Apakah Proses Haber-Bosch?

Proses Haber-Bosch, atau hanya proses Haber, adalah satu prosedur yang digunakan dalam pengilangan besar-besaran ammonia. Proses ini dinamakan sempena Fritz Haber dan Carl Bosch, dua ahli kimia Jerman yang mencipta proses itu pada awal abad ke-20. Proses Haber-Bosch telah dibangunkan untuk menggantikan kaedah kurang efisien yang sebelum ini digunakan dalam pengeluaran ammonia seperti proses Frank-Caro. Hari ini, proses Haber-Bosch banyak digunakan dalam pengeluaran ammonia yang digunakan dalam baja, tidak seperti pada tahun-tahun penciptaannya ketika ia digunakan untuk menyediakan ammonia untuk bahan peledak yang digunakan dalam perang pertama.

Latar Belakang

Proses Haber-Bosch dicipta untuk memenuhi tuntutan ammonia yang tinggi pada abad ke-19. Permintaan amonia meningkat disebabkan oleh keperluan untuk baja dan pembuatan makanan ternakan. Pada permulaan abad ke-20, Haber memutuskan untuk menghasilkan kaedah alternatif untuk mengekalkan permintaan ammonia. Haber Fritz, bersama-sama dengan pembantunya datang dengan proses yang memerlukan penggunaan pemangkin dan alat bertekas tinggi. Proses demonstrasi adalah skala kecil di peringkat makmal. Proses demonstrasi berlaku pada musim panas tahun 1909. Ammonia dihasilkan sebagai penurunan pada kadar 125ml per jam. Proses ini mendapat pengiktirafan dan dibeli oleh BASF, syarikat kimia berasaskan Jerman. Carl Bosch telah ditugaskan untuk memastikan proses itu dinaikkan ke tahap perindustrian, yang berjaya dilakukannya pada tahun 1910. Pengeluaran besar ammonia bermula pada tahun 1913 di kilang Oppau yang dimiliki oleh BASF. Kilang itu telah mengalir pengeluaran ammonia yang melanda 20 tan sehari pada tahun 1914. Proses Haber-Bosch adalah aset untuk Jerman semasa Perang Dunia I. Haber memenangi Hadiah Nobel pada tahun 1913 dan Bosch memenangi hadiah yang sama pada 1931.

Proses ini

Ammonia dibentuk melalui proses yang melibatkan tindak balas nitrogen dan hidrogen. Proses ini berlaku di bawah suhu antara 400 dan 500 darjah Celsius. Nitrogen dan gas hidrogen dilepaskan ke atas pemangkin, dengan peraturan suhu malar untuk mengekalkan keseimbangan yang mantap. Gas-gas ini diluluskan lebih dari empat set pemangkin. Pada setiap set, kira-kira 15% gas bertindak balas untuk membentuk ammonia. Gas-gas yang tidak bertindak balas diluluskan sekali lagi dan lagi melalui pemangkin. Pada akhirnya, hampir 97% gas telah bertindak balas. Nitrogen tidak reaktif kerana ikatan triple yang kuat memegang molekulnya bersama-sama. Untuk memastikan ia bertindak balas dengan hidrogen, suhu tinggi dan pemangkin diperlukan. Hidrogen yang digunakan dalam proses Haber-Bosch terutamanya diperolehi daripada metana. Untuk mendapatkan hidrogen daripada metana, proses pembaharuan wap dijalankan di mana gas diletakkan di bawah suhu dan tekanan tinggi dan pemangkin nikel. Untuk meningkatkan kadar pengeluaran, ammonia dihasilkan sering dikeluarkan dari sistem. Pemangkin yang biasa digunakan dalam proses Haber termasuk pemangkin berasaskan besi, uranium, dan osmium.

Aspek Ekonomi dan Alam Sekitar

Selepas proses Haber-Bosch dicipta, ia perlu bersaing dengan proses Cyanamide. Proses Cyanamide tidak berkesan kerana ia menggunakan tenaga dan buruh yang banyak. Proses Haber telah dipergiatkan ke tahap yang menyebabkan pengeluaran lebih kurang 450 juta tan baja nitrogen setiap tahun. Pengeluaran baja yang besar telah membawa kepada luas tanah yang diletakkan di bawah pertanian. Baja ammonia telah meningkatkan hasil pertanian dan bekalan makanan yang mencukupi, yang membawa kepada peningkatan kadar pertumbuhan penduduk.

Disyorkan

Negara Persembahan Terbaik Di Piala Dunia Ragbi 7
2019
Adakah Ia Salji di Virginia?
2019
Apakah Jenis Kerajaan Adakah Pantai Côte D'Ivoire?
2019