Ostwald-Verfahren, Salpetersäureherstellung |
Salpetersäure wird heute nach dem Ostwald-Verfahren durch die Oxidation von Ammoniak hergestellt. Das Verfahren beruht auf Wilhelm Ostwald (1853–1932), der im Jahr 1901 einen Laborversuch dazu durchführte und in der Folgezeit in Zusammenarbeit mit der Sprengstoffindustrie eine technische Anlage entwickelte.
Ausgangsstoff ist das bei der Haber-Bosch-Synthese erzeugte Ammoniak. Wird Ammoniaklösung eingesetzt, muss diese zuerst verdampft werden. Das Ammoniak wird mit Luft im Gasmischer vermischt, anschließend verdichtet, im Erhitzer erhitzt und dann in einem Kontaktofen
bei 800 bis 900 °C an einem Platin-Rhodium-Katalysator zu
Stickstoffmonooxid und Wasser umgesetzt. Das Gasgemisch darf nur kurzen
Kontakt zum Katalysator haben, da sonst das Stickstoffmonooxid in seine
Elemente zerfällt.
Schritt 1: Ammoniak + Sauerstoff
Stickstoffmonooxid + Wasser ΔHR
= −908 kJ/mol
In einem nachgeschalteten Kühlsystem wird danach das Stickstoffmonooxid unter 50 °C gekühlt und in den Oxidationsturm geleitet. Dort oxidiert das Stickstoffmonooxid mit Sauerstoff zu Stickstoffdioxid. Diese Reaktion ist erst bei Temperaturen unterhalb 50 °C durchführbar. Unter den vorherrschenden Bedingungen entsteht in einer Gleichgewichtsreaktion auch Distickstofftetraoxid. Schritt 2: Stickstoffmonooxid + Sauerstoff
Stickstoffdioxid ΔHR
= −114 kJ/mol
In den nachfolgenden Absorptionstürmen wird das Stickstoffoxid-Gemisch mit herabrieselndem Wasser unter Luftzugabe zu einer 50%igen Salpetersäure umgesetzt, die durch eine nachgeschaltete Destillationsanlage auf etwa 65 % konzentriert werden kann. Das dabei anfallende Stickstoffmonooxid wird wieder in den Oxidationsturm zurückgeleitet und nach Schritt 2 erneut oxidiert. Mögliche Nebenreaktionen sind hier nicht dargestellt. Eine moderne Anlage kann täglich bis zu 1200 Tonnen Salpetersäure herstellen. Schritt 3: Stickstoffdioxid + Wasser Salpetersäure + Stickstoffmonooxid
Serienbilder zum Ostwald-Verfahren
Zum Ostwald-Verfahren liegt eine Serie in 9 Bildern zur Lösungskontrolle vor. Die Lösungen werden beim Durchklicken im Vollbildmodus nach und nach eingeblendet. Die Serie kann zur Erarbeitung des Arbeitsblattes verwendet werden. Es liegt auch ein Text vor, den man gleichzeitig vorlesen kann. Serie starten Arbeitsblatt doc docx pdf Vorlesetext doc docx pdf Buch individuell erstellen: Basis-Text Salpetersäure > Inhaltsverzeichnis |