cyanic-selkie/wikianc huggingface dataset:
Γεώργιος Ρωμοσιός
Βιογραφία
Θεωρούνταν ένας από τους πιο μορφωμένους αξιωματικούς της Ελληνικής Αστυνομίας, με εξειδικευμένες και πολύπλευρες γνώσεις πάνω σε θέματα που άπτονταν του κλάδου του, ενώ ήταν από τους πιο αγαπητούς ανθρώπους στους κόλπους της Αστυνομίας, γεγονός που οδήγησε και στην ανάδειξή του, με κοινή πρόταση τόσο της Αστυνομίας Πόλεων όσο και της Χωροφυλακής, ως ο πρώτος Αρχηγός της ενοποιημένης ΕΛ.ΑΣ.
Kατά την θητεία του στην Αστυνομία, και ενόσω ήταν καθηγητής στην Σχολή Αξιωματικών, συνέγραψε το βιβλίο "Οργάνωση - Διοίκηση - Ηγεσία", με σκοπό να συμπεριλάβει στο βιβλίο όλες τις βασικές αρχές, με τις οποίες θα πρέπει να λειτουργεί κάθε αστυνομικός. Το βιβλίο του εξεδόθη από την Τυπογραφική Υπηρεσία της Ελληνικής Αστυνομίας και διδάσκεται ακόμα και σήμερα στην Σχολή Αξιωματικών της ΕΛ.ΑΣ.
Επί θητείας του ως Αρχηγός, βοήθησε εκατοντάδες ανθρώπους και προσπάθησε να μεταλαμπαδέψει τις αρχές, τις αξίες και το ήθος του σε όλα τα μέλη της Ελληνικής Αστυνομίας, και όχι μόνο, αφήνοντας το στίγμα του στην ΕΛ.ΑΣ.
Μετά την συνταξιοδότησή του, αφοσιώθηκε αποκλειστικά στην φροντίδα της οικογένειάς του.
Έφυγε από την ζωή στις 31 Μαΐου του 2016, σε ηλικία 87 ετών.
Παραπομπές
Κατηγορία:Αρχηγοί ελληνικής αστυνομίας Κατηγορία:Έλληνες αξιωματικοί της Ελληνικής Αστυνομίας
Αιώνας
Ως αιώνας ή αιών ορίζεται η χρονική περίοδος 100 ετών. Λέγεται αλλιώς και εκατονταετία.
Σημαίνει, εναλλακτικά, τη χρονική περίοδο με αυτοτελή ιστορική ταυτότητα που χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη ιδιαίτερων πολιτισμικών στοιχείων ή προσωπικοτήτων.
Παράδειγμα χρήσης: Ο 20ός αιώνας περιλαμβάνει τα χρόνια 1901 έως 2000, ομοίως ο 15ος αιώνας περιλαμβάνει τα χρόνια 1401 έως 1500 κ.ο.κ.
Μπραζαβίλ
Η Μπραζαβίλ (γαλλικά: Brazzaville) είναι η πρωτεύουσα και μεγαλύτερη πόλη της Δημοκρατίας του Κονγκό. Έχει πληθυσμό περίπου 1 εκατ. κατοίκων και εκεί κατοικεί το ένα τρίτο του πληθυσμού της χώρας. Βρίσκεται επάνω στον ποταμό Κονγκό και ακριβώς απέναντι βρίσκεται η πρωτεύουσα της Λαϊκής Δημοκρατίας του Κονγκό, Κινσάσα. Είναι πολιτιστικό και οικονομικό κέντρο της χώρας.
Ιστορία
thumb|left|275px|Το μαυσωλείο που χτίστηκε για τον Πιερ Σαβορνιάν ντε Μπρατζά. Η Μπραζαβίλ δημιουργήθηκε στη θέση ενός χωριού της φυλής Μπατέκε στις 10 Σεπτεμβρίου 1880 από τον Γάλλο εξερευνητή Πιερ Σαβορνιάν ντε Μπρατζά, από τον οποίο και η πόλη πήρε το όνομά της. Ο αρχηγός της φυλής Μακόκο του Τεκέ παραχώρησε τη γη που ανήκε στον λαό του στην Γαλλική Αυτοκρατορία. Η πόλη χτίστηκε ως ανταγωνιστική για την Κινσάσα, όπου ιδρύθηκε από τους Βέλγους. Την περίοδο 1880-1892, η πόλη καταλήφθηκε από μια μικρή ομάδα στρατιωτών υπό την ηγεσία του Σενεγαλέζου στρατηγού Μαλαντίν Καμαρά, ο οποίος συνεργαζόταν με τους Γάλλους, προκειμένου να την προστατεύσει από την Βελγική επέκταση. Κατά την δεκαετία του 1960, η πόλη χωρίστηκε στο ευρωπαϊκό (το κέντρο της πόλης) και το αφρικανικό τμήμα (τα περίχωρα της πόλης). Η Μπραζαβίλ ήταν το θέατρο πολλών μαχών μεταξύ της Δημοκρατίας του Κονγκό, της Λαϊκής Δημοκρατίας του Κονγκό και της Ανγκόλα. Τέλος, τη δεκαετία του 1990, διεξήχθη ένας πολύνεκρος εμφύλιος πόλεμος με χιλιάδες νεκρούς, με αποτέλεσμα να εγκαταλείψουν πολλοί κάτοικοι την πόλη.
Γεωγραφία
Η Μπραζαβίλ βρίσκεται πάνω στην βόρεια όχθη του ποταμού Κονγκό, ακριβώς απέναντι από την Κινσάσα. Απέχει 500 χλμ. περίπου από τον Ατλαντικό Ωκεανό και βρίσκεται στο Νότιο Ημισφαίριο. Γύρω από την πόλη βρίσκεται σαβάνα. Η πόλη είναι γενικώς επίπεδη, και βρίσκεται σε υψόμετρο 317 μέτρων.
Παραπομπές
Κατηγορία:Πρωτεύουσες της Αφρικής Κατηγορία:Πόλεις της Δημοκρατίας του Κονγκό
Άμμος
thumb|250px|Δείγμα μορίων λάσπης στο μικροσκόπιο. 250px|thumb|Χοντρή άμμος [[παραλίας.]] Άμμος ονομάζεται γενικά κάθε συσσώρευμα μικρών κόκκων πετρωμάτων ή ορυκτών, οι οποίοι παραμένουν ασύνδετοι μεταξύ τους. Για να θεωρηθεί όμως ως άμμος ένα συσσώρευμα, θα πρέπει οι κόκκοι από τους οποίους αποτελείται να έχουν διάμετρο μικρότερη των 6 χιλιοστών.
Είδη
Οι κόκκοι της άμμου προέρχονται ως επί το πλείστον από την αποσάθρωση των πετρωμάτων και μερικές φορές από την κατάθρυψή τους. Ανάλογα με το είδος των υλικών που περιέχονται σε μεγαλύτερη ποσότητα στην άμμο, λέγονται χαλαζιακές, γλαυκοφανιτικές, μαρμαρυγιακές, γρανιτοφόρες, αστριούχες και λιγνιτούχες. Όταν είναι χρωματισμένη κόκκινη από οξείδια του σιδήρου, λέγεται σιδηρική ή σιδηρούχος. Επίσης, είναι δυνατό να είναι αργιλούχος, βιτουμενιούχος, χουμοφόρος και ασβεστολιθική. Η ηφαιστειακή άμμος, η οποία σκορπίζεται στον αέρα κατά τις εκρήξεις των ηφαιστείων, ονομάζεται ηφαιστειακή σποδός.
Όταν, με τη διεργασία της διαγένεσης, οι κόκκοι της άμμου υποστούν συγκόλληση, δίνουν πέτρωμα που ονομάζεται ψαμμίτης.
Το χρώμα της άμμου καθορίζεται από τα πετρώματα της.
Ανάλογα με τη φύση των συστατικών της, η άμμος χρησιμοποιείται με πολλούς τρόπους. Η άμμος που αποτελείται από κόκκους καθαρού διοξειδίου του πυριτίου, χρησιμοποιείται στην υαλουργία για την κατασκευή του υάλου. Η δομική άμμος που χρησιμοποιείται στα κονιάματα είναι προϊόν προσχωσιγενές. Ασβεστολιθική και πυριτική άμμος εξάγεται από ορυχεία επιφάνειας, που λέγονται αμμωρυχεία.
Ένα άλλο είδος άμμου είναι η άμμος των χυτηρίων, που χρησιμεύει για την κατασκευή μητρών και πρέπει να παρουσιάζει διάφορες ιδιότητες, κυρίως πλαστικότητα και συνοχή, για να είναι οι μήτρες λεπτές και διαρκείας: Να είναι πυρίμαχη, να μην αποσυντίθεται ή παραμορφώνεται λόγω επαφής με τον λιωμένο σίδηρο, να είναι πορώδης και περατή.
