Co to jest synteza amoniaku?
Synteza amoniaku to wytwarzanie amoniaku z kombinacji wodoru i gazów azotowych.Większość wytwarzanego amoniaku jest stosowana jako nawóz, chociaż może być stosowany do innych celów, takich jak tworzenie materiałów wybuchowych.Proces został opracowany w Niemczech na początku XX wieku.
Atmosfera jest pełna gazu azotowego, ale jest niereaktywna i ogólnie nie łączy się z innymi pierwiastkami.Podstawową strategią wytwarzania amoniaku, NH 3 , jest połączenie gazu wodorowego, H 2 , z gazem azotowym, N 2 , w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem.Chemicznie jest to trudna reakcja, więc wymaga środka przyspieszenia procesu.
Katalizator to związek, który czyni reakcję szybciej.W syntezie amoniaku zastosowanym katalizatorem jest ogólnie żelazo.Rodzaj zastosowanego żelaza to Ruda magnetytu .Istnieją inne chemikalia, które można stosować jako katalizatory, ale żelazo jest najczęstsze.
Źródłem gazu wodorowego jest zwykle gaz ziemny, znany również jako metan, CH 4 .Opisuje to podstawowy proces syntezy amoniaku.Wiele innych kroków odbywa się w roślinie syntezy amoniaku.Związki siarki są najpierw usuwane z gazu ziemnego poprzez reagowanie z tlenkiem cynku, który jest przekształcany w siarczek cynkowy.Pozostawia to wolny metan, który przechodzi przez kilka kolejnych transformacji w celu wytworzenia gazu wodorowego.
Zastosowana temperatura wynosi około 1482 i deg;F (400 i deg; c).Zastosowane ciśnienie jest mniejsze niż optymalne dla reakcji.Ze względów bezpieczeństwa stosuje się ciśnienie około 200 atmosfer (ATM).Wydajność wynosi około 10-20% w tych warunkach.Gdy mieszanina opuszcza reaktor, jest chłodzona, aby amoniak stał się płynem.Ciepło jest wychwytywane i ponownie wykorzystywane w celu ogrzewania przychodzących gazów.
Ta metoda syntezy amoniaku jest znana jako proces haber , ponieważ został stworzony przez niemieckiego chemika Fritza Habera, który rozwinął warunki reakcji chemicznej.Rozwinął go podczas niedoboru nawozów zawierających azot na początku XX wieku, a ponieważ Niemcy potrzebowały materiałów wybuchowych do I wojny światowej, obecnie amoniak jest wytwarzany na dużą skalę na całym świecie.
Alternatywny sposób tworzenia wodoru dla dla hydrenu dla The Hydrogen dlaReakcja odbywa się poprzez elektrolizę wody.Elektroliza wykorzystuje energię elektryczną do rozkładania związków.W tym przypadku woda jest rozkładana na wodór i tlen.Dokonano tego w połączeniu z produkcją energii elektrycznej z roślin hydroelektrycznych.Już w 1911 r. Wykorzystano elektrolizę wody do dostarczania wodoru do syntezy amoniaku.
Niektóre mikroorganizmy są w stanie wykorzystywać gaz azotowy z powietrza do produkcji amoniaku.Proces ten nazywa się fiksacja azotu .W tym przypadku katalizatory to złożone enzymy znane jako azotazy .Bakterie, które wykonują ten proces, żyją na korzeniach roślin strączkowych, takich jak rośliny grochowe.Połączenie azotu znacznie poprawiło stan składników odżywczych wielu gleb.