Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Bedeutung und Synthese von Ammoniak

No description
by

elias silvana

on 6 July 2015

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Bedeutung und Synthese von Ammoniak

Einleitung
Ammoniak
Stoff mit viele Facetten
Ammoniaksynthese
Verfahren
Großtechnische
Verfahren
Sponsoren
Silvana Elías - DECHEMAX
Fernando Saba - BAFS
Percy Huari- Chemie Student
Joaquin Castillo- Chemie Student
Zarela Trinidad - Chemie Student in Masterarbeit
Historisches Kontext
Bedeutung und
Synthese von Ammoniak

Eisenoxid-Mischkatalysator aus Eisen(II/III)-Oxid Fe3O4, K2O, CaO, Al2O3 und SiO2 > -Fe
Ammoniaksynthese erfolgt in ein Hochdruckreaktor (250-300 bar) bei 450-500 Grad Celcius


Verwendung

Rolle von Katalysatoren für die Ammoniaksynthese
Warum ist ein Katalysator notwendig und wirtschaftlich sinnvoll?
Molekulare Eigenschaften
Physikalische Eigenschaften
Aggregatzustand : gasförmig
Dichte : 0,7714 kg·m−3
Schmelzpunkt : -77,7 °C
Siedepunkt : -33 °C
bei Raumtemperatur: farbloses, stechend riechendes Gas
• flüssig : farblos, stark Licht brechend, Wasserstoffbrückenbindungen
• fest : farblose Kristalle



Chemische Eigenschaften
• gutes Lösungsmittel
• ähnliche Eigenschaften wie Wasserstoff
• löst viele organische Verbindungen, z.B. Alkohole, Phenole, Aldehyde, Ester, Salze
• Aufbau: ein Stickstoff- und drei Wasserstoffatome
• Form: dreiseitige Pyramide
• wegen freiem Elektronenpaar des Stickstoffes entspricht
die Struktur der eines verzerrten Tetraeders
• Wasserstoff-Stickstoff-Wasserstoff-Winkel 107,3

1900:
Steigende Bevölkerungswachstum
drohende Hungerkatastrophe
Bei der Haber-Bosch-Verfahren Ammoniaksynthese braucht man ein Eisenoxid-Mischkatalysator aus Eisen(II/III)-Oxid Fe3O4, K2O, CaO, Al2O3 und SiO2. Die Ammoniakssynthese erfolgt in ein riesigen Hochdruckreaktor gefüllt mit der Katalysator unter einem Druck von 150 – 200 bar und bei Temperaturen von 400 – 500 °C. Aus dem Fe3O4 entsteht durch Reaktion mit Wasserstoff der eigentliche Katalysator a-Fe .
Es handelt von einer heterogene Katalysierte Reaktion, die im 5 Schritte verlaeuft:
1. Transport der Edukte aus der Gasphase an die Oberfläche des Katalysator
2. Absorption des Reaktanten
3. Reaktion
4. Desorption
5. Rücktransport ins Gasvolumen

Die Entwicklung des Verfahrens
Hohe Temperaturen sind notwendig für ein kontinuierliches Verfahren, aber...

Die Ammoniaksynthese handelt von eine Gleichgewichtsreaktion zwischen Ammoniak und den Ausgangsstoffen (Wasserstoff und Stickstoff).
Die Ammoniaksynthese ist exotherm. D.h. dass die Ammoniakkonzentration steigt nach dem Prinzip von Le Chatelier bei niedrigen Temperaturen und hohen Druck.

... und hohe Temperaturen verringern die Ammoniakanteil.


Fe
-
Katalysatoren

• haben kein Einfluss auf der Lage des Gleichgewichts bzw. beeinflusst nicht die Gleichgewichtszusammensetzung und -konzentrationen),
• verringern jedoch die Zeit, die zur Einstellung des chemisches GG erforderlich ist,
• werden selbst bei der Reaktion nicht maßgeblich verbraucht.
sind bei Temperaturen ueber 400 Grad C. wirksam
Die Fe-Katalysatoren sind billige Katalysatoren und ermoeglichen eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit bei eine tiefere Temperatur (die guenstig fuer die exotherme Reaktion ist). . Daher wird das Verfahren billiger, da man wenig Wärmezufuhr geben muss und das Verfahren schneller verlaeuft. Das Optimum liegt bei 450-550 Grad C.





