Ποιες είναι οι πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή αμμωνίας;
* αζώτου (N2): Αυτό λαμβάνεται από τον αέρα, ο οποίος είναι περίπου 78% άζωτο. Ο αέρας συμπιέζεται και ψύχεται για να υγροποιήσει τα συστατικά του αέρα και στη συνέχεια το άζωτο διαχωρίζεται μέσω κλασματικής απόσταξης.
* υδρογόνο (H2): Αυτό μπορεί να ληφθεί από διάφορες πηγές:
* Φυσικό αέριο: Η πιο συνηθισμένη πηγή υδρογόνου. Το φυσικό αέριο αντιδρά με ατμό για την παραγωγή αερίου σύνθεσης (μείγμα CO και H2) και το CO αντιδρά περαιτέρω για την παραγωγή περισσότερου υδρογόνου.
* άνθρακας: Ο άνθρακας μπορεί να αεριοποιηθεί για να παράγει αέριο σύνθεσης, το οποίο στη συνέχεια μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία για να ληφθεί υδρογόνο.
* νερό: Η ηλεκτρόλυση του νερού μπορεί να παράγει υδρογόνο και οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία γίνεται όλο και πιο σημαντική καθώς οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας γίνονται πιο διαθέσιμες.
* Catalyst: Η διαδικασία Haber-Bosch, η κύρια μέθοδος για την παραγωγή αμμωνίας, χρησιμοποιεί έναν καταλύτη, τυπικά οξείδιο του σιδήρου (Fe3O4) με μικρές ποσότητες προαγωγών όπως το οξείδιο του καλίου (K2O) και το οξείδιο του αργιλίου (AL2O3). Ο καταλύτης επιταχύνει τον ρυθμό αντίδρασης αλλά δεν καταναλώνεται στη διαδικασία.
Η συνολική αντίδραση για την παραγωγή αμμωνίας είναι:
N2 (g) + 3Η2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
Αυτή η αντίδραση είναι εξωθερμική και αναστρέψιμη, που σημαίνει ότι μπορεί να προχωρήσει και στις δύο κατευθύνσεις. Οι συνθήκες που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία Haber-Bosch είναι προσεκτικά βελτιστοποιημένες για τη μεγιστοποίηση της παραγωγής αμμωνίας:
* υψηλή πίεση: Συνήθως περίπου 200 ατμόσφαιρες (20 MPa)
* Μέτρια θερμοκρασία: Περίπου 450 ° C (842 ° F)
* Catalyst: Για να επιταχύνετε τον ρυθμό αντίδρασης
* Αφαίρεση αμμωνίας: Αυτό μετατοπίζει την ισορροπία προς την πλευρά του προϊόντος, αυξάνοντας τη συνολική απόδοση.
Η παραγωγή αμμωνίας είναι μια σημαντική βιομηχανική διαδικασία που παίζει καθοριστικό ρόλο στην παραγωγή λιπασμάτων, εκρηκτικών και άλλων σημαντικών χημικών ουσιών.