Κινούμενη άμμος
Άμμος υγρή και εξαιρετικά λεπτή που έχει την ιδιότητα να κινείται, όπως το νερό, δηλαδή να ρέει. Είναι πολύ υγρή, ελάχιστα συμπαγής και δυνητικά επικίνδυνη για τα ζώα και τον άνθρωπο. Πρόκειται για κατάσταση παροδική ή μόνιμη όπου μεταξύ των κόκκων της άμμου υφίσταται ποσότητα νερού. Υπό αυτή τη συνθήκη υδάτινου κορεσμού ο οποιοσδήποτε τύπος άμμου χάνει την ικανότητα συνοχής της, με συνέπεια να συμπεριφέρεται ως υγρό. Έτσι ένα απλό πάτημα του ποδιού σε αυτή, την μετατρέπει σε κινούμενη άμμο.
Οι παλαιότερες, ιδίως, ταινίες έδειχναν συχνά ανθρώπους να «καταπίνονται» εντελώς από κινούμενη άμμο, με αποτέλεσμα να πεθαίνουν. Σε αντίθεση με τον μύθο αυτό όμως, η πραγματικότητα είναι εντελώς διαφορετική, επειδή οι ​​επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι η πυκνότητα του μίγματος άμμου και νερού είναι τουλάχιστον η 2-πλάσια από αυτήν του ανθρώπου και των ζώων, των οποίων είναι σχεδόν ίση με του νερού. Επομένως, δημιουργείται κάποια ασφαλής ισορροπία, ενώ πρέπει να τονιστεί και το ότι η κινούμενη άμμος περιορίζεται σε επιφανειακά στρώματα (εξαιρετικά σπάνιο να έχει τόσο μεγάλο βάθος), καθιστώντας αδύνατο για κάποιον να πεθάνει σε αυτήν έτσι όπως αποτυπώνεται στη λογοτεχνία και στον κινηματογράφο.
Μέθοδος Χάμπερ-Μπος
μικρογραφία| Ο [[Φριτς Χάμπερ (φωτ. 1918)]] Η μέθοδος Χάμπερ, που ευρέως είναι πιο γνωστή ως μέθοδος Χάμπερ-Μπος (αγγλ. Haber–Bosch process) είναι βιομηχανική μέθοδος δέσμευσης του αέριου αζώτου και αποτελεί σήμερα την κύρια βιομηχανική διεργασία για την παραγωγή της αμμωνίας.
Άμμος
Κινούμενη άμμος
Ωστόσο, αληθεύει ότι η κινούμενη άμμος περιορίζει σημαντικά τη δυνατότητα της κίνησης, με αποτέλεσμα όποιος κολλήσει σε αυτήν να γίνεται ευάλωτος σε άλλους κινδύνους, όπως υποθερμία, έκθεση στον ήλιο, αφυδάτωση, πείνα ή τυχόν επιστροφή παλίρροιας, αν είναι σε παραλία.
Μέθοδος Χάμπερ-Μπος
Έλαβε αυτή την ονομασία από τους εφευρέτες της, τους Γερμανούς χημικούς Φριτς Χάμπερ και Καρλ Μπος οι οποίοι συνέλαβαν την αρχική ιδέα και την ανέπτυξαν σε πλήρη βιομηχανική κλίμακα την πρώτη δεκαετία του 20ού αιώνα. Η μέθοδος αυτή θεωρείται ως ένα ορόσημο στην ιστορία της βιομηχανικής χημείας, επειδή έκανε ανεξάρτητη την παραγωγή προϊόντων αζώτου (κυρίως λιπασμάτων και εκρηκτικών). Για τα εκρηκτικά, ο Χάμπερ έχει δεχτεί κριτική για την εφεύρεση αυτή και τον εν γένει -άγνωστο- αμφίσημο ρόλο του κατά τον 1ο Παγκόσμιο Πόλεμο.
Άμμος
Εφαρμογή
Η άμμος χρησιμοποιείται στην αρχική μορφή της στην οικοδόμηση και στην κατασκευή τσιμέντου. Το γυαλί κατασκευάζεται από άμμο.
Μέθοδος Χάμπερ-Μπος
Η όλη διαδικασία -η οποία κλιμακώθηκε σε πλήρη βιομηχανική κλίμακα χάρις στις ευρεσιτεχνίες του Καρλ Μπος- μετατρέπει το ατμοσφαιρικό άζωτο (N2) σε αμμωνία (NH3) μέσω μιας -αμφίπλευρης- αντίδρασης με υδρογόνο (H2) χρησιμοποιώντας έναν μεταλλικό καταλύτη υπό πολύ υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις:
Αν και αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη (δηλαδή απελευθερώνει ενέργεια), οδηγεί σε μείωση της εντροπίας, που είναι και ο βασικός λόγος για τον οποίο είναι πολύ δύσκολο να πραγματοποιηθεί στην πράξη.
Άμμος
Εξωτερικοί σύνδεσμοι
Κατηγορία:Πετρολογία Κατηγορία:Εδαφολογία Κατηγορία:Οικοδομικά υλικά Κατηγορία:Άμμος
Μέθοδος Χάμπερ-Μπος
Πριν από την ανάπτυξη της μεθόδου Χάμπερ-Μπος, ήταν δύσκολο να παραχθεί αμμωνία σε βιομηχανική κλίμακα, αφού οι πρώιμες μέθοδοι π.χ. η μέθοδος Birkeland–Eyde και η μέθοδος Frank–Caro υπήρξαν εξαιρετικά αναποτελεσματικές.
Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, η μέθοδος Χάμπερ-Μπος έδωσε τη δυνατότητα στη Γερμανία να παράξει άφθονες ποσότητες αμμωνίας που αξιοποιούνταν για την παραγωγή εκρηκτικών, αντισταθμίζοντας έτσι τον εμπορικό αποκλεισμό των Συμμαχικών Δυνάμεων από το άλας της Χιλής (nitratine).
Ιστορική αναδρομή
μικρογραφία|313x313εσ| Ο χημικός Καρλ Μπος το 1927 (αρχείο [[BASF)]] Κατά τη διάρκεια του 19ου αιώνα, η ζήτηση για νιτρικά άλατα και για αμμωνία σε χρήσεις όπως λιπάσματα και βιομηχανικές πρώτες ύλες αυξανόταν σταθερά. Η κύρια πηγή ήταν η εξόρυξη κοιτασμάτων νιτρικού και γκουάνο από τροπικά νησιά. Στις αρχές του 20ου αιώνα προβλεπόταν ότι αυτά τα αποθέματα δεν θα μπορούσαν να ικανοποιήσουν τις μελλοντικές απαιτήσεις και έπρεπε η έρευνα για νέες πιθανές πηγές αμμωνίας να εντατικοποιηθεί. Αν και το ατμοσφαιρικό άζωτο (N2) είναι άφθονο, αποτελώντας το ~78% του αέρα, είναι εξαιρετικά σταθερό και δεν αντιδρά εύκολα με άλλες χημικές ουσίες. Η μετατροπή του N2 σε αμμωνία αποτέλεσε μεγάλη πρόκληση για τους χημικούς και τους ερευνητές παγκοσμίως.
Ο Χάμπερ, μαζί με τον εργαστηριακό βοηθό του Robert Le Rossignol, ανέπτυξαν συσκευές υψηλής πίεσης όπως και τους καταλύτες που απαιτούνται για να υλοποιηθεί αρχικά η χημική αντίδραση (της μεθόδου Χάμπερ) σε εργαστηριακή κλίμακα. Έκαναν εργαστηριακή επίδειξη της όλης διαδικασίας το καλοκαίρι του 1909 παράγοντας αμμωνία από τον αέρα, σταγόνα-σταγόνα, με ένα ρυθμό περίπου 125 ml την ώρα. Η όλη ιδέα της μεθόδου και τα δικαιώματα χρήσης της αγοράστηκαν άμεσα από τη γερμανική χημική εταιρεία BASF, η οποία με τη σειρά της ανέθεσε στον χημικό και μηχανικό Καρλ Μπος το δύσκολο έργο της κλιμάκωσης (scale-up) της επιτραπέζιας, εργαστηριακής συσκευής του Χάμπερ σε πλήρη παραγωγή βιομηχανικού επιπέδου. Αυτός το επέτυχε ένα έτος αργότερα, το 1910.
Οι Χάμπερ και Μπος έλαβαν αργότερα βραβεία Νόμπελ Χημείας, το 1918 και το 1931, αντίστοιχα, για το συνολικό έργο τους στην αντιμετώπιση των χημικών και μηχανικών προβλημάτων της τεχνολογίας μεγάλης κλίμακας, συνεχούς ροής και πολύ υψηλής πίεσης.
Αμμωνία παρασκευάστηκε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Χάμπερ-Μπος σε βιομηχανική κλίμακα το 1913 στο εργοστάσιο του Λούντβιχσχαφεν (Oppau) της εταιρείας BASF στη Γερμανία, φτάνοντας τους 20 τόνους αμμωνίας την ημέρα, το επόμενο έτος.
