Ammoniaksynthese. Erstellt von Daniel Flanz und Paul Fehren

Transkript

1 Ammoniaksynthese Erstellt von Daniel Flanz und Paul Fehren

2 Inhaltsverzeichnis Geschichte der Ammoniaksynthese Eigenschaften von Ammoniak Herstellungsverfahren Haber-Bosch-Verfahren Alternativen Schwachpunkte der Alternativen Anwendungsgebiete

3 Geschichte Wettlauf gegen drohende Hungerskatastrophe Größte Errungenschaft des letzten Jahrhunderts Maßgeblich am Erfolg beteiligte Wissenschaftler

4 Geschichte Chemiker ( ) Entdeckte das Pflanzen Mineralstoffe aus dem Boden aufnehmen Justus von Liebig Entwickelte die Idee der Mineraldüngung g

5 Geschichte Chemiker ( ) Nobelpreisträger 1918 Untersuchte Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff Fritz Haber 1909 tropfte das erste Ammoniak aus einer Versuchsapparatur

6 Chemiker C e e ( ) Geschichte Nobelpreis p für Chemie 1931 Vorstandsvorsitzender BASF und später des Aufsichtsrats der I.G. Farben Carl Bosch Übertrug g in nur vier Jahren den Laborversuch von Fritz Haber auf die großtechnische Produktion der BASF

7 Geschichte Chemiker ( ) Entwickelte Rezeptur für einen brauchbaren und wirtschaftlichen Katalysator Alwin Mittasch Eisen mit Oxidanteilen aus Aluminium, Calcium und Kalium

8 Geschichte 1910 wurde das erste Patent angemeldet 1913 ging die erste großtechnische Anlage zur Ammoniakherstellung in Betrieb (BASF Ludwigshafen)

9 Geschichte

10 Anlagen (Gegenwart)

11 Eigenschaften von Ammoniak farbloses, stechend riechendes Gas toxisch + Umweltgefährdent leichter als Luft (Dichte) Löst sich gut in Wasser (Dipolcharakter) Amphoter, kann als Säure und Base reagieren verursacht im flüssigen Zustand Verätzungen Giftig Umweltgefährlich

12 Maßnahmen bei Vergiftungen Ruhigstellen und Essigdämpfe einatmen (beim Einatmen von Ammoniakdämpfen) Bei oraler Einnahme: Essigsäure oder Zitronensäure einnehmen, um den Magen zu neutralisieren

13 Symptome einer Vergiftung Krämpfe, Störung der Körperhaltung Atemnot Vergrößerung der Leber Wachstumsstörung Koma

14 Ammoniak Wichtiges Produkt der chemischen Industrie Weltweite Jahresproduktion von Ammoniak liegt zwischen Millionen Tonnen 90 % werden zur Herstellung von g Düngemitteln verwendet

15 Herstellungsverfahren Haber-Bosch-Verfahren (etwa 90% der Stickstoffproduktion Weltweit) Alternativen Bogenprozess Luft wird durch einen Elektronenbogen zu NO, dies wird zu NO 2 oxidiert und in Wasser eingeleitet, hier entsteht Salpetersäure. Kalkstickstoffverfahren CaCN H 2 O 2 NH 3 + CaCO 3 Serpek-Prozess 2 AlN + 3 H 2 O Al 2 O 3 + 2NH 3

16 Haber-Bosch-Verfahren 1. Schritt Pi Primärreformer 2. Schritt Sekundärreformer 3. Schritt Konvertierungsprozess 4. Schritt Gaswäsche 5. Schritt - Erzeugung von Ammoniakgas Reaktionsbedingungen Katalysator 6. Schritt - Abkühlen und Auffangen

17 Industrielle Anlage

18 Primärreformer Methan wird mit Wasserdampf zu CO und H 2 umgesetzt CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2 Die Reaktion findet bei 800 C statt

19 Sekundärreformer Im Primärreformer wird nicht alles CH 4 umgesetzt CH 4 wird mit O 2 aus der Luft zu CO und H 2 2CH 4 +O 2 2CO+4H 2 D hdi L ftk td ät b ht N Durch die Luft kommt der später gebrauchte N 2 automatisch ins Gasgemisch

20 Konvertierungsprozess Das CO stört t den später notwendigen Katalysator Deshalb wird das CO mit Wasser zu CO 2 umgesetzt CO + H 2 O CO 2 + H 2

21 Gaswäsche Abtrennung des CO 2 durch ein Lösemittel Absorption Desorption

22 Erzeugung von Ammoniakgas Es findet eine katalytische Reaktion von N 2 und H 2 statt 2 Reaktion

23 Reaktionsbedingungen Hohe Aktivierungsenergie bar C Katalysator

24 Katalysator

25 Abkühlen und Auffangen Das Gas wird gekühlt Die im Synthesegas enthaltenen N 2 und H 2 werden wieder in den Reaktor geführt Auffangen des flüssigen Ammoniaks

26 Nachteile der Synthese Es muss bei hohen Drücken und hohen Temperaturen gearbeitet werden Hoher Energieverbrauch

27 Vorteile gegenüber den Alternativen Höhere Ausbeute Kürzere Prozesszeiten Geringere Temperaturen

28 Anwendungsgebiete

29 Quellenangaben de/cgi- bin/dokserv?idn= &dok_var=d1&dok_ext =pdf&filename= pdf mit-der-basf/ammoniaksynthese/technherausforderungen/

30 Vielen dank für Ihre Aufmerksamkeit