Technische Umsetzung und Verwendung
Der technische Ablauf des Haber-Bosch-Verfahrens ist ein faszinierender Kreislaufprozess. Zuerst wird das Gasgemisch in Turbokompressoren auf den notwendigen Druck (200 bar) komprimiert. Anschließend werden im Gasreiniger Verunreinigungen entfernt, bevor das Gemisch in den Kontaktofen gelangt.
Im zylinderförmigen, druckfesten Reaktionsrohr des Kontaktofens strömt das Gasgemisch durch den Eisenoxid-Mischkatalysator bei etwa 500°C. Der Katalysator bricht die starke Dreifachbindung zwischen den Stickstoffatomen auf, sodass sich drei Wasserstoffatome am Stickstoff anlagern können. Die Ammoniaksynthese ist exotherm, was bedeutet, dass bei der Reaktion Wärme freigesetzt wird.
Nach der Reaktion wird das Gasgemisch abgekühlt, wobei das Ammoniak kondensiert und im Abscheider vom restlichen Gasgemisch getrennt wird. Die nicht umgesetzten Gase werden in einem Kreislaufsystem zum Kontaktofen zurückgeführt, was die Effizienz des Prozesses erhöht.
🔬 Prüfungstipp: Achte besonders auf die Bedeutung der Reaktionsbedingungen! Höherer Druck begünstigt die Hinreaktion, während eine hohe Temperatur zwar die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, aber die Ausbeute verringert.
Die weltweite Ammoniak-Produktion erfolgt zu 80-85% für Düngemittel. Weitere Anwendungen finden sich in der Herstellung von Kunststoffen, Farbstoffen und Salpetersäure. Ein wichtiges Produkt ist Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), das durch Neutralisation von Ammoniak mit Salpetersäure entsteht und als Dünger verwendet wird.