Haber-Bosch procesa informācija

Preses fotoattēli / Wikimedia Commons

Hābera process jeb Haber-Bosch process ir primārā rūpnieciskā metode, ko izmanto amonjaka vai fiksēt slāpekli . Hābera process reaģē slāpeklis un ūdeņradis gāze, kas veido amonjaku:

N_divi+ 3 H_divi→ 2 NH₃(ΔH = –92,4 kJ · mol⁻¹)

Hābera procesa vēsture

Frics Hābers, vācu ķīmiķis un Roberts Le Rossignols, britu ķīmiķis, demonstrēja pirmo amonjaka sintēzes procesu 1909. gadā. Tie veidoja amonjaku pilienu pa pilienam no saspiesta gaisa. Tomēr tehnoloģija nepastāvēja, lai paplašinātu spiedienu, kas vajadzīgs šajā galda aparātā, līdz komerciālai ražošanai. Carl Bosch, BASF inženieris, atrisināja inženiertehniskās problēmas, kas saistītas ar rūpniecisko amonjaka ražošanu. BASF Vācijas Oppau rūpnīca sāka amonjaka ražošanu 1913. gadā.

Kā darbojas Haber-Bosch process

Sākotnējais Hābera process amonjaku izgatavoja no gaisa. Rūpnieciskais Haber-Bosch process sajauc slāpekļa gāzi un ūdeņraža gāzi spiedtvertnē, kas satur īpašu katalizatoru, lai paātrinātu reakciju. No termodinamiskā viedokļa reakcija starp slāpekli un ūdeņradi dod priekšroku produktam istabas temperatūrā un spiedienā, bet reakcija nerada daudz amonjaka. Reakcija ir eksotermisks ; pie paaugstinātas temperatūras un atmosfēras spiediena līdzsvars ātri pārslēdzas otrā virzienā.

Katalizators un paaugstināts spiediens ir procesa zinātniskā maģija. Bosch sākotnējais katalizators bija osmijs, taču BASF ātri vien izvēlējās lētāku dzelzs bāzes katalizatoru, kas tiek izmantots arī mūsdienās. Dažos mūsdienu procesos tiek izmantots rutēnija katalizators, kas ir aktīvāks nekā dzelzs katalizators.

Lai gan Bosch sākotnēji elektrolizēja ūdeni, lai iegūtu ūdeņradi, modernajā procesa versijā metāna iegūšanai tiek izmantota dabasgāze, kas tiek apstrādāta, lai iegūtu ūdeņraža gāzi. Tiek lēsts, ka 3-5 procenti no pasaules dabasgāzes ražošanas tiek novirzīti Hābera procesam.

Gāzes šķērso katalizatora slāni vairākas reizes, jo katru reizi pārveido par amonjaku ir tikai aptuveni 15 procenti. Procesa beigās tiek sasniegti aptuveni 97 procenti slāpekļa un ūdeņraža pārvēršanās par amonjaku.

Hābera procesa nozīme

Daži cilvēki uzskata, ka Hābera process ir svarīgākais izgudrojums pēdējo 200 gadu laikā! Galvenais iemesls, kāpēc Hābera process ir svarīgs, ir tas, ka amonjaks tiek izmantots kā augu mēslojums, ļaujot lauksaimniekiem audzēt pietiekami daudz labības, lai uzturētu arvien pieaugošo pasaules iedzīvotāju skaitu. Hābera process katru gadu piegādā 500 miljonus tonnu (453 miljardus kilogramu) slāpekļa mēslojuma, kas tiek lēsts, lai nodrošinātu pārtiku trešdaļai Zemes iedzīvotāju.

Ir arī negatīvas asociācijas ar Hābera procesu. Pirmajā pasaules karā amonjaku izmantoja slāpekļskābes ražošanai munīcijas ražošanai. Daži apgalvo, ka iedzīvotāju skaita pieaugums, labāk vai sliktāk, nebūtu noticis bez mēslojuma dēļ pieejamās pārtikas daudzuma. Arī slāpekļa savienojumu izdalīšanās ir atstājusi negatīvu ietekmi uz vidi.

_Atsauces

_{Zemes bagātināšana: Frics Hābers, Karls Bošs un pasaules pārtikas ražošanas transformācija , Vāclavs Smils (2001) ISBN 0-262-19449-X.}

_{ASV Vides aizsardzības aģentūra: Globālā slāpekļa cikla cilvēka izmaiņas: cēloņi un sekas, priekšsēdētājs Pīters M. Vitouseks, Džons Abers, Roberts V. Hovarts, Džīns E. Līkenss, Pamela A. Matsone, Deivids V. Šindlers, Viljams H. Šlesingers un G. Deivids Tilmans}

_{Friča Hābera biogrāfija , Nobel e-Museum, iegūts 2013. gada 4. oktobrī.}