Hva er ammoniakksyntese?
ammoniakksyntese er produksjon av ammoniakk fra kombinasjonen av hydrogen og nitrogengasser.Det meste av ammoniakk som produseres brukes som gjødsel, selv om det kan brukes til andre formål, for eksempel å lage eksplosiver.Prosessen ble utviklet i Tyskland på begynnelsen av 1900 -tallet.
Atmosfæren er full av nitrogengass, men den er ureaktiv og kombineres generelt ikke med andre elementer.Den grunnleggende strategien for å lage ammoniakk, NH 3 , er å kombinere hydrogengass, H 2 , med nitrogengass, N 2 , ved høy temperatur og under høyt trykk.Kjemisk er dette en vanskelig reaksjon, så det krever et middel for å fremskynde prosessen.
En katalysator er en forbindelse som får en reaksjon til å gå raskere.I ammoniakksyntese er katalysatoren som brukes generelt jern.Den typen jern som brukes er redusert magnetittmalm .Det er andre kjemikalier som kan brukes som katalysatorer, men jern er det vanligste.
Kilden til hydrogengassen er vanligvis naturgass, også kjent som metan, Ch 4 .Dette beskriver den grunnleggende prosessen med ammoniakksyntese.Mange andre trinn finner sted i en ammoniakksynteseplante.Svovelforbindelser fjernes først fra naturgassen ved å reagere med sinkoksid, som transformeres til sinksulfid.Dette etterlater fri metan, som går gjennom flere flere transformasjoner for å generere hydrogengass.
Temperaturen som brukes er omtrent 1482 deg;F (400 deg; c).Trykket som brukes er mindre enn det som er optimalt for reaksjonen.Av sikkerhetsmessige årsaker brukes press på rundt 200 atmosfærer (ATM).Utbyttet er omtrent 10-20% under disse forholdene.Når blandingen forlater reaktoren, er den avkjølt, slik at ammoniakk blir en væske.Varmen blir fanget og brukt på nytt for å varme opp de innkommende gassene. Denne ammoniakksyntese-metoden er kjent somHaber-prosessen , fordi den ble opprettet av den tyske kjemikeren Fritz Haber, som utviklet forholdene for den kjemiske reaksjonen.Han utviklet det under mangel på nitrogenholdig gjødsel på begynnelsen av 1900-tallet, og fordi Tyskland trengte eksplosiver for første verdenskrig. For tiden produseres ammoniakk i stor skala over hele verden.
En alternativ måte å lage hydrogenet til denReaksjonen er gjennom elektrolyse av vann.Elektrolyse bruker elektrisitet for å bryte ned forbindelser.I dette tilfellet brytes vann ned til hydrogen og oksygen.Dette er gjort i forbindelse med elektrisitetsproduksjon fra vannkraftverk.Så langt tilbake som i 1911 har elektrolyse av vann blitt brukt for å tilveiebringe hydrogen for syntese av ammoniakk. Noen mikroorganismer er i stand til å bruke nitrogengass fra luften for å produsere ammoniakk.Denne prosessen kallesnitrogenfiksering .I dette tilfellet er katalysatorene komplekse enzymer kjent som nitrogenaser .Bakteriene som utfører denne prosessen lever på røttene til belgfrukter, for eksempel erteplanter.Nitrogenfiksering har forbedret næringsstatusen til mange jordsmonn betydelig.