하버 - 보쉬 공정이란 무엇입니까?

Haber-Bosch 공정 또는 단순히 Haber 공정은 암모니아의 대규모 생산에 사용되는 절차입니다. 이 공정은 프리츠 하버 (Fritz Haber)와 칼 보쉬 (Carl Bosch)가 20 세기 초에이 공정을 발명 한 두 명의 독일 화학자의 이름을 따서 명명되었습니다. Haber-Bosch 프로세스는 Frank-Caro 프로세스와 같은 암모니아 생산에 이전에 사용 된 덜 효율적인 방법을 대체하기 위해 개발되었습니다. 오늘날, Haber-Bosch 공정은 첫 번째 전쟁에서 사용 된 폭발물에 암모니아를 제공하는 데 사용 된 발명 년 동안과 달리 비료에 사용 된 암모니아의 생산에 주로 사용됩니다.

배경

Haber-Bosch 공정은 19 세기 암모니아의 높은 요구를 충족시키기 위해 개발되었습니다. 암모니아 수요는 비료 및 가축 사료 제조에 대한 요구로 인해 증가했습니다. 20 세기 초, Haber는 암모니아 수요를 유지하기위한 대안적인 방법을 고안하기로 결정했습니다. 하버 프릿츠 (Haber Fritz)는 조수와 함께 촉매와 고압 장치를 사용해야하는 과정을 고안했습니다. 데모 과정은 실험실 수준에서 소규모였습니다. 시위 과정은 1909 년 여름에 일어났습니다. 암모니아는 시간당 125ml의 방울로 생성되었습니다. 이 공정은 독일 기반의 화학 회사 인 BASF에 의해 승인을 얻었습니다. Carl Bosch는 공정이 산업 수준으로 업그레이드되었는지 확인하는 임무를 부여 받았으며 1910 년에 성공적으로 수행되었습니다. 대규모 암모니아 생산은 BASF가 소유 한 Oppau 공장에서 1913 년에 시작되었습니다. Haber-Bosch 프로세스는 1 차 세계 대전 기간 동안 독일의 자산이었습니다. Haber는 1913 년에 노벨상을 수상했으며 1936 년 Bosch는 1931 년에 동일한 상을 받았습니다.

과정

암모니아는 질소와 수소의 반응을 포함하는 과정을 거쳐 형성된다. 이 과정은 섭씨 400도에서 500도 사이에서 발생합니다. 질소 및 수소 가스는 평형을 일정하게 유지하기 위해 일정한 온도 규정을 사용하여 촉매를 통과합니다. 가스는 4 세트의 촉매를 통과합니다. 각 세트에서, 약 15 %의 가스가 반응하여 암모니아를 형성한다. 반응하지 않은 가스는 촉매를 통해 여러 번 통과합니다. 결국, 거의 97 %의 가스가 반응했습니다. 질소는 강력한 삼중 결합이 분자를 함께 보유하기 때문에 반응성이 없습니다. 수소와 반응하기 위해서는 고온과 촉매가 필요합니다. 하버 - 보쉬 공정에서 사용되는 수소는 주로 메탄으로부터 얻어진다. 메탄으로부터 수소를 얻으려면 가스를 고온 고압 및 니켈 촉매하에 놓는 수증기 개질 공정이 수행된다. 생산 속도를 높이기 위해 생산 된 암모니아가 시스템에서 자주 제거됩니다. 하버 공정에서 일반적으로 사용되는 촉매로는 철계 촉매, 우라늄 및 오스뮴이 있습니다.

경제 및 환경 측면

Haber-Bosch 공정이 발명 된 후에는 Cyanamide 공정과 경쟁해야했습니다. 시안 아미드 공정은 많은 양의 힘과 노동력을 사용했기 때문에 효과가 없었다. 하버 (Haber) 공정은 매년 약 4 억 5 천만 톤의 질소 비료를 생산하는 수준으로 강화되었습니다. 비료의 대량 생산으로 인해 많은 토지가 농업을하게되었습니다. 암모니아 비료는 농업 생산량과 충분한 식량 공급을 증가시켜 인구 증가율을 증가시킵니다.

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