Kunstdünger und ihre Herstellung

Gängige Kunstdünger sind:

• Nitrophoska $NPK-Dünger: KNO3, K3PO4$
• Hakaphos $NPK-Dünger: Harnstoff$

Die Rohstoffe für diese Dünger umfassen:

• Salpetersäure $hergestellt durch das Ostwald-Verfahren$
• Schwefelsäure (hergestellt durch das Kontaktverfahren)
• Calciumphosphat und Kaliumchlorid aus dem Bergbau

Definition: NPK-Dünger sind Mehrnährstoffdünger, die Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K) enthalten.

Die Herstellung von Salpetersäure erfolgt in drei Schritten:

1. 4NH3 + 5O₂ → 6H₂O + 4NO
2. 2NO + O₂ → 2NO₂
3. 4NO₂ + 2H₂O + O₂ → 4HNO3

Wichtige Reaktionen zur Düngerherstellung sind:

• NH3 + HNO3 → NH4NO3
• KOH + HNO3 → KNO3 + H₂O
• 2NH3 + H₂SO4 → (NH4)2SO4 (Ammoniumsulfat)

Highlight: Das Kontaktverfahren zur Schwefelsäureherstellung ist ein komplexer Prozess, der mehrere Stufen umfasst, darunter die Verbrennung von Schwefel, die Oxidation von SO₂ zu SO3 und die Absorption in Wasser.

Die Anlage für das Kontaktverfahren besteht aus verschiedenen Komponenten wie Verbrennungsofen, Wärmetauscher, Kontaktofen, Absorbertürmen und Tanks für Oleum und Schwefelsäure.

Example: Hakaphos Grün wird oft für Zierpflanzen verwendet, während Hakaphos Rot sich besonders für Tomaten und andere Fruchtgemüse eignet.

Ammoniaksynthese und das Haber-Bosch-Verfahren

Die Reaktionsgleichung des Haber-Bosch-Verfahrens lautet: 3H₂ + N₂ → 2NH3. Diese exotherme Reaktion ist die Grundlage für die industrielle Ammoniakproduktion.

Die Erzeugung der Rohstoffe erfolgt durch:

1. Dampfspaltung von Methan: CH4 + H₂O → CO + 3H₂
2. Partielle Oxidation von Methan: 2CH4 + O₂ → 2CO + 4H₂

Das entstehende Kohlenstoffmonoxid wird durch Konvertierung in Kohlenstoffdioxid umgesetzt: CO + H2O → CO2 + H2

Highlight: Das Haber-Bosch-Verfahren wurde in der BASF entwickelt und die erste Anlage ging 1913 in Betrieb. Eine moderne Anlage produziert täglich etwa 1000 Tonnen Ammoniak.

Die Reaktionsbedingungen des Haber-Bosch-Verfahrens sind extrem:

• Temperatur: ca. 450°C
• Druck: ca. 300 bar

Vocabulary: Katalysator - Eine Substanz, die die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, ohne selbst verbraucht zu werden.

Der Prozess des Haber-Bosch-Verfahrens umfasst mehrere Schritte:

1. Bei 800°C reagiert Methan mit Wasserdampf zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
2. Sauerstoff aus der Luft reagiert mit Methan zu CO und H₂, während der Stickstoff unreagiert bleibt.
3. Das Katalysatorgift CO reagiert bei 500°C mit H₂O zu CO₂.
4. CO₂ wird durch Auswaschen mit einem wässrigen Lösungsmittel entfernt.
5. Im Reaktor bildet sich bei 450°C und 300 bar Ammoniak, wobei ein Eisenoxid-Mischkatalysator die N-N-Dreifachbindung aufbricht.
6. Die Reaktionsprodukte werden abgekühlt, NH3 kondensiert aus, und unreagierte Gase werden zurückgeführt.

Example: Eine typische Haber-Bosch-Anlage besteht aus Komponenten wie Vorwärmer, Konverter, Kompressor, Reaktor und Kühler.