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Das Haber-Bosch-Verfahren

Präsentationsprüfung - 3. Juni 2014
by

Jens Glaser

on 3 June 2014

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Transcript of Das Haber-Bosch-Verfahren

Das Haber-Bosch-Verfahren
Bildquellen:
Quellen:

http//www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/2/oc/physikalische_grundlagen/chemische_bindung/hybridisierung/ammoniak_wasser/ammoniak_struk_pdb_altref.jpg
http//abnehmen-tipps.me/wp-content/uploads/2013/04/Leerer-Teller.jpg
http//images.raiffeisen.com/Raicom/Images/Geno/heidesand2/bilder/Duengemittel.jpg?width=600&height=600
http//t1.ftcdn.net/jpg/00/08/24/90/400_F_8249005_ShdVu3NKrdRw7sw3ti52Ii6evesJLjae.jpg
http//www.stolze-zeugnisse.de/wp-content/uploads/2014/01/Sprengstoff.jpg
http//www.planet-wissen.de/politik_geschichte/persoenlichkeiten/krupps/img/tempx1_krupps_wilhelm_g.jpg
http//www.cdch.de/demos/imgs/geft.gif
http//www.cdch.de/demos/imgs/gefc.gif
http//3.bp.blogspot.com/-H-YP25Zw6X4/Upc74dcEcVI/AAAAAAAAAmw/-6chiKst3c8/s1600/compost_recycle+png.png
http//www.compart.com/tl_files/media/images/illustrationen/scenario_industry.png
http//www.cdch.de/demos/imgs/gefn.gif
http//blogs.forrester.com/f/b/_tp/photos/uncategorized/2009/02/03/80_20_principle.jpg
http//www.lsinfo.de/media/images/warengruppenbild-farbe-200px.png
http//pixabay.com/static/uploads/photo/2013/07/13/10/24/bomb-157150_640.png
http//pixabay.com/static/uploads/photo/2012/04/13/21/36/water-33734_640.png
http//www.gesundheit-waehlen.de/uploads/RTEmagicC_iStock_000010011305Large.png.png
http//media0.yopi.de/product_images/188/188883/list_large/compo-mediterrana-langzeit-duenger.png
http//www.sixgorillas.com/wp-content/uploads/2013/06/sacks-of-grain.png
http//www.vermigrand.eu/images/thumbnail/produkte/xlarge/neu_15l_sack_wuhu_800x800.jpg
http//www.chemie-schule.de/chemieAnorganische/abb/an51_Ammoniakfabrik,380.jpg
http//www.chemie-schule.de/chemieAnorganische/abb/an51.4a.jpg
Präsentationsprüfung Chemie
Glaser Jens
3. Juni 2014
Gliederung
1. Geschichte
2. Ammoniaksynthese
3. Ammoniak -
Geschichte
Nahrungsmittel
wurden knapp
drohende Hungerkatastrophe
im frühen 20. Jahrhundert
Mangel an Düngemittel
Salpeter Reserven aufgebraucht
Lösung
des Problems
Stickstoff aus Luft holen
notwendigen
durch
Ammoniaksynthese
Nebeneffekt:
1. Weltkrieg
Folge:
Anstieg der Kunstdüngerproduktion
Sprengstoffherstellung
Haber-Bosch-Verfahrens
entgültiger Durchbruch
des
Erzeugung des Synthesegases
1.
Ammoniak - NH
3
Eigenschaften
bei der Zersetzung von tierischen oder pflanzlichen Stoffen
In der Natur:
Grundchemikalie
gilt als
für Industrie
Sprengstoffe
Bevölkerungs-wachstum
+
CH (g) + H O (g) CO (g) + 3H (g)
4
2
2
Δ
H = 206 kJ/mol
R
CH
4
H O (g)
2
Primärreformer
CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g)
2
2
Δ
H = -41 kJ/mol
R
2
unter Druck & bei ca. 800°C
Produktgemisch:
H
CO
Rest CH
H O (g)
CO
2
2
4
2
Nickel-
Katalysator
Sekundärreformer
Erzeugung des Synthesegases
1.
Luft
(O )
(N )
2
2
CH (g) + H O (g) CO (g) + 3H (g)
4
2
2
Δ
H = 206 kJ/mol
R
CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g)
2
2
Δ
H = -41 kJ/mol
R
2
2O + CH CO + 2H O
2
4
2
2
O + 2H 2H O
2
2
2
O wird "vernichtet"
2
Simultan zu Primärreformer
Δ
H = -484 kJ/mol
R
Durch Steuerung der Luftmenge:
1 : 3
N
2
H
2
Produktgemisch
CO
CO
2
Reinigung des Synthesegases
2.
Konvertierung
Umsetzung der Katalysatorgifte - Kohlenoxide
Fe- bzw. Cu-
Katalysator
Temeraturniveau
200 - 400°C
CO (g) + H O (g) CO (g) + H (g)
2
2
2
Δ
H = -41 kJ/mol
R
leichter aus dem Gemisch trennbar
N
CO
H
2
2
2
Reinigung des Synthesegases
2.
CO
H O
2
2
H O
2
(l)
N
CO
H
2
2
2
Gaswäsche
Lösemittel (aq)
z.B.:
Spuren von Kohlenoxiden werden umgewandelt - invers zur Reaktion in Primärreformer
Methanisierung
organische Base
Herstellung von Harnstoff
CO (g) + 3H (g) CH (g) + H O (g)
4
2
2
Δ
H = -206 kJ/mol
R
CO (g) + H (g) CO (g) + H O (g)
2
2
Δ
H = 41 kJ/mol
R
2
Nickel - Kat.
H
N
2
2
Erzeugung von Ammoniak
3.
Kühler
Vor-
wärmer
Fe-Kat.
200 bar
400 -
500°C
N (g) + 3H (g) 2NH (g)
2
2
3
reaktionsträge
Δ
H = -92 kJ/mol
R
Tank
Ammoniak
(l)
15 % nach einmaligem Durchlauf
Grund für hohe Temperatur und hohen Druck
führt zur erforderlichen
Reaktionsgschwindigkeit
(Kat. ist erst ab 400°C wirksam)
anorganisch
Siedepunkt: -33°C
Schmelzpunkt: -78°C
niedrige Dichte (<Luft)
farbloses, stechend riechendes Gas
giftig, umweltgefährdent, ätzend
gut wasserlöslich (Dipolcharakter)
kann als Säure und Base reagieren (Amphoter)
tetraedischer Aufbau

