1。反応物:
* 窒素ガス(n₂): 約78%の窒素である空気から得られます。
* 水素ガス(H₂): 通常、天然ガスの蒸気改質(メタン)によって生成されます。
2。反応:
反応は特定の条件下で行われます。
* 高圧: 通常、約200の大気(ATM)。
* 高温: 通常、約450〜550°C。
* 触媒: 酸化鉄(Fe₃O₄)は、少量の酸化カリウム(K₂O)と酸化アルミニウム(al₂o₃)と混合しています。
反応のバランスの取れた化学式は次のとおりです。
n₂(g) +3h₂(g)⇌2nh₃(g)
この反応は可逆的です および発熱 。
3。平衡と収量:
* le Chatelierの原則: 高圧は、ガスのモルが少ない場合に平衡を側面にシフトするため、前方反応(アンモニアの生成)を支持します。
* 触媒: 鉄触媒は、平衡位置を変えることなく反応速度を高速化します。
* 収量の最適化: このプロセスは、エネルギー消費を最小限に抑えながらアンモニア収量を最大化するように設計されています。
4。分離とリサイクル:
*生成されたアンモニアは、未反応の窒素および水素ガスから分離されています。
*未反応のガスはリアクターにリサイクルされ、効率が向上します。
全体として、Haber-Boschプロセスは、アンモニアを効率的に生成するためのいくつかのステップと最適化を伴う複雑でエネルギー集約的なプロセスです。それは現代の農業の礎石であり、世界の食料供給に大きな影響を与えています。