Warum verzichtet man auf die Einstellung des Gleichgewichts?
Warum verzichtet man im Synthesereaktor auf die Einstellung des Gleichgewichts, obwohl der Volumenanteil des Ammoniaks dann größer wäre?
Das ist eine Frage zum Haber-Bosch-Verfahren, die ich nicht wirklich beantworten kann
im Buch steht folgendes, was glaube ich die Frage beantworten sollte:
Es ist wirtschaftlicher, die Gase rasch über den Katalysator strömen zu lassen, da der Verzicht auf den maximalen Ammoniakanteil durch die viel größeren Gasmengen überkompensiert wird.
Jedoch verstehe ich nicht, was damit gemeint ist bzw. warum es denn wirtschaftlicher ist. Meint man mit viel größeren Gasmengen, dass wir neben den unverbrauchten Edukten Wasserstoff und Stickstoff jetzt noch Ammoniak als Produkt haben?
2 Antworten
Das ist eine technische oder praktische Frage. Du baust eine teure Anlage und benutzt sie so wirtschaftlich wie möglich.
Am Anfang läuft die Reaktion schnell ab, es ist viel Stickstoff und Wasserstoff vorhanden und wenig Ammoniak. Je näher du dem Gleichgewicht kommst, desto langsamer verläuft die Reaktion. Oder für das letzte Prozent Ausbeute brauchst du länger als für die ersten 90 %, oder eben mehrere Anlagen statt einer.
Hintergrund ist natürlich, dass sich Ammioniak ganz hervorragend in Wasser löst, Stickstoff und Wasserstoff dagegen schlecht. So kann man einfach das Ammoniak abtrennen und dann das Gasgemisch erneut in den Reaktor schicken.
Hallo,
die Einstellung eines Gleichgewichtes dauert länger, als sich einfach (für den Moment) mit einer etwas geringeren Ausbeute zufrieden zugeben und dafür mehr Gasgemisch durch den Reaktor strömen zu lassen. Je mehr Ammoniak bereits entstanden ist, desto langsamer wird neues am Katalysator "nachproduziert", da der Anteil an H2 und N2 im Gasgemisch sinkt und der Ammoniak-Anteil steigt, und das gilt solange man auf eine Gleichgewichtseinstellung wartet. Deshalb kann man besser viel Gas über den Katalysator strömen lassen, um eine gute Umsetzungsrate konstant zu erhalten. Dann wird das Ammoniakgas im Ausscheider aus dem Gemisch entfernt und das nun wieder nur aus H2 und N2 bestehende Gasgemisch dem Reaktorzustrom erneut hinzugefügt.
Das Ammoniak wird übrigens langsamer nachproduziert, da mit steigender Ammoniak-Konzentration die Aufenthaltswahrscheinlichkeit von H2 und N2 am Katalysator reduziert wird, da ja nun ein weiteres Molekül vorliegt, welches sich ebenfalls in Katalysatornähe befinden kann. Je geringer also der Ammoniakgehalt im Gasgemisch, desto größer ist die Umsetzungsrate.