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Haber-Bosch-Verfahren

Im Jahre 1908 gelang es Prof. Fritz Haber erstmals Ammoniak im Labor durch Synthese aus den Elementen Stickstoff und Wasserstoff herzustellen. Da beide nur sehr schwer miteinander reagieren, benutzte er zunächst einen Katalysator aus Osmium, über den er die Gase wiederholt leitete, um die Ausbeute zu erhöhen. Er arbeitete mit einer Temperatur von etwa 600 °C und einem Druck von 100 bar. Carl Bosch u.a. übertrugen dann dieses Verfahren in die technische Praxis und ersetzte den Katalysator durch einen Mischkatalysator aus Eisen, Aluminium- und Kaliumoxid. Nach anfänglichen Misserfolgen gelang ihm schließlich die großtechnische Umsetzung, so dass 1913 die BASF mit der Ammoniakproduktion beginnen konnte. Damit war das kaiserliche Deutschland von den Salpeterimporten unabhängig, was in der Kriegsvorbereitung von nicht unerheblicher Bedeutung war. Die Ammoniaksynthese wurde seitdem in ihren technischen Parametern kaum verändert. Das sich schon im stöchiometrischem Verhältnis befindliche Ausgangsstoffgemisch wird zunächst auf 250- 350 bar komprimiert und gereinigt. Im Reaktor setzt sich ein Teil des Gemisches am Katalysator bei etwa 450°C zu Ammoniak um. Im Tiefkühler wird Ammoniak bei etwa -30 °C verflüssigt und im Abscheider von den nicht umgesetzten Anteilen getrennt. Diese werden anschließend erneut dem Reaktor zugeführt. Theoretisch wäre eine relativ niedrige Temperatur und ein hoher Druck für eine hohe Ausbeute von Nutzen. Da der Katalysator aber erst bei Temperaturen von 400- 500 °C aktiv wird und eine weitere Druckerhöhung zu höheren Kosten und verstärkter Störanfälligkeit der Anlage führen würde, arbeitet man mit der wirtschaftlichsten Variante. Mit einer modernen Anlage können heute mehr als 1300 t Ammoniak täglich hergestellt werden.