HaberBoschprosessissa

Haber-Bosch-prosessissa valmistetaan ammoniakki (NH3) teollisesti typen ja vedyn yhdistämisellä. Reaktioyhtälö on N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3. Prosessi on eksoterminen ja sitä ohjataan suurilla paineilla sekä korkeilla lämpötiloilla käyttäen rautapohjaista katalysyttiä. Teollisessa käytössä prosessin reaktiomyssi favoroi ammoniakin muodostumista, mutta per-pass-konversio on tyypillisesti pieni, jolloin kierrätys ja uudelleenvirtaus parantavat kokonaistuottoa.

Käyttömenetelmät ja raaka-aineet: Typpeä saadaan ilmasta erottamalla puhtaaksi kaasuksi. Vedyn lähde on useimmiten maakaasun höyryreformointi tai elektrolyysi; nämä kaasut puhdistetaan ja kuumennetaan ennen reaktoriin syöttöä. Prosessi käyttää useita putkireaktoreita, joissa kiinteä raudakatalyytti toimii katalysaattorina lisäpromoottereineen (esim. kalium- ja alumiinioksidit). Reaktionopeutta lisätään paineella, ja lämpötilaa hallitaan huolellisesti; korkea paine parantaa ammoniakin hyötysuhdetta, mutta nostaa energiankulutusta, kun taas korkea lämpötila nopeuttaa reaktiota mutta vähentää tasapainotuottoa.

Jäähdytys, erotus ja kierto: Prosessin ammoniakki erotellaan aluksi jäähdyttämällä ja tiivistämällä, sen jälkeen kaasuseokset kierrätetään reaktoriin osin uudelleenvirtaavat raaka-aineet mukaan lukien vety ja typpi. Lopullinen ammoniakki varastoidaan tai käytetään suoraan lannoitteiden sekä kemiallisten raaka-aineiden valmistukseen.

Historia ja merkitys: Haber ja Bosch kehittivät prosessin 1900-luvun alussa, ja siitä tuli keskeinen keino teollisessa ammoniakkituotannossa sekä nykyaikaisen maatalouden lannoitevalinnassa. Globalisaation myötä Haber-Bosch-prosessin merkitys on pysynyt korkeana, vaikka siihen liittyy merkittäviä energian- ja ympäristövaikutuksia.