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Haber-Bosch- Verfahren
20.2.2021
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Erzeugung des synthesegemischs •Stickstoff aus der Luft und Wasserstoff durch Dampfspaltung von Methan Primärreformer: Eragos Hird bei soo'c mit einem katalysator zu Wasserstoff und kohlenstorf monoxid umgese12+ CHy (9) H₂O19) CO(9) 3H₂ (9) sekunaárreformer: Nicht umge- 2CHy (9) 0₂ (9) Vorwärmer Kompressor kat. kohlenstoremonoxia umgesetzt (partiene oxidation) vorwärmer: das kalle synthesegemisch wird kompressor: bringt das Gas Primärreformer, Sekundärreformer setztes Meinan wird unier zusatz von Wasserstoff und aursewärmt, kunit das Gas aus dem Reaktor Nha Nội ti auf den Reaktor aruck 14,4° 206 KJ -30 MPa -500 C Reaktor kat. mischt sind. In einem Reaktor sind bis zu 100+ Katairsator vorhanden. katalysator: 6 bis 20 mm dicke, porose 2 CO2 (9) - 4 Hy (9) Eisenkörner denen Metalloxide beige. N₂. M₂ Kompressor Abhitzkessel Dampf Kühler Wasser Ventil mittel Abscheider CH₂, H₂O(g) N₂.0₂ - NH₂(1) Kühlanlage, Tank H₂O(g) CH, CO, Hy -1000 °C Nội Họ, CÓ 1A₂H²= -12 KJ entsteht -350 °C -220°C Konvertierung Reaktor: Druck 30 MPa u. Temp.: ca. 450°C messer von 2,4 m und wies+ 400+. Abhitzkessel/künler: kunit die warme ,die bei der exotherme Reaktion bei einer TagesProduktion von 1500+ ist der Ng, Mỹ, Cây Reaktor 30m hoch und hat einen innendurch - (z. B. Kalium carbonat- lösung) có (e) HCO, ( Gaswäsche Die großtechnische Ammoniak- Synthese wird bei ca. 30MPa (300 bar) und ca. 450°C an einem Katalysator durchgeführt. Gewasch: kohlenstoffdioxid wird aus dem Synthesegemisch: Wasserstoff und Stickstoff (3:1) Gasgemisch ausgewaschen konventierung das gebildete kohlenstorf monoxid wird mit einem katalysator zu Wasserstoff und kohlenstoff dioxid co19) + H20 19) Buch S. 167-169 kai. etwa 30 sek. Anteils Ausbeute und Reaktionsgeschwindigkeit COL79) * H119) ·synthese gemisch strömt über den katalysator wirtschaftlich L 1A₂HⓇ= -41 KJ das cleichgewicht wird nicht eingestellt grope Casmenge kompensieren den verlust...
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Alternativer Bildtext:
des Ammoniak- die synthese ist ein Kreislauf geführt das ammoniak wird durch kühlung abgetrennt ·das übrige synthesegemisch wird wieder in den Reaktor zur Ausbeutesteigerung wird das Gas in einen zweite Synthesereaktor durchströmt Die Ammoniak- synthese wird im Kreislauf betrieben, d.h.. das Ammoniak wird abgetrennt und das übrige syntesegesmisch Wieder dem Reaktor Zugeführt. Buch S. 167-169 HABER BOSCH YERFAHREN THESE Reaktionsbedingungen für die Ammonaik-Syninese 3H₂ (9) N₂ (9) .im geschlossenen System -keine Reaktion bei Zimmertemperatur 2NH3(9) Temperaturernönung: schneller Gleichgewichtseinstellung -Druckernönung Anteil von Ammoniak Steist erheblich Die großtechhische Ammoniak-syninese •Haber erforscht die Grundlagen •Bosch entwickelt die Technologie 1 Ar Hº = -92 kJ verschiebt das Gleichgewicht in Richtung Ausgangsstorre •Mit Katalysator bei ca.ab 450'c und bei ca. 0,1 MPa nur weni9 Ammoniak HOVEN Eine niedrige Temperatur und ein hoher Druck verschieben das Gleichgewicht Zugunsten der Ammoniak- Bildung. Stickstoff und Wasserstoff reagieren aber erst ab ca. 450°C unter Einfluss eines Katalysators miteinander. • damalige Tagesie:siung: 30 + Ammoniak -heurige Tagesie:siung: 1500-2000 Ammoniak 100P(NH₂) in % 90 000 10- 1913 Wurde das Haber-Bosch-verfahren in Ludwigshafen in Betrieb genommen 200 Bosch 0,1 MPa 100 MPa 300 400 60 MPa 30 MPa 500 20 MPa 10 MPa 5 MPa Verwendung: Kältemittel ain Produkte: 600 700 Düngemittel Kunstfasern Kunststoffe Farbstoffe Herbizide AZ Ammoniak (NH₂) 0₂, H₂O c) A3 Salpetersäure (HNO,) Verwendung: Atzen von Metalloberflächen Produkte: Düngemittel Sprengstoffe Kunstfasern Kunststoffe Raketentreibstoffe Farbstoffe Aufgaben: Al a) bei 400'c u. 20 MPa = Nitrolacke Klebstoffe Medikamente Pestizide b) bei 400'c u. 60MPa = bei 300c u. 30 μPa = bei 500'c u. 30 MPQ = Verwendung: Abgasreinigung Harnstoff (H_N-CO-NH:) Produkte: Düngemittel Futtermittel Kunststoffe knitterfreie Textilien nassfestes Papier ca. 39%. CO₂ ca. 65%. ca. 31% ca. 30% Die Reaktion ist EXOtherm, deshalb verschiebt sich das Gleichgewicht Beinfreihelt. Temeperaturerhöhung auf die seite der Edukte. Bei der Druckerhohung verschiebt Sich das Gleichgewicht auf die Produktselte. da auf der seite weniger Tellchen vorhanden sind. Um mehr Ammoniak her Zustellen wird der Druck erhöht und die Erhöhung der Temperatur wird durchgeführt, da die Energiezufuhr die Ammoniaksynthese erst ermöglicht. Der Vorteil des vorwärmers ist, dass er das cas aus der caswasche wird erhitzt und das cas aus dem Reaktor wird abgekühlt. Durch die Wärmeübertragung, wird die warme von dem cas aus dem Reaktor. Zu dem cas aus der Caswäsche übertragen werden, somit wird das Reakforgas abgekühlt und das kalte cas erwärmt. АЧ im synthesereaktor wird auf die Einstellung des Gleichgewichts verzichtet, da es wirtschaftlicher ist das cas nur über den Katalysator Strömen Zu lassen. Jedoch wird der verlust durch die viel größeren casmengen überkompensiert.