Co je proces Haber-Bosch?

Proces Haber-Bosch nebo jednoduše Haberův proces je postup používaný při výrobě amoniaku ve velkém měřítku. Tento proces byl pojmenován po dvou německých chemikech Fritz Haber a Carl Bosch, kteří tento proces vynalezli na počátku 20. století. Proces Haber-Bosch byl vyvinut tak, aby nahradil méně účinné metody, které byly dříve používány při výrobě amoniaku, jako je proces Frank-Caro. V současné době je proces Haber-Bosch používán převážně při výrobě amoniaku používaného v hnojivech, na rozdíl od jeho vynálezových let, kdy byl používán pro výrobu amoniaku pro výbušniny, které byly použity v první válce.

Pozadí

Proces Haber-Bosch byl vynalezen tak, aby splňoval vysoké požadavky čpavku v 19. století. Poptávka po amoniaku vzrostla díky požadavku na výrobu hnojiv a krmiv pro hospodářská zvířata. Na počátku 20. století se Haber rozhodl přijít s alternativní metodou, jak udržet poptávku po amoniaku. Haber Fritz spolu se svým asistentem přišli s procesem, který vyžaduje použití katalyzátorů a zařízení s vysokým tlakem. Demonstrační proces byl na laboratorní úrovni malý. Demonstrační proces proběhl v létě 1909. Amoniak byl generován jako kapky rychlostí 125 ml za hodinu. Tento proces byl uznán a byl koupen firmou BASF, německou chemickou společností. Carl Bosch byl pověřen zajistit, aby byl proces modernizován na průmyslovou úroveň, kterou úspěšně provedl v roce 1910. Velkoplošná výroba čpavku začala v roce 1913 v závodě Oppau, kterou vlastnil BASF. Rostlina vynásobila výrobu amoniaku, který zasáhl 20 tun za den do roku 1914. Proces Haber-Bosch byl pro Německo přínosem během první světové války. Haber získal Nobelovu cenu v roce 1913 a Bosch získal stejnou cenu v roce 1931.

Proces

Amoniak se tvoří procesem, který zahrnuje reakci dusíku a vodíku. Proces probíhá při teplotách mezi 400 a 500 ° C. Dusík a vodíkové plyny jsou předávány přes katalyzátory, s konstantními teplotními předpisy, aby se rovnováha udržovala stabilní. Plyny jsou vedeny přes čtyři sady katalyzátorů. V každé sadě reaguje přibližně 15% plynu za vzniku amoniaku. Plyny, které nezreagovaly, se znovu a znovu vedou katalyzátory. Nakonec téměř 97% plynů zreagovalo. Dusík není reaktivní díky silným trojitým vazbám, které drží své molekuly dohromady. Aby bylo zajištěno, že reaguje s vodíkem, je zapotřebí vysokých teplot a katalyzátorů. Vodík používaný v procesu Haber-Bosch se získává hlavně z metanu. Pro získání vodíku z metanu se provádí proces parního reformování, při kterém se plyn vystaví vysokým teplotám a tlaku a katalyzátoru na bázi niklu. Pro zvýšení rychlosti výroby se často produkovaný amoniak ze systému odstraňuje. Běžně používané katalyzátory v Haberově procesu zahrnují katalyzátory na bázi železa, uran a osmium.

Ekonomické a environmentální aspekty

Poté, co byl vynalezen proces Haber-Bosch, musel konkurovat kyanamidovému procesu. Kyanamidový proces byl neúčinný, protože využíval velké množství energie a práce. Haberův proces se zintenzivnil na úroveň, která ročně produkuje přibližně 450 milionů tun dusíkatých hnojiv. Velká produkce hnojiv vedla k tomu, že velké plochy půdy se dostaly do zemědělství. Hnojivo čpavku zvýšilo zemědělské výnosy a dostatečné zásoby potravin, což vedlo ke zvýšení tempa růstu populace.

Doporučená

Unique Ravine System v Torontu
2019
Kde je Velikonoční ostrov a jeho moai sochy?
2019
Kde je Myrtoanské moře?
2019