Hva er Haber-Bosch-prosessen?

Haber-Bosch-prosessen, eller bare Haber-prosessen, er en prosedyre som brukes i storskala produksjon av ammoniakk. Denne prosessen ble oppkalt etter Fritz Haber og Carl Bosch, de to tyske kjemikerne som oppfant prosessen i begynnelsen av det 20. århundre. Haber-Bosch-prosessen ble utviklet for å erstatte de mindre effektive metodene som tidligere ble brukt i ammoniakkproduksjon, slik som Frank-Caro-prosessen. I dag brukes Haber-Bosch-prosessen hovedsakelig i produksjonen av ammoniakk som brukes i gjødsel, i motsetning til i oppfinnelsesårene da den ble brukt til å gi ammoniakk til sprengstoff som ble brukt i første krig.

Bakgrunn

Haber-Bosch-prosessen ble oppfunnet for å møte de høye kravene til ammoniakk i 1800-tallet. Etterspørselen etter ammoniakk steg på grunn av kravet til gjødsel og produksjon av husdyrhold. I begynnelsen av det 20. århundre bestemte Haber seg for å komme opp med en alternativ metode for å opprettholde etterspørselen av ammoniakk. Haber Fritz, sammen med sin assistent, kom opp med en prosess som krevde bruk av katalysatorer og en høytrykksapparat. Demonstrasjonsprosessen var liten skala på laboratorienivå. Demonstrasjonsprosessen fant sted sommeren 1909. Ammoniak ble dannet som dråper med en hastighet på 125 ml per time. Denne prosessen mottok anerkjennelse og ble kjøpt av BASF, et tyskbasert kjemisk selskap. Carl Bosch ble tildelt plikten til å sikre at prosessen ble oppgradert til industrielt nivå, som han med suksess gjorde i 1910. Storskala produksjon av ammoniakk startet 1913 på Oppau anlegget som eies av BASF. Anlegget multipliserte produksjonen av ammoniakk som rammet 20 tonn per dag innen 1914. Haber-Bosch-prosessen var en fordel for Tyskland under første verdenskrig. Haber vant Nobelprisen i 1913, og Bosch vant samme pris i 1931.

Prosessen

Ammoniak dannes gjennom en prosess som involverer reaksjon av nitrogen og hydrogen. Prosessen skjer under temperaturer mellom 400 og 500 grader Celsius. Kväve- og hydrogengasser føres over katalysatorer, med konstante temperaturforskrifter for å holde likevekten stabil. Gassene ledes over fire sett med katalysatorer. Ved hvert sett reagerer omtrent 15% gass for å danne ammoniakk. Gassene som ikke har reagert, sendes igjen og igjen gjennom katalysatorene. På slutten har nesten 97% av gassene reagert. Kväve er ikke reaktivt på grunn av de sterke trippelbindene som holder molekylene sammen. For å sikre at den reagerer med hydrogen, kreves høye temperaturer og katalysatorer. Vannet som brukes i Haber-Bosch-prosessen, er hovedsakelig ervervet av metan. For å få hydrogen fra metan utføres dampreformeringsprosessen hvorved gassen blir satt under høye temperaturer og trykk og en nikkelkatalysator. For å øke produksjonshastigheten blir ammoniakk produsert ofte fjernet fra systemet. De vanlige katalysatorene i Haber-prosessen inkluderer de jernbaserte katalysatorene, uran og osmium.

Økonomiske og miljømessige aspekter

Etter at Haber-Bosch-prosessen ble oppfunnet, måtte den konkurrere med Cyanamide-prosessen. Cyanamidprosessen var ineffektiv fordi den utnyttet store mengder kraft og arbeidskraft. Haber-prosessen har intensivert til et nivå som fører til produksjon av ca 450 millioner tonn nitrogenholdig gjødsel årlig. Den store produksjonen av gjødsel har ført til at store landområder blir satt under jordbruk. Ammoniak gjødsel har økt jordbruksutbyttet og god matforsyning, noe som fører til økte befolkningsvekst.

Anbefalt

Brachiosaurus Fakta: Utdøde dyr av verden
2019
Endemic Birds Of Argentina
2019
Hva var det store spillet?
2019