문제 :평형
질소 (N2) 및 수소 (H2)로부터 암모니아 (NH3)를 만드는 하버-보쉬 과정은 가역적 반응이다.
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
이것은 반응이 양방향으로 진행된다는 것을 의미합니다. 암모니아가 형성됨에 따라 그것은 또한 질소와 수소로 다시 분해되기 시작합니다. 평형에서, 순방향 및 역 반응의 속도는 동일 해지고 암모니아의 양은 고원을 생성했다.
솔루션 :Le Chatelier의 원리
화학 제조업체는 le Chatelier의 원칙을 사용합니다 평형을 원하는 제품, 암모니아로 이동합니다. 이 원칙은 조건 변화가 평형 상태에서 시스템에 적용되면 시스템이 응력을 완화시키는 방향으로 이동할 것이라고 명시하고 있습니다.
여기에 그들이하는 방법은 다음과 같습니다.
* 암모니아 제거 : 가장 일반적인 방법은 반응 혼합물에서 암모니아를 지속적으로 제거하는 것입니다. 이것은 제품 농도를 효과적으로 감소시켜 평형이 오른쪽으로 이동하여 (전방 반응을 선호 함) 더 많은 암모니아를 생성합니다.
* 압력 추가 : Haber-Bosch 공정은 고압 (약 200 대기) 하에서 발생합니다. 압력 증가는 더 적은 몰의 가스로 반응의 측면을 선호합니다. 반응물 측 (1 N2 + 3 H2)에 4 몰의 가스가 있고 생성물 측면 (2 NH3)에는 단지 2 몰이 있기 때문에 압력이 증가하면 암모니아 생산으로의 평형이 이동합니다.
* 온도 : 낮은 온도는 이론적으로 암모니아 생성을 선호하지만, 더 낮은 온도에서 반응 속도가 매우 느려집니다. 따라서, 타협 온도 (약 450-550 ° C)가 사용되며, 촉매 (칼륨 및 산화 알루미늄과 같은 프로모터를 갖는 철)은 반응의 속도를 높이기 위해 사용된다.
요약 :
화학 제조업체는 조건 (제품 제거, 압력 증가, 온도 최적화 및 촉매 사용)을 조작함으로써 Haber-Bosch 공정의 평형을 효과적으로 이동시켜 많은 양의 암모니아를 생산할 수 있습니다.