Κατά τη διάρκεια του Πρώτου Παγκοσμίου Πολέμου, η παραγωγή πυρομαχικών απαιτούσε μεγάλες ποσότητες νιτρικών αλάτων. Οι Σύμμαχοι είχαν πρόσβαση σε μεγάλα κοιτάσματα νιτρικού νατρίου στη Χιλή (αλάτρα Χιλής) που ελέγχονταν από τις βρετανικές εταιρείες. Η Γερμανία δεν είχε τέτοιους φυσικούς πόρους, επομένως, η μέθοδος αυτή αποδείχθηκε απαραίτητη και πολύτιμη για τη γερμανική πολεμική προσπάθεια. Η συνθετική αμμωνία προερχόμενη από τη μέθοδο Χάμπερ-Μπος χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή νιτρικού οξέος, μιας πρόδρομης ένωσης των νιτρικών αλάτων που χρησιμοποιούνται στα εκρηκτικά και στα πυρομαχικά.
Σήμερα οι πιο δημοφιλείς καταλύτες βασίζονται στο σίδηρο που προωθείται μαζί με χημικές ενώσεις όπως K2O, CaO, SiO2 και Al2O3. Παλαιότερα, το μολυβδαίνιο χρησιμοποιήθηκε επίσης ως προαγωγέας. Οι αρχικοί θάλαμοι της αντίδρασης Χάμπερ-Μπος χρησιμοποιούσαν όσμιο ως καταλύτη, αλλά αυτό το στοιχείο ήταν διαθέσιμο σε εξαιρετικά μικρές ποσότητες. Ο Χάμπερ σημείωσε ότι το ουράνιο ήταν σχεδόν εξίσου αποτελεσματικό και ευκολότερο να αποκτηθεί από το όσμιο. Υπό την καθοδήγηση του χημικού Καρλ Μπος το 1909, ένας άλλος ερευνητής της BASF, ο δρ. Άλβιν Μίττας ανέπτυξε και εξέλιξε έναν πολύ φθηνότερο καταλύτη με βάση τον σίδηρο, ο οποίος χρησιμοποιείται μέχρι και τις μέρες μας. Ένας σημαντικός συντελεστής στην αποσαφήνιση αυτής της κατάλυσης ήταν ο Γερμανός φυσικοχημικός δρ. Γκέραρντ Ερτλ.
Κατά τη διάρκεια του Μεσοπολέμου αναπτύχθηκαν και εναλλακτικές διαδικασίες, οι πιο αξιοσημείωτες από τις οποίες ήταν η μέθοδος Casale, η μέθοδος Claude και η μέθοδος Mont-Cenis από τον Friedrich Uhde Ingenieurbüro, που υλοποιήθηκε το 1921.
Χημική διεργασία
μικρογραφία| Ο ιστορικός (έτους 1921) αντιδραστήρας χάλυβα υψηλής πίεσης για παραγωγή αμμωνίας μέσω της μεθόδου Χάμπερ-Μπος (Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης) Αυτή η χημική διεργασία πραγματοποιείται συνήθως σε πιέσεις πάνω από 100 bar και σε θερμοκρασίες 400-500 βαθμών Κελσίου, καθώς τα αέρια (άζωτο και υδρογόνο) διέρχονται πάνω από τέσσερις κλίνες καταλύτη, με ψύξη μεταξύ κάθε διόδου για τη διατήρηση μιας βέλτιστης σταθεράς ισορροπίας. Σε κάθε πέρασμα συμβαίνει μόνο περίπου 15% μετατροπή, αλλά τυχόν αέρια που δεν αντέδρασαν ανακυκλώνονται και τελικά επιτυγχάνεται συνολική μετατροπή κατά 97%.
Τα βήματα αναμόρφωσης ατμού, μετατροπής, αφαίρεσης διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίωσης εφαρμόζονται σε υψηλές πιέσεις περίπου 25-35 bar και ο βρόχος σύνθεσης αμμωνίας λειτουργεί σε πιέσεις που κυμαίνονται από 60 μέχρι και 180 bar ανάλογα με την κατοχυρωμένη τεχνολογία που χρησιμοποιείται.
Πηγές υδρογόνου
Η κύρια πηγή υδρογόνου είναι το μεθάνιο από φυσικό αέριο. Η μετατροπή, δηλ. αναμόρφωση ατμού, διεξάγεται με ατμό σε σωλήνα υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης μέσα σε αναμορφωτή με καταλύτη νικελίου, διαχωρίζοντας τα άτομα άνθρακα και υδρογόνου στο φυσικό αέριο, δίνοντας αέριο υδρογόνο και απόβλητα π.χ. μονοξειδίου του άνθρακα (το οποίο μετατρέπεται αργότερα σε διοξείδιο του άνθρακα).
Άλλες πηγές ορυκτών καυσίμων περιλαμβάνουν άνθρακα, βαρύ μαζούτ και νάφθα. Το πράσινο υδρογόνο παράγεται χωρίς ορυκτά καύσιμα ή απόβλητα διοξειδίου του άνθρακα από βιομάζα, ηλεκτρόλυση νερού και θερμοχημική (ηλιακή ή άλλη πηγή θερμότητας) διάσπαση του νερού. Ωστόσο, αυτές οι πηγές υδρογόνου δεν είναι ανταγωνιστικές με τη διαδικασία αναμόρφωσης με ατμό. Η πράσινη αμμωνία μπορεί να γίνει ανταγωνιστική με τις τρέχουσες τάσεις στις τεχνολογικές βελτιώσεις, αλλά και από τους υφιστάμενους σήμερα φόρους του άνθρακα.
Ρυθμός αντίδρασης και ισορροπία
Το αέριο άζωτο (N2) είναι εξόχως ανενεργό για αντίδραση επειδή τα άτομα του συγκρατούνται μεταξύ τους με ισχυρούς τριπλούς δεσμούς. Αυτή η μέθοδος Χάμπερ-Μπος βασίζεται καθοριστικά και επιτακτικά σε καταλύτες που επιταχύνουν τη σχάση αυτού του τριπλού δεσμού.
Δύο αντίθετες σκέψεις σχετίζονται με αυτή τη σύνθεση: η θέση της ισορροπίας και ο ρυθμός αντίδρασης. Σε θερμοκρασία δωματίου, η ισορροπία είναι έντονα υπέρ της αμμωνίας, αλλά η αντίδραση δεν προχωρά με ανιχνεύσιμο ρυθμό λόγω της υψηλής ενέργειας ενεργοποίησής της. Επειδή η αντίδραση είναι εξώθερμη, η σταθερά ισορροπίας γίνεται περίπου 1,00 στους 150 – (βλ. την αρχή του Λε Σατελιέ). Πάνω από αυτή τη θερμοκρασία, η ισορροπία γίνεται γρήγορα αρκετά δυσμενής για το προϊόν αντίδρασης σε ατμοσφαιρική πίεση, σύμφωνα με την εξίσωση Van't Hoff. Η μείωση της θερμοκρασίας δεν είναι επίσης χρήσιμη επειδή ο καταλύτης απαιτεί θερμοκρασία τουλάχιστον 400°C για να είναι αποτελεσματικός.
Η αυξημένη πίεση ευνοεί την προς τα εμπρός αντίδραση επειδή υπάρχουν 4 moles αντιδραστηρίου για κάθε 2 mole προϊόντος και η πίεση που χρησιμοποιείται (150-250 ατμόσφαιρες) μεταβάλλει τις συγκεντρώσεις ισορροπίας για να δώσει μια σημαντική απόδοση αμμωνίας. Ο λόγος για αυτό είναι εμφανής στη σχέση ισορροπίας, η οποία είναι ως ακολούθως:όπου \hat\phi_i είναι ο συντελεστής φυγοκέντρησης των ειδών i, y_i είναι το μοριακό κλάσμα του ίδιου είδους, P είναι η πίεση στον αντιδραστήρα, και P^\circ είναι η τυπική κανονική πίεση, συνήθως 1 bar.
Από οικονομικής άποψης, η συμπίεση του αντιδραστήρα είναι διεργασία πολύ δαπανηρή: οι σωλήνες, οι βαλβίδες και τα δοχεία αντίδρασης πρέπει να ενισχυθούν και υπάρχουν ζητήματα ασφάλειας όταν το περιβάλλον πίεσης ανέρχεται στα 200 bar. Επιπλέον, η λειτουργία των συμπιεστών απαιτεί σημαντική ηλεκτρική ενέργεια, καθώς πρέπει να ενεργηθούν διεργασίες στο ήδη πολύ συμπιέσιμο αέριο. Έτσι μια μέση λύση που εν τέλει χρησιμοποιήθηκε δίνει απόδοση ενός διελεύματος περίπου 15%.
Ενώ η απομάκρυνση του προϊόντος (δηλαδή του αερίου αμμωνίας) από το σύστημα θα αύξανε την απόδοση της αντίδρασης, αυτό το βήμα δεν χρησιμοποιείται στην πράξη, καθώς η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή. Αφαιρείται από το μείγμα ισορροπίας των αερίων που αφήνει το δοχείο αντίδρασης. Τα θερμά αέρια ψύχονται αρκετά, διατηρώντας παράλληλα υψηλή πίεση, ώστε η αμμωνία να συμπυκνωθεί και να αφαιρεθεί ως υγρή.
