ammoniaksynthese, ook wel haber-Bosch synthese genoemd, verwijst naar een proces dat tegenwoordig op grote schaal wordt toegepast op industriële schaal, waarbij de parameters die interfereren met de chemische reactie tussen stikstof en waterstof idealiter worden aangepast om de ammoniaksynthese te maximaliseren.
is een gekatalyseerde reactie met ijzer (katalytisch ferriet, fijn verdeeld op een drager van ijzeroxide) onder omstandigheden van 200 drukatmosferen met een temperatuur van 400 tot 500 °C.,:
N 2 ( g ) + 3 H 2 ( g ) ↽ − − ⇀ 2 NH 3 ( g ) {\displaystyle {\ce {N2(g) + 3H2(g) <=> 2NH3(g)}}} 
O processo foi ontwikkeld laboratorialmente door Fritz Haber em 1908 en ontwikkeld door industrieel Carl Bosch, tussen 1912 en 1913. Het werd voor het eerst gebruikt, op industriële schaal, in Duitsland tijdens de Eerste Wereldoorlog., Voor de productie van munitie waren de Duitsers afhankelijk van natriumnitraat uit Chili, dat onvoldoende en onzeker was. Gezien onder andere de geallieerde aanvallen op de scheepvaartroutes van de grondstof, begonnen de Duitsers het Haber-proces gemakkelijk te gebruiken voor de productie van ammoniak. De geproduceerde ammoniak (ammoniak) werd Geoxideerd voor de productie van salpeterzuur door het Ostwald-proces en dit werd gebruikt voor de productie van stikstof/stikstof explosieven, gebruikt bij de productie van munitie.,
Voor de productie van ammoniak uit stikstof de stikstof wordt verkregen uit de lucht en waterstof, als een gevolg van de reactie tussen het water en het aardgas zijn:
CH-4 ( g ) + H 2 O ( l ) ⟶ CO ( g ) + 3 H 2 ( g ) {\displaystyle {\ce {CH4(g) + H2O(l) -> CO(g) + 3H2(g)}}}
De reactie is te zien aan ons vandaag, dat is zeer belangrijk voor de productie van de mest, en het is geschat dat meer dan een derde van de wereldbevolking (ongeveer 40%) moet uw voedsel direct in het proces., Het belangrijkste punt is dat, hoewel de lucht ongeveer 78% stikstof bevat in zijn samenstelling, De ook wel stikstof in zijn eenvoudige vorm onder normale omstandigheden praktisch niet reactief is, in veel lijkt op een edelgas in dergelijke omstandigheden. De productie van stikstofverbindingen in natuurlijke processen en de opname ervan in de voedselketen is in principe afhankelijk van stikstoffixerende bacteriën, die meestal worden aangetroffen in bijvoorbeeld de wortels van peulvruchten zoals bonen., Het verkrijgen van dergelijke verbindingen in de thans wereldwijd gevraagde verhoudingen zou echter onpraktisch zijn indien de afhankelijkheid van de exploitatie van natuurlijke bronnen gehandhaafd zou blijven, hetzij voor de vervaardiging van explosieven, hetzij voor het gebruik in meststoffen zelf.
de reactie tussen stikstof en waterstof is reversibel, daarom is het rendement bij de productie van ammoniak afhankelijk van een aantal voorwaarden:
temperatuur: de vorming van ammoniak is een exotherm proces, dat wil zeggen dat het plaatsvindt bij het vrijkomen van warmte., Dus, lage temperaturen begunstigen de productie van NH3 en de stijging van de temperatuur heeft de neiging om het evenwicht van de reactie in de tegenovergestelde richting te verschuiven, volgens het Le Chatelier Principe. Aan de andere kant vermindert de temperatuurvermindering de snelheid van de reactie, dus een tussentemperatuur is de ideale om het proces te bevorderen. Experimenten hebben aangetoond dat de optimale temperatuur 450 °C is.
druk: de toename van de druk bevordert de vorming van ammoniak omdat er tijdens het proces een afname in volume is (door een afname van het aantal moleculen)., De toename van de druk verhoogt dus de opbrengst van de productvorming, maar aan de andere kant moet deze toename economisch haalbaar zijn, dat wil zeggen, ze mag de productiekosten niet te hoog maken. De technisch en economisch haalbare druk bedraagt 200 atmosferen.
katalysator: de katalysator heeft geen invloed op de balans, maar versnelt de reactiesnelheid om een evenwicht te bereiken. De toevoeging van een katalysator zorgt ervoor dat het proces zich gunstig ontwikkelt bij lagere temperaturen., In het begin werden voor de synthesereactie van ammoniak via het Haber-Bosch-proces osmium en uranium gebruikt als katalysatoren, beschouwd als eerste generatie katalysatoren. Momenteel worden de katalysatoren van de tweede generatie op grote schaal gebruikt, waaronder ondersteuning (ijzeroxide, koolstof, magnesiumoxiden, aluminiumoxide, zeolieten, spinel en boriumnitride) die de toename van het oppervlak bevorderen en de diffusie vergemakkelijken, omdat het katalytische ferriet nog steeds het meest gebruikte (α-Fe) is.,
in de industrie wordt katalytisch ijzer bereid door blootstelling van magnetiet, een ijzeroxide, aan verhitte waterstof. Magnetiet wordt gereduceerd tot metallisch ijzer met de eliminatie van zuurstof in het proces.
Leave a Reply