Was ist Ammoniak-Synthese?

Ammoniaksynthese ist die Produktion des Ammoniaks von der Kombination der Wasserstoff- und Stickstoffgase. Die meisten des produzierten Ammoniaks wird als Düngemittel, obgleich es für andere Zwecke verwendet werden kann, wie Herstellung der Explosivstoffe benutzt. Der Prozess wurde in Deutschland in den frühen 1900s entwickelt.

Die Atmosphäre ist vom Stickstoffgas voll, aber sie ist unreactive und im Allgemeinen kombiniert nicht mit anderen Elementen. Die grundlegende Strategie für die Herstellung des Ammoniaks, NH3, ist, Wasserstoffgas, H2, mit Stickstoffgas, N2, an einer Hochtemperatur und unter Hochdruck zu kombinieren. Chemisch ist dieses eine schwierige Reaktion, also erfordert es ein Vertreter, den Prozess zu beschleunigen.

Ein Katalysator ist ein Mittel, das eine Reaktion schneller fortfahren lässt. In der Ammoniaksynthese ist der benutzte Katalysator im Allgemeinen Eisen. Die Art des Eisens benutzt ist verringertes Magnetiterz. Es gibt andere Chemikalien, die als Katalysatoren benutzt werden können, aber Eisen ist das allgemeinste.

Die Quelle des Wasserstoffgases ist normalerweise Erdgas, alias Methan, CH4. Dieses beschreibt den grundlegenden Prozess der Ammoniaksynthese. Viele anderen Schritte finden in einer Ammoniaksyntheseanlage statt. Schwefelverbindungen werden zuerst vom Erdgas durch das Reagieren mit Zinkoxid entfernt, das zinc Sulfid umgewandelt wird. Dieses lässt freies Methan, das einige mehr Umwandlungen durchläuft, Wasserstoffgas zu erzeugen.

Die verwendete Temperatur ist über 1482° F (400° C). Der verwendete Druck ist kleiner als, was für die Reaktion optimal ist. Für Sicherheitsgründe wird Druck von herum 200 Atmosphären (ATM) verwendet. Der Ertrag ist ungefähr 10-20% unter diesen Bedingungen. Während die Mischung den Reaktor verlässt, wird sie abgekühlt, damit das Ammoniak eine Flüssigkeit geworden wird. Die Hitze wird gefangen genommen und wiederverwendet, um die ankommenden Gase zu erhitzen.

Diese Ammoniaksynthesemethode bekannt als der Haber Prozess, weil er vom deutschen Chemiker Fritz Haber verursacht wurde, der die Bedingungen für die chemische Reaktion entwickelte. Er entwickelte sie während eines Mangels an nitrogenhaltige Düngemittel in den frühen 1900s und weil Deutschland Explosivstoffe für den Ersten Weltkrieg benötigte. Z.Z. wird Ammoniak auf einer großen Skala weltweit produziert.

Eine alternative Weise, den Wasserstoff für die Reaktion zu bilden ist durch die Elektrolyse des Wassers. Elektrolyse verwendet Elektrizität, um Mittel aufzugliedern. In diesem Fall wird Wasser zum Wasserstoff und zum Sauerstoff aufgegliedert. Dieses ist in Verbindung mit Stromerzeugung von den hydroelektrischen Anlagen getan worden. So weit zurück wie 1911, ist die Elektrolyse des Wassers verwendet worden, um Wasserstoff für die Synthese des Ammoniaks zur Verfügung zu stellen.

Einige Mikroorganismen sind in der Lage, Stickstoffgas von der Luft zu benutzen, um Ammoniak zu produzieren. Dieser Prozess wird Stickstoffgewinnung aus Luft genannt. In diesem Fall sind die Katalysatoren die komplizierten Enzyme, die als nitrogenases bekannt sind. Das Bakterium, das diesen Prozess durchführen, der auf den Wurzeln der Hülsenfrüchte Phasen ist, wie Erbsenanlagen. Stickstoffgewinnung aus Luft hat erheblich den Nährstatus vielen Bodens verbessert.