Jump to content

د هابر پروسه

د ويکيپېډيا، وړیا پوهنغونډ له خوا
د هابر پروسه
اړوند
په نوم د
Fritz Haber (mul) ژباړل — Carl Bosch (mul) ژباړل ددې ځانګړني سمول پر ویکي‌ډېټا
ټوليز مالومات
عمومي مالومات

سمول - سرچینه سمول - ويکي‌ډېټا سموللاسوند وګورئ

دهابر پروسه چې هابر بوسچ پروسې په نامه هم یادیږي د امونیا د تولید لپاره اصلي صنعتي کړنلاره ده. دا پروسه د دې پروسې د دوتنو مخترعینو او جرمني کیمیا پوهانو فریتز هابر او کارل بوسچ په نامه چې د شلمې پېړۍ په لومړۍ لسیزه کې یې کشف کړه نومول شوې ده. دا پروسه د اتموسفېر نایتروجن له هایدروجن  سره د تعامل په پایله کې په امونیا تبدیلوي او دا تعامل د یوه فلزې کتلیست ( د فعل او انفعال عامل) په کارولو سره د تودوخې لوړودرجو او فشارونولاندې تر سره کيږي.  دا پروسه تر کم حده تودوخه پیدا کوونکې پروسه ده ( دساري په توګه انرژي تولیدوي) ، په دې معنی چې دا تعامل له ټيټو تودوخو او لوړو فشارونو سره مساعدت ښیي. دا انتروبي ( دا دیوه شي بې نظمي، نه یقینی توب او تصادف توب اندازه کوي) کموي او پروسه پېچلې کوي.  هایدروجن د اوبو د بخار له بیا ځلې جوړېدو څخه جوړيږي او دا هایدورجن له نایروجن سره د نژدي او تکراري دوران او تعامل په پایله کې امونیا جوړوي. [۱][۲][۳][۴][۵]

د هابر د پروسې له کشف څخه د مخه، دا ستونځمنه وه چې په صنعتي توګه د امونیا تولید شي ، ځکه د بریک لند ایود پروسې او ایرنک کارو پروسې په څېر مېتودونه خورا بې کفایته مېتودونه و. [۶][۷][۸]

تاریخ

[سمول]

د نولسمې پېړۍ په ترڅ کې، امونیا او نایتریتو ته په کیمیاوي سرو او لومړنیو صنعتي توکو کې په کارولو کې د اړتیا له امله تقاضا ډېره شوه. د دې توکو اصلي سرچينې د کاني نایترېتو زیرمي او هغه ګوانو( دا سمندر ته نژدې اوسېدنکو مرغانو جامد غایطه مواد دي چې د نباتاتو د ښې ودې لپاره کارول کېده) و چې ګرمسېرو جزیرو څخه تر لاسه کېدې. د شلمې پېړۍ په پیل کې داسې فکر کېده چې دا زېرمې د راتلونکو اړتیاوو د ځواب ولو لپاره بسنه نه کوي، نو له همدې امله  د امونیا د نویو احتمالي زیرمو په ړوند تحقیقات ډېر شول. که څه هم اتموسفیرۍ ډېر دی او ۷۸٪ هوا لري، خو دا په استثنایي توګه ثابت دی او له نورو کیمایي موادو سره د تعامل لپاره چمتو نه وي.  [۹][۱۰]

له خپل مرستیال رابرت لي روسیګنول سره، هابر لوړ فشار لرونکي سامان آلات او هغه کتلستونه جوړ کړل چې په لابراتوار کې یې د هابر پروسه ښودله. هغوی خپله پروسه د کال ۱۹۰۹ په دوبي کې له هوا څخه د یوه ساعت په موده کې د ۱۲۵ ملی لیترو امونیا تولید د څاڅکي څاڅکې میتود د کارولو له  لارې پیل کړ. دا پروسه د باسف په نامه یوې جرمنۍ کیمیاوي کمپنۍ له خوا وپېرل شوه. دې کمپنۍ کارل بوسچ ته دنده وسپارله چې د هاربر په لاس جوړ شوی د میز د سر ماشین څخه یوه صنعتي ماشین ته ارتقا ورکړي. هغه په ۱۹۱۰ کې خپل کار کې بریالی شو او له هغه وروسته هغوی ته په ۱۹۱۸ او ۱۹۳۱ کلونو کې په ترتیب سره د نوبل جایزه په دې ورکړل شوه چې هغوی وکولای شول چې د لوړ مقیاس، دوام لرونکي جریان او لوړ فشارپورې اړونده مسایلو باندې بریالي شي.  [۱۱][۱۲][۱۳][۱۴]

