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Haber-Bosch-VerfahrenZoomA-Z

Fachgebiet - Technische Chemie, Anorganische Chemie

Die eigentliche Umsetzung der Edukte zum Ammoniak

N2+3H22NH3ΔHR=46kJmolNH3

beruht auch heute noch nahezu unverändert auf dem 1913 entwickelten Haber-Bosch-Verfahren:

Die exotherme Reaktion wird aufgrund der hohen Aktivierungsenergie (bedingt durch die Dissoziationsenergie der Stickstoffmoleküle) bei Temperaturen von 350 bis 550 °C und, aufgrund der Volumenverringerung, bei Drücken von ca. 300 bar durchgeführt. Die Reaktion wird aus thermodynamischen und kinetischen Gründen in Horden- bzw. Etagenreaktoren durchgeführt.

Der Reaktionsmechanismus ist auch gegenwärtig noch Gegenstand intensiver Untersuchungen und verläuft wahrscheinlich über die Adsorption und Dissoziation der Edukte an der Katalysatoroberfläche, gefolgt von einer Reihe von Insertionsschritten zum Ammoniak und schließlich der Desorption des Produktes.

N2AdsorptionN2*Dissoziation2N*H22H*N*+H*NH*H*NH2*H*NH3*NH3*NH3

Das Verfahren: Das vorgewärmte und komprimierte Synthesegas wird in einem radial durchströmten Hordenreaktor umgesetzt. Zwischen den Horden wird das Reaktionsgemisch entweder direkt durch Kaltgaseinspritzung oder indirekt durch Wärmetauscher abgekühlt.

Durch die langsamere radiale Durchströmung wird der Druckverlust über die einzelnen Horden stark verringert, so dass wesentlich kleinere Katalysatorteilchen realisiert werden können (Durchmesser 1,5-3 mm). Aufgrund der kleineren Teilchen steigt die volumenbezogene Oberfläche. Daraus resultiert eine höhere Reaktionsgeschwindigkeit.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

StickstoffLevel 160 min.

ChemieAnorganische ChemieChemie der Elemente

Diese Lerneinheit gibt einen Überblick über das Element Stickstoff einschließlich Eigenschaften, Reaktionsverhalten, Nachweis, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung des Elements sowie ausgesuchter Verbindungen.

AmmoniakLevel 145 min.

ChemieAnorganische ChemieVerbindungsbibliothek

Diese Lerneinheit informiert über die Stoffeigenschaften von Ammoniak sowie über seine Synthese und Reaktivität. Diverse Spektren von Ammoniak sind abrufbar und Informationen über Toxikologie und Arbeitsschutz werden angeboten.

Metallhaltige KatalysatorenLevel 245 min.

ChemieTechnische ChemieReaktionstechnik

In der Lerneinheit werden Metallträger- und Vollmetallkatalysatoren vorgestellt. Als Anwendung eines Vollmetallkatalysators wird die Ammoniak-Synthese und als Anwendung eines Metallträgerkatalysators wird das Steamreforming erläutert.