Τα αέρια υδρογόνου και αζώτου που δεν αντέδρασαν επιστρέφουν στη συνέχεια στο δοχείο αντίδρασης για να υποστούν περαιτέρω αντίδραση. Ενώ η περισσότερη αμμωνία αφαιρείται (συνήθως μέχρι 2-5 mol.%), λίγη αμμωνία παραμένει στο ρεύμα ανακύκλωσης προς τον μετατροπέα. Στη βιβλιογραφία, έχει προταθεί πληρέστερος διαχωρισμός της αμμωνίας με απορρόφηση σε αλογονίδια μετάλλων και με προσρόφηση σε ζεόλιθους. Μια τέτοια διαδικασία ονομάζεται μέθοδος Χάμπερ-Μπος ενισχυμένη με απορροφητικό, ή μέθοδος Χάμπερ-Μπος ενισχυμένη με προσροφητικό.
Καταλύτες
μικρογραφία| Ο πρώτος αντιδραστήρας στο εργοστάσιο του Oppau το 1913 μικρογραφία| Προφίλ των δραστικών συστατικών ετερογενών καταλυτών. Στο πάνω δεξιά σχήμα φαίνεται το προφίλ ενός καταλύτη κελύφους Η μέθοδος Χάμπερ-Μπος βασίζεται σε καταλύτες για την επιτάχυνση της υδρογόνωσης του N2. Οι καταλύτες είναι ετερογενείς που σημαίνει ότι είναι στερεά που αλληλεπιδρούν σε αέρια αντιδραστήρια.
Ο καταλύτης τυπικά αποτελείται από λεπτά διαιρεμένο (κονιοποιημένο) σίδηρο που φέρει φορέα οξειδίου του σιδήρου που περιέχει προαγωγείς, οι οποίοι πιθανώς συμπεριλαμβάνουν οξείδιο αργιλίου, οξείδιο του καλίου, οξείδιο ασβεστίου, υδροξείδιο του καλίου, μολυβδαίνιο, ή/και οξείδιο μαγνησίου.
Παραγωγή καταλυτών με βάση το σίδηρο
Στη βιομηχανική πρακτική, ο καταλύτης σιδήρου λαμβάνεται από λεπτοαλεσμένη κόνη σιδήρου, η οποία συνήθως λαμβάνεται με αναγωγή μαγνητίτη υψηλής καθαρότητας (Fe3O4). Ο κονιοποιημένος σίδηρος οξειδώνεται για να αποδώσει σωματίδια μαγνητίτη ή βουστίτη (FeO, οξείδιο του σιδήρου) συγκεκριμένου μεγέθους. Τα σωματίδια μαγνητίτη (ή βουστίτη) στη συνέχεια μειώνονται μερικώς, αφαιρώντας μέρος του οξυγόνου στην παραγωγική διεργασία. Τα σωματίδια του καταλύτη που προκύπτουν αποτελούνται από έναν πυρήνα μαγνητίτη, που περικλείεται σε ένα κέλυφος βουστίτη, το οποίο με τη σειρά του περιβάλλεται από ένα εξωτερικό κέλυφος από μεταλλικό σίδηρο. Ο καταλύτης διατηρεί το μεγαλύτερο μέρος του όγκου του κατά τη διάρκεια της αναγωγής, με αποτέλεσμα ένα εξαιρετικά πορώδες υλικό υψηλής επιφάνειας, το οποίο ενισχύει την αποτελεσματικότητά του ως καταλύτη.
Άλλα δευτερεύοντα συστατικά του καταλύτη περιλαμβάνουν οξείδια ασβεστίου και αλουμινίου, τα οποία υποστηρίζουν τον καταλύτη σιδήρου και τον βοηθούν να διατηρήσει την επιφάνειά του. Αυτά τα οξείδια του Ca, Al, K και Si δεν αντιδρούν στην αναγωγή από το υδρογόνο.
Η παραγωγή του απαιτούμενου καταλύτη μαγνητίτη απαιτεί μια συγκεκριμένη διαδικασία τήξης κατά την οποία οι χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες πρέπει να είναι απαλλαγμένες από δηλητήρια καταλύτη και τα συσσωματώματα υποκινητή πρέπει να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα στο τήγμα του μαγνητίτη. Ταχεία ψύξη του τήγματος μαγνητίτη, το οποίο έχει αρχική θερμοκρασία περίπου 3500°C, παράγει τον επιθυμητό πρόδρομο για έναν πολύ ενεργό καταλύτη. Δυστυχώς, η ταχεία ψύξη αποτελεί έναν καταλύτη μειωμένης αντίστασης στην τριβή. Παρά αυτό το μειονέκτημα, η μέθοδος της ταχείας ψύξης προτιμάται συχνά στη βιομηχανία.
Η αναγωγή του προδρόμου του καταλύτη μαγνητίτη σε α-σίδηρο πραγματοποιείται απευθείας στο εργοστάσιο παραγωγής με αέριο σύνθεσης. Η αναγωγή του μαγνητίτη προχωρά μέσω του σχηματισμού βουστίτη (FeO), έτσι ώστε να σχηματίζονται σωματίδια με πυρήνα μαγνητίτη που περιβάλλεται από ένα κέλυφος βουστίτη. Η περαιτέρω μείωση του μαγνητίτη και του βουστίτη οδηγεί στο σχηματισμό α-σιδήρου, ο οποίος σχηματίζει μαζί με τους υποκινητές το εξωτερικό κέλυφος. Οι εμπλεκόμενες διεργασίες είναι πολύπλοκες και εξαρτώνται από τη θερμοκρασία αναγωγής: Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, ο βουστίτης είναι δυσανάλογος σε φάση σιδήρου και σε φάση μαγνητίτη. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες κυριαρχεί η αναγωγή του βουστίτη και του μαγνητίτη σε σίδηρο.
Ο α-σίδηρος σχηματίζει πρωτογενείς κρυσταλλίτες με διάμετρο περίπου 30 nm. Αυτοί σχηματίζουν κρυσταλλίτες, ένα διτροπικό σύστημα πόρων με διάμετρο περίπου 10 nm (που παράγονται από τη μείωση της φάσης μαγνητίτη), και 25 έως 50 nm (που παράγονται από τη μείωση της φάσης βουστίτη). Με εξαίρεση το οξείδιο του κοβαλτίου, οι λοιποί προαγωγείς δεν ανάγονται.
Κατά την αναγωγή του οξειδίου του σιδήρου με αέριο σύνθεσης, σχηματίζεται υδρατμός. Αυτός ο υδρατμός πρέπει να ληφθεί υπόψη για υψηλή ποιότητα καταλύτη, καθώς η επαφή του με τον πολύ λεπτά διαιρεμένο σίδηρο θα οδηγούσε σε πρόωρη γήρανση του καταλύτη μέσω της ανακρυστάλλωσης, ειδικά σε συνδυασμό με υψηλές θερμοκρασίες. Η τάση ατμών του νερού στο μείγμα αερίων που παράγεται κατά τον σχηματισμό του καταλύτη διατηρείται έτσι όσο το δυνατόν χαμηλότερη, οι τιμές στόχοι είναι κάτω από 3 gm−3. Για το λόγο αυτό, η αναγωγή πραγματοποιείται σε υψηλή ανταλλαγή αερίων, χαμηλή πίεση και χαμηλές θερμοκρασίες. Η εξώθερμη φύση του σχηματισμού της αμμωνίας εξασφαλίζει σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας.
Η αναγωγή φρέσκου, πλήρως οξειδωμένου καταλύτη ή πρόδρομου σε πλήρη παραγωγική ικανότητα διαρκεί τέσσερις έως δέκα ημέρες. Η φάση βουστίτη μειώνεται ταχύτερα και σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από τη φάση μαγνητίτη (Fe3O4). Μετά από λεπτομερείς κινητικές, μικροσκοπικές και φασματοσκοπικές έρευνες ακτίνων Χ αποδείχθηκε ότι ο βουστίτης αντιδρά πρώτα στον μεταλλικό σίδηρο. Αυτό οδηγεί σε μια κλίση ιόντων σιδήρου (II), όπου αυτά διαχέονται από τον μαγνητίτη μέσω του βουστίτη στην επιφάνεια των σωματιδίων και καθιζάνουν εκεί ως πυρήνες σιδήρου.
Στη βιομηχανική πρακτική, οι προμειωμένοι, σταθεροποιημένοι καταλύτες έχουν κερδίσει σημαντικό μερίδιο αγοράς. Τοποθετούνται άμεσα δείχνοντας την πλήρως ανεπτυγμένη δομή πόρων, αλλά έχουν οξειδωθεί ξανά στην επιφάνεια μετά την κατασκευή και επομένως δεν είναι πλέον πυροφορικά. Η επανενεργοποίηση τέτοιων προανηγμένων καταλυτών απαιτεί μόνο 30 έως 40 ώρες αντί για τις συνήθεις χρονικές περιόδους πολλών ημερών. Εκτός από το σύντομο χρόνο εκκίνησης, έχουν και άλλα πλεονεκτήματα, όπως π.χ. μεγαλύτερη αντοχή στο νερό και χαμηλότερο ειδικό βάρος.
