100 lat produkcji amoniaku w firmie BASF

• Strona główna
• Artykuły
• 100 lat produkcji amoniaku w firmie BASF

2013-10-25

Przeprowadzony po raz pierwszy w zakładach BASF proces syntezy amoniaku Habera - Boscha stał się przyczynkiem do wkroczenia w erę nawozów mineralnych. Innowacja stała się kluczowym czynnikiem dla rozwoju społeczeństwa przemysłowego i do dzisiaj jest skuteczną metodą zapewniającą produkcję żywności dla miliardów ludzi.

Dzisiejszy wysokociśnieniowy reaktor, będący własnością BASF, jest następcą instalacji zbudowanej przez Carla Boscha. Wprawdzie obecna instalacja jest dużo większa, ale o podobnej konstrukcji. Jeden z pierwszych reaktorów amoniakowych firmy BASF aktualnie pełni zaś rolę pamiątkowego pomnika stojącego naprzeciw głównej siedziby firmy. Reaktor ten wyprodukował ponad 800 tys. ton amoniaku w ciągu 55 lat.

- Przeprowadzanie syntezy amoniaku na skalę przemysłową wymagało podjęcia ogromnego ryzyka ekonomicznego i dużej woli przetrwania – mówi Michael Mauss, kierownik produkcji w koncernie BASF. - Procesy i urządzenia dla tej pionierskiej technologii musiały być opracowywane od zera. Tak odważne podejście pozwoliło rozwijającej się wówczas firmie chemicznej stworzyć drugi potężny filar działalności. Produkcja barwników, która do tej pory była głównym obszarem działań BASF została uzupełniona przez produkcję amoniaku. Doświadczenie zdobyte w zakresie technologii wysokociśnieniowych i postępy w dziedzinie badań nad katalizą dokonujące się w następnych dziesięcioleciach umożliwiły nam rozwój kolejnych innowacyjnych metod produkcji, takich jak synteza metanolu – dodaje Mauss.

Bliska współpraca między chemikami a inżynierami w zakresie prac nad rozwojem złożonych procesów, czyli właśnie symbioza nauki i technologii stały się gwarantem dalszego rozwoju największej dzisiaj firmy chemicznej na świecie.

Podstawy syntezy amoniaku z pierwiastków zostały nakreślone przez prof. Fritza Habera, który począwszy od 1904 r. pracował nad tym w Instytucie Technologii w Karlsruhe. Firma BASF powierzyła zadanie zwiększenia skali syntezy amoniaku Carlowi Boschowi w 1909 r. Początkowo napotkał on nieprzewidziane problemy, ponieważ proces wysokociśnieniowy wymagał ciśnienia i temperatury znacznie przewyższających ówczesne możliwości techniczne. Pierwsze instalacje nie wytrzymywały tak wysokiego ciśnienia, a stalowe reaktory wybuchały.

Bosch w trakcie dokładnych badań metali użytych do wykonania reaktora zidentyfikował jednak przyczynę problemów. Rozgrzany wodór pod wpływem dużego ciśnienia wchodził w reakcję z węglem zawartym w stalowych ścianach osłabiając je w ten sposób i przyczyniając się do ich skruszenia. Problem pokonano dzięki instalacji aparatury z cienkiego żelaza o niskiej zawartości węgla i wywierceniu otworów w ścianach reaktora. Pozwoliło to na wydostawanie się wodoru z materiału, uniemożliwiając jego uszkodzenie. Ta innowacyjna technologia wysokociśnieniowa wymagała jednak dodatkowych elementów, które nie były dostępne i musiały być dopiero zaprojektowane oraz przetestowane w firmie. W tym celu BASF utworzył pierwszą placówkę badań nad materiałami w 1912 r.

- Nawet dzisiaj produkcja przemysłowa amoniaku nadal odbywa się na granicy możliwości technologicznych. W warunkach wysokociśnieniowej syntezy wymagania wobec materiałów i rozwiązań technologicznych aparatury produkcyjnej są ogromne - wyjaśnia Jürgen Korkhaus, szef działu Inżynierii Materiałowej i porównuje obecny proces produkcyjny z ówczesnym: - Nawet niewielkie zmiany w procesie mogą narazić materiały na ogromne obciążenia. Instalacja musi zatem być zaprojektowana i wykonana ze szczególną starannością. Reaktor nowszej instalacji do produkcji amoniaku, w którym na złożu katalizatora zachodzi reakcja mieszaniny gazów syntezowych przy temperaturze przekraczającej 400 st. C oraz ciśnieniu wynoszącym ponad 150 bar, posiada bardzo wytrzymałe ściany wykonane ze stali o grubości 15 cm. Wysokiej jakości zaawansowany stop jest odporny na sprężony wodór, dzięki czemu sławetna obudowa reaktora jest już dzisiaj niepotrzebna – tłumaczy Korkhaus.

Obecna produkcja różni się również surowcem wykorzystywanym do wytwarzania gazu syntezowego. W procesie Habera-Boscha przez kilka pierwszych dekad stosowano metodę rozkładania pary wodnej przy użyciu rozgrzanego koksu na złożu przygotowanym przez dużą grupę pracowników. Dzisiejsze instalacje wykorzystują gaz ziemny jako strumień zasilający i źródło energii, które stanowi również lwią część kosztów produkcji.

Źródło: BASF

BASFamoniak