Čo je proces Haber-Bosch?

Proces Haber-Bosch alebo jednoducho Haberov proces je postup používaný pri výrobe amoniaku vo veľkom meradle. Tento proces bol pomenovaný po dvoch nemeckých chemikoch Fritza Habera a Carla Bosch, ktorí tento proces vymysleli na začiatku 20. storočia. Proces Haber-Bosch bol vyvinutý ako náhrada za menej účinné metódy, ktoré boli predtým používané pri výrobe amoniaku, ako je Frank-Caro. V súčasnosti sa proces Haber-Bosch používa hlavne pri výrobe amoniaku používaného v hnojivách, na rozdiel od jeho rokov, kedy sa používal na výrobu amoniaku pre výbušniny, ktoré sa používali v prvej vojne.

Pozadie

Proces Haber-Bosch bol vynájdený na splnenie vysokých požiadaviek čpavku v 19. storočí. Dopyt po amoniaku vzrástol v dôsledku požiadavky na výrobu hnojív a krmív pre hospodárske zvieratá. Na začiatku 20. storočia sa Haber rozhodol prísť s alternatívnou metódou na udržanie dopytu po amoniaku. Haber Fritz spolu so svojím asistentom prišli s procesom, ktorý vyžaduje použitie katalyzátorov a vysokotlakového zariadenia. Demonštračný proces bol na laboratórnej úrovni malý. Demonštračný proces sa uskutočnil v lete 1909. Amoniak sa generoval ako kvapky rýchlosťou 125 ml za hodinu. Tento proces získal uznanie a kúpil ho BASF, nemecká chemická spoločnosť. Spoločnosť Carl Bosch bola poverená zabezpečiť, aby bol proces modernizovaný na priemyselnú úroveň, ktorú úspešne vykonal v roku 1910. Výroba amoniaku vo veľkom meradle začala v roku 1913 v závode Oppau, ktorý vlastnil BASF. Rastlina vynásobila výrobu amoniaku, ktorý zasiahol 20 ton za deň do roku 1914. Proces Haber-Bosch bol prínosom pre Nemecko počas prvej svetovej vojny. Haber získal Nobelovu cenu v roku 1913 a Bosch získal rovnakú cenu v roku 1931.

Proces

Amoniak sa vytvára procesom, ktorý zahŕňa reakciu dusíka a vodíka. Proces prebieha pri teplotách medzi 400 a 500 ° C. Dusík a vodíkové plyny prechádzajú cez katalyzátory s reguláciou konštantnej teploty, aby sa rovnováha udržala stabilná. Plyny prechádzajú cez štyri sady katalyzátorov. Pri každej sade reaguje približne 15% plynu za vzniku amoniaku. Plyny, ktoré nezreagovali, prechádzajú znova a znova cez katalyzátory. Nakoniec zreagovalo takmer 97% plynov. Dusík nie je reaktívny v dôsledku silných trojitých väzieb, ktoré držia molekuly spolu. Aby sa zaistilo, že reaguje s vodíkom, sú potrebné vysoké teploty a katalyzátory. Vodík používaný v procese Haber-Bosch sa získava hlavne z metánu. Na získanie vodíka z metánu sa uskutočňuje proces parného reformovania, pri ktorom sa plyn umiestni pod vysoké teploty a tlak a katalyzátor na báze niklu. Aby sa zvýšila rýchlosť výroby, produkovaný amoniak sa často odstraňuje zo systému. Bežne používané katalyzátory v Haberovom procese zahŕňajú katalyzátory na báze železa, urán a osmium.

Ekonomické a environmentálne aspekty

Po vynájdení procesu Haber-Bosch musel konkurovať procesu s kyánamidom. Kyánamidový proces bol neúčinný, pretože využíval veľké množstvo energie a práce. Haberov proces sa zintenzívnil na úroveň, ktorá vedie k produkcii približne 450 miliónov ton dusíkatých hnojív ročne. Veľká produkcia hnojív viedla k tomu, že veľké plochy pôdy sa dostali do poľnohospodárstva. Amoniak hnojivo zvýšil poľnohospodárske výnosy a dostatok potravín, čo vedie k zvýšeniu miery rastu populácie.

Odporúčaná

Najnavštevovanejšie turistické atrakcie v Taliansku
2019
Aké sú najväčšie druhy medveďov?
2019
Vzostup v osýpky ohniska v Európe
2019