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Die Ammoniaksynthese

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Die Ammoniaksynthese Das Haber-Bosch-Verfahren Ammoniak NH3 Siedepunkt: -33 C Stark riechendes, giftiges Gas Leichter als Luft Sehr gut wasserl slich Reagiert ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Die Ammoniaksynthese


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Die Ammoniaksynthese
  • Das Haber-Bosch-Verfahren

2
Ammoniak
  • NH3
  • Siedepunkt -33C
  • Stark riechendes, giftiges Gas
  • Leichter als Luft
  • Sehr gut wasserlöslich
  • Reagiert alkalisch
  • Jährliche Produktion 120 Mio Tonnen

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Anwendungen von Ammoniak
  • Hohe Verdampfungswärme Kühlschrank
  • Ausgangsstoff für Synthese von
  • Salpetersäure
  • Sprengstoffe
  • Medikamente
  • Düngemittel
  • Harnstoff

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Synthese von Ammoniak
  • Aber wie stellt man Ammoniak her ?

/
?
Fritz Haber
Carl Bosch
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Synthese von Ammoniak
  • Aus den Elementen Stickstoff und WasserstoffN2
    3 H2 ?? 2 NH3 DH-92,5kJ/mol
  • Hin-Reaktion exotherm
  • Erhöhung der Temperatur
  • Beschleunigung des Erreichens des GGWs
  • aber GGW verschiebt sich nach links
  • Also bei möglichst tiefer Temperatur arbeiten

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Synthese von Ammoniak
  • N2 3 H2 ?? 2 NH3 DH-92,5kJ/mol
  • Die Zugabe eines Katalysators erhöht die
  • Geschwindigkeit ohne das GGW zu
  • Verschieben.

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Synthese von Ammoniak
  • N2 3 H2 ?? 2 NH3 DH-92,5kJ/mol
  • Erhöhung des Drucks
  • Verschiebung des GGW nach rechts
  • Also Die besten Bedingungen sind
  • möglichst tiefe Temperatur (immerhin 500C)
  • Hoher Druck
  • Geeigneter Katalysator

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Die industrielle Herstellung
  • 1913 in Ludwigshafen an der BASF

Experimentalaufbau zur Synthese von Ammoniak
Heute arbeiten allein in Ludwigshafen 34 150
Mitarbeiter der BASF
9
Die industrielle Herstellung
  • Erzeugung des Synthesegasgemischs N2 3 H2 ??
    2 NH3
  • Stickstoff ist der Hauptbestandteil der Luft, der
    Sauerstoff muss noch entfernt werden
  • Wasserstoff muss durch Dampfspaltung von Methan
    gewonnen werden

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Erzeugung des Synthesegasgemischs
  • Herstellung von Wasserstoff

PrimärreformerCH4 H2O ? CO 3 H2
Sekundärreformer2 CH4 O2? 2 CO 4 H2(hier
wird der Sauerstoff aus der Luft entfernt)
KonvertiererCO H2O ?? CO2 H2
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Erzeugung des Synthesegasgemischs
  • Am Ende dieses Prozesses ist also der Sauerstoff
    aus der Luft entfernt worden und es liegt
    folgendes Gasgemisch vor
  • Stickstoff
  • Wasserstoff
  • Kohlenstoffdioxid

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Erzeugung des Synthesegasgemischs
  • Kohlenstoffdioxid wird mit K2CO3
    ausgewaschenCO2 H2O K2CO3 ? 2 K(HCO3)2

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Synthese von Ammoniak
  • Nun liegt das Synthesegasgemisch vor
  • 1 Teil Stickstoff
  • 3 Teile Wasserstoff
  • N2 3 H2 ?? 2 NH3 DH-92,5kJ/mol

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Synthese von Ammoniak
  • Das kalte Synthesegas wird durch Kompressoren auf
    den Reaktionsdruck gebracht.
  • Die Reaktion ist exotherm es wird Wärme
    freigesetzt. N2 3 H2 ?? 2 NH3
    DH-92,5kJ/mol
  • Das heiße Gasgemisch erhitzt das Synthesegas auf
    500C.

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Synthese von Ammoniak
Die Synthese wird im Kreislauf betrieben, das
gebildete Ammoniak wird abgekühlt, verflüssigt
und abgetrennt die Stoffe die nicht reagiert
haben werden erneut eingespeist.
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Synthese von Ammoniak
  • Der Reaktor, in dem die Reaktion abläuft
    produziert täglich 1500 Tonnen Ammoniak und ist
    30 m hoch.
  • Moderne Reaktoren enthalten bis zu 100Tonnen
    Katalysator.

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Zusammenfassung
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