Καταλύτες εκτός του σιδήρου
Από τη έναρξη εφαρμογής της μεθόδου Χάμπερ-Μπος έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για τη βελτίωσή της. Πολλά μέταλλα δοκιμάστηκαν εντατικά στην αναζήτηση κατάλληλων καταλυτών. Η απαίτηση για καταλληλότητα είναι η διασπαστική προσρόφηση του αζώτου (δηλαδή το μόριο αζώτου πρέπει να χωριστεί σε άτομα αζώτου κατά την απορρόφηση).
Ταυτόχρονα, η δέσμευση των ατόμων αζώτου δεν πρέπει να είναι πολύ ισχυρή, διαφορετικά ο καταλύτης θα μπλοκάρει και η καταλυτική ικανότητα θα μειωνόταν (δηλαδή, αυτοδηλητηρίαση). Τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα στα αριστερά της ομάδας σιδήρου δείχνουν ισχυρό δεσμό με το άζωτο. Ο σχηματισμός επιφανειακών νιτριδίων καθιστά για παράδειγμα τους καταλύτες χρωμίου αναποτελεσματικούς. Τα μέταλλα στα δεξιά της ομάδας σιδήρου, αντίθετα, προσροφούν το άζωτο πολύ ασθενώς για να μπορούν να το ενεργοποιήσουν επαρκώς για τη σύνθεση αμμωνίας. Η μέθοδος αξιοποίησε αρχικά καταλύτες με βάση το όσμιο και το ουράνιο. Το ουράνιο αντιδρά στο νιτρίδιο του κατά την κατάλυση, ενώ το οξείδιο του οσμίου είναι σπάνιο.
Λόγω της σχετικά χαμηλής τιμής, της υψηλής διαθεσιμότητας, της εύκολης επεξεργασίας, της διάρκειας ζωής και της υψηλής του αποτελεσματικότητας, ο σίδηρος επιλέχθηκε τελικά ως ο κατάλληλος καταλύτης. Η παραγωγή 1.800 τόνων αμμωνίας την ημέρα απαιτεί πίεση αερίου τουλάχιστον 130 bar, θερμοκρασίες 400 έως 500 °C και όγκο αντιδραστήρα τουλάχιστον 100 m³. Σύμφωνα με θεωρητικές και πρακτικές μελέτες, περαιτέρω βελτιώσεις του καταλύτη καθαρού σιδήρου είναι περιορισμένες. Παρατηρήθηκε ότι η δραστηριότητα των καταλυτών σιδήρου αυξήθηκε με τη συμπερίληψη κοβαλτίου.
Καταλύτες δεύτερης γενιάς
Το ρουθήνιο σχηματίζει πολύ δραστικούς καταλύτες, επιτρέποντας πιο ήπιες πιέσεις και θερμοκρασίες λειτουργίας. Τα υλικά με βάση το Ru αναφέρονται ως καταλύτες δεύτερης γενιάς. Τέτοιοι καταλύτες παρασκευάζονται με αποσύνθεση δωδεκακαρβονυλικού τριρουθηνίου σε γραφίτη. Ένα μειονέκτημα των καταλυτών με βάση το ρουθήνιο, που υποστηρίζονται από ενεργό άνθρακα, είναι η μεθανίωση του υποστρώματος παρουσία υδρογόνου. Η δραστηριότητά τους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον φορέα καταλύτη και τους προαγωγείς. Ευρύ φάσμα ουσιών μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορείς, συμπεριλαμβανομένου του άνθρακα, του οξειδίου του μαγνησίου, του οξειδίου του αργιλίου, των ζεόλιθων, των σπινελών και του νιτριδίου του βορίου.
Οι καταλύτες με βάση τον άνθρακα με ενεργοποιημένο ρουθήνιο χρησιμοποιούνται βιομηχανικά στη μέθοδο προηγμένης αμμωνίας KAAP από το 1992. Ο φορέας άνθρακα αποικοδομείται μερικώς σε μεθάνιο. Ωστόσο, αυτό μπορεί να μετριαστεί με ειδική επεξεργασία του άνθρακα στους 1500 °C, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής του καταλύτη. Επιπλέον, ο πολύ λεπτά διασκορπισμένος άνθρακας ενέχει τον κίνδυνο έκρηξης. Για αυτούς τους λόγους και λόγω της χαμηλής οξύτητάς του, το οξείδιο του μαγνησίου έχει αποδειχθεί μια καλή εναλλακτική λύση. Οι φορείς με όξινες ιδιότητες εξάγουν ηλεκτρόνια από το ρουθήνιο, το καθιστούν λιγότερο αντιδραστικό, και έχουν την ανεπιθύμητη επίδραση της δέσμευσης αμμωνίας στην επιφάνεια.
Καταλυτικά δηλητήρια
Τα δηλητήρια του καταλύτη μειώνουν τη δραστηριότητα και την εν γένει αποτελεσματικότητα του καταλύτη. Συνήθως είναι ακαθαρσίες μέσα στο αέριο σύνθεσης (πρώτη ύλη). Όσον αφορά τα δηλητήρια αέριων καταλυτών, θα πρέπει να γίνει διάκριση μεταξύ μόνιμων δηλητηρίων που προκαλούν μη αναστρέψιμη απώλεια της καταλυτικής δραστηριότητας και προσωρινών δηλητηρίων που μειώνουν τη δραστηριότητα ενώ υπάρχουν στο αέριο σύνθεσης. Οι ενώσεις θείου, οι ενώσεις φωσφόρου, οι ενώσεις αρσενικού και οι ενώσεις χλωρίου είναι μόνιμα δηλητήρια καταλυτών. Οι οξυγονικές ενώσεις όπως το νερό, το μονοξείδιο του άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα και το οξυγόνο είναι προσωρινά δηλητήρια καταλύτη.
Αν και τα χημικά αδρανή συστατικά του μείγματος αερίων σύνθεσης, όπως τα ευγενή αέρια ή το μεθάνιο, δεν είναι καταλυτικά δηλητήρια με την αυστηρή έννοια του όρου, συσσωρεύονται μέσω της ανακύκλωσης των αερίων διεργασίας και έτσι μειώνουν τη μερική πίεση των αντιδρώντων στοιχείων, η οποία με τη σειρά της έχει αρνητική επίδραση σχετικά με τη μετατροπή.
Παράμετροι σύνθεσης
Η χημική σύνθεση της αμμωνίας γίνεται από αέριο άζωτο και υδρογόνο σύμφωνα με την ακόλουθη χημική εξίσωση:
Η αντίδραση είναι μια εξώθερμη αντίδραση ισορροπίας στην οποία ο όγκος του αερίου μειώνεται. Η σταθερά ισορροπίας Keq της αντίδρασης (βλέπε πίνακα) προκύπτει από την ακόλουθη εξίσωση:
Δεδομένου ότι η αντίδραση είναι εξώθερμη, η ισορροπία της αντίδρασης μετατοπίζεται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες προς την πλευρά της αμμωνίας. Επιπλέον, τέσσερα ογκομετρικά μέρη των πρώτων υλών παράγουν δύο ογκομετρικά μέρη αμμωνίας.
Σύμφωνα με την αρχή του Λε Σατελιέ, υψηλή πίεση ευνοεί επίσης τον σχηματισμό αμμωνίας. Επιπλέον, απαιτείται υψηλή πίεση για να εξασφαλιστεί επαρκής επιφανειακή κάλυψη του καταλύτη με άζωτο. Για το λόγο αυτό, μια αναλογία αζώτου προς υδρογόνο 1 προς 3 μέρη, πίεση 250 έως 350 bar, θερμοκρασία τουλάχιστον 450°C με 550°C και καταλύτης α-σιδήρου, είναι καθοριστικές παράμετροι για επιτυχή παραγωγή και για ικανοποιητική απόδοση.
Τα αδρανή υλικά, ιδίως τα ευγενή αέρια όπως το αργό, δεν πρέπει να υπερβαίνουν ένα ορισμένο περιεχόμενο για να μην μειώνεται υπερβολικά η μερική πίεση των αντιδρώντων στοιχείων. Για να αφαιρεθούν τα συστατικά του αδρανούς αερίου, αφαιρείται μέρος του αερίου και το αργό διαχωρίζεται σε μονάδα διαχωρισμού αερίων. Η εξαγωγή του καθαρού αργού από το κυκλοφορούν αέριο πραγματοποιείται με τη μέθοδο Linde.