امونیا د لومړي ځل لپاره په کال ۱۹۱۳ کې د صنعتي مقیاس په اساس د هابر د پروسې د کارولو له لارې په جرمني کې د باسف په اوپو دستګاه کې جوړه شوه چې تولید یې په یوه ورځ ۲۰ ټنه امونیا و. د لومړۍ نړیوالې جګړې په مهال، د مهماتو تولید خورا ډېرو نایترېتو ته اړتیا درلوده. متفقینو قواوو په چيلې کې د سودیم نایترېتو سترو زیرموته چې د برتانوي کمپنیو له خوا کنترول کېدې لاس رسي درلوده. هند هم د نایریتو سترې ذخيرې درلودې خو دا ذخيرې هم د برتانیا تر کنترول لاندې وې. جرمني دا ډول زېرمې نه درلودې نو د هابر پروسه د جرمني د جګړه ایزو هڅو لپاره اړینه ثابته شوه. د هابر له پروسې څخه مصنوعي امونیا د نایترېت اسید د تولید لپاره  چې چاودونکوموادو لپاره د اړینو نایترېتو لومړني توکي و کارول کېدل. [۱۵][۱۶][۱۷][۱۸] 

د هابر بوسچ د تعامل خونو د اوسمیوم عنصر د کتلیست په توګه کاراوه خودا عنصر خورا کم پیدا کیده. هابر نظر ورکړ چې یورانیوم د اوسمیوم په پرتله ژر پیدا کېدونکې او اغیزمن و. په کال ۱۹۰۹ کې، د باسف د کمپنۍ تحقیق کوونکي الوین میتاسچ یوډول  اوسپنیز بیخ لرونکی کتلیست کشف کړ چې د نورو کتلیستونو په پرتله ارزانه و. د دې کتلیست په توضیح کې ګرهارد ایرتل عمده ونډه درلوده. هغه کتلستونه چې په اوسپنه بنا دي د K2O، CaO¸ SiO2  او Al2O3   په واسطه تقویت شوي دي.  [۱۹][۲۰][۲۱][۲۲]

د دواړو نړیوالو جګړو مېنځ په کلونو کې، بديلې پروسې کشف شولې چې له دې ډلې  مهمه پروسه د کاسېل پروسه،  او د مونت سنیس پروسه وه چې د فریدریک اود انجنروبورو له خوا کشف شوه. لیګوی کاسل او جیورجس کلاود د صنعتي کړۍ د فشار ډېرول تر ۸۰ ـ۱۰۰ ام پي اې ( دا د فشار واحد دي) ( ۸۰۰ ـ۱۰۰۰ بارونو یا ۱۲۰۰۰ ـ ۱۵۰۰۰ پي اس آی) پورې وړاندیز کړ، چې په دې سره په جلا توګه په امونیا تبدیلیدل ډېرېدل او تقریبا بشپړه مایع کېدنه د چاپېریال په تودوخه کې ممکنه کېده. د کلاود وړاندیز دا و چې درې یا څلور تبدیلوونکي د مایع کولو له پړاوونو  سره  موجود وی تر څو د بیا دوران مخه ونیول شي.  ډېریو دستګاوو د هابر د اصلي پروسې کارولو ته چې له ۲۰ ام پي اې ( ۲۰۰ باره او ۲۹۰۰ پي اس آي، ۵۰۰ سانتي ګرېد او ۹۳۲ فارنهایت سره عیاره وه دوام ورکړ او تر څنګ یې  د کتلیست ښه کول  او په جلا توګه د تبدیلولواصلاح شوی سیستم، د کمې انرژۍ لګښت په پام کې ساتل.  [۲۳]

پروسه

[سمول]

د هایدروجن او تصفیه شوي اتمویفیري نایتروجن د تولید لپاره د اړینې انرژۍ په توګه، د امونیا تولید انرژي وړونکی ده او د نړیوالې انرژي د مصرف ۱٪ تر ۲٪ ، د نړۍ د کار بن د انتشار ۳٪ او د نړۍ د طبیعي ګاز ۳٪ تر ۵٪ مصرف لپاره کارول کېږي. [۲۴][۲۵]

