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Wirtschaftliche Bedeutung von Ammoniak: Ab 1830 wurde die Bedeutung der mineralischen Stickstoffdüngung für die Steigerung der Ernteerträge und damit für die Ernährung einer rasch wachsenden Bevölkerung zunehmend erkannt.
Stickstoffmineralien sind relativ selten und der Stickstoff in der Luft kann von den meisten Pflanzen nicht verwendet werden, daher wurde versucht, den Stickstoff in der Luft in eine Form umzuwandeln, die von Pflanzen genutzt werden kann. Die beste technische Lösung ist auch heute noch die Umwandlung von Stickstoff und Wasserstoff in Ammoniak.
Fritz Haber (Fritz Haber war ein deutscher Chemiker, der 1918 den Nobelpreis für Chemie für seine Erfindung des Haber-Bosch-Verfahrens erhielt, ein Verfahren zur Synthese von Ammoniak aus Stickstoffgas und Wasserstoffgas) gelang 1909 die Synthese im Labor, und Carl Bosch (Carl Bosch war deutscher Chemiker und Ingenieur und Nobelpreisträger für Chemie ) übertrug die Synthese auf die Technik.
Chemisch-physikalische Grundlagen: Die Ammoniaksynthese ist eine katalytische Redoxreaktion (Redox ist eine chemische Reaktion, bei der die Oxidationszustände der Atome verändert werden) bei der ein chemisches Gleichgewicht (bei einer chemischen Reaktion ist das chemische Gleichgewicht der Zustand, in dem sowohl Reaktanden als auch Produkte in Konzentrationen vorliegen, die keine weitere Tendenz zur Veränderung mit der Zeit haben) herge
stellt wird, dessen Position von Temperatur und Druck abhängt.
von stechend riechendem Gas. Vorkommen: im Urin als Stoffwechselabbauprodukt MAK: Wirkung auf den menschlichen Körper: Einatmen von Dämpfen reizt und verbrennt Schleimhäute und Augen. Kurzes Einatmen kann Entzündungen verursachen (Entzündung ist Teil der komplexen biologischen Reaktion des Körpergewebes auf schädliche Reize wie Krankheitserreger, geschädigte Zellen oder Reizstoffe und ist eine schützende Reaktion, die Immunzellen, Blutgefäße und molekulare Mediatoren einbezieht) der Atemwege. Eine Konzentration von 1,5 bis 2,5g/m3 Ammoniak in der Atemluft ist nach 30 bis 60 Minuten tödlich. Als Gegenmaßnahme wird die vollständige Immobilisierung und Inhalation von Essigdämpfen empfohlen. Die Aufnahme von Ammoniaklösung in den Magen verursacht Magenblutungen und Kreislaufkollaps (Ein Kreislaufkollaps ist definiert als allgemeines oder spezifisches Versagen des Kreislaufs, entweder kardialer oder peripherer Natur). 3-5ml konzentrierte Ammoniaklösung sollte tödlich sein. Essigsäure oder Zitronensäure (Zitronensäure ist eine schwache organische Tricarbonsäure mit der chemischen Formel C6H8O7) eignet sich zur Neutralisation im Magen. Eigenschaften: Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, das nicht brennbar ist. Es ist extrem wasserlöslich, 520 Liter Gas lösen sich in einem Liter Wasser bei Raumtemperatur. Die Lösung des Gases in Wasser wird Ammoniaklösung oder Ammoniakgeist genannt. Das Gas ist bei Raumtemperatur relativ stabil. Wichtiger Rohstoff für die Herstellung anderer Verbindungen (Harnstoff (Harnstoff, auch Carbamid genannt, ist eine organische Verbindung mit der chemischen Formel CO2), Chemiefasern, Cyanwasserstoff (Blausäure, manchmal auch Blausäure genannt, ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel HCN), Natriumcarbonat (Natriumcarbonat, Na2CO3, ist das wasserlösliche Natriumsalz der Kohlensäure), Salpetersäure, Sprengstoffe