Wat is ammoniaksynthese?
Ammoniaksynthese is de productie van ammoniak uit de combinatie van waterstof- en stikstofgassen.De meeste geproduceerde ammoniak wordt gebruikt als meststoffen, hoewel het kan worden gebruikt voor andere doeleinden, zoals het maken van explosieven.Het proces werd in de vroege jaren 1900 in Duitsland ontwikkeld.
De atmosfeer zit vol met stikstofgas, maar het is niet -reactief en combineert in het algemeen niet met andere elementen.De basisstrategie voor het maken van ammoniak, NH 3 , is om waterstofgas te combineren, H 2 , met stikstofgas, N 2 , bij een hoge temperatuur en onder hoge druk.Chemisch gezien is dit een moeilijke reactie, dus het vereist een middel om het proces te versnellen.
Een katalysator is een verbinding die een reactie sneller laat doorgaan.In ammoniaksynthese is de gebruikte katalysator over het algemeen ijzer.Het gebruikte type ijzer is verminderde magnetieterts .Er zijn andere chemicaliën die kunnen worden gebruikt als katalysatoren, maar ijzer is de meest voorkomende.
De bron van het waterstofgas is meestal aardgas, ook bekend als methaan, ch 4 .Dit beschrijft het basisproces van ammoniaksynthese.Veel andere stappen vinden plaats in een ammoniaksynthesefabriek.Zwavelverbindingen worden eerst uit het aardgas verwijderd door te reageren met zinkoxide, dat wordt getransformeerd naar zinksulfide.Dit laat vrij methaan achter, dat nog meer doorloopt om waterstofgas te genereren.
De gebruikte temperatuur is ongeveer 1482 DEG;F (400 deg; c).De gebruikte druk is minder dan optimaal voor de reactie.Om veiligheidsredenen wordt druk van ongeveer 200 atmosferen (ATM) gebruikt.De opbrengst is ongeveer 10-20% onder deze omstandigheden.Terwijl het mengsel de reactor verlaat, wordt het afgekoeld, zodat de ammoniak een vloeistof zal worden.De warmte wordt gevangen en hergebruikt om de binnenkomende gassen te verwarmen.
Deze ammoniaksynthesemethode staat bekend als het Haber-proces , omdat het werd gecreëerd door de Duitse chemicus Fritz Haber, die de omstandigheden voor de chemische reactie ontwikkelde.Hij ontwikkelde het tijdens een tekort aan stikstofbevattende meststoffen in de vroege jaren 1900, en omdat Duitsland explosieven nodig had voor de Eerste Wereldoorlog. Momenteel wordt ammoniak op grote schaal geproduceerd.Reactie is door de elektrolyse van water.Elektrolyse maakt gebruik van elektriciteit om verbindingen af te breken.In dit geval wordt water afgebroken tot waterstof en zuurstof.Dit is gedaan in combinatie met elektriciteitsproductie van hydro -elektrische planten.Al in 1911 is de elektrolyse van water gebruikt om waterstof te bieden voor de synthese van ammoniak.
Sommige micro -organismen kunnen stikstofgas uit de lucht gebruiken om ammoniak te produceren.Dit proces wordt
stikstoffixatie genoemd.In dit geval zijn de katalysatoren complexe enzymen bekend als stikstofasen .De bacteriën die dit proces uitvoeren, leven op de wortels van peulvruchten, zoals erwtenplanten.Stikstoffixatie heeft de voedingsstatus van veel bodems aanzienlijk verbeterd.