Tổng hợp amoniac là gì?
Tổng hợp amoniac là sản xuất amoniac từ sự kết hợp của khí hydro và nitơ.Hầu hết các amoniac được sản xuất được sử dụng làm phân bón, mặc dù nó có thể được sử dụng cho các mục đích khác, chẳng hạn như chế tạo chất nổ.Quá trình này được phát triển ở Đức vào đầu những năm 1900. Bầu khí quyển chứa đầy khí nitơ, nhưng nó không phù hợp và thường không kết hợp với các yếu tố khác.Chiến lược cơ bản để tạo ra amoniac, NH 3, là kết hợp khí hydro, H
2, với khí nitơ, n
2, ở nhiệt độ cao và dưới áp suất cao.Về mặt hóa học, đây là một phản ứng khó khăn, vì vậy nó đòi hỏi một tác nhân phải tăng tốc quá trình.Một chất xúc tác là một hợp chất làm cho một phản ứng tiến hành nhanh hơn.Trong tổng hợp amoniac, chất xúc tác được sử dụng nói chung là sắt.Loại sắt được sử dụng là giảm quặng từ tính.Có những hóa chất khác có thể được sử dụng làm chất xúc tác, nhưng sắt là phổ biến nhất. Nguồn của khí hydro thường là khí tự nhiên, còn được gọi là metan, ch 4.Điều này mô tả quá trình cơ bản của tổng hợp amoniac.Nhiều bước khác diễn ra trong một nhà máy tổng hợp amoniac.Các hợp chất lưu huỳnh lần đầu tiên được loại bỏ khỏi khí tự nhiên bằng cách phản ứng với oxit kẽm, được biến thành kẽm sunfua.Điều này để lại metan tự do, trải qua một số biến đổi hơn để tạo ra khí hydro. Nhiệt độ được sử dụng là khoảng 1482 deg;F (400 deg; c).Áp lực được sử dụng ít hơn những gì tối ưu cho phản ứng.Vì lý do an toàn, áp lực khoảng 200 khí quyển (ATM) được sử dụng.Năng suất là khoảng 10-20% trong các điều kiện này.Khi hỗn hợp rời khỏi lò phản ứng, nó được làm mát, do đó amoniac sẽ trở thành một chất lỏng.Nhiệt được thu thập và sử dụng lại để làm nóng các khí đến. Phương pháp tổng hợp amoniac này được gọi là quy trình haber, bởi vì nó được tạo ra bởi nhà hóa học người Đức Fritz Haber, người đã phát triển các điều kiện cho phản ứng hóa học.Ông đã phát triển nó trong tình trạng thiếu phân bón có chứa nitơ vào đầu những năm 1900 và vì Đức cần chất nổ cho Thế chiến I. Hiện tại, amoniac được sản xuất trên toàn thế giới.Phản ứng là thông qua điện phân của nước.Điện phân sử dụng điện để phá vỡ các hợp chất.Trong trường hợp này, nước bị phá vỡ thành hydro và oxy.Điều này đã được thực hiện cùng với sản xuất điện từ các nhà máy thủy điện.Cho đến năm 1911, điện phân của nước đã được sử dụng để cung cấp hydro để tổng hợp amoniac. Một số vi sinh vật có thể sử dụng khí nitơ từ không khí để tạo ra amoniac.Quá trình này được gọi là cố định nitơ .Trong trường hợp này, các chất xúc tác là các enzyme phức tạp được gọi là
nitơase.Các vi khuẩn thực hiện quá trình này sống trên rễ của các loại đậu, chẳng hạn như cây đậu.Cố định nitơ đã cải thiện đáng kể tình trạng dinh dưỡng của nhiều loại đất.