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.