Kas yra „Haber-Bosch“ procesas?

„Haber-Bosch“ procesas, arba tiesiog „Haber“ procesas, yra procedūra, naudojama didelio masto amoniako gamybai. Šis procesas buvo pavadintas Fritz Haber ir Carl Bosch, dviejų Vokietijos chemikų, kurie sukūrė procesą XX a. Pradžioje. „Haber-Bosch“ procesas buvo sukurtas siekiant pakeisti mažiau efektyvius metodus, kurie anksčiau buvo naudojami amoniako gamyboje, tokį kaip „Frank-Caro“ procesas. Šiandien „Haber-Bosch“ procesas dažniausiai naudojamas trąšose naudojamam amoniakui gaminti, skirtingai nei išradimo metais, kai jis buvo naudojamas amoniako gamybai sprogmenims, kurie buvo naudojami pirmojo karo metu.

Fonas

Haber-Bosch procesas buvo išrastas siekiant patenkinti aukštus amoniako poreikius XIX a. Amoniako paklausa išaugo dėl savo poreikio trąšoms ir gyvulių maisto gamybai. XX a. Pradžioje Haberas nusprendė pateikti alternatyvų metodą amoniako paklausai palaikyti. Haberas Fritzas kartu su jo padėjėju sukūrė procesą, reikalaujantį naudoti katalizatorius ir aukšto slėgio įtaisą. Demonstracinis procesas buvo nedidelis laboratorijos lygmeniu. Demonstracinis procesas vyko 1909 m. Vasarą. Amoniakas sukurtas 125 ml per valandą. Šis procesas buvo pripažintas ir įsigijo Vokietijos chemijos bendrovė „BASF“. Carl Bosch buvo įpareigotas užtikrinti, kad procesas būtų modernizuotas iki pramoninio lygio, kurį jis sėkmingai įvykdė 1910 metais. Didelis amoniako gamyba prasidėjo 1913 m. „Oppau“ gamykloje, kurią valdė BASF. Gamykla daugino amoniako gamybą, kuri iki 1914 m. Nukentėjo 20 tonų per dieną. Haber-Bosch procesas Vokietijai buvo naudingas I pasaulinio karo metu. 1913 m. Haber laimėjo Nobelio premiją ir 1931 m. Bosch laimėjo tą patį prizą.

Procesas

Amoniakas susidaro per procesą, kuris apima azoto ir vandenilio reakciją. Procesas vyksta esant 400–500 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Azoto ir vandenilio dujos yra perduodamos per katalizatorius, kurių pastovios temperatūros taisyklės užtikrina stabilumą. Dujos yra perduodamos per keturis katalizatorių rinkinius. Kiekviename rinkinyje maždaug 15% dujų reaguoja į amoniaką. Dujos, kurios nereaguoja, per katalizatorių patenka iš naujo. Galų gale beveik 97% dujų reagavo. Azotas nėra reaktyvus dėl stiprių trijų jungčių, laikančių molekules kartu. Siekiant užtikrinti, kad jis reaguotų su vandeniliu, reikalingos aukštos temperatūros ir katalizatoriai. Haber-Bosch procese naudojamas vandenilis daugiausia gaunamas iš metano. Norint gauti vandenį iš metano, atliekamas garų reformavimo procesas, kurio metu dujos patenka į aukštą temperatūrą ir slėgį bei nikelio katalizatorių. Norint padidinti gamybos lygį, dažnai iš sistemos pašalinamas pagamintas amoniakas. Dažniausiai naudojami Habero katalizatoriai yra katalizatoriai, kurių sudėtyje yra geležies, urano ir osmio.

Ekonominiai ir aplinkos aspektai

Išradus „Haber-Bosch“ procesą, jis turėjo konkuruoti su cianamido procesu. Cianamido procesas buvo neveiksmingas, nes jis panaudojo didelius energijos ir darbo jėgos kiekius. Habero procesas suintensyvėjo iki tokio lygio, kad kasmet susidaro apie 450 mln. Tonų azoto trąšų. Didelė trąšų gamyba paskatino didelius žemės plotus žemės ūkyje. Amoniako trąšos padidino žemės ūkio derlingumą ir aprūpino maistu, todėl padidėjo gyventojų skaičiaus augimo tempai.

Rekomenduojama

Kas yra biotopas?
2019
Kas yra herbo reikšmė?
2019
Kas buvo 42-asis JAV prezidentas?
2019