กระบวนการฮาเบอร์ หรือเรียกว่า กระบวนการฮาเบอร์-บ็อช เป็นปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนของแก๊สไนโตรเจนและแก๊สไฮโดรเจน เหนือเหล็กเสริมสมรรถนะหรือตัวเร่งปฏิกิริยารูทีเนียม ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ผลิตแอมโมเนีย กระบวนการฮาเบอร์มีความสำคัญเนื่องจากแอมโมเนียยากที่จะผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรม และปุ๋ยซึ่งได้จากแอมโมเนียได้ผลิตอาหารเลี้ยงประชากรโลกกว่าหนึ่งในสาม แม้ข้อเท็จจริงที่ว่า 78.1% ของอากาศเป็นไนโตรเจนก็ตาม แต่ไนโตรเจนค่อนข้างเฉื่อยต่อปฏิกิริยา เนื่องจากโมเลกุลไนโตรเจนถูกยึดไว้ด้วยพันธะสามอันแข็งแรง จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 วิธีการดังกล่าวจึงได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศเพื่อผลิตแอมโมเนีย ซึ่งสามารถถูกออกซิไดซ์ได้ในภายหลังเพื่อผลิตไนเตรตและไนไตรต์ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการผลิตปุ๋ยไนเตรตและระเบิด
กระบวนการ
แหล่งไฮโดรเจนหลักที่ต้องใช้สำหรับกระบวนการฮาเบอร์-บ็อช คือ มีเทนจากแก๊สธรรมชาติ ซึ่งได้มาผ่านกระบวนการ ทำให้พลังงานภายนอกที่ต้องใช้น้อยกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในกระบวนการดั้งเดิม คือ การอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ ของบ็อชใน BASF มาก นอกจากนี้ ในบางประเทศอาจมีการใช้ถ่านหินเป็นแหล่งไฮโดรเจนผ่านกระบวนการที่เรียกว่า การแปรสภาพเป็นแก๊ส อย่างไรก็ตาม แหล่งไฮโดรเจนที่แตกต่างกันไม่มีผลต่อกระบวนการฮาเบอร์-บ็อช ซึ่งสนใจแต่เพียงการสังเคราะห์แอมโมเนียจากไนโตรเจนและไฮโดรเจน
การเตรียมแก๊สสังเคราะห์
ขั้นแรก มีเทนจะได้รับการทำความสะอาด ส่วนใหญ่เพื่อกำจัดซัลเฟอร์ที่เจือปนอยู่ออกไป เพื่อมิให้เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยา
มีเทนสะอาดจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำเหนือตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งกระบวนการดังกล่าวเรียกว่า ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเขียนได้ดังสมการ
- CH4 + H2O → CO + 3 H2
การรีฟอร์มมิงครั้งที่สองเกิดขึ้นพร้อมกับการเพิ่มอากาศเข้าไปในสารตั้งต้นเพื่อเปลี่ยนมีเทนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาระหว่างกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเขียนได้ดังสมการ
- 2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2
- CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
จากนั้น ปฏิกิริยาเปลี่ยนน้ำเป็นแก๊ส ได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ
- CO + H2O → CO2 + H2
แก๊สผสมในขณะนี้จะถูกผ่านเข้าไปในเมธานาเตอร์ ซึ่งจะเปลี่ยนคาร์บอนมอนออกไซด์ที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่ให้กลายเป็นมีเทนเพื่อที่จะนำไปเข้าปฏิกิริยาใหม่ตั้งแต่ต้น:
- CO + 3 H2 → CH4 + H2O
ขั้นตอนสุดท้ายนี้มีความจำเป็นเนื่องจากคาร์บอนมอนออกไซด์เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยา และยังเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นได้เปลี่ยนมีเทนและไอน้ำเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำและไฮโดรเจน
