1. 원료 :
* 질소 (N2) : 공기에서 얻은 것은 약 78% 질소입니다.
* 수소 (H2) : 일반적으로 증기 개질을 통해 천연 가스 (메탄)에서 생산됩니다.
2. Haber-Bosch 프로세스 :
* 1 단계 :반응 : 질소 및 수소는 촉매 (일반적으로 산화 철)의 존재하에 고압 (150-300 ATM)과 고온 (400-550 ° C) 하에서 결합된다. 이것은 암모니아를 형성합니다.
N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
* 2 단계 :분리 : 암모니아 가스는 냉각 시스템을 사용하여 반응되지 않은 질소 및 수소로부터 분리된다. 암모니아는 액체로 응축되는 반면, 미지의 가스는 다시 반응기로 재활용됩니다.
키 포인트 :
* 고압 : 고압은 반응이 가스 분자 수의 감소를 포함하기 때문에 암모니아 생성으로 평형을 이동시킨다.
* 고온 : 반응은 발열 성이지만 (열을 방출) 고온은 반응 속도를 증가시키는 데 사용됩니다.
* 촉매 : 촉매 (산화철)는 과정에서 소비되지 않고 반응 속도를 높이게한다.
다른 방법 (덜 일반적) :
* 질소 및 수소로부터 직접 합성 : 이 방법은 Haber-Bosch 프로세스만큼 효율적이지 않으며 상업적으로 거의 사용되지 않습니다.
* 생물학적 질소 고정 : 특정 박테리아는 대기 질소를 암모니아로 전환 할 수 있지만, 이것은 느린 과정이며 주로 농업에서 사용됩니다.
암모니아의 중요성 :
암모니아는 다음에 사용되는 중요한 화학 물질입니다.
* 비료 : 암모니아의 대부분은 비료의 생산에 사용되어 작물에 필수적인 질소를 공급합니다.
* 폭발물 : 암모니아는 질산 암모늄과 같은 특정 폭발물의 성분입니다.
* 산업 화학 물질 : 질산 및 요소를 포함한 다양한 화학 물질의 생산에 사용됩니다.
* 냉매 : 암모니아는 높은 효율로 인해 냉매로 사용되었지만 독성으로 인해 많은 응용 분야에서 대체되었습니다.
환경 문제 :
Haber-Bosch 프로세스는 에너지 집약적이며 글로벌 탄소 배출에 크게 기여합니다. 또한 암모니아는 강력한 기초이며 환경으로의 방출은 오염으로 이어질 수 있습니다. 암모니아 생산을위한보다 지속 가능하고 환경 친화적 인 방법을 개발하기위한 연구가 진행 중입니다.