ca. 140 Mio. Tonnen / a
Farben & Lacke
Medikamente
Kunststoffe
Düngemittel
1 kg
Dünger
Mehrertrag
12 kg
Korn
Endprodukte
aus Ammoniak

Zwischenprodukte:
Harnstoff
Amine
Nitrobenzol
Salpetersäure
Die Ammoniaksynthese
in 3 Schritten

Volumenanteil NH
3
http://www.seilnacht.com/Lexikon/HaberBo.htm
http://www.basf.com/group/corporate/site-ludwigshafen/de_DE/about-basf/worldwide/europe/Ludwigshafen/Education/Lernen_mit_der_BASF/ammoniaksynthese/Geschichte_und_Entwicklung
http://www.chemie-schule.de/chemieAnorganische/anKap9-51-haber-bosch-verfahren.php
http://www.basf.com/group/corporate/de/news-and-media-relations/science-around-us/ammonia/story
http://www.deutschlandfunk.de/duenger-und-sprengstoff.871.de.html?dram:article_id=126393
Chemie heute SII Gesamtband - ISBN 978-3-507-10652-9 - 2009
Eigenschaften & Verwendung
Prüfer: Dr. Schröder
Geschichte
im frühen 20. Jahrhundert
Bevölkerungswachstum
Mangel an gebundenem Stickstoff
drohende Hungerskatastrophe
Lösung: Stickstoff aus Luft benutzen
durch Ammoniaksynthese
Die Ammoniaksythese
nach Haber & Bosch
1. Erzeugung des Synthesegases
2. Reinigung des Synthesegases
3. Erzeugung von Ammoniak
N (g) + 3H (g)
2NH (g)
3
2
2
Ammoniak
140 Mio. Tonnen / a
Zwischenprodukte:
Harnstoff
Amine
Nitrobenzol
Salpetersäure
Endprodukte:
80% Düngemittel
20% Lacke, Sprengstoff,
Kunststoff, Medikamente
Fakt zum Schluss:
für Düngemittel
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