Что такое процесс Хабера-Боша?

Процесс Хабера-Боша или просто процесс Хабера - это процедура, используемая в крупномасштабном производстве аммиака. Этот процесс был назван в честь Фрица Хабера и Карла Боша, двух немецких химиков, которые изобрели этот процесс в начале 20-го века. Процесс Хабера-Боша был разработан, чтобы заменить менее эффективные методы, которые ранее использовались в производстве аммиака, такие как процесс Франка-Каро. Сегодня процесс Хабера-Боша в основном используется для производства аммиака, используемого в удобрениях, в отличие от тех лет, когда он использовался для производства аммиака для взрывчатых веществ, которые использовались в первой войне.

Фон

Процесс Хабера-Боша был изобретен для удовлетворения высоких потребностей в аммиаке в 19 веке. Спрос на аммиак вырос из-за потребности в удобрениях и производстве корма для скота. В начале 20-го века Хабер решил предложить альтернативный метод для удовлетворения спроса на аммиак. Хабер Фриц вместе со своим помощником разработал процесс, который потребовал использования катализаторов и устройства под высоким давлением. Процесс демонстрации был небольшим по масштабам на лабораторном уровне. Процесс демонстрации состоялся летом 1909 года. Аммиак вырабатывался в виде капель со скоростью 125 мл в час. Этот процесс получил признание и был куплен немецкой химической компанией BASF. На Карла Боша была возложена обязанность обеспечить модернизацию процесса до промышленного уровня, что он успешно сделал в 1910 году. Крупномасштабное производство аммиака началось в 1913 году на заводе в Оппау, который принадлежал BASF. Завод увеличил производство аммиака, который достиг 19 тонн в день к 1914 году. Процесс Хабера-Боша был активом для Германии во время Первой мировой войны. Хабер получил Нобелевскую премию в 1913 году, а Бош получил такую ​​же премию в 1931 году.

Процесс

Аммиак образуется в процессе, включающем реакцию азота и водорода. Процесс происходит при температуре от 400 до 500 градусов по Цельсию. Азот и газообразные водороды пропускаются через катализаторы с постоянным регулированием температуры для поддержания равновесия. Газы пропускаются через четыре набора катализаторов. При каждом наборе примерно 15% газа реагирует с образованием аммиака. Газы, которые не прореагировали, пропускаются снова и снова через катализаторы. В конце почти 97% газов прореагировали. Азот не реагирует из-за сильных тройных связей, удерживающих его молекулы вместе. Для обеспечения его реакции с водородом требуются высокие температуры и катализаторы. Водород, используемый в процессе Хабера-Боша, в основном получают из метана. Чтобы получить водород из метана, проводят процесс парового риформинга, при котором газ подвергается воздействию высоких температур и давления и никелевого катализатора. Чтобы увеличить скорость производства, производимый аммиак часто удаляется из системы. Обычно используемые катализаторы в процессе Хабера включают катализаторы на основе железа, уран и осмий.

Экономические и экологические аспекты

После того, как был изобретен процесс Хабера-Боша, ему пришлось конкурировать с процессом цианамида. Цианамидный процесс был неэффективным, потому что он использовал большое количество энергии и труда. Процесс Хабера активизировался до уровня, который приводит к производству примерно 450 миллионов тонн азотных удобрений в год. Крупное производство удобрений привело к тому, что большие участки земли были переданы под сельское хозяйство. Аммиачное удобрение увеличило урожайность в сельском хозяйстве и обеспечило достаточное количество продовольствия, что привело к увеличению темпов роста населения.

Рекомендуем

Необычные и необычные фобии
2019
Сколько Азербайджана находится в Европе?
2019
Ехидна с коротким клювом - животные Австралии
2019