Die Ammoniaksynthese

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Die Ammoniaksynthese

• Das Haber-Bosch-Verfahren

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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
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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