ผลต่างระหว่างรุ่นของ "กระบวนการฮาเบอร์"

เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
Horus (คุย | ส่วนร่วม)
Horus (คุย | ส่วนร่วม)
ไม่มีความย่อการแก้ไข
บรรทัด 1:
'''กระบวนการฮาเบอร์''' หรือเรียกว่า '''กระบวนการฮาเบอร์-โบสช์''' เป็นปฏิกิริยาการตรึงไนโตรเจนของแก๊ส[[ไนโตรเจน]]และแก๊ส[[ไฮโดรเจน]] เหนือเหล็กเสริมสมรรถนะหรือ[[ตัวเร่งปฏิกิริยา]][[รูทีเนียม]] ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ผลิต[[แอมโมเนีย]]<ref name="enriching">''Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production'' by [[Vaclav Smil]] (2001) ISBN 0-262-19449-X</ref><ref name=hager>Hager, Thomas (2008). ''The Alchemy of Air''. Harmony Books, New York. ISBN 9780307351784.</ref><ref>''Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control and Energy Conservation'' by Marshall Sittig (1979) Noyes Data Corp., N.J. ISBN 0-8155-0734-8</ref><ref>"Heterogeneous Catalysts: A study Guide"</ref> กระบวนการฮาเบอร์มีความสำคัญเนื่องจากแอมโมเนียยากที่จะผลิตได้ในระดับอุตสาหกรรม และปุ๋ยซึ่งได้จากแอมโมเนียได้ผลิตอาหารเลี้ยงประชากรโลกกว่าหนึ่งในสาม<ref name="autogenerated1">{{cite book |last=Wolfe |first=David W. |title=Tales from the underground a natural history of subterranean life |year=2001 |publisher=Perseus Pub |location=Cambridge, Mass |isbn=0738201286 |oclc= 46984480 }}</ref> แม้ข้อเท็จจริงที่ว่า 78.1% ของ[[อากาศ]]เป็นไนโตรเจนก็ตาม แต่ไนโตรเจนค่อนข้างไม่ว่องไวเฉื่อยต่อปฏิกิริยา เนื่องจากโมเลกุลไนโตรเจนถูกยึดไว้ด้วย[[พันธะเคมี|พันธะสาม]]อันแข็งแรง จนกระทั่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 วิธีการดังกล่าวจึงได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศเพื่อผลิตแอมโมเนีย ซึ่งสามารถ[[ปฏิกิริยารีดอกซ์|ถูกออกซิไดซ์]]ได้ในภายหลังเพื่อผลิต[[ไนเตรต]]และ[[ไนไตรท์]] ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในการผลิต[[ปุ๋ย]]ไนเตรดและ[[ระเบิด]]
 
== กระบวนการ ==
แหล่งไฮโดรเจนหลักที่ต้องใช้สำหรับกระบวนการฮาเบอร์-โบสช์ คือ [[มีเทน]]จาก[[แก๊สธรรมชาติ]] ซึ่งได้มาผ่านกระบวนการ[[การเร่งปฏิกิริยาวิวิธพันธุ์]] ทำให้พลังงานภายนอกที่ต้องใช้น้อยกว่าพลังงานที่ต้องใช้ในกระบวนการดั้งเดิม คือ การอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ ของโบสช์ใน BASF มาก นอกจากนี้ ในบางประเทศอาจมีการใช้[[ถ่านหิน]]เป็นแหล่งไฮโดรเจนผ่านกระบวนการที่เรียกว่า [[การแปรสภาพเป็นแก๊ส]] อย่างไรก็ตาม แหล่งไฮโดรเจนที่แตกต่างกันไม่มีผลต่อกระบวนการฮาเบอร์-โบสช์ ซึ่งสนใจแต่เพียงการสังเคราะห์แอมโมเนียจากไนโตรเจนและไฮโดรเจน
 
=== การเตรียมแก๊สสังเคราะห์ ===
ขั้นแรก มีเทนจะได้รับการทำความสะอาด ส่วนใหญ่เพื่อกำจัด[[ซัลเฟอร์]]ที่เจือปนอยู่ออกไป เพื่อมิให้เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยา
 
มีเทนสะอาดจะทำปฏิกิริยากับ[[ไอน้ำ]]เหนือตัวเร่งปฏิกิริยา [[นิกเกิลออกไซด์]] ซึ่งกระบวนการดังกล่าวเรียกว่า [[กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ]] ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเขียนได้ดังสมการ
:CH<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O → CO + 3 H<sub>2</sub>
 
การรีฟอร์มมิงครั้งที่สองเกิดขึ้นพร้อมกับการเพิ่มอากาศเข้าไปในสารตั้งต้นเพื่อเปลี่ยนมีเทนที่ยังไม่ทำปฏิกิริยาระหว่างกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเขียนได้ดังสมการ
:2 CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> → 2 CO + 4 H<sub>2</sub>
:CH<sub>4</sub> + 2 O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O
 
จากนั้น ปฏิกิริยาเปลี่ยนน้ำเป็นแก๊ส ได้ผลิตภัณฑ์ออกมาเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ
:CO + H<sub>2</sub>O → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>
 
แก๊สผสมในขณะนี้จะถูกผ่านเข้าไปในเมธานาเตอร์<ref>{{cite web |url=http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:Z2iOAVwYt_IJ:infos.mpip.free.fr/siemens/Chromatographe/Methanator_En_1.0.pdf+methanator&hl=en&gl=us&sig=AHIEtbQeIL76qf77VeWru8c9nvvm66FIjg |title=Methanator |author= |date= |work= |publisher= |accessdate= }}</ref> ซึ่งจะเปลี่ยนคาร์บอนมอนออกไซด์ที่เหลืออยู่ส่วนใหญ่ให้กลายเป็นมีเทนเพื่อที่จะนำไปเข้าปฏิกิริยาใหม่ตั้งแต่ต้น:
:CO + 3 H<sub>2</sub> → CH<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>O
 
ขั้นตอนสุดท้ายนี้มีความจำเป็นเนื่องจากคาร์บอนมอนออกไซด์เป็นพิษต่อตัวเร่งปฏิกิริยา และยังเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับของกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำ ปฏิกิริยาทั้งหมดที่เกิดขึ้นได้เปลี่ยนมีเทนและไอน้ำเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำและไฮโดรเจน
 
== อ้างอิง ==