Υλοποίηση σε πλήρη κλίμακα
Το αέριο μεθάνιο αντιδρά στον πρωτεύοντα αναμορφωτή μόνο εν μέρει. Προκειμένου να αυξηθεί η απόδοση υδρογόνου και να διατηρηθεί η περιεκτικότητα σε αδρανή συστατικά (π.χ. μεθάνιο) όσο το δυνατό χαμηλότερα, το υπόλοιπο αέριο μεθάνιο μετατρέπεται σε δεύτερο στάδιο με οξυγόνο σε υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα στον δευτερεύοντα αναμορφωτή. Ο δευτερεύων αναμορφωτής τροφοδοτείται με αέρα ως πηγή οξυγόνου. Επίσης το απαιτούμενο άζωτο για την επακόλουθη σύνθεση αμμωνίας προστίθεται στο αέριο μείγμα.
Σε ένα τρίτο στάδιο, το μονοξείδιο του άνθρακα οξειδώνεται σε διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο ονομάζεται μετατροπή CO ή αντίδραση μετατόπισης νερού-αερίου.
Το μονοξείδιο του άνθρακα και το διοξείδιο του άνθρακα θα σχημάτιζαν καρβαμιδικά άλατα με την αμμωνία, τα οποία θα έφραζαν (ως στερεά) τους αγωγούς και τις συσκευές μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα.
Στο επόμενο στάδιο της διαδικασίας, το διοξείδιο του άνθρακα πρέπει να αφαιρεθεί από το μείγμα αερίων. Σε αντίθεση με το μονοξείδιο του άνθρακα, το διοξείδιο του άνθρακα μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί από το μείγμα αερίων με πλυντρίδα αερίου με τριαιθανολαμίνη. Το μείγμα αερίων τότε εξακολουθεί να περιέχει μεθάνιο και ευγενή αέρια όπως π.χ. αργό, τα οποία, ωστόσο, συμπεριφέρονται ως αδρανή.
Το μείγμα αερίων στη συνέχεια συμπιέζεται στην πίεση λειτουργίας με στροβιλοσυμπιεστές. Η προκύπτουσα θερμότητα συμπίεσης διαχέεται από εναλλάκτες θερμότητας και αξιοποιείται για την προθέρμανση ακατέργαστων αερίων.
Η συνθετική παραγωγή της αμμωνίας λαμβάνει χώρα στον αντιδραστήρα αμμωνίας. Οι πρώτοι αντιδραστήρες έσκαγαν κάτω από την υψηλή πίεση επειδή το ατομικό υδρογόνο στον ανθρακούχο χάλυβα ανασυνδυάστηκε εν μέρει με το μεθάνιο και παρήγαγε ρωγμές στον χάλυβα. Ο χημικός και μηχανικός Μπος ανέπτυξε σωληνωτούς αντιδραστήρες αποτελούμενους από ένα χαλύβδινο σωλήνα που φέρει πίεση στον οποίο εισήχθη ένας σωλήνας επένδυσης με χαμηλή περιεκτικότητα σε άνθρακα, γεμάτος με τον καταλύτη. Το υδρογόνο, που διαχέεται μέσω του εσωτερικού χαλύβδινου σωλήνα, διαφεύγει προς τα έξω μέσω λεπτών οπών στο εξωτερικό χαλύβδινο περίβλημα, τις λεγόμενες οπές Μπος (Bosch holes). Ένα μειονέκτημα των σωληνοειδών αντιδραστήρων ήταν η σχετικά υψηλή απώλεια πίεσης, η οποία έπρεπε να εφαρμοστεί ξανά με συμπίεση. Η ανάπτυξη ενός νέου ανθεκτικού τύπου χάλυβα (μαζί με μιξεις χρωμίου και μολυβδαινίου) -ανθεκτικού στο υδρογόνο-κατέστησε εφικτή την κατασκευή σωλήνων με ένα τοίχωμα. Η ευρεσιτεχνία της κατασκευής ήταν μοναδική για τα δεδομένα της εποχής. Χωρίς τον Μπος, η εν λόγω μέθοδος δεν θα μπορούσε να κλιμακωθεί πλήρως. μικρογραφία| Σύγχρονος αντιδραστήρας αμμωνίας με μονάδες εναλλάκτη θερμότητας: Το μείγμα ψυχρού αερίου προθερμαίνεται στη θερμοκρασία αντίδρασης στους εναλλάκτες θερμότητας από τη θερμότητα της αντίδρασης και ψύχει με τη σειρά της την παραγόμενη αμμωνία. Οι σύγχρονοι αντιδραστήρες αμμωνίας έχουν σχεδιαστεί ως αντιδραστήρες πολλαπλών ορόφων με χαμηλή πτώση πίεσης, στους οποίους οι καταλύτες κατανέμονται ως γεμίσματα σε περίπου δέκα ορόφους ο ένας πάνω από τον άλλο. Το μείγμα αερίων ρέει μέσα από αυτά, το ένα μετά το άλλο, από πάνω προς τα κάτω. Ψυχρό αέριο εγχέεται από το πλάι για ψύξη. Ένα μειονέκτημα αυτού του τύπου αντιδραστήρα είναι η ατελής μετατροπή του μίγματος ψυχρού αερίου στην τελευταία καταλυτική κλίνη.
Εναλλακτικά, το μείγμα της αντίδρασης μεταξύ των στρωμάτων του καταλύτη ψύχεται χρησιμοποιώντας εναλλάκτες θερμότητας, οπότε, το μείγμα υδρογόνου-αζώτου προθερμαίνεται στη θερμοκρασία αντίδρασης. Οι αντιδραστήρες αυτού του τύπου έχουν τρεις καταλυτικές κλίνες. Εκτός από τον καλό έλεγχο της θερμοκρασίας, αυτός ο τύπος αντιδραστήρα έχει το πλεονέκτημα της καλύτερης μετατροπής των αερίων της πρώτης ύλης σε σύγκριση με τους αντιδραστήρες με έγχυση ψυχρού αερίου.
Η εταιρεία Uhde έχει αναπτύξει και χρησιμοποιεί έναν μετατροπέα αμμωνίας με τρεις κλίνες καταλύτη ακτινικής ροής και δύο εσωτερικούς εναλλάκτες θερμότητας αντί για στρώσεις καταλύτη αξονικής ροής. Αυτό μειώνει περαιτέρω την πτώση πίεσης στον μετατροπέα.
Το προϊόν της αντίδρασης απομακρύνεται συνεχώς για μέγιστη απόδοση. Το μείγμα αερίων ψύχεται στους 450°C σε εναλλάκτη θερμότητας που χρησιμοποιεί νερό, φρέσκα αέρια και παλαιά αέρια της διεργασίας. Η αμμωνία επίσης συμπυκνώνεται και διαχωρίζεται σε διαχωριστή πίεσης. Το άζωτο και το υδρογόνο που δεν αντέδρασαν στη συνέχεια συμπιέζονται πίσω στη διεργασία μέσω ενός κυκλοφορούντος συμπιεστή αερίου, που συμπληρώνεται με φρέσκο αέριο και τροφοδοτείται στον αντιδραστήρα. Σε μια επόμενη απόσταξη, η αμμωνία καθαρίζεται.
Στοιχειώδη βήματα
Ο μηχανισμός της σύνθεσης της αμμωνίας περιλαμβάνει τα ακόλουθα επτά στοιχειώδη βήματα:
Εκτός από τις συνθήκες αντίδρασης, η προσρόφηση αζώτου στην επιφάνεια του καταλύτη εξαρτάται από τη μικροσκοπική δομή της επιφάνειας του καταλύτη. Ο σίδηρος έχει διαφορετικές κρυσταλλικές επιφάνειες, των οποίων η αντιδραστικότητα είναι πολύ διαφορετική. Οι επιφάνειες Fe(111) και Fe(211) έχουν μακράν την υψηλότερη αποτελεσματικότητα. Η εξήγηση για αυτό είναι ότι μόνο αυτές οι επιφάνειες έχουν τις λεγόμενες θέσεις C7 - πρόκειται για άτομα σιδήρου με επτά κοντινότερους γείτονες.
Η αποσυνδετική προσρόφηση αζώτου στην επιφάνεια ακολουθεί το ακόλουθο σχήμα, όπου το S* συμβολίζει ένα άτομο σιδήρου στην επιφάνεια του καταλύτη:
Η προσρόφηση του αζώτου είναι παρόμοια με τη χημική απορρόφηση του μονοξειδίου του άνθρακα. Σε μια επιφάνεια Fe(111), η προσρόφηση του αζώτου οδηγεί πρώτα σε ένα προσροφημένο γ-είδος με ενέργεια προσρόφησης 24 kJ mol-1 και δόνηση τάνυσης NN 2100 cm−1. Δεδομένου ότι το άζωτο είναι ισοηλεκτρονικό προς το μονοξείδιο του άνθρακα, προσροφάται σε μια εσωτερική διαμόρφωση στην οποία το μόριο είναι συνδεδεμένο κάθετα στην επιφάνεια του μετάλλου σε ένα άτομο αζώτου. Αυτό έχει επιβεβαιωθεί με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων.