د کتلیست ټاکنه د صنعتي امونیا لپاره مهمه ده. په کال ۲۰۱۲ کې د هایدیوهوسونو ډلې وموندله چې له کلسیم المونیم اکساید سره یوځای شوی روتینیوم د کتلیست په توګه ښه کار کوي او کافي تشکل تعقیبوي. دا متود په جاپان کې د صنعتي امونیا په یوه وړوکې دستګاه کې تطبیق شو. د هوسونو ډلې یو بل کتلست هم وموند. هغه د پروېسکایت په نامه یو منرال او اوکسي نایتراید هایدراید BaCeO3−xNyHz تر کیب و چې په ټيټه تودوخه او له قیمتي روتینیوم پرته کار کوي.  [۲۶][۲۷][۲۸][۲۹][۳۰]

د هایدروجن تولید

[سمول]

د هایدروجن عمده سرچینه د میتان ګاز دی. بخار تبدیلوونکی له میتان ګاز څخه هایدروجن په یوه لوړه تودوخه او فشار لرونکي تیوب کې چې په یو نکلی کتلیست لرونکي تبدیلونکي کې ځای په ځای شوی وي را باسي. د هایدروجن نور د هایدروجن نورې سرچينې هایدروکاربن لرونکی مواد، سکاره، تور تېل او نپتالین دي. شین هایدروجن له هایدروکاربن لرونکو موادو د کاربن دای اکساید له انتشار پرته له بیومس ( د نباتاتو او حیواناتوله پاتې شونو) ، د اوبو له بریښنایی کولو او ترموکیمیکل ( لمریزې برېښنا یا د تودوخې له نورو منابعو) څخه چې  اوبه تقسیمولای شي تولیدیږي، خو د هایدروجن دا سرچينې له اقتصادي اړخه په هایدروجن  د بخار له تبدیلیدو سره سیالي نه شي کولای.  [۳۱][۳۲][۳۳]

پروسه د میتان د طبعي ګاز پورې اړوند لومړنیو موادو څخه پیلېږي، پړاوونه یې په دې ډول دي:

  • له لومړنیو مواد څخه د سلفر ترکیبات لرې کېږي ځکه سلفر هغه کتلیستونه غیر فعالوي چې په راتلونکو پړاوونو کې کارول کېږي.  د سلفر لرې کول کتلیستیکي هایدروجن کولو ته اړتیا لري ترڅو په لومړیو موادو کې د سلفر ترکیبات په ګازۍ هایدروجن سلفاید ( د هایدروسلفایدیزشن عملیې له لارې) باندې تبدیل کړي:

H2 + RSH → RH + H2S(gas)

  • هایدروجن سلفاید په سطحې توګه د زینک اکساید له طبقو د تېرېدو له لارې جذبېږي او هلنه په جامد زینک سلفاید باندې تبدیلیږي: د طبیعي ګاز د بخار دوتلو اوننوتلو تبدیلیدل په حقیقت کې د هایدروجن د تولید پروسه ده. 

H2S + ZnO → ZnS + H2O

  • د تحریکي عملیې په پایله کې له سلفرو پاک تبدیل شوی بخار هایدروجن او کاربن مونو اکساید جوړوي:

           CH4 + H2O → CO + 3 H2

  • کتلستیکي ( د اوبو اوګاز نوبتي تعامل) کاربن مونو اکساید په کاربن دای اکساید او نور هایدروجن تبدیلوي:

CO + H2O → CO2 + H2

  • کاربن دای اکساید یا د ایتانولامین اوبو لرونکو محلولونو کې د جذب له لارې له منځه ځي یا د مخلوطوګازونو څخه د یوه مخصوص ګاز د جلا کولو په مهال چې د یوې جامدې مخصوصې جذبونکې وسیلې په واسطه تر سره کیږي جذبېږي.
  • د هایدروجن د تولید وروستی پړاو داده چې رسوب شوي کاربن مونو اکساید او کاربن دای اکساید د تحریکي میتانشین (د هایدروجنشن عملیې په واسطه په متیان باندې د کاربن مونو اکساید او کاربن دای اکساید تبدیلولو ته وایي) له لارې لرې شي:

CO + 3 H2 → CH4 + H2O

CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O

سرچينې

[سمول]
  1. ↑ Habers process chemistry. India: Arihant publications. 2018. p. 264. ISBN 978-93-131-6303-9.
  2. ↑ Appl, M. (1982). "The Haber–Bosch Process and the Development of Chemical Engineering". A Century of Chemical Engineering. New York: Plenum Press. pp. 29–54. ISBN 978-0-306-40895-3.
  3. ↑ کينډۍ:Ullmann
  4. ↑ Clark 2013، "Notice that there are 4 molecules on the left-hand side of the equation, but only 2 on the right. According to Le Chatelier's Principle, by increasing the pressure the system will respond by favouring the reaction which produces fewer molecules. That will cause the pressure to fall again. To get as much ammonia as possible in the equilibrium mixture, as high a pressure as possible is needed. 200 atmospheres is a high pressure, but not amazingly high".
  5. ↑ Clark 2013، "The forward reaction (the production of ammonia) is exothermic. According to Le Chatelier's Principle, this will be favoured at a lower temperature. The system will respond by moving the position of equilibrium to counteract this – in other words by producing more heat. To obtain as much ammonia as possible in the equilibrium mixture, as low a temperature as possible is needed".
  6. ↑ Smil, Vaclav (2004). Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production (1st ed.). Cambridge, MA: MIT. ISBN 978-0-262-69313-4.
  7. ↑ Hager, Thomas (2008). The Alchemy of Air: A Jewish genius, a doomed tycoon, and the scientific discovery that fed the world but fueled the rise of Hitler (1st ed.). New York, New York: Harmony Books. ISBN 978-0-307-35178-4.
  8. ↑ Sittig, Marshall (1979). Fertilizer Industry: Processes, Pollution Control, and Energy Conservation. Park Ridge, New Jersey: Noyes Data Corp. ISBN 978-0-8155-0734-5.
  9. ↑ Vandermeer, John (2011). [[[:کينډۍ:Google books]] The Ecology of Agroecosystems]. Jones & Bartlett Learning. p. 149. ISBN 978-0-7637-7153-9. {{cite book}}: Check |url= value (help)
  10. ↑ James, Laylin K. (1993). Nobel Laureates in Chemistry 1901–1992 (3rd ed.). Washington, DC: American Chemical Society. p. 118. ISBN 978-0-8412-2690-6.
  11. ↑ Haber, Fritz (1905). Thermodynamik technischer Gasreaktionen (په جرمني) (1st ed.). Paderborn: Salzwasser Verlag. ISBN 978-3-86444-842-3.
  12. ↑ "Robert Le Rossignol, 1884–1976: Professional Chemist" (PDF), ChemUCL Newsletter, p. 8, 2009, archived from the original (PDF) on 13 January 2011.
  13. ↑ Hager, Thomas (2008). The Alchemy of Air: A Jewish genius, a doomed tycoon, and the scientific discovery that fed the world but fueled the rise of Hitler (1st ed.). New York, New York: Harmony Books. ISBN 978-0-307-35178-4.
  14. ↑ Bosch, Carl (2 March 1908). کينډۍ:US Patent.
  15. ↑ Philip, Phylis Morrison (2001). "Fertile Minds (Book Review of Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production)". American Scientist (په انګليسي). Archived from the original on 2 July 2012.
  16. ↑ Hager, Thomas (2008). The Alchemy of Air: A Jewish genius, a doomed tycoon, and the scientific discovery that fed the world but fueled the rise of Hitler (1st ed.). New York, New York: Harmony Books. ISBN 978-0-307-35178-4.
  17. ↑ "Nobel Award to Haber" (PDF). The New York Times. 3 February 1920. Archived from the original (PDF) on 24 February 2021. نه اخيستل شوی 11 October 2010.
  18. ↑ Brown, GI (2011). Explosives: History with a Bang (1 ed.). The History Press. ISBN 978-0752456966.
  19. ↑ Bozso, F.; Ertl, G.; Grunze, M.; Weiss, M. (1977). "Interaction of nitrogen with iron surfaces: I. Fe(100) and Fe(111)". Journal of Catalysis. 49 (1): 18–41. doi:10.1016/0021-9517(77)90237-8.
