Ostwaldverfahren
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Das Ostwaldverfahren dient der großtechnischen Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak, welches vorzugsweise durch das Haber-Bosch-Verfahren gewonnen wird. Es geht auf den deutschen Chemiker Wilhelm Ostwald zurück.
Das Verfahren läuft in drei Teilschritten ab:
Im ersten Schritt wird das Ammoniak (NH3) mit Sauerstoff (O2) in Gegenwart eines Platin-Rhodium-Katalysators (Bei neueren Anlagen wird ein spezielles Rückgewinnungsnetz eingesetzt, um das teure Platin zurückzugewinnen) bei 600 bis 700 °C zu Wasser (H2O) und Stickstoffmonoxid (NO) umgesetzt. Das Gasgemisch darf den Katalysator nur ganz kurz – nur etwa eine tausendstel Sekunde – berühren, da ansonsten das Stickstoffmonoxid wieder in die Elemente zerfällt.
- 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O
In Schritt 2 sinkt die Temperatur des Stickstoffmonoxids (NO) auf unter 50 °C und es läuft eine weitere Oxidation mit Sauerstoff (O2) zu Stickstoffdioxid (NO2) ab.
- 2 NO + O2 → 2 NO2
Dieses wird im 3. Schritt in Rieseltürmen mit Wasser zu Salpetersäure (HNO3) umgesetzt. Als Zwischenprodukte entstehen Stickstoffmonoxid (NO) und die Salpetrige Säure (HNO2).
- 2 NO2 + H2O → HNO3 + HNO2
- 3 HNO2 → HNO3 + 2 NO + H2O
- 2 NO + O2 → 2 NO2 (wie Schritt 2)
Der 3. Schritt lässt sich wie folgt zusammenfassen:
- 4 NO2 + O2 + 2 H2O → 4 HNO3 (aq)
Eine unerwünschte Nebenreaktion, die auch ohne Katalysator abläuft, ist die Oxidation des Ammoniaks zu elementarem Stickstoff unter Bildung von Wasser:
- 4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O
Die Reaktion wird durch eine möglichst hohe Netztemperatur und niedrigen Druck zurückgedrängt.
[Bearbeiten] Literatur
- F.Kuhlmann: Justus Liebigs Ann. Chem. 29, 272-279 (1839)
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