Mis on Haber-Boschi protsess?

Haber-Boschi protsess või lihtsalt Haberi protsess on protseduur, mida kasutatakse ammoniaagi suuremahulisel tootmisel. See protsess sai nimeks kaks Saksa keemikut, kes leiutasid 20. sajandi alguses Fritz Haberi ja Carl Boschi nime. Haber-Boschi protsess töötati välja selleks, et asendada vähem tõhusad meetodid, mida varem kasutati ammoniaagi tootmisel, nagu Frank-Caro protsess. Tänapäeval kasutatakse Haber-Boschi protsessi põhiliselt väetises kasutatava ammoniaagi tootmisel, erinevalt leiutise aastatest, mil seda kasutati esimeses sõjas kasutatud lõhkeainete ammoniaagi valmistamiseks.

Taust

Haber-Boschi protsess leiutati 19. sajandil ammoniaagi kõrgetele nõudmistele vastamiseks. Ammoniaagi nõudlus tõusis tänu nõudmisele väetiste ja loomasööda tootmiseks. 20. sajandi alguses otsustas Haber leida alternatiivse meetodi ammoniaagi nõudluse säilitamiseks. Haber Fritz koos oma assistendiga tuli välja protsessiga, mis nõudis katalüsaatorite ja kõrge rõhuga seadme kasutamist. Demonstreerimisprotsess oli labori tasandil väike. Demonstratsiooniprotsess toimus 1909. aasta suvel. Ammoonium tekkis tilkades 125 ml tunnis. See protsess sai tunnustuse ja selle ostis saksa keemiaettevõte BASF. Carl Boschile anti kohustus tagada protsessi täiustamine tööstuslikule tasemele, mida ta edukalt tegi 1910. aastal. Suuremahulise ammoniaagi tootmine algas 1913. aastal BASFile kuuluvas Oppau tehases. Tehas korrutas 1914. aastaks 20 tonni päevas tabanud ammoniaagi tootmist. Haber-Boschi protsess oli Saksamaale kasulik maailmasõja ajal.

Protsess

Ammoniaak moodustub lämmastiku ja vesiniku reaktsiooniga. Protsess toimub temperatuuridel vahemikus 400 kuni 500 Celsiuse kraadi. Lämmastiku ja vesiniku gaasid juhitakse läbi katalüsaatorite, püsiva temperatuuri reguleerimisega, et hoida tasakaal tasakaalus. Gaasid juhitakse üle nelja katalüsaatorite komplekti. Igas komplektis reageerib umbes 15% gaas ammoniaagiks. Gaasid, mis ei ole reageerinud, juhitakse katalüsaatorite kaudu uuesti ja uuesti. Lõpuks on peaaegu 97% gaasidest reageerinud. Lämmastik ei ole reaktiivne tänu tugevatele kolmiksidemetele, mis hoiavad oma molekule koos. Et tagada, et see reageerib vesinikuga, on vaja kõrgeid temperatuure ja katalüsaatoreid. Haber-Boschi protsessis kasutatud vesinik saadakse peamiselt metaanist. Et saada vesinik metaanist, viiakse läbi auru reformimise protsess, mille käigus gaas pannakse kõrgetele temperatuuridele ja rõhule ning nikkelkatalüsaatorile. Tootmismäära suurendamiseks eemaldatakse süsteemist sageli toodetud ammoniaak. Haberi protsessis tavaliselt kasutatavad katalüsaatorid hõlmavad rauapõhiseid katalüsaatoreid, uraani ja osmiumi.

Majanduslikud ja keskkonnaalased aspektid

Pärast Haber-Boschi protsessi leiutamist pidi ta konkureerima tsüaanamiidi protsessiga. Tsüaanamiidi protsess oli ebaefektiivne, sest see kasutas suurt hulka võimu ja tööjõudu. Haberi protsess on intensiivistunud tasemeni, mis toob kaasa umbes 450 miljoni tonni lämmastikväetiste tootmise aastas. Suur väetiste tootmine on toonud kaasa suured põllumajandusmaad. Ammoniaagi väetis on suurendanud põllumajandustoodangut ja toiduga varustatust, mis suurendab rahvastiku kasvu.

Soovitatav

Iiri inimesed - maailma kultuurid
2019
Brasiilia kriitiliselt ohustatud imetajad
2019
Kunstiliikumine läbi ajaloo: esteetiline liikumine
2019