การสังเคราะห์แอมโมเนีย
ขั้นตอนสุดท้าย ซึ่งเป็นกระบวนการฮาเบอร์ที่แท้จริง เป็นการสังเคราะห์แอมโมเนียโดยใช้รูปของ เหล็กออกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา:
- N2 (g) + 3 H2 (g) ⇌ 2 NH3 (g) (ΔH = −92.22 kJ·mol−1)
ปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นภายใต้ความดัน 15-25 เมกะปาสคาล (150-250 บาร์) ที่อุณหภูมิระหว่าง 300-550 °C โดยการผ่านแก๊สเข้าไปเหนือชั้นตัวเร่งปฏิกิริยา พร้อมกับให้ความเย็นเข้าไปในแต่ละชั้นเพื่อรักษาให้มีความเหมาะสม ในแต่ละชั้นจะเกิดการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นไปเป็นแอมโมเนียเพียง 15% แต่แก๊สที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาทั้งหมดจะสามารถนำกลับไปเริ่มต้นปฏิกิริยาใหม่ได้ ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดจึงเกิดขึ้นราว 98% ของจำนวนสารตั้งต้น
กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ชิฟต์คอนเวอร์ชัน การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ และกระบวนการผลิตมีเทนจะเกิดขึ้นภายใต้ความดันสัมบูรณ์ราว 2.5-3.5 เมกะปาสคาล (25-35 บาร์) และการวนซ้ำของกระบวนการสังเคราะห์แอมโมเนียจะเกิดขึ้นภายใต้ความดันสัมบูรณ์ระหว่าง 6-18 เมกะปาสคาล (60-180 บาร์) ขึ้นอยู่กับการออกแบบของเจ้าของ
อ้างอิง
- Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production by (2001)
- Hager, Thomas (2008). The Alchemy of Air. Harmony Books, New York. .
- Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control and Energy Conservation by Marshall Sittig (1979) Noyes Data Corp., N.J.
- "Heterogeneous Catalysts: A study Guide"
- Wolfe, David W. (2001). Tales from the underground a natural history of subterranean life. Cambridge, Mass: Perseus Pub. ISBN . OCLC 46984480.
- "Methanator".[]
wikipedia, แบบไทย, วิกิพีเดีย, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด, บทความ, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม, มือถือ, โทรศัพท์, Android, iOS, Apple, โทรศัพท์โมบิล, Samsung, iPhone, Xiomi, Xiaomi, Redmi, Honor, Oppo, Nokia, Sonya, MI, PC, พีซี, web, เว็บ, คอมพิวเตอร์
krabwnkarhaebxr hruxeriykwa krabwnkarhaebxr bxch epnptikiriyakartrunginotrecnkhxngaeksinotrecnaelaaeksihodrecn ehnuxehlkesrimsmrrthnahruxtwerngptikiriyaruthieniym sungepnkrabwnkarthiichphlitaexmomeniy krabwnkarhaebxrmikhwamsakhyenuxngcakaexmomeniyyakthicaphlitidinradbxutsahkrrm aelapuysungidcakaexmomeniyidphlitxahareliyngprachakrolkkwahnunginsam aemkhxethccringthiwa 78 1 khxngxakasepninotrecnktam aetinotrecnkhxnkhangechuxytxptikiriya enuxngcakomelkulinotrecnthukyudiwdwyphnthasamxnaekhngaerng cnkrathngkhriststwrrsthi 20 withikardngklawcungidrbkarphthnakhunephuxichpraoychncakinotrecninchnbrryakasephuxphlitaexmomeniy sungsamarththukxxksiidsidinphayhlngephuxphlitinetrtaelainitrt sungepnswnprakxbthisakhyinkarphlitpuyinetrtaelaraebidkrabwnkaraehlngihodrecnhlkthitxngichsahrbkrabwnkarhaebxr bxch khux miethncakaeksthrrmchati