Οι υπολογισμοί Ab-initio-MO έδειξαν ότι, εκτός από τη δέσμευση σ του ζεύγους ελεύθερων ηλεκτρονίων του αζώτου στο μέταλλο, υπάρχει μια σύνδεση π από τα d τροχιακά του μετάλλου στα π* τροχιακά του αζώτου, η οποία ενισχύει τον δεσμό σιδήρου-αζώτου. Το άζωτο στην κατάσταση α συνδέεται πιο ισχυρά με 31 kJ mol−1. Η προκύπτουσα εξασθένηση του δεσμού NN θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί πειραματικά με μια μείωση των αριθμών κυμάτων της ταλάντωσης τάνυσης NN στο 1490 cm−1.
Περαιτέρω θέρμανση της περιοχής Fe(111) που καλύπτεται από α-Ν 2 οδηγεί τόσο σε εκρόφηση όσο και στην εμφάνιση μιας νέας ζώνης στα 450 cm−1. Αυτό αντιπροσωπεύει μια ταλάντωση μετάλλου-αζώτου, την κατάσταση β. Η σύγκριση με τα φάσματα δόνησης σύνθετων ενώσεων οδηγεί στο συμπέρασμα ότι το μόριο N2 είναι συνδεδεμένο "πλευρικά", με ένα άτομο Ν σε επαφή με μια θέση C7. Αυτή η δομή ονομάζεται "επιφανειακό νιτρίδιο". Το νιτρίδιο της επιφάνειας είναι πολύ ισχυρά συνδεδεμένο με την επιφάνεια. Τα άτομα υδρογόνου (Hads), τα οποία είναι πολύ κινητά στην επιφάνεια του καταλύτη, συνδυάζονται γρήγορα μαζί του.
Σχηματίζονται φασματοσκοπικά ανιχνευόμενα υπέρυθρα επιφανειακά ιμίδια (NHad), επιφανειακά αμίδια (NH2,ad) και επιφανειακά αμμωνιακά άλατα (NH3,ad), τα οποία διασπώνται υπό την απελευθέρωση NH3 (εκρόφηση). Τα μεμονωμένα μόρια ταυτοποιήθηκαν ή εκχωρήθηκαν με φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ (XPS), φασματοσκοπία απώλειας ενέργειας ηλεκτρονίων υψηλής ανάλυσης (HREELS) και φασματοσκοπία υπερύθρου.
Η αντίδραση αριθ. 5 λαμβάνει χώρα σε τρία στάδια, σχηματίζοντας NH, μετά NH2, και στη συνέχεια NH3. Τα πειραματικά στοιχεία δεικνύουν ότι η αντίδραση αριθ. 2 είναι το αργό βήμα που καθορίζει τον ρυθμό. Αυτό δεν είναι απροσδόκητο, αφού ο δεσμός που έχει θραυεί, ο τριπλός δεσμός αζώτου, είναι ο ισχυρότερος από τους δεσμούς που πρέπει να διασπαστούν.
Όπως συμβαίνει με όλους τους καταλύτες της εν λόγω αντίδρασης, η διάσταση αζώτου είναι το βήμα καθορισμού του ρυθμού για τους καταλύτες ενεργού άνθρακα με ρουθήνιο. Το ενεργό κέντρο για το ρουθήνιο είναι μια αποκαλούμενη θέση Β5, μια πενταπλάσια συντονισμένη θέση στην επιφάνεια Ru(0001), όπου δύο άτομα ρουθηνίου σχηματίζουν μια ακμή με τρία άτομα ρουθηνίου στην επιφάνεια Ru(0001). Ο αριθμός των θέσεων Β5 εξαρτάται από το μέγεθος και το σχήμα των σωματιδίων ρουθηνίου, τον πρόδρομο ρουθηνίου και την ποσότητα του ρουθηνίου που χρησιμοποιείται. Το ενισχυτικό αποτέλεσμα του βασικού φορέα που χρησιμοποιείται στον καταλύτη ρουθηνίου είναι παρόμοιο με το προαγωγικό αποτέλεσμα των αλκαλικών μετάλλων που χρησιμοποιούνται στον καταλύτη σιδήρου.
Ενεργειακό διάγραμμα
μικρογραφία| Ενεργειακό διάγραμμα Ένα ενεργειακό διάγραμμα μπορεί να δημιουργηθεί με βάση την ενθαλπία αντίδρασης των επιμέρους σταδίων. Το ενεργειακό διάγραμμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύγκριση ομογενών και ετερογενών αντιδράσεων: Λόγω της υψηλής ενέργειας ενεργοποίησης της διάστασης του αζώτου, η αντίδραση ομογενούς αέριας φάσης δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί.
Οικονομικές και περιβαλλοντικές προεκτάσεις
Η ενεργειακή ένταση της μεθόδου Χάμπερ-Μπος συμβάλλει στην κλιματική αλλαγή και σε άλλα περιβαλλοντικά προβλήματα, όπως: α) έκπλυση νιτρικών αλάτων σε υπόγεια ύδατα, ποτάμια και λίμνες, β) επέκταση των νεκρών ζωνών στα παράκτια ύδατα των ωκεανών ως αποτέλεσμα επαναλαμβανόμενου ευτροφισμού, γ) ατμοσφαιρική εναπόθεση νιτρικών αλάτων και αμμωνίας που επηρεάζει τα φυσικά οικοσυστήματα, δ) υψηλότερες εκπομπές οξειδίου του αζώτου (N2O), που σήμερα είναι το τρίτο πιο επιβαρυντικό αέριο του θερμοκηπίου, μετά το CO2 και το CH4.
Η μέθοδος Χάμπερ-Μπος αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους συντελεστές για τη συσσώρευση αντιδραστικού αζώτου στη βιόσφαιρα, προκαλώντας έτσι σοβαρή διαταραχή στον κύκλο του αζώτου.
Δεδομένου ότι η αποδοτικότητα χρήσης αζώτου είναι συνήθως μικρότερη από 50%, η απορροή των αγροκτημάτων από την έντονη χρήση σταθερού βιομηχανικού αζώτου διαταράσσει τους βιολογικούς οικοτόπους.
Σχεδόν το 50% του αζώτου που ανευρίσκεται στους ανθρώπινους ιστούς προέρχεται από άζωτο παραχθέν με αυτή τη μέθοδο. Έτσι, η μέθοδος Χάμπερ-Μπος χρησιμεύει ως «ο πυροκροτητής της πληθυσμιακής έκρηξης» επιτρέποντας στον παγκόσμιο πληθυσμό να αυξηθεί από τα 1,6 δισεκατομμύρια το 1900, σε 7,7 δισεκατομμύρια τον Νοέμβριο του 2018.
Εξωτερικοί σύνδεσμοι
Κατηγορία:Κατάλυση Κατηγορία:Βιομηχανικές διεργασίες Κατηγορία:Χημικές διεργασίες
Μυτιληνιοί
Το χωριό Μυτιληνιοί βρίσκεται στο κέντρο του νησιού της Σάμου, στους ανατολικούς πρόποδες του βουνού Καρβούνης (ή Άμπελος), στο δυτικό άκρο της ομώνυμης κοιλάδας, ενώ το υψόμετρο του είναι στα 120 μέτρα. Το χωριό είναι κτισμένο σε τέτοιο σημείο που δεν φαίνεται η θάλασσα. Αυτό δείχνει ότι μπορεί να χτίστηκε σε αυτό το σημείο για τον φόβο των πειρατών που υπήρχαν παλιά.
Οι Μυτιληνιοί ήταν το πρώτο αγροτικό κέντρο της Σάμου. Είναι ένα από τα μεγαλύτερα χωριά της Σάμου σε πληθυσμό και παραγωγή καλών και εκλεκτών προιόντων. Η περιφέρεια των Μυτιληνιών αρχίζει έξω από το Κοκκάρ ι και φτάνει κοντά στο Πυθαγόρειο. Το χωριό είναι χτισμένο αμφιθεατρικά πάνω σε τρείς λόφους και στη μέση της κατάφυτης και πολύ γόνιμης κοιλάδας του Χησίου (μεγάλο ρέμα) και βλέπει ένα μικρό κομμάτι του Επταστάδιου και της ψηλής Μυκάλης. μικρογραφία|320x320εσ|Πανοραμική φωτογραφία των Μυτιληνιών Οι κάτοικοι του χωριού είναι κατά βάση γεωργοί. Κύρια προιόντα που παράγουν είναι λάδι, κρασί, φρούτα και λαχανικά. Επίσης παράγουν κτηνοτροφικά και πτηνοτροφικά προιόντα κυρίως για την κάλυψη των δικών τους αναγκών. Παλιότερα καλλιεργούσαν καπνό και δημητριακά.
Το χωριό απέχει 7 Km από την πόλη του Πυθαγορείου, 13 Km από την πόλη της Σάμου, 35 Km από την πόλη του Καρλοβάσου και 33 Km από τον Μαραθόκαμπο.
Σύμφωνα με την τελευταία απογραφή πληθυσμού που έγινε το 2011, το χωριό των Μυτιληνιών έχει 1.982 κατοίκους.