etc.); wichtigstes Zwischenprodukt für die Herstellung von Düngemitteln; für die Entschwefelung von Rauchgas (Rauchgas ist das Gas, das über einen Kamin, Ofen, Ofen, Kessel oder Dampferzeuger in die Atmosphäre gelangt). Das Haber-Bosch-Verfahren Das Gas Ammoniak mit der Formel NH3 ist ein wichtiges Zwischenprodukt in der Chemie . Heute werden 90% aller Düngemittel aus Ammoniak gewonnen. Salpetersäure (Salpetersäure, auch bekannt als Aqua Fortis und Spiritus von Niter, ist eine hochkorrosive Mineralsäure) kann auch aus Ammoniak hergestellt werden. Das Haber-Bosch-Verfahren (Das Haber-Bosch-Verfahren, auch Haber-Bosch-Verfahren genannt, ist ein künstliches Stickstoff-Fixierungsverfahren und heute das wichtigste industrielle Verfahren zur Herstellung von Ammoniak) wurde zwischen 1905 und 1913 von dem Chemiker Haber und dem Ingenieur Bosch entwickelt. Dabei wird Ammoniak aus Stickstoff und Wasserstoff nach folgender Reaktionsgleichung hergestellt: Stickstoff: Wasserstoff: 3: 1: 4 Wenn ein Katalysator vorhanden ist, der die Reaktion beschleunigt. Nur wenn alle vier Reaktionsbedingungen gleichzeitig vorliegen, ist die Ausbeute an Ammoniak optimal. In einer Pumpe, einem Kompressor, wird das Gasgemisch aus Stickstoff und Wasserstoff auf 450 bar komprimiert. 2. das Gasgemisch in einem Gasreiniger von unerwünschten Verunreinigungen wie Schwefelverbindungen oder Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid ist ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas, das etwas weniger dicht ist als Luft) gereinigt wird. 3. die eigentliche Reaktion erfolgt im Kontaktofen nach der oben beschriebenen Reaktionsgleichung. Das Gasgemisch wird in einem zylindrischen, druckfesten Reaktionsrohr auf 500°C bei 450 bar erhitzt. Das Gasgemisch fließt an einer mit dem Katalysator beschichteten Oberfläche vorbei und reagiert zu Ammoniakgas. Der Katalysator besteht aus einer Mischung von Eisenoxid (Eisenoxide sind chemische Verbindungen aus Eisen und Sauerstoff) und Aluminiumoxid (Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid (in den USA )). Die Außenseite des Reaktionsrohres ist mit druckfestem, dickem Stahl verstärkt. Im Inneren darf kein Stahl verwendet werden, da der Wasserstoff mit dem im Stahl enthaltenen Kohlenstoff reagieren würde. Deshalb besteht das Innenrohr aus kohlenstoffarmem, reinem Eisen. 4. Das noch heiße Ammoniakgas wird im Kühler gekühlt. Im Separator wird das Ammoniakgas von nicht umgesetzten Ausgangsprodukten (Wasserstoff und Stickstoff) getrennt. Im Kontaktofen wandeln sich trotz optimaler Reaktionsbedingungen nur etwa 15% der Ausgangsstoffe in Ammoniak um. Die nicht umgesetzten Restgase werden am Punkt (6) wieder eingeleitet. Stickstoff (Stickstoff ist ein chemisches Element mit dem Symbol N und der Ordnungszahl 7) und Wasserstoff (Wasserstoff ist ein chemisches Element mit dem chemischen Symbol H und der Ordnungszahl 1) kann aus Erdgas gewonnen werden. Eine moderne Haber-Bosch-Anlage verbraucht 72 Millionen Liter Erdgas (Erdgas ist ein natürlich vorkommendes Kohlenwasserstoffgasgemisch, das hauptsächlich aus Methan besteht, aber üblicherweise auch andere höhere Alkane und manchmal einen geringen Anteil an Kohlendioxid , Stickstoff, Schwefelwasserstoff oder Helium enthält) pro Tag und produziert 1350 Tonnen Ammoniak (Ammoniak oder Azan ist eine Verbindung von Stickstoff und Wasserstoff mit der Formel NH3) Gas.