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InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisG hi ht d A i k th Geschichte der Ammoniaksynthese
Eigenschaften von AmmoniakEigenschaften von Ammoniak Herstellungsverfahren Haber-Bosch-Verfahren AlternativenAlternativen Schwachpunkte der Alternativen Anwendungsgebiete
GeschichteGeschichte
Wettlauf gegen drohende Hungerskatastrophe
Größte Errungenschaft des letzten Größte Errungenschaft des letzten Jahrhunderts
Maßgeblich am Erfolg beteiligte Wissenschaftler
GeschichteGeschichte
Chemiker (1803-1873)
Entdeckte das Pflanzen Mineralstoffe aus dem Boden
Justus von Liebigaufnehmen
Entwickelte die Idee der Mineraldüngungg g
GeschichteGeschichteChemiker (1868-1934)
Nobelpreisträger 1918
Fritz HaberUntersuchte Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff
1909 tropfte das erste Ammoniak aus einer Versuchsapparatur
GeschichteGeschichteChemiker (1874-1940)C e e ( 8 9 0)
Nobelpreis für Chemie 1931p
Vorstandsvorsitzender BASF und Carl Boschspäter des Aufsichtsrats der I.G.
Farben
Übertrug in nur vier Jahren den gLaborversuch von Fritz Haber auf die großtechnische Produktion der gBASF
GeschichteGeschichte
Chemiker (1869-1953)
Entwickelte Rezeptur für einen
Alwin Mittaschbrauchbaren und wirtschaftlichen Katalysator
Eisen mit Oxidanteilen aus Aluminium, Calcium und Kalium
GeschichteGeschichte
1910 wurde das erste Patent angemeldet
1913 ging die erste großtechnische Anlage 1913 ging die erste großtechnische Anlage zur Ammoniakherstellung in Betrieb (BASF Ludwigshafen)
Eigenschaften von AmmoniakEigenschaften von Ammoniak
farbloses, stechend riechendes Gastoxisch + Umweltgefährdent toxisch + Umweltgefährdent
leichter als Luft (Dichte) Löst sich gut in Wasser (Dipolcharakter) Giftig Löst sich gut in Wasser (Dipolcharakter) Amphoter, kann als Säure und Base
reagiereng verursacht im flüssigen Zustand
Verätzungen
Umweltge-fährlich
Maßnahmen bei VergiftungenMaßnahmen bei Vergiftungen
Ruhigstellen und Essigdämpfe einatmen(beim Einatmen von Ammoniakdämpfen)
Bei oraler Einnahme:Essigsäure oder Zitronensäure einnehmenEssigsäure oder Zitronensäure einnehmen,um den Magen zu neutralisieren
Symptome einer VergiftungSymptome einer Vergiftung
Krämpfe, Störung der Körperhaltung Atemnot
Vergrößerung der Leber Vergrößerung der Leber Wachstumsstörung Koma
AmmoniakAmmoniak
Wichtiges Produkt der chemischen Industrie
Weltweite Jahresproduktion von Ammoniakliegt zwischen 130 -140 Millionen Tonnen
90 % werden zur Herstellung von gDüngemitteln verwendet
HerstellungsverfahrenHerstellungsverfahrenH b B h V f h Haber-Bosch-Verfahren (etwa 90% der Stickstoffproduktion Weltweit)
Alternativen BogenprozessBogenprozess
Luft wird durch einen Elektronenbogen zu NO, dies wird zu NO2 oxidiert und in Wasser eingeleitet, hier entsteht Salpetersäure.
KalkstickstoffverfahrenCaCN2 + 3 H2O → 2 NH3 + CaCO3
S k P Serpek-Prozess2 AlN + 3 H2O → Al2O3 + 2NH3
Haber Bosch VerfahrenHaber-Bosch-Verfahren1 S h itt P i ä f 1. Schritt – Primärreformer
2. Schritt – Sekundärreformer 3. Schritt – Konvertierungsprozess
4 Schritt Gaswäsche 4. Schritt – Gaswäsche 5. Schritt - Erzeugung von Ammoniakgas
Reaktionsbedingungen KatalysatorKatalysator
6. Schritt - Abkühlen und Auffangen
PrimärreformerPrimärreformerM th i d it W d f CO d H Methan wird mit Wasserdampf zu CO und H2umgesetzt
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Die Reaktion findet bei 800 °C statt
SekundärreformerSekundärreformerI P i ä f i d i ht ll CH Im Primärreformer wird nicht alles CH4umgesetzt
CH4 wird mit O2 aus der Luft zu CO und H24 2 2
2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2 2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2
D h di L ft k t d ät b ht N Durch die Luft kommt der später gebrauchte N2automatisch ins Gasgemisch
KonvertierungsprozessKonvertierungsprozessD CO tö t d ät t di Das CO stört den später notwendigen Katalysator
Deshalb wird das CO mit Wasser zu CO2umgesetztg
CO + H2O → CO2 + H2
GaswäscheGaswäscheAbt d CO d h i Lö itt l Abtrennung des CO2 durch ein Lösemittel
Absorption
Desorption
Erzeugung von AmmoniakgasErzeugung von AmmoniakgasE fi d t i k t l ti h R kti N Es findet eine katalytische Reaktion von N2 und H2 statt2
R kti Reaktion
ReaktionsbedingungenReaktionsbedingungen Hohe
Aktivierungsenergie
150 – 200 bar150 200 bar
400 500°C 400 – 500°C
Katalysator
Abkühlen und AuffangenAbkühlen und AuffangenD G i d kühlt Das Gas wird gekühlt
Die im Synthesegas enthaltenen N und H Die im Synthesegas enthaltenen N2 und H2 werden wieder in den Reaktor geführt
Auffangen des flüssigen Ammoniaks
Nachteile der SyntheseNachteile der Synthese
Es muss bei hohen Drücken und hohenEs muss bei hohen Drücken und hohen Temperaturen gearbeitet werden
Hoher Energieverbrauch
Vorteile gegenüber den AlternativenVorteile gegenüber den Alternativen
Höhere AusbeuteHöhere Ausbeute
Kürzere Prozesszeiten
Geringere Temperaturen
QuellenangabenQuellenangabeni k th d www.ammoniaksynthese.de
www.seilnacht.de www.wikipedia.de http://deposit ddb de/cgi-http://deposit.ddb.de/cgi
bin/dokserv?idn=980132924&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=980132924 pdfpdf&filename 980132924.pdf
http://www.rheinneckarweb.de/basf-schule/lernen-mit der basf/ammoniaksynthese/technmit-der-basf/ammoniaksynthese/techn-herausforderungen/