لخّصلي

بعد غاز الأمونيا (NH) مادة أولية مهمة في صناعة كثير من المواد الكيميائية، منها الأدوية والنايلون والأصباغ والمواد المتفجرة. حيث يعد الهدف الرئيسي من الإنتاج الصناعي تبين الصيغة الكيميائية لجزيء الأمونيا أنه مركب من ذرات النيتروجين والهيدروجين. ويطلق على تصنيع الأمونيا من غازي النيتروجين والهيدروجين اسم عملية هابر Haber process التي يندمج فيها النيتروجين والهيدروجين معا اندماجا مباشرًا تحت ظروف معينة لتكوين الأمونيا، وفقًا للمعادلة الاتيه: الذي يتم وفقاً للمعادلة التالية: تتضمن عملية هابر عددًا من الخطوات الشكل (۸۸) الخطوة 1: يُخلط غاز النيتروجين المستخلص من الهواء وغاز الهيدروجين الناتج من الغاز الطبيعي معا. وتكون نسبة النيتروجين إلى الهيدروجين 3:1 الخطوة 3: يتم ضغط غازي النيتروجين والهيدروجين المنقى إلى نحو 200 وحدة ضغط جوي). أثناء ضغط الغازات، يتم توليد حرارة يمكن استخدامها لتوفير الحرارة اللازمة للتفاعل في الخطوة ٤. N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) في المحوّل، يتم تسخين الغازات إلى درجة حرارة 450 C تقريبا . تحتوي هذه الصفائح على مسحوق الحديد الناعم الذي يعمل كعامل حفاز . فإنه لا يمكن تحويل كل النيتروجين والهيدروجين إلى أمونيا . ففي المحوّل، يتفكك بعض الأمونيا مرة أخرى إلى نيتروجين وهيدروجين، وتكون نسبة الأمونيا في المخلوط الغازي أقل من ٤٠٪؜ . الخطوة ه: يمرر مخلوط غازات النيتروجين والهيدروجين والأمونيا في المبرد . تمتلك الأمونيا درجة غليان تساوي (196) أو الهيدروجين (253)، لذلك تتكثف الأمونيا عند درجة حرارة أعلى بكثير من الغازين الآخرين. تفصل الأمونيا الناتجة من الغازين الآخرين بتكثيفها كسائل، ثم تُخزن كسائل تحت الضغط. الخطوة ٦: حين يعود غازا النيتروجين والهيدروجين المتبقيين في المخلوط من المبرد إلى المحول للتفاعل مرة أخرى فوق صفائح العامل الحفاز لإنتاج المزيد من الأمونيا. يمكن تحقيق عائد نهائي بنسبة 98% من الأمونيا انطلاقا من المواد المتفاعلة. مما سبق، يتبين أن قيم الضغط ودرجة الحرارة تتغير، للتأثير على الاتزان،

بعد غاز الأمونيا (NH) مادة أولية مهمة في صناعة كثير من المواد الكيميائية، منها الأدوية والنايلون والأصباغ والمواد المتفجرة. حيث يعد الهدف الرئيسي من الإنتاج الصناعي
للأمونيا هو تصنيع الأسمدة الزراعية.
تبين الصيغة الكيميائية لجزيء الأمونيا أنه مركب من ذرات النيتروجين والهيدروجين. ويطلق على تصنيع الأمونيا من غازي النيتروجين والهيدروجين اسم عملية هابر Haber process التي يندمج فيها النيتروجين والهيدروجين معا اندماجا مباشرًا تحت ظروف معينة لتكوين الأمونيا، وفقًا للمعادلة الاتيه:

يتم الحصول على غاز الهيدروجين اللازم من التفاعل المحفّز للغاز الطبيعي (الميثان) مع بخار الماء، الذي يتم وفقاً للمعادلة التالية:
تتضمن عملية هابر عددًا من الخطوات الشكل (۸۸) الخطوة 1: يُخلط غاز النيتروجين المستخلص من الهواء وغاز الهيدروجين الناتج من الغاز الطبيعي معا. وتكون نسبة النيتروجين إلى الهيدروجين 3:1
الخطوة : يحتوي المخلوط الغازي على شوائب متبقية من الهواء والغاز الطبيعي مثل غاز ثاني أكسيد الكربون الذي تتم إزالته عن طريق تمرير المخلوط الغازي عبر محلول قلوي يمتص غاز ثاني أكسيد الكربون تاركا غازي النيتروجين و الهيدروجين.
الخطوة 3: يتم ضغط غازي النيتروجين والهيدروجين المنقى إلى نحو 200 وحدة ضغط جوي). أثناء ضغط الغازات، يتم توليد حرارة يمكن استخدامها لتوفير الحرارة اللازمة للتفاعل في الخطوة ٤.
الخطوة : يُمرر مخلوط غازي النيتروجين والهيدروجين المضغوط إلى المحوّل، حيث يحدث التفاعل لإنتاج الأمونيا، وفقا للمعادلة الآتية
N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)
في المحوّل، يتم تسخين الغازات إلى درجة حرارة 450 C تقريبا . ثم يُمرّر غازا النيتروجين والهيدروجين فوق صفائح محفزة. تحتوي هذه الصفائح على مسحوق الحديد الناعم الذي يعمل كعامل حفاز . ونظرًا لأن التفاعل منعكس، فإنه لا يمكن تحويل كل النيتروجين والهيدروجين إلى أمونيا . ففي المحوّل، يتفكك بعض الأمونيا مرة أخرى إلى نيتروجين وهيدروجين، وتكون نسبة الأمونيا في المخلوط الغازي أقل من ٤٠٪؜ .
الخطوة ه: يمرر مخلوط غازات النيتروجين والهيدروجين والأمونيا في المبرد . تمتلك الأمونيا درجة غليان تساوي (196) أو الهيدروجين (253)، لذلك تتكثف الأمونيا عند درجة حرارة أعلى بكثير من الغازين الآخرين. فعن طريق تبريد المخلوط، تفصل الأمونيا الناتجة من الغازين الآخرين بتكثيفها كسائل، ثم تُخزن كسائل تحت الضغط.
الخطوة ٦: حين يعود غازا النيتروجين والهيدروجين المتبقيين في المخلوط من المبرد إلى المحول للتفاعل مرة أخرى فوق صفائح العامل الحفاز لإنتاج المزيد من الأمونيا. من خلال إعادة التمرير بهذه الطريقة، يمكن تحقيق عائد نهائي بنسبة 98% من الأمونيا انطلاقا من المواد المتفاعلة.
الظروف اللازمة لتصنيع الأمونيا

مما سبق، يتبين أن قيم الضغط ودرجة الحرارة تتغير، للتأثير على الاتزان، حيث يتم تعزيز التفاعل الأمامي، ويزداد بالتالي مردود المادة الناتجة (النسبة المئوية). وتتمثل الظروف الأكثر ملاءمة لعملية هابر من أجل الحصول على المردود الأكبر من الأمونيا في الضغط المرتفع ودرجة الحرارة المنخفضة.