  20. ↑ Imbihl, R.; Behm, R. J.; Ertl, G.; Moritz, W. (1982). "The structure of atomic nitrogen adsorbed on Fe(100)" (PDF). Surface Science. 123 (1): 129–140. Bibcode:1982SurSc.123..129I. doi:10.1016/0039-6028(82)90135-2.
  21. ↑ Ertl, G.; Lee, S. B.; Weiss, M. (1982). "Kinetics of nitrogen adsorption on Fe(111)". Surface Science. 114 (2–3): 515–526. Bibcode:1982SurSc.114..515E. doi:10.1016/0039-6028(82)90702-6.
  22. ↑ Ertl, G. (1983). "Primary steps in catalytic synthesis of ammonia". Journal of Vacuum Science and Technology A. 1 (2): 1247–1253. Bibcode:1983JVSTA...1.1247E. doi:10.1116/1.572299.
  23. ↑ "100 years of Thyssenkrupp Uhde". Industrial Solutions (په جرمني). نه اخيستل شوی 8 December 2021.
  24. ↑ "Electrochemically-produced ammonia could revolutionize food production" (په انګليسي). 2018-07-09. نه اخيستل شوی 2018-12-15. Ammonia manufacturing consumes 1 to 2% of total global energy and is responsible for approximately 3% of global carbon dioxide emissions.
  25. ↑ Song, Yang; Hensley, Dale; Bonnesen, Peter; Liang, Liango; Huang, Jingsong; Baddorf, Arthur; Tschaplinski, Timothy; Engle, Nancy; Wu, Zili; Cullen, David; Meyer, Harry III; Sumpter, Bobby; Rondinone, Adam (2018-05-02). "A physical catalyst for the electrolysis of nitrogen to ammonia". Science Advances (په انګليسي). Oak Ridge National Laboratory. 4 (4): e1700336. Bibcode:2018SciA....4E0336S. doi:10.1126/sciadv.1700336. PMC 5922794. PMID 29719860. نه اخيستل شوی 2018-12-15. Ammonia synthesis consumes 3 to 5% of the world's natural gas, making it a significant contributor to greenhouse gas emissions.
  26. ↑ Kuganathan, Navaratnarajah; Hosono, Hideo; Shluger, Alexander L.; Sushko, Peter V. (January 2014). "Enhanced N2 Dissociation on Ru-Loaded Inorganic Electride". Journal of the American Chemical Society (په انګليسي). 136 (6): 2216–2219. doi:10.1021/ja410925g. PMID 24483141.
  27. ↑ Hara, Michikazu; Kitano, Masaaki; Hosono, Hideo; Sushko, Peter V. (2017). "Ru-Loaded C12A7:e– Electride as a Catalyst for Ammonia Synthesi". ACS Catalysis (په انګليسي). 7 (4): 2313–2324. doi:10.1021/acscatal.6b03357.
  28. ↑ "Ajinomoto Co., Inc., UMI, and Tokyo Institute of Technology Professors Establish New Company to Implement the World's First On Site Production of Ammonia". Ajinomoto. 27 April 2017. نه اخيستل شوی 9 November 2021.
  29. ↑ Crolius, Stephen H. (17 December 2020). "Tsubame BHB Launches Joint Evaluation with Mitsubishi Chemical". Ammonia Energy Association. نه اخيستل شوی 9 November 2021.
  30. ↑ Kitano, Masaaki; Kujirai, Jun; Ogasawara, Kiya; Matsuishi, Satoru; Tada, Tomofumi; Abe, Hitoshi; Niwa, Yasuhiro; Hosono, Hideo (2019). "Low-Temperature Synthesis of Perovskite Oxynitride-Hydrides as Ammonia Synthesis Catalysts". Journal of the American Chemical Society (په انګليسي). 141 (51): 20344–20353. doi:10.1021/jacs.9b10726. PMID 31755269. S2CID 208227325.
  31. ↑ Wang, Ying; Meyer, Thomas J. (14 March 2019). "A Route to Renewable Energy Triggered by the Haber–Bosch Process". Chem. 5 (3): 496–497. doi:10.1016/j.chempr.2019.02.021. S2CID 134713643.
  32. ↑ Schneider, Stefan; Bajohr, Siegfried; Graf, Frank; Kolb, Thomas (13 January 2020). "State of the Art of Hydrogen Production via Pyrolysis of Natural Gas". ChemBioEng Reviews. 7 (5): 150–158. doi:10.1002/cben.202000014. S2CID 221708661 – via Wiley Online Library.
  33. ↑ "Progress in the Electrochemical Synthesis of Ammonia | Request PDF".
"https://ps.wikipedia.org/w/index.php?title=د_هابر_پروسه&oldid=318480" نه اخيستل شوی