Ammoniaksynthese

Präsentation von Alaa Haj Yousef

Ammoniaksynthese

nach dem Haber-Bosch-Vefahren

Gliederung

1. Historische Entwicklung

2. Eigenschaften von Ammoniak

3. Gewinnung von N2 und H2

4. Durchführung der Ammoniaksynthese

5. Vergleich theoretischer und praktischer Reaktionsbedingungen

6. Bedeutung Ammoniak als Zwischenprodukt

7. Lösungen zum Handout

8. Quellen

Historische Entwicklung

1.1 Notwendigkeit der Ammoniakherstellung

1.2 Kurzbiografie Fritz Haber und Carl Bosch

1.1 Notwendigkeit der Ammoniaksynthese

• Aufnahme Stickstoffverbindungen als Grundlage Pflanzenwachstums
• Deckung Bedarfs an Stickstoffdüngern weder durch natürliche noch durch technische Quellen mehr möglich
• Drohung einer Hungersnot
• einzige Lösung: chemische Fixierung in Luft enthaltenen Stickstoffs

"Brot aus Luft"

• zu hoher Energieaufwand der Hydrolyse von Calciumcynamid

1.2 Kurzbiografie Fritz Haber und Carl Bosch

• Anfang 20. Jh. Entwicklung großindustriellen, chemischen Verfahrens zur Ammoniaksynthese
• Fritz Haber: Untersuchung chemischer Reaktion, Nobelpreis 1918
• Carl Bosch: Klärung verfahrenstechnischer Probleme für Hochdruckverfahren, Nobelpreis 1931

Abbildung 1: Fritz Haber (1868-1934)

Abbildung 2: Carl Bosch (1874-1940)

Eigenschaften von Ammoniak

2. eigenschaften von Ammoniak

• NH3
• farloses, giftiges, stechend riechendes Gas
• sehr gut in Wasser löslich
• relativ beständiges Gas bei Zimmertemperatur
• Schmelztemperatur: -78°C
• Siedetemperatur: -33°C
• bei bestimmten Bedingungen Zerfall in Stickstoff und Wasserstoff

ِAbbildung 3: Räumliches Modell einesAmmoniakmoleküls

Gewinnung von N2 und H2

3.1 Gewinnung von Stickstoff

3.2 Gewinnung von Wasserstoff

3.1 Gewinnung von Stickstoff

• anfangs aus Umgebungsluft durch Reduktion von Sauerstoff
• dann Nutzung des bei Ammoniakverbrennung nicht umgesetzten Stickstoffs
• wirtschaftlicher: Luftzerlegung nach
• Destillation des Stickstoffs aus der verflüssigten Luft

Linde-Verfahren

Abbildung 4: Flüssiger Stickstoff

3.2 Gewinnung von Wasserstoff

Chloralkali-Elektrolyse

• anfangs durch
• später Gewinnung von Wasserstoff aus Erdöl, Erdgas und Kohle
• verwendet Wassergas auf Basis der Kohlevergasung von Braunkohle

BASF

Abbildung 5: Winkler-Generator

Durchführung der AMmoniaksynthese

4. Durchführung der Ammoniaksynthese

Abbildung 6: Apparat zur Herstellung von Ammoniak

Vergleich theoretischer und praktischer Reaktionsbedingungen

5.1 Theoretisch mögliche Reaktionsbedingungen

5.2 Praktisch angewendete Reaktionsbedingungen

5.1 THEORETISCH MÖGLICHE REAKTIONSBEDINGUNGEN

• exotherme Reaktion mit Verringerung der Teilchenzahl
• optimal: Reaktion bei niedriger Temperatur und hohem Druck
• Probleme: - reaktionsträger Stickstoff aufgrund Dreifachbindung

- benötigte Aktivierungsenergie von 1000°C

5.2 PRAKTISCH ANGEWENDETE REAKTIONSBEDINGUNGEN

• erforderliche Reaktionsgeschwindigkeit trotz guter Katalysatoren nur bei höheren Temperaturen möglich
• wirtschaftlich optimal: Temperatur 400°C , Druck 30 MPa
• Katalysator: Eisen mit kleinen Anteilen verschiedener Oxide
• Stickstoff im Überschuss

Abbildung 7: Optimale Bedingungen der Ammoniaksynthese

Bedeutung Ammoniaks als Zwischenprodukt

6. BEDEUTUNG Ammoniaks ALS ZWISCHENPRODUKT

• Herstellung stickstoffhaltiger Verbindungen
• Produktion Stickstoffüngemittel, Harnstoffharzen
• Herstellung Salpetersäure
• Auf- und Abbau von Aminosäuren
• Rauchgasreinigung

7. Lösungen des handouts

Quellen

8.1 Quellenverzeichnis

8.2 Abbildungsverzeichnis

8.1 Quellenverzeichnis

• https://de.wikipedia.org/wiki/Haber-Bosch-Verfahren#Geschichte (zul. aufgerufen am 11.11.2021)
• https://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak (zul. aufgerufen am 11.11.2021)
• https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_nh3.htm (zul. aufgerufen: 11.11.2021)
• https://de.wikipedia.org/wiki/Linde-Verfahren (zul. aufgerufen am 12.11.2021)

8.1 Quellenverzeichnis

• https://www.simplyscience.ch/teens/wissen/wofur-braucht-man-flussigstickstoff? (zul. aufgerufen am 12.11.2021)
• https://www.seilnacht.com/Lexikon/HaberBo.htm (zul. aufgerufen am 12.11.2021)
• Asselborn, W., Jäckel, M., Risch, K.: Chemie heute (Sek II), Schroedel Verlag, 2013, S. 114-117

• https://de.wikipedia.org/wiki/Ammoniak#Verwendung (zul. aufgerufen am 13.11.2021)

8.2 Abbildungsverzeichnis

• Abbildungen 1&2: https://de.wikipedia.org/wiki/Haber-Bosch-Verfahren#Geschichte (zul. aufgerufen am 11.11.2021)
• Abbildung3: https://www.biomed.de/produkte/kontrollseren/ qualitaetskontrollen-spezialparameter/ (zul. aufgerufen am 11.11.2021)
• Abbildung 4: https://www.gasido.de/fluessiger-stickstoff-kaufen-und-liefern-lassen (zul. aufgerufen am 12.11.2021)

8.2 Abbildungsverzeichnis

• Abbildung 5: https://de.wikipedia.org/wiki/Haber-Bosch-Verfahren#/media/Datei:Winkler-Generator.svg (zul. aufgerufen am 12.11.2021)
• Abbildung 6: https://www.seilnacht.com/Lexikon/HaberBo.htm (zul. aufgerufen am 12.11.2021)
• Abbildung 7: Asselborn, W., Jäckel, M., Risch, K.: Chemie heute (Sek II), Schroedel Verlag, 2013, S. 114-117

DAnke für Eure AUfmerksamkeit!