Technische Ammoniaksynthese

Flashcards zur Wiederholung der technischen Ammoniaksynthese.

Wie wird Ammoniak technisch hergestellt?

Aus den Elementen Stickstoff und Wasserstoff nach dem Haber-Bosch-Verfahren.

Woher stammen die Ausgangsstoffe Stickstoff und Wasserstoff?

Stickstoff aus Luft, Wasserstoff aus Erdgas.

Wie lautet die Reaktionsgleichung der Ammoniaksynthese?

N₂ + 3H₂ → 2NH₃

Was passiert bei der Hinreaktion der Ammoniaksynthese hinsichtlich Volumen und Energie?

Die Hinreaktion (Ammoniakentstehung) verläuft unter Volumverkleinerung und ist exotherm.

Welche Bedingungen sind theoretisch und praktisch für die Ammoniaksynthese günstig?

Theoretisch: niedrige Temperatur (ca. 200°C) und hoher Druck (ca. 100 MPa). Praktisch: 400-500°C und ca. 30 MPa.

Warum weichen die praktischen Bedingungen von den theoretisch günstigen Bedingungen ab?

Hohe Temperatur für die Katalysatorwirkung, niedrigerer Druck aufgrund der Belastbarkeit der Apparate.

Beschreibe die Eigenschaften von Ammoniak.

Farbloses, stechend riechendes, giftiges Gas.

Wie hoch ist der Siedepunkt von Ammoniak?

-33,5°C

Nenne einige Verwendungen von Ammoniak.

Kühlmittel, Düngemittel, Haushaltsreiniger, Ausgangsstoff für Arzneimittel, Kunststoffe, Chemiefasern, Salpetersäure, Farbstoffe, Lacke und Sprengstoffe.

Wie lautet die Summenformel von Ammoniak?

NH₃

Woraus besteht ein Ammoniakmolekül?

Ein Stickstoffatom und drei Wasserstoffatome, die durch gemeinsame Elektronenpaarbindungen verbunden sind.

Beschreibe den Ablauf der technischen Umsetzung im Kontaktofen.

Kaltes Synthesegas wird im Wärmeaustauscher erwärmt, strömt durch Katalysatorschichten, die freiwerdende Wärme wird an kaltes Synthesegas abgegeben, das Reaktionsgemisch wird abgekühlt, Ammoniak kondensiert und wird entfernt, Stickstoff und Wasserstoff werden mit frischem Synthesegas vermischt und im Kreislauf wieder zugeführt.

Nenne die Arbeitsprinzipien der technischen Ammoniaksynthese.

Kreislaufprinzip, Wärmeaustausch, Gegenstromprinzip, kontinuierliche Arbeitsweise.

Beschreibe den Kontaktofen.

40-60 m hoch, Durchmesser beträgt 2 m, zylindrische Form.

Woraus besteht das Gasgemisch, das aus dem Kontaktofen austritt?

Etwa 17 % Ammoniak und 83 % Stickstoff und Wasserstoff.

Erläutere, wie das Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.

Das aus dem Kontaktofen verlassende Reaktionsgemisch wird abgekühlt. Dabei kondensiert Ammoniak, sodass es im Abscheider als flüssiges Ammoniak aus dem Reaktionsgemisch entfernt werden kann.

Warum werden in der technischen Ammoniaksynthese ein Katalysator, hohe Temperaturen und hohe Drücke eingesetzt?

Um eine befriedigende Herstellung dennoch zu ermöglichen, muss ein Katalysator eingesetzt werden. Dieser benötigt aber eine hohe Arbeitstemperatur zwischen 400 und 500°C. Der Druck ist in der Technik hoch, so bei 30 MPa.