Što je Haber-Bosch proces?

Haber-Boschov proces, ili jednostavno Haber-ov postupak, je postupak koji se koristi u proizvodnji amonijaka velikih razmjera. Taj je proces nazvan po Fritzu Haberu i Carlu Boschu, dva njemačka kemičara koji su izumili taj proces početkom 20. stoljeća. Haber-Boschov proces razvijen je kako bi zamijenio manje učinkovite metode koje su ranije korištene u proizvodnji amonijaka, kao što je Frank-Caro proces. Danas se Haber-Bosch proces uglavnom koristi u proizvodnji amonijaka koji se koristi u gnojivu, za razliku od godina njegovog izumiranja kada je korišten za dobivanje amonijaka za eksplozive koji su korišteni u prvom ratu.

pozadina

Haber-Bosch proces je izumljen kako bi zadovoljio visoke zahtjeve amonijaka u 19. stoljeću. Potražnja za amonijakom porasla je zbog potrebe za proizvodnjom gnojiva i stočne hrane. Na početku 20. stoljeća Haber je odlučio smisliti alternativnu metodu za održavanje potražnje za amonijakom. Haber Fritz je zajedno sa svojim pomoćnikom došao do procesa koji je zahtijevao uporabu katalizatora i uređaja s visokim pritiskom. Proces demonstracije bio je mali na laboratorijskoj razini. Proces demonstracije odvijao se u ljeto 1909. godine. Amonijak je nastao kao kapljica brzinom od 125 ml na sat. Ovaj proces dobio je priznanje i kupio ga je BASF, njemačka kemijska tvrtka. Carlu Boschu je dodijeljena dužnost da osigura da je proces nadograđen na industrijsku razinu, što je uspješno učinio 1910. godine. Proizvodnja velikih količina amonijaka započela je 1913. godine u tvornici Oppau u vlasništvu BASF-a. Postrojenje je umnožilo proizvodnju amonijaka koji je do 1914. godine dosegao 20 tona dnevno. Haber-Bosch proces bio je prednost Njemačke tijekom I. svjetskog rata. Haber je 1913. dobio Nobelovu nagradu, a Bosch je osvojio tu nagradu 1931. godine.

Postupak

Amonijak nastaje postupkom koji uključuje reakciju dušika i vodika. Proces se odvija na temperaturama između 400 i 500 stupnjeva Celzija. Plinovi dušika i vodika prenose se preko katalizatora, uz konstantne temperature kako bi ravnoteža bila stabilna. Plinovi prolaze kroz četiri seta katalizatora. U svakom setu, otprilike 15% plina reagira da nastane amonijak. Plinovi koji nisu reagirali propuštaju se opet i opet kroz katalizatore. Na kraju je gotovo 97% plinova reagiralo. Dušik nije reaktivan zbog jakih trostrukih veza koje drže njegove molekule zajedno. Da bi se osiguralo da reagira s vodikom, potrebne su visoke temperature i katalizatori. Vodik koji se koristi u Haber-Bosch procesu uglavnom se dobiva iz metana. Za dobivanje vodika iz metana provodi se proces parnog reformiranja, pri čemu se plin stavlja pod visoke temperature i tlak i niklovani katalizator. Da bi se povećala stopa proizvodnje, proizvedeni amonijak se često uklanja iz sustava. Uobičajeno korišteni katalizatori u Haber procesu uključuju katalizatore na bazi željeza, uranij i osmij.

Ekonomski i okolišni aspekti

Nakon što je Haber-Bosch proces izumljen, morao se natjecati s procesom cijanamida. Proces cijanamida bio je neučinkovit jer je koristio velike količine energije i rada. Haberov proces intenzivirao se na razinu koja dovodi do proizvodnje oko 450 milijuna tona dušičnih gnojiva godišnje. Velika proizvodnja gnojiva dovela je do toga da se veliki dio zemljišta stavi pod poljoprivredu. Amonijačno gnojivo povećalo je poljoprivredne prinose i obilnu opskrbu hranom, što je dovelo do povećanja stope rasta stanovništva.

Preporučeno

Što su marsupiali? Jesu li marsupijalni sisavci?
2019
Zemlje s najviše osobnih novčanih transfera
2019
Koju vrstu vlade Jordan ima?
2019