Hva Er Ostwald-prosessen?

December 7  by Eliza

Den Ostwald-prosessen er en metode som brukes for industriell produksjon av salpetersyre, patentert av det tyske / Latvian kjemiker Wilhelm Ostwald i 1902 og først gjennomført i 1908. I denne prosess blir salpetersyre syntetisert ved oksydasjon av ammoniakk. Før innføringen av Ostwald-prosessen, ble all salpetersyre fremstilt ved destillasjon av salpeter - natriumnitrat (nano 3) eller kaliumnitrat (KNO 3) - med konsentrert svovelsyre. Den Ostwald-prosessen står nå for all industriell produksjon av salpetersyre, et kjemisk avgjørende for gjødsel og sprengstoff bransjer.

Den første syntese av salpetersyre - ved å varme en blanding av salpeter, kobber sulfat og alun - er vanligvis tilskrevet den arabisk alkymisten Geber Geber gang i det 8. århundre, men det er en viss usikkerhet om dette. I midten av det 17. århundre, den tyske kjemikeren Johann Rudolf Glauber produsert syre ved destillasjon av salpeter med svovelsyre. Salpetersyre var av interesse hovedsakelig på grunn av sin evne til å oppløse de fleste metaller inntil oppdagelsen, i 1847, av nitroglyserin. Kort tid etter dette punktet, med åpningen av en ny serie av eksplosiver gjort av nitrering av organiske forbindelser, salpetersyre - og dens forløper, salpeter - var mye etterspurt. Frem til begynnelsen av det 20. århundre, alle salpetersyreproduksjonen var fra salpeter.

I 1901, Willhelm Ostwald, en tysk kjemiker født i Latvia, utviklet en metode for å syntetisere salpetersyre fra oksidasjon av ammoniakk ved katalyse. Prosessen finner sted i tre trinn. For det første er en blanding av en del ammoniakk (NH3) gass og 10 deler luft mates inn i den katalytiske kammer der, ved en temperatur på 1292-1472 ° F (700 til 800 ° C) og ved bruk av en platinakatalysator, ammoniakk kombinerer med oksygen (O2) for å produsere nitrogenoksid (NO): 4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O. For det andre, i oksidasjonskammeret, ved en temperatur på 122 ° F (50 ° C), nitrogenoksid er kombinert med oksygen for å produsere nitrogendioksid: 2NO + O 2 → 2NO 2. Til slutt, i absorpsjon kammeret, blir nitrogendioksid oppløst i vann, noe som gir salpetersyre (HNO3) og nitrogenoksid, som deretter kan gjenvinnes: 3No 2 + H 2 O → 2HNO 3 + NO.

Den Ostwald-prosessen produserer salpetersyre som en vandig løsning av ca. 60% konsentrasjon. Ved destillasjon, blir konsentrasjonen øket til 68,5%, noe som gir p.a. salpetersyre som brukes for de fleste formål. Denne syren er en azeotrop av salpetersyre og vann, noe som betyr at de to forbindelsene koke ved den samme temperatur - 251,6 ° F (122 ° C), og slik at det ikke kan bli ytterligere konsentrert ved enkel destillasjon. Ved høyere konsentrasjoner er nødvendig, kan de bli fremstilt ved destillasjon med konsentrert svovelsyre - som absorberer vann - eller direkte ved kombinasjonen av nitrogendioksid, vann og oksygen under høyt trykk.

Denne kjemiske prosessen vil redusere avhengigheten av avtagende reserver av salpeter, men krevde en kilde til ammoniakk, som på den tiden var ikke lett tilgjengelig i store mengder. Ammoniakk Problemet ble løst ved utvikling av Haber prosessen, hvor denne forbindelsen ble syntetisert ved anvendelse av atmosfærisk nitrogen og hydrogen fra naturgass. Den Ostwald prosessen tok raskt over som den viktigste middel for salpetersyreproduksjon.

Disse to industrielle prosesser mellom dem aktivert billig produksjon av salpetersyre i store mengder. Dette i sin tur ført til økt produktivitet i landbruket, som nitratgjødsel kunne produseres billig i bulk mengder. Det imidlertid også forlenget verdenskrig, da Tyskland - avskåret fra de fleste forsyninger av salpeter under krigen - var i stand til å fortsette å produsere eksplosiver i store mengder.