Какво представлява процесът Haber-Bosch?

Процесът Haber-Bosch, или просто процесът Haber, е процедура, използвана при широкомащабното производство на амоняк. Този процес е кръстен на Фриц Хабер и Карл Бош, двамата немски химици, които изобретили този процес в началото на 20-ти век. Процесът Haber-Bosch е разработен, за да замени по-малко ефективните методи, използвани по-рано при производството на амоняк, като този на Франк-Каро. Днес процесът Haber-Bosch се използва основно в производството на амоняк, използван в торове, за разлика от неговите години на изобретението, когато е бил използван за осигуряване на амоняк за експлозиви, използвани в първата война.

Заден план

Процесът Haber-Bosch е създаден, за да отговори на високите изисквания на амоняка през 19-ти век. Търсенето на амоняк нарасна поради изискването за производство на торове и животински храни. В началото на 20-ти век Хабер решава да предложи алтернативен метод за поддържане на търсенето на амоняк. Хабер Фриц, заедно със своя асистент, измислиха процес, който изискваше използването на катализатори и устройство с високо налягане. Демонстрационният процес беше малък на лабораторно ниво. Процесът на демонстрация се проведе през лятото на 1909 г. Амонякът се генерира като капки със скорост 125 ml на час. Този процес получи признание и бе закупен от BASF, германска химическа компания. На Карл Бош бе възложено задължението да гарантира, че процесът е подобрен до индустриално ниво, което той успешно е направил през 1910 г. Голямото производство на амоняк започва през 1913 г. в завода на Oppau, собственост на BASF. Заводът умножи производството на амоняк, който достигна 20 тона дневно до 1914 г. Процесът на Хабер-Бош беше предимство за Германия по време на Първата световна война. Хабер спечели Нобелова награда през 1913 г. и Бош спечели същата награда през 1931 година.

Процеса

Амонякът се образува чрез процес, включващ реакцията на азот и водород. Процесът протича при температури между 400 и 500 градуса по Целзий. Газовете от азот и водород преминават над катализаторите, с постоянни регулации на температурата, за да се поддържа равновесието стабилно. Газовете преминават през четири комплекта катализатори. На всеки комплект приблизително 15% газ реагира, за да образува амоняк. Газовете, които не са реагирали, преминават отново и отново през катализаторите. В крайна сметка почти 97% от газовете са реагирали. Азотът не е реактивен поради силните тройни връзки, които държат молекулите си заедно. За да се гарантира, че реагира с водород, са необходими високи температури и катализатори. Водородът, използван в процеса Хабер-Бош, се придобива главно от метан. За да се получи водород от метан, се провежда процес на реформиране на пара, при което газът се поставя при високи температури и налягане и никелов катализатор. За да се увеличи скоростта на производство, произведеният амоняк често се отстранява от системата. Най-често използваните катализатори в процеса на Хабер включват катализатори на базата на желязо, уран и осмий.

Икономически и екологични аспекти

След изобретяването на процеса Хабер-Бош, той трябваше да се конкурира с цианамидния процес. Процесът на цианамид е неефективен, тъй като използва големи количества енергия и труд. Процесът на Хабер се засили до ниво, което води до производството на приблизително 450 милиона тона азотни торове годишно. Голямото производство на торове е довело до засаждане на големи площи земя под земеделие. Амонячният тор увеличава добивите от селскостопански продукти и доставя храна, което води до увеличаване на темповете на растеж на населението.

Препоръчано

Колко видове водопади има?
2019
Какво е езеро лава?
2019
Бирмански факти за питон: Животни от Азия
2019