Erstellt von Daniel Flanz und Paul Fehren - fh-muenster.de · Haber-Bosch-Verfahren ... Laborversuch von Fritz Haber auf die großtechnische Produktion der BASF. Geschichte Chemiker

AmmoniaksyntheseAmmoniaksynthese

Erstellt von Daniel Flanz und Paul Fehren

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisG hi ht d A i k th Geschichte der Ammoniaksynthese

Eigenschaften von AmmoniakEigenschaften von Ammoniak Herstellungsverfahren Haber-Bosch-Verfahren AlternativenAlternativen Schwachpunkte der Alternativen Anwendungsgebiete

GeschichteGeschichte

Wettlauf gegen drohende Hungerskatastrophe

Größte Errungenschaft des letzten Größte Errungenschaft des letzten Jahrhunderts

Maßgeblich am Erfolg beteiligte Wissenschaftler

GeschichteGeschichte

Chemiker (1803-1873)

Entdeckte das Pflanzen Mineralstoffe aus dem Boden

Justus von Liebigaufnehmen

Entwickelte die Idee der Mineraldüngungg g

GeschichteGeschichteChemiker (1868-1934)

Nobelpreisträger 1918

Fritz HaberUntersuchte Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff

1909 tropfte das erste Ammoniak aus einer Versuchsapparatur

GeschichteGeschichteChemiker (1874-1940)C e e ( 8 9 0)

Nobelpreis für Chemie 1931p

Vorstandsvorsitzender BASF und Carl Boschspäter des Aufsichtsrats der I.G.

Farben

Übertrug in nur vier Jahren den gLaborversuch von Fritz Haber auf die großtechnische Produktion der gBASF

GeschichteGeschichte

Chemiker (1869-1953)

Entwickelte Rezeptur für einen

Alwin Mittaschbrauchbaren und wirtschaftlichen Katalysator

Eisen mit Oxidanteilen aus Aluminium, Calcium und Kalium

GeschichteGeschichte

1910 wurde das erste Patent angemeldet

1913 ging die erste großtechnische Anlage 1913 ging die erste großtechnische Anlage zur Ammoniakherstellung in Betrieb (BASF Ludwigshafen)

GeschichteGeschichte

Anlagen (G t)Anlagen (Gegenwart)

Eigenschaften von AmmoniakEigenschaften von Ammoniak

farbloses, stechend riechendes Gastoxisch + Umweltgefährdent toxisch + Umweltgefährdent

leichter als Luft (Dichte) Löst sich gut in Wasser (Dipolcharakter) Giftig Löst sich gut in Wasser (Dipolcharakter) Amphoter, kann als Säure und Base

reagiereng verursacht im flüssigen Zustand

Verätzungen

Umweltge-fährlich

Maßnahmen bei VergiftungenMaßnahmen bei Vergiftungen

Ruhigstellen und Essigdämpfe einatmen(beim Einatmen von Ammoniakdämpfen)

Bei oraler Einnahme:Essigsäure oder Zitronensäure einnehmenEssigsäure oder Zitronensäure einnehmen,um den Magen zu neutralisieren

Symptome einer VergiftungSymptome einer Vergiftung

Krämpfe, Störung der Körperhaltung Atemnot

Vergrößerung der Leber Vergrößerung der Leber Wachstumsstörung Koma

AmmoniakAmmoniak

Wichtiges Produkt der chemischen Industrie

Weltweite Jahresproduktion von Ammoniakliegt zwischen 130 -140 Millionen Tonnen

90 % werden zur Herstellung von gDüngemitteln verwendet

HerstellungsverfahrenHerstellungsverfahrenH b B h V f h Haber-Bosch-Verfahren (etwa 90% der Stickstoffproduktion Weltweit)

Alternativen BogenprozessBogenprozess

Luft wird durch einen Elektronenbogen zu NO, dies wird zu NO2 oxidiert und in Wasser eingeleitet, hier entsteht Salpetersäure.

KalkstickstoffverfahrenCaCN2 + 3 H2O → 2 NH3 + CaCO3

S k P Serpek-Prozess2 AlN + 3 H2O → Al2O3 + 2NH3

Haber Bosch VerfahrenHaber-Bosch-Verfahren1 S h itt P i ä f 1. Schritt – Primärreformer

2. Schritt – Sekundärreformer 3. Schritt – Konvertierungsprozess

4 Schritt Gaswäsche 4. Schritt – Gaswäsche 5. Schritt - Erzeugung von Ammoniakgas

Reaktionsbedingungen KatalysatorKatalysator

6. Schritt - Abkühlen und Auffangen

Industrielle AnlageIndustrielle Anlage

PrimärreformerPrimärreformerM th i d it W d f CO d H Methan wird mit Wasserdampf zu CO und H2umgesetzt

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Die Reaktion findet bei 800 °C statt

SekundärreformerSekundärreformerI P i ä f i d i ht ll CH Im Primärreformer wird nicht alles CH4umgesetzt

CH4 wird mit O2 aus der Luft zu CO und H24 2 2

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2 2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

D h di L ft k t d ät b ht N Durch die Luft kommt der später gebrauchte N2automatisch ins Gasgemisch

KonvertierungsprozessKonvertierungsprozessD CO tö t d ät t di Das CO stört den später notwendigen Katalysator

Deshalb wird das CO mit Wasser zu CO2umgesetztg

CO + H2O → CO2 + H2

GaswäscheGaswäscheAbt d CO d h i Lö itt l Abtrennung des CO2 durch ein Lösemittel

Absorption

Desorption

Erzeugung von AmmoniakgasErzeugung von AmmoniakgasE fi d t i k t l ti h R kti N Es findet eine katalytische Reaktion von N2 und H2 statt2

R kti Reaktion

ReaktionsbedingungenReaktionsbedingungen Hohe

Aktivierungsenergie

150 – 200 bar150 200 bar

400 500°C 400 – 500°C

Katalysator

KatalysatorKatalysator

Abkühlen und AuffangenAbkühlen und AuffangenD G i d kühlt Das Gas wird gekühlt

Die im Synthesegas enthaltenen N und H Die im Synthesegas enthaltenen N2 und H2 werden wieder in den Reaktor geführt

Auffangen des flüssigen Ammoniaks

Nachteile der SyntheseNachteile der Synthese

Es muss bei hohen Drücken und hohenEs muss bei hohen Drücken und hohen Temperaturen gearbeitet werden

Hoher Energieverbrauch

Vorteile gegenüber den AlternativenVorteile gegenüber den Alternativen

Höhere AusbeuteHöhere Ausbeute

Kürzere Prozesszeiten

Geringere Temperaturen

AnwendungsgebieteAnwendungsgebiete

QuellenangabenQuellenangabeni k th d www.ammoniaksynthese.de

www.seilnacht.de www.wikipedia.de http://deposit ddb de/cgi-http://deposit.ddb.de/cgi

bin/dokserv?idn=980132924&dok_var=d1&dok_ext=pdf&filename=980132924 pdfpdf&filename 980132924.pdf

http://www.rheinneckarweb.de/basf-schule/lernen-mit der basf/ammoniaksynthese/technmit-der-basf/ammoniaksynthese/techn-herausforderungen/

Vi l d k fü IhVielen dank für Ihre AufmerksamkeitAufmerksamkeit