[7]_Stichpunkte_NH3_prod

Stichpunkte für das Thema „Industrielle Ammoniakproduktion“ 100 Mill. Tonnen Düngemittel pro Jahr; 2% des Weltenergiebedarfs € N2 + 3H2↔ 2NH3 1mol+ 3mol↔ 2mol 300-350 bar; 400°C; Fe-Katalysator; exotherm mit ΔHR=-92 kJ/mol; unbedingt ist die Vergiftung des Katalysators durch CO, S-Verbindungen und auch CO2 zu vermeiden. Abscheidung des NH3 durch Kondensation des NH3 (Siedepunkte -33°C); Vergleiche Siedepunkt N2: 77K, H2: 20K Prinzip des kleinsten Zwangs von Henry Louis Le Chatelier: Übt man auf ein chemisches System im Gleichgewicht einen Zwang (Druck, Temperatur) aus, reagiert es in der Weise, wie die Wirkung minimiert werden kann. Für NH3 Synthese folgt daraus hoher Druck. Reaktionsmechanismus auf dem Katalysator beinhaltet die Adsorption von N2 and H2, die Spaltung der Gase, die stufenweise Reaktion zu NH3 und die Desorption Industrielle Prozesskette (wesentliche Schritte, siehe auch Fließschema) 1.) Katalytische Hydrogenierung von organischen S-Verbindungen in gasförmige Schwefelwasserstoffe und deren Umsetzung zu ZnS € H2 +R −SH↔ R −H +H2S H2S +ZnO↔ ZnS+H2O 2.) Dampfreformierung (Herstellung von Syngas) € CH4 +H2O↔ CO + 3H2 3.) Sekundärreformierung (Herstellung des Gewünschten H2-N2-Verhältnisse aus Luft) € 2CH4 +O2 + 4N2↔ 2CO + 4H2 + 4N2 4.) Wassergas-shiftreaktion (Eliminierung von CO bis auf einen Gehalt von weniger als 1%) € CO + H2O↔ CO2 + H2 5.) Entfernung des CO2 durch Adsorption in flüssigem Monoethanolamin (gelöst in H2O) in einem Wäscher 6.) Abtrennung von Rest CO und CO2 € CO + 3H2↔ CH4 + H2O CO2 + 4H2↔ CH4 + 2H2O