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Ammoniak - Haber-Bosch-Verfahren





Ammoniak

Ammoniak ist eine wichtige Grundchemikalie. 80% des hergestellten Ammoniaks werden für Düngemittelproduktion verwendet; der Rest dient zur Herstellung von Vorprodukten für Kunststoffe etc.






Da Ammoniak eine große Bedeutung in der Landwirtschaft hat steht die Steigerung der Ammoniakproduktion im direkten Verhältnis zum Anstieg der Weltbevölkerung. Im Jahre 1990 lag die weltweite Produktion von Ammoniak bei ca. 150 Millionen Tonnen (BRD:1982: 2 Millionen Tonnen). Daher ist für viele Entwicklungsländer die Produktion von Ammoniak der erste Schritt zur Industrialisierung.

Herstellung der Ausgangsstoffe

Ammoniak entsteht in einer Gleichgewichtsreaktion aus den Elementen Wasserstoff und Stickstoff:
N 2 + 3H 2 à 2NH 3 \ exotherm

Der bei der Reaktion benötigte Wasserstoff wird heute vorwiegend aus Erdgas und Wasser Gewonnen.





Haber-Bosch-Verfahren




Seit 1913 wird Ammoniak überwiegend nach dem Haber-Bosch-Verfahren gewonnen,


bei dem Stickstoff und Wasserstoff bei hohem Druck (300 bar) und erhöhter Temperatur (500-600°C) in besonders konstruierten Eisenkatalysatoren nach der Reaktionsgleichung N 2 + 3H 2 à 2NH 3 umgesetzt werden. Als Synthesegas wurde früher meist ein durch Kohlevergasung gewonnenes Gemisch aus Wassergas und Generatorgas verwendet welches Wasserstoff und Stickstoff in einem geeigneten Mengenverhältnis enthält. Heute setzt man v.a. auf Erdgas oder Erdöl o. Erdölprodukten gewonnen Wasserstoff sowie durch Lufterhitzung gewonnen Stickstoff ein. Nach dem Prinzip von Le Chatelier ergibt sich ein hoher Anteil von Ammoniak, wenn Temperatur gering und Druck hoch ist.

Heute arbeitet man bei einer Temperatur von ca. 450°C und einem Druck von ca. 230 bis 330 bar .

Die Synthese findet in einem Kreislaufprozess statt, bei dem das gebildete Ammoniak ständig durch Verflüssigung aus dem Gasgemisch entfernt wird. Nicht umgesetztes Gas wird dem Reaktor wieder zugeführt. U...

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