Haber Bosch Verfahren - FH Münster · Geschichte 1. Erfindung des Birkeland‐Eyde‐Verfahren N 2...

Haber‐Bosch‐Verfahren

Petra Schürmann&

Max‐Fabian Volhard

ÜbersichtÜbersicht

• Geschichte• Chemische GrundlagenChemische Grundlagen

• Technische Herausforderungen

H b B h V f h• Haber‐Bosch‐Verfahren• Produkte und Anwendungsgebiete des g gAmmoniaks

P. Schürmann & M.‐F. Volhard 202.04.2012 AC I

GeschichteGeschichte

1. Entdeckung von Atacama‐Salpeter2. Salpeterkrieg2. Salpeterkrieg3. Sir William Crookes referiert über

Abhä i k i Chil S lAbhängigkeit von Chile‐Salpeter

1 2 3

1900ca. 1820 1879‐1884



1. Erfindung des Birkeland‐Eyde‐VerfahrenN2 + O2 2 NON2 + O2 2 NO2 NO + O2 2 NO2

2. Bosch stellt die Entwicklung der Ammoniak‐Synthese nach fünf Jahren einy

21

1900 1903‐1908

02.04.2012 AC I P. Schürmann M.‐F. Volhard 4


1. Fritz Haber: Synthese von NH3 mit Osmium als Katalysatory

2. BASF baut die erste Haber‐Bosch‐SyntheseanlageSyntheseanlage

3. Bosch gibt das Salpeterversprechen

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19131909 1914 1918

Erster Weltkrieg


Erster Weltkrieg


1. Fritz Haber bekommt einen Nobelpreis für die Synthese von p yAmmoniak aus den Elementen

2 Walter Nernst erhält einen2. Walter Nernst erhält einen Nobelpreis für seine Arbeiten in der h hThermochemie

1 2

19201918



1. Nobelpreis für Carl Bosch für die Entwicklung des gHochdruckverfahrens

1

1931


Chemische GrundlagenChemische Grundlagen

• Das Prinzip von Le ChatelierDas Prinzip von Le Chatelier


Technische HerausforderungenTechnische HerausforderungenEnergiediagramm einer exothermen Reaktiong g


Darstellung von HDarstellung von H2

• Steam‐Reforming:CH4( ) + H2O( ) CO( ) + 3 H2( )

750°C, 30bar, NiO/Al2O3CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3 H2(g)

• Kohlevergasung zu Wassergas:C(s) + H2O(g) H2(g) + CO(g)

• Überschüssiges Methan:2 CH4(g) + O2(g) 2 CO(g) + 4 H2(g)


Katalysatorgift COKatalysatorgift CO

• Reaktion von CO zu CO2:CO( ) + H2O( ) CO2( ) + H2( )

500°C, CuO/ZnOCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

• Entfernung des CO2:CO2(g) + K2CO3(aq) + H2O(l) 2 KHCO3(aq)


SyntheseprozessSyntheseprozess


Produkte und Anwendungsbereiche des Ammoniaks

Ammoniak

Amine Salpetersäure Harnstoff Nitrobenzolp

Pflanzenschutzmittel, Tenside, Lackmittel

Düngemittel Pflanzenschutzmittel, Dünger

Farben, Pflanzenschutz‐

mittel


DüngemittelDüngemittel

Pflanzenwachstum Minimumgesetz von Liebig

Sonne,Wasser CO2

N, P, K, Ca, Mg


N, P, K, Ca, Mg

Die Folgen des Haber‐Bosch‐Verfahrens

Ein Kilogramm„Ein Kilogramm Mineraldüngerstick‐stoff erzeugt im gweltweiten Durchschnitt heute einen Mehrertrag von 12 kg Getreide oder vergleichbareroder vergleichbarer Mengen anderer Kulturen “


Wir danken für Ihre AufmerksamkeitWir danken für Ihre Aufmerksamkeit


LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnis

• Chemie heute – Sekundarstufe II Schroedel Verlag GmbH Herausgeber: Oberstudiendirektor Wolfgang Asselborn Akademischer Direktor Mandfred Jäckel Oberstudiendirektor Dr. Karl T. Risch 2004

• Allgemeine und Anorganische Chemie Spektrum akademischer Verlag Autoren: Prof. Dr. Michael Binnewies, Manfred Jäckel, Prof. Dr. Helge Willner 2008

• Internet: http://www.sammlungen.hu‐berlin.de/dokumente/11790/ (08.04.2012)• Internet: http://www.sammlungen.hu‐berlin.de/dokumente/13170/ (08.04.2012)• Internet: http://www.mpg.de/238639/carl‐bosch (08.04.2012)• Internet: https://news.slac.stanford.edu/features/phrase‐week‐haber‐bosch‐process

(08 04 2012)(08.04.2012)• Internet: http://www.spiegel.de/wikipedia/Liste_der_Nobelpreistr%C3%A4ger.html

(08.04.2012)I t t htt // h i d /l ik /S l t h ht l (23 04 2012)• Internet: http://www.chemie.de/lexikon/Salpeterversprechen.html (23.04.2012)

• Internet: http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Salpeter (23.04.2012)


LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnish // b f / / / i l d i h f /d / b• Internet: http://www.basf.com/group/corporate/site‐ludwigshafen/de_DE/about‐

basf/worldwide/europe/Ludwigshafen/Education/Lernen_mit_der_BASF/ammoniaksynthese/Geschichte_und_Entwicklung (7. 4. 2012)

• Internet: http://www.idsia.ch/~juergen/haberbosch.html (7. 4. 2012)• Internet: http://www.uni‐

duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Nahrung/de/pflanzen/bilder/gerste.jpg(9. 4. 2012)

• Internet: http://www.liz‐online.de/gi/dueng/grunddueng.htm (9. 4. 2012)• Internet: http://www.br.de/fernsehen/br‐p // / /

alpha/sendungen/schulfernsehen/meilensteine‐duenger‐haber‐bosch100.html(22.04.2012)

• Organische Chemie Prof. Dr. K. Peter, C. Vollhardt WILEY‐VCH GmbH & Co. KGaAOrganische Chemie Prof. Dr. K. Peter, C. Vollhardt WILEY VCH GmbH & Co. KGaA 2009


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