmérséklet emelkedése pedig a Le Chatelier elv szerint a reakció egyensúlyát az ellenkező irányba tolja. Másrészt a hőmérséklet csökkenése csökkenti a reakció sebességét, így a közbenső hőmérséklet ideális a folyamat elősegítésére. A kísérletek kimutatták, hogy az optimális hőmérséklet 450 °C.
nyomás: a nyomásnövekedés elősegíti az ammónia képződését, mivel a folyamat során csökken a térfogat (a molekulák számának csökkenése miatt)., Így a nyomásnövekedés növeli a termékképződés hozamát, másrészt ennek a növekedésnek gazdaságilag megvalósíthatónak kell lennie, vagyis nem szabad a termelési költségeket túl magasra tenni. A műszakilag és gazdaságilag kivitelezhetőnek tartott nyomás 200 atmoszféra.
katalizátor: a katalizátor nem befolyásolja az egyensúlyt, hanem felgyorsítja a reakció sebességét az egyensúly elérése érdekében. A katalizátor hozzáadása lehetővé teszi a folyamat kedvező fejlődését alacsonyabb hőmérsékleten., Kezdetben az ammónia Haber-Bosch folyamaton keresztüli szintézisreakciójához ozmiumot és uránt használtak katalizátorként, amelyet első generációs katalizátoroknak tekintettek. Jelenleg a második generációs katalizátorok széles körben használják, amelyek magukban foglalják a támogatást (vas-oxid, szén, magnézium-oxidok, alumínium-oxid, zeolitok, spinel és bór-nitrid), elősegítve a felületi terület növekedését és megkönnyítve a diffúziót, mivel a katalitikus Ferrit még mindig a leggyakrabban használt (α-Fe).,
az iparban a katalitikus vasat magnetit, vas-oxid melegített hidrogénnek való kitettségével állítják elő. A magnetit fémes vasra csökken, az oxigén eltávolításával a folyamat során.
Leave a Reply