Video sehen
Zarela Trinidad
Joaquin Castillo
Fernando Saba
Silvana Elías
Percy Huari
Sir William Crookes
(British Association for
the Advancement of
Science)
In 20 Jahren wird die Stickstoffnachfrage das Angebot übersteigen.
Eine gewaltige Hungersnot droht der westlichen Welt.
Unsere letzte Hoffnung liegt
an der Chemie.

Justus von Liebig
Justus von Liebig hatte schon die Stickstoffdüngung für die Landwirtschaft entwickelt (1840)
Andere Methoden für die Ammoniaksynthese würden auch entwickelt
Einige alternative Verfahren
1) Kalkstickstoffverfahren von Rothe-Frank-Caro
(1803-1873)
Wie wird Ammoniak industriell hergestellt?
Zuerst: Vorsichtsmaßnahmen!
Anfängliche Probleme
1. Stark
exothermes
Reaktion
2.
Hohe
ΔAk.Eng. nötig
3. N ist
reaktionsträge
Lösung?
2) Serpek-Verfahren
(Hydrolyse von Nitriden)
3) Bogenprozess
Luft wird durch einen Elektronenbogen geführt
Schwachpunkte der Alternativen
Unvollständige Umsätze
geringe Ammoniakausbeutung
hoher Energiebedarf
temperaturbedingte Werkstoffprobleme
> höhere Temperaturen:
frühzeitiges GG
>
relativ hoher Druck:
besonderer Reaktorbau
> Nickel-Katalysator:
BASF Verfahren

Die Entdeckung
des Verfahrens

Fritz Haber
Prozedur in BASF
Reaktoren

(1968-1934)
1909: Fritz Haber entdeckt die Bedingungen für eine erfolgsreicher Reaktion
Carl Bosch (ein Chemiker von BASF) hilft bei der Realisierung im
grossen Maßstab
1. Primärreformer
> 1910: BASF kauft den Projekt, und meldet das Patent ab
Wasserstoff aus
Erdgas (CH4 Konzentration)
Entschwefelung
Stickstoff aus der
Atmosphäre
Wasser in Form von
Wasserdampf
verwendet
CH4 und H2O reagieren....
1. Bei 700-850 C°
2. Unter Druck
3. mit Ni-Katalysator
2. Sekundärreformer
Das entstandene Kohlenmonoxid CO reagiert in einer weiteren Gleichgewichtsreaktion mit Wasser.
Produkt: Gemisch aus...
- Wasserstoff H2,
-Kohlenmonoxid CO,
-Kohlendioxid CO2
mit....
-nicht umgesetztem Methan CH4
-Wasserdampf H2O (g)

Ziel: N2 bereitzustellen
Verdichtete Atemluft wird zugeführt

21% Sauerstoff (O2)
78% Stickstoff (N2)
~1% CO2 und Edelgase
Temperatur:
1100°C
Katalysator-Brett ermgölicht:
Produkt: Gasgemisch aus...
-Wasserstoff
-Stickstoff,
-Kohlenmonoxid,
-Kohlendioxid
-Resten von Methan
3. Konvertierung
Kohlendioxid lässt sich einfacher als Kohlenmonoxid aus dem Gasgemisch heraustrennen, weshalb man im Konvertierungprozess Kohlenmonoxid
durch die Umsetzung mit Wasserdampf

zu Kohlendioxid oxidiert.
CO ist Katalysatorgift. Die Katalysatoren im Synthesekreislauf werden unwirksam.
4. Die Gaswäsche
Ziel: CO2 aus dem Rohgas abtrennen
->Methyl-di-ethanolamin (Org. Base) reingestellt
BASF
-Verfahren: CO2 kann noch durch ein Aktivator chemisch gebunden werden.

Desorption von C02
Absorption von Lösungsmittel
5. Methanisierung
CO und CO2 im Synthesegas werden mittels Ni-Katalysator zu CH4 umgewandelt
6. Die Ammoniaksynthese
->Hochdruck Reaktor
->Katalysator: Eisenoxid-Mischkatalysator aus Eisen(II/III)-Oxid Fe3O4, K2O, CaO, Al2O3 und SiO2.
Fe304 + H2 --> αAlpha-Fe
Temperatur: 400-500°C
Druck: 150-200 bar
Produkt: Gasgemisch aus Restgas und
15%
Ammoniak
NH3: abgekühlt-abgetrennt
Restgas (N2 + H2): mit Frischluft im Kreislauf wiederum zugeführt.
Bedeutung
Noch Unsicherheiten?
Quelle: BASF
Danke für eure Aufmerksamkeit!
Full transcript