|
|
|||
|
|
Chemie
Ammoniak
Kurzvortrag: Ammoniaksynthese
Was ist Ammoniak?
Vorkommen:
- beim Stoffwechsel der Pferde und der Zersetzung von Eiweißen entsteht Ammoniak
- es kommt in den Spuren der Luft vor
- es ist Bestandteil der Atmosphäre der großen Planeten unseres Sonnensystems
Verwendung:
- im Haushalt als Fensterputzmittel (verdünnt)
-
Salpetersäure, Stickstoffdüngemittel, Sprengstoffe, Arzneimittel sowie
Farbstoffe werden über
Zwischenprodukte aus Ammoniak hergestellt
- flüssiges Ammoniak dient als Kältemittel in Kühlhäusern sowie auf Kunsteisbahnen
Eigenschaften:
- Formel NH3
- gasförmige Verbindung der Elemente Stickstoff und Wasserstoff
- stechend riechendes Gas
- besteht aus Molekülen
- Dichte ist geringer als die der Luft
- unter Anwendung von Druck lässt es sich verflüssigen
- löst sich gut in Wasser
- verbrennt zu Stickstoff und Wasser
- färbt Unitest -Indikator blau (also Überschuss an Hydroxid -Ionen)
Die Ammoniaksynthese
Geschichte:
- durch deut. Chemiker wie Haber, Bosch und Mittasch wurde Ammoniaksynthese ermöglicht
- Haber erarbeitete die physikalisch- chemischen Grundlagen der Ammoniaksynthese aus
- Bosch und Mittasch erprobten und konstruierten die technischen Anlagen für die Ammoniaksynthese
- es
fanden aufwendige Untersuchungen auf dem Gebiet der Hochdrucktechnologie statt,
ein
Katalysator für die Ammoniaksynthese wurde erfunden
- 1913 nahm die erste großtechnische Anlage die Produktion nach dem Haber-Bosch-Verfahren auf, es ist das bedeutendste
Technische Durchführung
Erklärung:
1. In einer Pumpe, einem Kompressor, wird das
Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff
auf 450 Bar erhitzt.
2. In
einem Gasreiniger wird das Gasgemisch von unerwünschten Verunreinigungen wie
Schwefelverbindungen oder Kohlenmonoxid
gereinigt.
3. Im
Kontaktofen läuft die eigentliche Reaktion ab. In einem zylinderförmigen,
druckfesten
Reaktionsrohr
wird das Gasgemisch bei 450 Bar auf 500 Grad erhitzt. Dabei strömt das
Gasgemisch an einer mit dem Katalysator
beschichteten Fläche vorbei und reagiert zu
Ammoniakgas. Der Katalysator besteht
aus einem Gemisch von Eisenoxid und Aluminiumoxid.
Außen ist das Reaktionsrohr mit
druckbeständigem, dickem Stahl verstärkt. Innen darf kein Stahl verwendet werden, weil der Wasserstoff
mit dem im Stahl enthaltenen Kohlenstoff reagieren würde. Deshalb besteht das Innenrohr
aus reinem Eisen.
4. Im Kühler wird das noch heiße Ammoniakgas abgekühlt.
5 Im Abschneider wird das Ammoniakgas von nicht
umgesetzten Ausgangsprodukten getrennt. Im
Kontaktofen setzen sich trotz optimaler
Reaktionsbedingungen nur etwa 15 % der
Ausgangsstoffe in Ammoniak um. Die
nicht umgesetzten Restgase werden an der Stelle 6
wieder
eingeführt. Aus ökonomischen Gründen
werden bei der Herstellung von Ammoniak die
kontinuierliche Arbeitsweise und der
Wärmeaustausch im Gegenstrom angewendet. Durch die Nutzung des Kreislaufprinzips gelingt
es, Stickstoff und Wasserstoff nahezu verlustlos zu
Ammoniak umzusetzen.
Stickstoff und Wasserstoff kann aus Erdgas gewonnen
werden. Eine moderne Haber-Bosch-Anlage verbraucht pro Tag 72 Millionen Liter
Erdgas und produziert
1350 Tonnen Ammoniakgas.
Autor:
Peggy Neumann
