Haber‐Bosch‐Verfahren

Petra Schürmann&

Max‐Fabian Volhard

ÜbersichtÜbersicht

• Geschichte• Chemische GrundlagenChemische Grundlagen

• Technische Herausforderungen

H b B h V f h• Haber‐Bosch‐Verfahren• Produkte und Anwendungsgebiete des g gAmmoniaks

P. Schürmann & M.‐F. Volhard 202.04.2012 AC I

GeschichteGeschichte

1. Entdeckung von Atacama‐Salpeter2. Salpeterkrieg2. Salpeterkrieg3. Sir William Crookes referiert über 

Abhä i k i Chil S lAbhängigkeit von Chile‐Salpeter

1 2 3

1900ca. 1820 1879‐1884

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GeschichteGeschichte

1. Erfindung des Birkeland‐Eyde‐VerfahrenN2 + O2 2 NON2 + O2 2 NO2 NO + O2 2 NO2

2. Bosch stellt die Entwicklung der Ammoniak‐Synthese nach fünf Jahren einy

21

1900 1903‐1908

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GeschichteGeschichte

1. Fritz Haber: Synthese von NH3 mit Osmium als Katalysatory

2. BASF baut die erste Haber‐Bosch‐SyntheseanlageSyntheseanlage

3. Bosch gibt das Salpeterversprechen

1 2 3

19131909 1914 1918

Erster Weltkrieg

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Erster Weltkrieg

GeschichteGeschichte

1. Fritz Haber bekommt einen Nobelpreis für die Synthese von p yAmmoniak aus den Elementen

2 Walter Nernst erhält einen2. Walter Nernst erhält einen Nobelpreis für seine Arbeiten in der h hThermochemie

1 2

19201918

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GeschichteGeschichte

1. Nobelpreis für Carl Bosch für die Entwicklung des gHochdruckverfahrens

1

1931

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Chemische GrundlagenChemische Grundlagen

• Das Prinzip von Le ChatelierDas Prinzip von Le Chatelier

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Technische HerausforderungenTechnische HerausforderungenEnergiediagramm einer exothermen Reaktiong g

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Darstellung von HDarstellung von H2• Steam‐Reforming:CH4( ) + H2O( ) CO( ) + 3 H2( )

750°C, 30bar, NiO/Al2O3CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g)• Kohlevergasung zu Wassergas:C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g)

• Überschüssiges Methan:2 CH4(g) + O2(g) 2 CO(g) + 4 H2(g)

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Katalysatorgift COKatalysatorgift CO

• Reaktion von CO zu CO2:CO( ) + H2O( ) CO2( ) + H2( )

500°C, CuO/ZnOCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)• Entfernung des CO2:CO2(g) + K2CO3(aq) + H2O(l) 2 KHCO3(aq)

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SyntheseprozessSyntheseprozess

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Produkte und Anwendungsbereiche des Ammoniaks

Ammoniak

Amine Salpetersäure Harnstoff Nitrobenzolp

Pflanzenschutzmittel, Tenside, Lackmittel

Düngemittel Pflanzenschutzmittel, Dünger

Farben, Pflanzenschutz‐

mittel

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DüngemittelDüngemittel

Pflanzenwachstum Minimumgesetz von Liebig

Sonne,Wasser CO2

N, P, K, Ca, Mg

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N, P, K, Ca, Mg

Die Folgen des Haber‐Bosch‐Verfahrens

Ein Kilogramm„Ein Kilogramm Mineraldüngerstick‐stoff erzeugt im gweltweiten Durchschnitt heute einen Mehrertrag von 12 kg Getreide oder vergleichbareroder vergleichbarer Mengen anderer Kulturen “

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Wir danken für Ihre AufmerksamkeitWir danken für Ihre Aufmerksamkeit

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LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnis

• Chemie heute – Sekundarstufe II Schroedel Verlag GmbH Herausgeber: Oberstudiendirektor Wolfgang Asselborn Akademischer Direktor Mandfred Jäckel Oberstudiendirektor Dr. Karl T. Risch 2004

• Allgemeine und Anorganische Chemie Spektrum akademischer Verlag Autoren: Prof. Dr. Michael Binnewies, Manfred Jäckel, Prof. Dr. Helge Willner 2008

• Internet: http://www.sammlungen.hu‐berlin.de/dokumente/11790/ (08.04.2012)• Internet: http://www.sammlungen.hu‐berlin.de/dokumente/13170/ (08.04.2012)• Internet: http://www.mpg.de/238639/carl‐bosch (08.04.2012)• Internet: https://news.slac.stanford.edu/features/phrase‐week‐haber‐bosch‐process

(08 04 2012)(08.04.2012)• Internet: http://www.spiegel.de/wikipedia/Liste_der_Nobelpreistr%C3%A4ger.html

(08.04.2012)I t t htt // h i d /l ik /S l t h ht l (23 04 2012)• Internet: http://www.chemie.de/lexikon/Salpeterversprechen.html (23.04.2012)

• Internet: http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Salpeter (23.04.2012)

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LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnish // b f / / / i l d i h f /d / b• Internet: http://www.basf.com/group/corporate/site‐ludwigshafen/de_DE/about‐

basf/worldwide/europe/Ludwigshafen/Education/Lernen_mit_der_BASF/ammoniaksynthese/Geschichte_und_Entwicklung (7. 4. 2012)

• Internet: http://www.idsia.ch/~juergen/haberbosch.html (7. 4. 2012)• Internet: http://www.uni‐

duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Nahrung/de/pflanzen/bilder/gerste.jpg(9. 4. 2012)

• Internet: http://www.liz‐online.de/gi/dueng/grunddueng.htm (9. 4. 2012)• Internet: http://www.br.de/fernsehen/br‐p // / /

alpha/sendungen/schulfernsehen/meilensteine‐duenger‐haber‐bosch100.html(22.04.2012)

• Organische Chemie Prof. Dr. K. Peter, C. Vollhardt WILEY‐VCH GmbH & Co. KGaAOrganische Chemie Prof. Dr. K. Peter, C. Vollhardt WILEY VCH GmbH & Co. KGaA 2009

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