الرئيسيةعريقبحث

عملية بيركلاند-إيد

عملية بيركلاند-إيد أو طريقة بيركلاند-إيد (Birkeland–Eyde process)‏ هي إحدى الطرق الصناعية المنافسة في إنتاج السماد الآزوتي. تم تطويرها على يد العالم والصناعي النرويجي كريستيان بيركلاند (Kristian Birkeland)‏ مع شريكه في العمل سام إيد (Sam Eyde)‏ في عام 1903، اعتماداً على الطريقة التي استخدمها هنري كافنديش عام 1784.[1] تقوم هذه الطريقة على تثبيت النيتروجين الجوي (N2) إلى حمض الآزوت (HNO3) وهي إحدى العمليات التي يشار لها بتثبيت النيتروجين. حيث يستخدم حمض الآزوت الناتج كمصدر للنترات (NO3-) في التفاعل:

HNO3 → H+ + NO3-

الذي يمكن أن يحدث بوجود ماء أو مستقبل بروتون آخر.

تم بناء معمل يعمل بهذه الطريقة في بلدتي (Rjukan) و (Notodden) في النروج، مترفقا مع بناء مرافق طاقة كهرمائية كبيرة.[2]

لا تعتبر طريقة بيركلاند-إيد ذات كفائة من حيث استهلاك الطاقة. ولذا، فقد تم استبدالها تدريجياً بين 1910 و 1920 في النروج بمزيج من عملية هابر-بوش وعملية أوستوالد. تنتج عملية هابر-بوش الأمونيا (NH3) من غاز الميثان (CH4) والنيتروجين الجزيئي (N2). ثم تحول الأمونيا في عملية هابر-بوش إلى حمض الآزوت (HNO3) بعملية أوستوالد.[3]

العملية

يشكل قوس كهربائي بين قطبين محوريين، ويتم نشره على شكل قرص رقيق عن طريق حقل مغناطيسي قوي. تتجاوز حرارة البلازما في القرص 3000 °س. ينفخ الهواء خلال هذا القوس، مما يسبب تفاعل بعض النيتروجين مع الأوكسيجين مشكلاًَ حمض الآزوت. ويتم تحصيل ما قد يصل إلى 4% من حمض الآزوت، وذلك عن طريق التحكم الدقيق بطاقة القوس وسرعة تيار الهواء. هذه الطريقة تستهلك الطاقة بشكل مبالغ فيه جداً. حيث استخدم بيركلاند محطة طاقة كهرومائية قريبة من أجل تأمين الكهرباء التي تتطلبها هذه الطريقة والتي تبلغ 15 ميغا وات ساعي لكل 1 طن من حمض الآزوت. يجري نفس التفاعل عن طريق البرق، مما يؤمن مصدراً طبيعياً لتحويل النيتروجين الجوي إلى نترات.[4]

N2 + O2 → 2 NO

يبرد أكسيد الآزوت ويتحد مع أوكسيجين الهواء الجوي ومعطياً ثنائي أكسيد النيتروجين.

2 NO + O2 → 2 NO2

ثم يحل ثنائي أكسيد النيتروجين في الماء معطياً حمض الآزوت، الذي ينقّى لاحقاً عن طريق تقطير بالتجزئة.[5]

3 NO2 + H2O → 2 HNO3 + NO

المراجع

  1. Aaron John Ihde (1984). The development of modern chemistry. Courier Dover Publications. صفحة 678.  .
  2. G. J. Leigh (2004). The world's greatest fix: a history of nitrogen and agriculture. Oxford University Press US. صفحات 134–139.  .
  3. Trevor Illtyd Williams; Thomas Kingston Derry (1982). A short history of twentieth-century technology c. 1900-c. 1950. Oxford University Press. صفحات 134–135.  .
  4. Karl Fisher; William E. Newton (2002). G. J. Leigh (المحرر). Nitrogen fixation at the millennium. Elsevier. صفحات 2–3.  .
  5. Douglas Erwin (2002). Industrial Chemical Process Design. McGraw-Hill. صفحة 613.  .

موسوعات ذات صلة :