„Haber-Bosch“ proceso informacija

Haberio procesas arba Haber-Boscho procesas yra pagrindinis pramoninis metodas, naudojamas amoniako arba amoniako gamybai pritvirtinkite azotą. Haberio procesas reaguoja azoto ir vandenilis dujos amoniakui sudaryti:

N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ (ΔH = −92,4 kJ · mol⁻¹)

Fritzas Haberis, vokiečių chemikas, ir Robertas Le Rossignolis, britų chemikas, pirmąjį amoniako sintezės procesą pademonstravo 1909 m. Iš suslėgto oro jie po lašą sudarė amoniaką. Tačiau nebuvo technologijos, leidžiančios šiame staliniame aparate padidinti slėgį komercinei gamybai. BASF inžinierius Carlas Boschas išsprendė inžinerines problemas, susijusias su pramoniniu amoniako gamyba. BASF Vokietijos Oppau gamykla amoniako gamybą pradėjo 1913 m.

Pradinis Haberio procesas padarė amoniaką iš oro. Pramoniniame „Haber-Bosch“ procese azoto dujos ir vandenilio dujos maišomos slėginiame inde, kuriame yra specialus katalizatorius reakcijai pagreitinti. Termodinaminiu požiūriu azoto ir vandenilio reakcija palaiko produktą kambario temperatūroje ir slėgyje, tačiau reakcija nesukuria daug amoniako. Reakcija yra

Katalizatorius ir padidėjęs slėgis yra mokslinė proceso magija. Originalus „Bosch“ katalizatorius buvo osmis, tačiau BASF greitai įsitvirtino pigesniame geležies pagrindu pagamintame katalizatoriuje, kuris vis dar naudojamas ir šiandien. Kai kuriuose šiuolaikiniuose procesuose naudojamas rutenio katalizatorius, kuris yra aktyvesnis nei geležies katalizatorius.

Nors „Bosch“ iš pradžių elektrolizavo vandenį vandeniliui gauti, šiuolaikinėje proceso versijoje gamtinėms dujoms gauti gaunamas metanas, kuris yra perdirbamas vandenilio dujoms gauti. Manoma, kad 3–5 procentai pasaulio gamtinių dujų pagaminama Haberio proceso metu.

Dujos kelis kartus praeina per katalizatoriaus sluoksnį, nes kiekvieną kartą konversija į amoniaką yra tik apie 15 procentų. Proceso pabaigoje maždaug 97 procentai azoto ir vandenilio virsta amoniaku.

Kai kurie žmonės Haberio procesą laiko svarbiausiu per pastaruosius 200 metų išradimu! Pagrindinė Haberio proceso priežastis yra ta, kad amoniakas naudojamas kaip augalų trąša, leidžianti ūkininkams užauginti pakankamai pasėlių, kad būtų palaikoma nuolat auganti pasaulio populiacija. Haberio procesas per metus tiekia 500 milijonų tonų (453 milijardų kilogramų) azoto turinčių trąšų, kurios, kaip apskaičiuota, palaikys maistą trečdaliui Žemės gyventojų.

Yra ir neigiamų asociacijų su Haberio procesu. Pirmajame pasauliniame kare amoniakas buvo naudojamas azoto rūgščiai gaminti amunicijai gaminti. Kai kurie teigia, kad gyventojų sprogimas, geriau ar blogiau, nebūtų įvykęs be padidėjusio turimo maisto dėl trąšų. Azoto junginių išsiskyrimas taip pat turėjo neigiamą poveikį aplinkai.

_Nuorodos

_{Žemės praturtinimas: Fritzas Haberis, Carlas Boschas ir pasaulinės maisto gamybos transformacija, Vaclav Smil (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{JAV aplinkos apsaugos agentūra: Žmogaus pokyčiai pasauliniame azoto cikle: priežastys ir padariniai, pateikė Peteris M. Vitousek, pirmininkas, Johnas Aberis, Robertas W. Howarthas, Gene E. Likensas, Pamela A. Matson, Davidas W. Schindleris, Williamas H. Schlesingeris ir G. Deividas Tilmanas}

_{Fritzo Haberio biografija, Nobelio e-muziejus, gautas 2013 m. Spalio 4 d.}