Proces Birkelanda-Eyde'a

Proces Birkelanda-Eyde'a jest procesem fizykochemicznym związanym z wiązaniem azotu atmosferycznego za pomocą łuków elektrycznych . Po związaniu azot jest używany do produkcji tlenku azotu (NO), który z kolei jest używany do produkcji syntetycznych nawozów azotowych . Proces ten został opracowany przez norweskiego naukowca i biznesmena Kristiana Birkelanda oraz biznesmena Samuela Eyde w 1903 roku. Kristian Birkeland otrzymał patent USPTO 775123 w 1904 roku. Obaj Norwegowie polegali na metodzie opracowanej przez Henry'ego Cavendisha w 1784 roku.

Uruchomiono dwie fabryki w Rjukan i Notodden w Norwegii , które czerpały energię elektryczną z dużych zapór wodnych .

W porównaniu z innymi procesami opracowanymi później, jest przemysłowo i ekonomicznie przestarzały pod względem energetycznym. W 1920 The Habera-Bosch procesu otrzymuje się w szczególności do produkcji nawozów sztucznych. Proces Ostwalda będzie zastąpić go do syntezy z kwasem azotowym .

Opis

Łuk elektryczny tworzy się pomiędzy dwoma koncentrycznymi elektrodami i, stosując silne pole magnetyczne , jest rozłożona na cienkiej płycie. Temperatura plazmy na dysku przekroczy 3000 ° C . Powietrze przepływa przez ten łuk, inicjując reakcję między azotem a tlenem atmosferycznym, która tworzy tlenek azotu . Kontrolując energię łuku i prędkość powietrza, można osiągnąć wydajność 4% w tlenku azotu. Ta reakcja zachodzi naturalnie, gdy uderza piorun .

W porównaniu z innymi procesami wiązania azotu wymaga dużej ilości energii, około 15 MWh / tonę tlenku azotu. Z tego powodu miejsca syntezy zostały zainstalowane w pobliżu głównych elektrowni .

Pod względem chemicznym zachodzą następujące reakcje.

Azot i tlen łączą się, dając tlenek azotu:

{\ Displaystyle \ mathrm {N_ {2} \ + \ O_ {2} \ longrightarrow \ 2 \ NIE}}

Gorący tlenek azotu jest schładzany i wiąże się z tlenem atmosferycznym, tworząc dwutlenek azotu :

{\ Displaystyle \ mathrm {2 \ NIE \ + \ O_ {2} \ longrightarrow \ 2 \ NIE_ ​​{2}}}

Ten dwutlenek azotu jest następnie rozpuszczany w wodzie, aby utworzyć kwas azotowy , który zostanie oczyszczony przez destylację frakcjonowaną :

{\ Displaystyle \ mathrm {3 \ NO_ {2} \ + \ H_ {2} O \ longrightarrow \ 2 \ HNO_ {3} \ + \ NO}}

Uwagi i odniesienia

(fr) Ten artykuł jest częściowo lub w całości zaczerpnięty z artykułu w angielskiej Wikipedii zatytułowanego „ Birkeland - proces Eyde ” ( zobacz listę autorów ) .

(w) Kristian Birkeland, " US775123 " na worldwide.espacenet.com , USPTO ,Listopad 1904(patrz patent na zdjęciach )
(w) Aaron John Ihde , The Development of Modern Chemistry , Nowy Jork, Courier Dover Publications ,1984, 851 str. , kieszeń ( ISBN 978-0-486-64235-2 , LCCN 82018245 , czytaj online ) , s. 678
(w) GJ Leigh , The World's Greatest Fix: A History of Azot and Agriculture , New York, Oxford University Press US,2004, 242 s. ( ISBN 978-0-19-516582-1 , czytaj online ) , str. 134-139
(w) Trevor Illtyd Williams i Thomas Kingston Derry , Krótka historia technologii XX wieku c. 1900-c. 1950 , Oxford, Oxford University Press ,1982, 411 s. ( ISBN 978-0-19-858159-8 , LCCN 82004362 ) , str. 134-135
(en) Karl Fisher i William E. Newton , Nitrogen Fixation at the Millennium , Amsterdam, Elsevier ,2002, 455 str. ( ISBN 978-0-444-50965-9 , LCCN 2002033873 ) , str. 2-3
(w) Douglas Erwin , Industrial Chemical Process Design , Nowy Jork, McGraw-Hill ,2002, 722, s. , twarda oprawa ( ISBN 978-0-07-137621-1 i 0071376216 , LCCN 2002072199 ) , s. 613