sungidmaphankrabwnkar thaihphlngnganphaynxkthitxngichnxykwaphlngnganthitxngichinkrabwnkardngedim khux karxielkothrilsiskhxngna khxngbxchin BASF mak nxkcakni inbangpraethsxacmikarichthanhinepnaehlngihodrecnphankrabwnkarthieriykwa karaeprsphaphepnaeks xyangirktam aehlngihodrecnthiaetktangknimmiphltxkrabwnkarhaebxr bxch sungsnicaetephiyngkarsngekhraahaexmomeniycakinotrecnaelaihodrecn karetriymaekssngekhraah khnaerk miethncaidrbkarthakhwamsaxad swnihyephuxkacdslefxrthiecuxpnxyuxxkip ephuxmiihepnphistxtwerngptikiriya miethnsaxadcathaptikiriyakbixnaehnuxtwerngptikiriya sungkrabwnkardngklaweriykwa ptikiriyathiekidkhunekhiyniddngsmkar CH4 H2O CO 3 H2 karrifxrmmingkhrngthisxngekidkhunphrxmkbkarephimxakasekhaipinsartngtnephuxepliynmiethnthiyngimthaptikiriyarahwangkrabwnkarrifxrmmingdwyixna ptikiriyathiekidkhunekhiyniddngsmkar 2 CH4 O2 2 CO 4 H2 CH4 2 O2 CO2 2 H2O caknn ptikiriyaepliynnaepnaeks idphlitphnthxxkmaepnkharbxnidxxkisdaelaixna CO H2O CO2 H2 aeksphsminkhnanicathukphanekhaipinemthanaetxr sungcaepliynkharbxnmxnxxkisdthiehluxxyuswnihyihklayepnmiethnephuxthicanaipekhaptikiriyaihmtngaettn CO 3 H2 CH4 H2O khntxnsudthaynimikhwamcaepnenuxngcakkharbxnmxnxxkisdepnphistxtwerngptikiriya aelayngepnptikiriyayxnklbkhxngkrabwnkarrifxrmmingdwyixna ptikiriyathnghmdthiekidkhunidepliynmiethnaelaixnaepnkharbxnidxxkisd ixnaaelaihodrecn karsngekhraahaexmomeniy khntxnsudthay sungepnkrabwnkarhaebxrthiaethcring epnkarsngekhraahaexmomeniyodyichrupkhxng ehlkxxkisdepntwerngptikiriya N2 g 3 H2 g 2 NH3 g DH 92 22 kJ mol 1 ptikiriyadngklawekidkhunphayitkhwamdn 15 25 emkapaskhal 150 250 bar thixunhphumirahwang 300 550 C odykarphanaeksekhaipehnuxchntwerngptikiriya phrxmkbihkhwameynekhaipinaetlachnephuxrksaihmikhwamehmaasm inaetlachncaekidkarepliynaeplngsartngtnipepnaexmomeniyephiyng 15 aetaeksthiyngimthaptikiriyathnghmdcasamarthnaklbiperimtnptikiriyaihmid dngnn karepliynaeplngthnghmdcungekidkhunraw 98 khxngcanwnsartngtn krabwnkarrifxrmmingdwyixna chiftkhxnewxrchn karkacdkharbxnidxxkisd aelakrabwnkarphlitmiethncaekidkhunphayitkhwamdnsmburnraw 2 5 3 5 emkapaskhal 25 35 bar aelakarwnsakhxngkrabwnkarsngekhraahaexmomeniycaekidkhunphayitkhwamdnsmburnrahwang 6 18 emkapaskhal 60 180 bar khunxyukbkarxxkaebbkhxngecakhxngxangxingEnriching the Earth Fritz Haber Carl Bosch and the Transformation of World Food Production by 2001 ISBN 0 262 19449 X Hager Thomas 2008 The Alchemy of Air Harmony Books New York ISBN 9780307351784 Fertilizer Industry Processes Pollution Control and Energy Conservation by Marshall Sittig 1979 Noyes Data Corp N J ISBN 0 8155 0734 8 Heterogeneous Catalysts A study Guide Wolfe David W 2001 Tales from the underground a natural history of subterranean life Cambridge Mass Perseus Pub ISBN 0738201286 OCLC 46984480 Methanator lingkesiy