Получение аммиака в промышленности (процесс Габера)

Процесс Габера–Боша — основной метод получения аммиака.

Уравнение:
$$\mathrm{N_2 + 3H_2 \rightleftarrows 2NH_3} + 92 \text{ кДж}$$

Условия:

• катализатор — губчатое железо с промоторами Al₂O₃, K₂O;
• температура 450–500 °C;
• давление 250–300 атм;
• циркуляция: непрореагировавшая смесь возвращается.

Применение принципа Ле Шателье:

• Реакция экзотермическая ($+Q$) → выгодно понижать T (равновесие вправо), но при низкой T скорость мала. Компромисс — 450 °C.
• Слева 4 моль газа, справа 2 моль → высокое давление смещает вправо.
• Постоянный отвод NH₃ из системы (конденсация при охлаждении) — равновесие смещается вправо.

Выход за один проход небольшой (~15%), поэтому смесь циркулирует.

Сырьё: N₂ — из воздуха; H₂ — из природного газа (конверсия метана): $\mathrm{CH_4 + H_2O \to CO + 3H_2}$.

Значение: ~80% мирового NH₃ идёт на минеральные удобрения (NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄, мочевина). Процесс Габера обеспечивает пищей около половины человечества.