Химия - Процесс Габера

промышленный процесс, в котором атмосферный азот «связывается» путем синтеза аммиака. Смесь азота и водорода пропускается через нагретый катализатор под давлением около 1000 атмосфер. При этом возрастает скорость экзотермической реакции N₂+3H₂ ↔ 2NH₃.

Важным свойством процесса Габера является его безотходность. Реакция образования аммиака из водорода и азота равновесная и экзотермическая, поэтому при высоких температурах равновесие смешается в сторону азота и водорода, и выход аммиака за один проход катализатора в промышленных условиях не превышает 14-16%. Поэтому образовавшуюся смесь охлаждают до конденсации аммиака, жидкий аммиак отделяют сепаратором, а оставшуюся смесь водорода и азота направляют на рециркуляцию - вновь нагревают и пропускают через катализатор. Таким образом, в процессе Габера теоретический выход в реакции синтеза аммиака составляет 100%.

Несмотря на то что реакция синтеза аммиака - экзотермическая, процесс Габера очень энергоемкий: средний расход электрической энергии на производство 1 т аммиака – 3200 кВт•ч. Энергия затрачивается на сжатие и нагрев смеси азота и водорода, и частично рассевается в тепло при охлаждении, необходимом для конденсации и отделения аммиака.

Любопытно, что биофиксация атмосферного азота микрорганизмами - еще более энергоёмкий процесс: для ассимиляции 1 молекулы азота требуется не менее 12 молекул АТФ, что эквивалентно 5000 кВт*ч на 1 тонну аммиака.