Vad är ammoniaksyntes?

ammoniaksyntes är produktionen av ammoniak från kombinationen av väte- och kvävgaser.De flesta av ammoniak som produceras används som gödselmedel, även om det kan användas för andra ändamål, till exempel att göra sprängämnen.Processen utvecklades i Tyskland i början av 1900 -talet.

Atmosfären är full av kvävgas, men den är oreaktiv och kombineras i allmänhet inte med andra element.Den grundläggande strategin för att göra ammoniak, NH ₃ , är att kombinera vätgas, H ₂ , med kvävgas, n ₂ , vid en hög temperatur och under högt tryck.Kemiskt är detta en svår reaktion, så det kräver ett medel för att påskynda processen.

En katalysator är en förening som får en reaktion att fortsätta snabbare.I ammoniaksyntes är den använda katalysatorn i allmänhet järn.Den typ av järn som används är reducerad magnetitmalm .Det finns andra kemikalier som kan användas som katalysatorer, men järn är det vanligaste.

Källan till vätgas är vanligtvis naturgas, även känd som metan, CH ₄ .Detta beskriver den grundläggande processen för ammoniaksyntes.Många andra steg äger rum i en ammoniaksyntesanläggning.Svavelföreningar avlägsnas först från naturgasen genom att reagera med zinkoxid, som omvandlas till zinksulfid.Detta lämnar fri metan, som går igenom flera fler transformationer för att generera vätgas.

Den använda temperaturen är cirka 1482 deg;F (400 deg; c).Trycket som används är mindre än vad som är optimalt för reaktionen.Av säkerhetsskäl används trycket på cirka 200 atmosfärer (ATM).Utbytet är cirka 10-20% under dessa förhållanden.När blandningen lämnar reaktorn kyls den så att ammoniaken blir en vätska.Värmen fångas och återanvänds för att värma de inkommande gaserna.

Denna ammoniaksyntesmetod är känd som Haber-processen , eftersom den skapades av den tyska kemisten Fritz Haber, som utvecklade förhållandena för den kemiska reaktionen.Han utvecklade den under en brist på kväveinnehållande gödselmedel i början av 1900-talet, och eftersom Tyskland behövde sprängämnen för världskriget. För närvarande produceras ammoniak i stor skala i hela världen.

Ett alternativt sätt att göra väte för väteReaktionen sker genom elektrolysen av vatten.Elektrolys använder elektricitet för att bryta ner föreningar.I detta fall bryts vatten ner till väte och syre.Detta har gjorts i samband med elproduktion från vattenkraftverk.Så långt tillbaka som 1911 har elektrolysen av vatten använts för att tillhandahålla väte för syntesen av ammoniak.

Vissa mikroorganismer kan använda kvävgas från luften för att producera ammoniak.Denna process kallas kvävefixering .I detta fall är katalysatorerna komplexa enzymer kända som kväveaser .Bakterierna som utför denna process lever på rötter av baljväxter, till exempel ärtväxter.Kvävefixering har förbättrat näringsstatusen för många jordar.