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Ad02 synthese nh3 Méthane CH Vapeur d'eau H O CH H O CO H O N Air CH O CO H BLOC Synthèse des mélanges N H CO Cataly- Compresseur seur H O C H O N H CO H O CO BLOC N H Préréchau ?eur Synthèse de l'ammoniac Compresseur Figure Réacteur Lycée Naval Spé AD -

Méthane CH Vapeur d'eau H O CH H O CO H O N Air CH O CO H BLOC Synthèse des mélanges N H CO Cataly- Compresseur seur H O C H O N H CO H O CO BLOC N H Préréchau ?eur Synthèse de l'ammoniac Compresseur Figure Réacteur Lycée Naval Spé AD - Synthèse industrielle de l ? ammoniac L ? azote est un élément essentiel à l ? industrie des engrais Malheureusement il n ? existe pratiquement pas de composés azotés sous forme de gisements économiquement exploitables et il est donc nécessaire de recourir à une synthèse industrielle Pour des raisons de coût les composés azotés recherchés sont synthétisés à partir d ? ammoniac dont de la production annuelle mondiale plus de millions de tonnes en est consommée par l ? industrie des engrais Ce document décrit de manière simpli ?ée quelques aspects de la synthèse industrielle de l ? ammoniac Le principe général La synthèse de l ? ammoniac est réalisée par réaction directe entre le dihydrogène et le diazote en présence d ? oxydes de fer comme catalyseur selon N g H g N H g réaction Le procédé doit respecter les contraintes suivantes On opère à des pressions élevées à bars et une température de l ? ordre de C cette température étant une température de compromis On fait de plus réagir le diazote et le dihydrogène dans des proportions st ?chiométriques Le diazote provient de l ? air Le dihydrogène est produit par reformage du méthane ou d ? autres hydrocarbures plus lourds par la vapeur d ? eau Il est nécessaire de limiter la présence de gaz inertes dans le réacteur a ?n d ? améliorer le rendement de la réaction Il faut de plus éliminer toute trace de CO et CO a ?n d ? éviter notamment la désactivation du catalyseur de la synthèse d ? ammoniac Le procédé industriel de Haber- Bosch ?nalisé en répond aux di ?érentes contraintes évoquées ci- dessus Un schéma de principe simpli ?é source wikipédia est donné ci-contre Eau liquide Catalyseur ? C ? bar N H Compresseur BLOC Vapeur d'eau Enceinte de refroidissement N H NH Condenseur Ammoniac liquide C Étude des di ?érentes étapes Bloc reformage production de H Bloc puri ?cation du mélange Il est indispensable de puri ?er le mélange gazeux en CO et CO avant son entrée dans le bloc La puri ?cation est réalisée en trois étapes Le bloc Cf schéma de principe réalise la production de H par reformage du méthane ? Le reformage primaire CH g H O g CO g H g réaction La ?gure ci-dessous représente la constante d ? équilibre de cette réaction en fonction de la température K ?? ?? T K Lors de ce reformage primaire une réaction parasite de cokage peut se produire selon CH g C s H g ? rG ?? ? T J mol réaction En pratique on travaille à une pression de - bars À la température