Πώς κατασκευάζεται το NH3;
1. Πρώτες ύλες:
* αζώτου (N2): Που λαμβάνεται από τον αέρα, ο οποίος είναι περίπου 78% άζωτο.
* υδρογόνο (H2): Που λαμβάνονται από φυσικό αέριο (μεθάνιο, CH4) ή άλλες πηγές όπως η ηλεκτρόλυση νερού.
2. Συνθήκες αντίδρασης:
* υψηλή πίεση: Συνήθως περίπου 200 ατμόσφαιρες (ATM).
* υψηλή θερμοκρασία: Περίπου 400-500 ° C (752-932 ° F).
* Catalyst: Οξείδιο του σιδήρου (Fe3O4) με προαγωγούς όπως τα οξείδια καλίου και αργιλίου.
3. Αντίδραση:
Η ίδια η αντίδραση είναι:
N2 (g) + 3Η2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
4. Ισορροπία και απόδοση:
* Η αντίδραση είναι αναστρέψιμη και εξωθερμική (απελευθερώνει θερμότητα).
* Η υψηλή πίεση μετατοπίζει την ισορροπία προς την παραγωγή αμμωνίας, ευνοώντας το σχηματισμό του NH3.
* Η υψηλή θερμοκρασία επιταχύνει την αντίδραση, αλλά επίσης μετατοπίζει την ισορροπία μακριά από την αμμωνία. Η εύρεση της σωστής ισορροπίας είναι ζωτικής σημασίας.
* Ο καταλύτης βοηθά στην επιτάχυνση της αντίδρασης χωρίς να επηρεάζεται η ισορροπία.
5. Διαχωρισμός και καθαρισμός αμμωνίας:
* Το παραγόμενο αέριο αμμωνίας ψύχεται και υγροποιείται.
* Άλλα αέρια όπως το άζωτο και το υδρογόνο που δεν αντέδρασαν ανακυκλώνεται στον αντιδραστήρα.
Σημασία της διαδικασίας Haber-Bosch:
* Η αμμωνία είναι ένα κρίσιμο συστατικό για τα λιπάσματα, τα οποία είναι απαραίτητα για την παραγωγή τροφίμων.
* Χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή εκρηκτικών, πλαστικών και άλλων χημικών ουσιών.
* Η διαδικασία έχει πιστωθεί με σημαντικά αυξανόμενη παραγωγή τροφίμων, επιτρέποντας έναν πολύ μεγαλύτερο ανθρώπινο πληθυσμό.
Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις:
* Η διαδικασία Haber-Bosch καταναλώνει μεγάλη ποσότητα ενέργειας, συμβάλλοντας στις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου.
* Η παραγωγή υδρογόνου από φυσικό αέριο απελευθερώνει επίσης αέρια θερμοκηπίου.
* Η έρευνα συνεχίζει να διερευνά πιο βιώσιμους τρόπους παραγωγής αμμωνίας, συμπεριλαμβανομένων των πηγών ανανεώσιμης ενέργειας και των τεχνολογιών σύλληψης άνθρακα.
