د هابر پروسه

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.

${\ce {N2 + 3 H2 -> 2 NH3}}\quad \Delta H^{\circ }=-91.8~{\text{kJ/mol}}$

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.

تاریخ

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.  

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. 

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.  

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. 

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. 

پروسه

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.

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 BaCeO_3−xN_yH_z تر کیب و چې په ټيټه تودوخه او له قیمتي روتینیوم پرته کار کوي.  

د هایدروجن تولید

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.  

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