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Ammoniaksynthese

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Zusammenfassung der Ammoniaksynthese

Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren Allgemeine Informationen: Haber-Bosch-Verfahren Synthetische Herstellung von Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff Großindustrielles, chemisches Verfahren Ablaufende Reaktion: Gleichgewichtsreaktion Steckbrief Ammoniak: NH3 Farblos, stechend riechendes Gas Verflüssigt sich bei -33 °C Reagiert mit Wasser alkalisch Wichtige Chemikalie Ausgangstoff für viele Synthesen Reaktionsgleichung: N₂ (g) + 3 H₂ (g) = 2NH3(g) Erfinder: Fritz Haber und Carl Bosch Frühes 20. Jh. begann Haber mit seinen Arbeiten an der Ammoniak-Synthese 1903/04 versuchte Haber, Ammoniak aus Luftstickstoff und Wasserstoff herzustellen 1909: kontinuierliche Synthese von 80 g Ammoniak in der Stunde Durch Bosch wurde das Verfahren nun großtechnisch vorangetrieben Nobelpreis Chemie Ausgangsstoffe/ Synthesegase: Stickstoff und Wasserstoff Stickstoff: aus der Luft → kostengünstig Wasserstoff: aus Methangas (CH4) und Wasserdampf Synthesebedingungen: Mengenverhältnis Stickstoff: Wasserstoff = 1:3 Temperatur: 400-500 °C → hohe Temp. verringert die Ausbeute (Prinzip von le Chatelier) Druck: 200-300 bar →Druckerhöhung: Hinreaktion begünstigt Verwendung von Fe3O4 als Katalysator Ablauf: ● Kompressor: Das Gasgemisch wird auf den notwendigen Druck komprimiert Heute verwendet man Turbokompressoren, die mit einer Dampfturbine angetrieben werden Gasreiniger: Entfernung von unerwünschten Verunreinigungen Kontaktofen: In einem zylinderförmigen, druckfesten Reaktionsrohr wird das Gasgemisch unter Druck erhitzt . 3 H-Atome lagern sich am N-Atom an Katalysator: Verwendung: Die Ammoniaksynthese nach dem Haber-Bosch-Verfahren Stickstoff + Wasserstoff Quellen: 200 bar Eisenoxid-Mischkatalysator Senkt Aktivierungsenergie und steigert Reaktionsgeschwindigkeit Kühler: https://www.chemie.de/lexikon/Haber-Bosch-Verfahren.html (02.04.2021) Katalysator Gasgemisch strömt durch den Katalysator →Ammoniakgas Ammoniakbildung: Eisenoxid-Misch-Katalysator: bricht 3-fach Bindung der N-Atome auf (02.04.2021) Kompressor Gasreiniger Gasgemisch wird abgekühlt Ammoniak kondensiert Abscheider: Ammoniak von Reaktionsgasgemisch trennen Ammoniak: -33°C flüssig Rest-Gase werden vor dem Kontaktofen wieder eingeführt →Kreislaufsystem 6. 500°C Restgas Reaktionsgleichung im Kontaktofen: N₂ + 3H₂ Herstellung von Düngemittel (80-85%) Kunstoffen Farbstoffen Salpetersäure Ammoniumnitrat (NH4NO3) entsteht durch Neutralisation von Ammoniak mit Salpetersäure https://www.sofatutor.com/chemie/videos/ammoniaksynthese-2...