Amonyak Sentezi Nedir?

Amonyak sentezi, hidrojen ve azot gazlarının kombinasyonundan amonyak üretimidir. Üretilen amonyağın çoğu, gübre olarak kullanılır, ancak patlayıcı madde hazırlama gibi başka amaçlar için de kullanılabilir. Bu süreç 1900'lerin başında Almanya'da geliştirildi.

Atmosfer azot gazı doludur, ancak reaktif değildir ve genellikle diğer elementlerle birleşmez. Amonyak, NH3'ü yapmak için temel strateji, hidrojen gazı H2'yi azot gazı N2 ile yüksek sıcaklıkta ve yüksek basınçta birleştirmektir. Kimyasal olarak, bu zor bir reaksiyondur, bu yüzden süreci hızlandırmak için bir ajan gerektirir.

Bir katalizör, reaksiyonun daha hızlı ilerlemesini sağlayan bir bileşiktir. Amonyak sentezinde, kullanılan katalizör genellikle demirdir. Kullanılan demir tipi azaltılmış manyetit cevheridir . Katalizör olarak kullanılabilecek başka kimyasallar var, ancak en yaygın olanı demirdir.

Hidrojen gazının kaynağı genellikle metan, CH4 olarak da bilinen doğal gazdır. Bu, amonyak sentezinin temel işlemini tarif eder. Bir başka amonyak sentezi tesisinde birçok basamak yer alır. Sülfür bileşikleri ilk önce doğal gazdan çıkarılır ve bunlar çinko sülfite dönüştürülür çinko oksitle reaksiyona sokulur. Bu, hidrojen gazı üretmek için birkaç daha fazla dönüşümden geçen serbest metan bırakır.

Kullanılan sıcaklık yaklaşık 1482 ° F'dir (400 ° C). Kullanılan basınç, reaksiyon için en uygun olandan daha azdır. Güvenlik nedeniyle, yaklaşık 200 atmosfer (atm) basıncı kullanılır. Bu şartlar altında verim yaklaşık% 10-20'dir. Karışım reaktörden ayrıldıkça soğutulur, böylece amonyak sıvı hale gelir. Isı yakalanır ve gelen gazları ısıtmak için tekrar kullanılır.

Bu amonyak sentezi yöntemi Haber işlemi olarak bilinir, çünkü kimyasal reaksiyon koşullarını geliştiren Alman kimyager Fritz Haber tarafından yaratılmıştır. 1900'lerin başlarında azot içeren gübrelerin yetersizliği sırasında geliştirdi ve Almanya'nın I. Dünya Savaşı için patlayıcıya ihtiyacı vardı. Halen, amonyak dünya çapında büyük çapta üretiliyor.

Hidrojeni reaksiyon için yapmanın alternatif bir yolu, suyun elektrolizidir. Elektroliz, bileşikleri parçalamak için elektrik kullanır. Bu durumda, su hidrojen ve oksijene ayrılır. Bu, hidroelektrik santrallerinden elektrik üretimi ile birlikte yapılmıştır. 1911 yılına kadar, suyun elektrolizi, amonyağın sentezi için hidrojen sağlamak için kullanılmıştır.

Bazı mikroorganizmalar, amonyak üretmek için havadan azot gazı kullanabilirler. Bu işleme azot fiksasyonu denir. Bu durumda, katalizörler azotaz olarak bilinen karmaşık enzimlerdir. Bu işlemi gerçekleştiren bakteriler bezelye bitkileri gibi baklagillerin köklerinde yaşar. Azot fiksasyonu, birçok toprağın besin durumunu önemli ölçüde iyileştirmiştir.