Το όνομα του χωριού
Η ιστορία λέει ότι κάποια περίοδο το νησί της Σάμου είχε σχεδόν ερημώσει από τις συνεχείς επιθέσεις των πειρατών. Οι κάτοικοι του αναγκάστηκαν να διασκορπιστούν στα γύρω νησιά όπως η Χίος, η Μυτιλήνη κλπ. Έπειτα από πρόσκληση του Κιλίτζ Πασά, έφτασαν στη Σάμο οι Μυτιληναίοι και χάρις στη συμπάθεια που τους είχε, τους άφησε να διαλέξουν εκείνοι τον τόπο που θα έχτιζαν το χωριό τους. Προτίμησαν το χώρο που βρίσκεται μέχρι και σήμερα το χωριό των Μυτιληνιών και όπως αποδείχτηκε έκαναν πολύ καλή επιλογή αφού πρόκειται για ένα όμορφο τόπο με γόνιμο χώμα, άφθονο νερό και πλούσια βλάστηση. Τα χαρακτηριστικά αυτά σε συνδυασμό με το φιλότιμο, την εξυπνάδα και την εργατικότητα των κατοίκων του είχαν ως αποτέλεσμα να αναπτυχθεί πολύ και να ευημερήσει. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι Μυτιληνιοί ήταν κάποτε κωμόπολη. Το 1886 το χωριό είχε 992 σπίτια, έξι ενορίες και σχεδόν 3.500 κατοίκους. αριστερά|μικρογραφία|427x427εσ|Το Ηρώο στην Πλατεία Καρακώστα Υπάρχουν πολλές απόψεις για την προέλευση της ονομασίας του χωριού. Σύμφωνα με τον Επ. Σταματιάδη, όπως αναφέρει στα «Σαμιακά», το χωριό ονομάστηκε Μυτιληνιοί επειδή οι πρώτοι κάτοικοι που εγκαταστάθηκαν σε αυτό κατάγονταν από τη Μυτιλήνη της Λέσβου. Ο πατήρ Αποστολάκης Ανδρέας, αναφέρει στο βιβλίο του ότι οι πρώτοι έποικοι του χωριού παρουσίαζαν πολλές αρετές. Ήταν έξυπνοι, εργατικοί και φιλότιμοι.
Οι Είσοδοι στο χωριό
Το χωριό των Μυτιληνιών έχει δύο κύριες εισόδους οι οποίες καταλήγουν στον κεντρικό δρόμο του χωριού. Στη μια είσοδο καταλήγει ο δρόμος από την περιοχή της Χώρας. Ξεκινώντας κάποιος τη διαδρομή από τη Χώρα πρoς τους Μυτιληνιούς, περνάει πάνω από το επιβλητικό γεφύρι της Χώρας. Είναι ένα έργο της ηγεμονίας του Παύλου Μουσούρου (1866) και παρόλο που ο ηγεμόνας αυτός δεν ανήκει στην κατηγορία των καλών ηγεμόνων του τόπου, έχει στο ενεργητικό του πολλά και σημαντικά οδικά έργα μεταξύ των οποίων και ο δρόμος αυτός. Αξίζει να αναφερθεί ότι η θέα κατά μήκος όλης της διαδρομής είναι πανέμορφη. Στη δεύτερη είσοδο καταλήγει ο δρόμος από το Βαθύ της Σάμου, όπου λίγο πριν την είσοδο στο χωριό συναντάμε το γνωστό γεφύρι των Μυτιληνιών το οποίο κατασκευάστηκε πριν 150 χρόνια. Στον κεντρικό δρόμο του χωριού, συναντάμε το φημισμένο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Αιγαίου - Παλαιοντολογικό Μουσείο Μυτιληνιών όπως και το Δημοτικό Σχολείο Μυτιληνιών όπου κάποτε ήταν η περίφημη "Ευθυμιάδα Σχολή". Ακολουθεί λίγα μέτρα πιο κάτω η πλατεία Καρακώστα με το επιβλητικό μεγάλο μαρμάρινο Ηρώο όπου διακρίνεται ένας οπλίτης να δίνει με το παγούρι του νερό σε τραυματισμένο συνάδελφο του. Επίσης, υπάρχει η κεντρική πλατεία του χωριού με τους δύο μεγάλους πλατάνους που προσφέρουν δροσιά κατά τους καλοκαιρινούς μήνες στους ντόπιους αλλά και στους επισκέπτες του χωριού. Στην κεντρική πλατεία του χωριού υπάρχουν καφετέριες, εστιατόρια και ψητοπωλεία ενώ στον κεντρικό δρόμο υπάρχει πλήθος καταστημάτων που εξυπηρετούν τους κατοίκους αλλά και τους επισκέπτες του.
Οι πρόεδροι των Μυτιληνιών από το 1950
Όλοι οι άνθρωποι που έχουν εκλεγεί πρόεδροι του χωριού των Μυτιληνιών, προσπαθούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη του χωριού καθώς και στη βελτίωση της καθημερινότητας των κατοίκων του, βοηθώντας στην εκτέλεση μικρών και μεγάλων έργων. Η εκλογή προέδρου στους Μυτιληνιούς ξεκινάει από το 1855. Παραθέτουμε τα ονόματα των προέδρων του χωριού από το 1950 έως και το 2006 αναγνωρίζοντας ταυτόχρονα το έργο όλων των προηγούμενων προέδρων του χωριού :
Ευθυμιάδα σχολή
μικρογραφία|320x320εσ|Το Δημοτικό Σχολείο των Μυτιληνιών Επάνω στον κεντρικό δρόμο του χωριού, ξεχωρίζει το επιβλητικό κτήριο που στεγάζει το Α΄ Δημοτικό σχολείο Μυτιληνιών. Στο κτήριο αυτό στεγαζόταν η περίφημη "Ευθυμιάδα σχολή", ένα πρότυπο για την εποχή του αλληλοδιδακτικό σχολείο. Η ιστορία του σχολείου αυτού είναι εντυπωσιακή:
Ίδρυμα Κ&Μ Ζημάλη
Το 1992, με δωρεά του ζεύγους Κωνσταντίνου & Μαρίας Ζημάλη συστήθηκε το ίδρυμα Κ&Μ Ζημάλη. Βασικός σκοπός του ιδρύματος ήταν η δημιουργία ενός σύγχρονου Μουσείου Φυσικής Ιστορίας το οποίο θα στέγαζε και θα φρόντιζε τα παλαιοντολογικά ευρήματα της περιοχής των Μυτιληνιών Σάμου αλλά και θα συνέχιζε τις ανασκαφές για την ανεύρεση και άλλων απολιθωμάτων. Το ίδρυμα επίσης έχει ως στόχο να ερευνά και να προβάλλει διεθνώς τον αξιόλογο φυσικό πλούτο της Σάμου αλλά και του ευρύτερου χώρου του Αιγαίου. Άλλος στόχος του ιδρύματος είναι η βοήθεια σε νέους επιστήμονες που ασχολούνται με την προστασία του περιβάλλοντος.
Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Αιγαίου - Παλαιοντολογικό Μουσείο
μικρογραφία|320x320εσ|Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Αιγαίου Το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Αιγαίου - Παλαιοντολογικό Μουσείο, βρίσκεται στον κεντρικό δρόμο των Μυτιληνιών. Τα κτήρια καλύπτουν στεγασμένη έκταση 1600 τ.μ, σε τρία επίπεδα (εργαστήρια, εκθετήρια, βιβλιοθήκη, γραφεία). Ο περιβάλλων χώρος του είναι περίπου 20 στρέμματα. Στην είσοδο του υπάρχει χάλκινο άγαλμα του αρχαίου Σάμιου αστρονόμου Αρίσταρχου ενώ μέσα στο οικόπεδο του Μουσείου υπάρχει ένα εκκλησάκι αφιερωμένο στους Αγίους Κωνσταντίνο και Ελένη. Το Μουσείο είναι μέλος της διεθνούς ένωσης Μουσείων (I.C.O.M.). Οι σύγχρονες εγκαταστάσεις του ολοκληρώθηκαν το 1994 όπου έγιναν και τα εγκαίνια.
Οι λειτουργίες του Μουσείου διακρίνονται σε τρείς τομείς:
Το Μουσείο συνεργάζεται με αρκετά Πανεπιστήμια για την πραγματοποίηση των σκοπών του καθώς και με άλλα ιδρύματα και μουσεία της Ελλάδος αλλά και του εξωτερικού.
Ο εκθεσιακός χώρος του Μουσείου κεντρίζει το ενδιαφέρον των επισκεπτών του λόγω των πολλών και εντυπωσιακών του εκθεμάτων και διαθέτει πέντε τμήματα:
Όλα τα παραπάνω τμήματα υποστηρίζονται από τα αντίστοιχα εργαστήρια. Οι συλλογές του Μουσείου εμπλουτίζονται συνεχώς και περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό ευρημάτων από ανασκαφές που χρηματοδότησε το ίδρυμα, αρκετά είδη ορυκτών και πετρωμάτων, όστρακα, πτηνά, θηλαστικά και ερπετά καθώς επίσης και μεγάλο αριθμό βοτάνων σε μορφή Herbarium.