Quy trình Haber-Bosch là gì?

Quy trình Haber-Bosch, hay đơn giản là quy trình Haber, là một quy trình được sử dụng trong sản xuất amoniac quy mô lớn. Quá trình này được đặt theo tên của Fritz Haber và Carl Bosch, hai nhà hóa học người Đức đã phát minh ra quá trình này vào đầu thế kỷ 20. Quy trình Haber-Bosch được phát triển để thay thế các phương pháp kém hiệu quả hơn trước đây được sử dụng trong sản xuất amoniac như quy trình Frank-Caro. Ngày nay, quy trình Haber-Bosch được sử dụng chủ yếu trong sản xuất amoniac được sử dụng trong phân bón, không giống như trong những năm phát minh của nó khi nó được sử dụng để cung cấp amoniac cho chất nổ được sử dụng trong chiến tranh đầu tiên.

Lý lịch

Quy trình Haber-Bosch được phát minh để đáp ứng nhu cầu cao về amoniac trong thế kỷ 19. Nhu cầu amoniac tăng do yêu cầu của nó đối với phân bón và sản xuất thức ăn chăn nuôi. Vào đầu thế kỷ 20, Haber quyết định đưa ra một phương pháp thay thế để duy trì nhu cầu về amoniac. Haber Fritz, cùng với trợ lý của mình đã đưa ra một quy trình yêu cầu sử dụng chất xúc tác và một thiết bị chịu áp lực cao. Quá trình trình diễn là quy mô nhỏ ở cấp độ phòng thí nghiệm. Quá trình trình diễn diễn ra vào mùa hè năm 1909. Amoniac được tạo ra dưới dạng giọt với tốc độ 125ml mỗi giờ. Quá trình này đã được công nhận và được mua bởi BASF, một công ty hóa chất có trụ sở tại Đức. Carl Bosch được giao nhiệm vụ đảm bảo quy trình được nâng cấp lên cấp độ công nghiệp, điều mà ông đã thực hiện thành công vào năm 1910. Việc sản xuất amoniac quy mô lớn bắt đầu vào năm 1913 tại nhà máy Oppau do BASF sở hữu. Nhà máy đã nhân lên sản lượng amoniac đạt 20 tấn mỗi ngày vào năm 1914. Quá trình Haber-Bosch là một tài sản cho Đức trong Thế chiến I. Haber đã giành giải thưởng Nobel năm 1913 và Bosch đã giành được giải thưởng tương tự vào năm 1931.

Quá trình

Amoniac được hình thành thông qua một quá trình liên quan đến phản ứng của nitơ và hydro. Quá trình xảy ra dưới nhiệt độ từ 400 đến 500 độ C. Khí nitơ và khí hydro được truyền qua các chất xúc tác, với các quy định nhiệt độ không đổi để giữ cân bằng ổn định. Các khí được truyền qua bốn bộ chất xúc tác. Ở mỗi bộ, khoảng 15% khí phản ứng tạo thành amoniac. Các khí không phản ứng được truyền qua lại thông qua các chất xúc tác. Cuối cùng, gần 97% khí đã phản ứng. Nitơ không phản ứng do các liên kết ba mạnh mẽ giữ các phân tử của nó lại với nhau. Để đảm bảo nó phản ứng với hydro, cần có nhiệt độ cao và chất xúc tác. Hydro được sử dụng trong quy trình Haber-Bosch chủ yếu được mua từ metan. Để có được hydro từ metan, quá trình cải cách hơi nước được thực hiện theo đó khí được đặt dưới nhiệt độ và áp suất cao và chất xúc tác niken. Để tăng tỷ lệ sản xuất, amoniac sản xuất thường được loại bỏ khỏi hệ thống. Các chất xúc tác thường được sử dụng trong quy trình Haber bao gồm các chất xúc tác gốc sắt, urani và osmium.

Các khía cạnh kinh tế và môi trường

Sau khi quy trình Haber-Bosch được phát minh, nó phải cạnh tranh với quy trình Cyanamide. Quá trình Cyanamide không hiệu quả vì nó sử dụng một lượng lớn năng lượng và lao động. Quá trình Haber đã tăng cường đến mức dẫn đến việc sản xuất khoảng 450 triệu tấn phân đạm mỗi năm. Việc sản xuất phân bón lớn đã dẫn đến những vùng đất rộng lớn được đặt trong nông nghiệp. Phân bón amoniac đã làm tăng sản lượng nông nghiệp và cung cấp thực phẩm dồi dào, dẫn đến tăng tỷ lệ tăng dân số.

Đề XuấT

Lục địa lớn nhất là gì?
2019
Chỉ số khủng bố toàn cầu
2019
Vịnh Massachusetts nằm ở đâu?
2019