Ostwaldverfahren

Das Ostwaldverfahren dient der großtechnischen Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak, welches vorzugsweise durch das Haber-Bosch-Verfahren gewonnen wird. Es geht auf den deutschen Chemiker Wilhelm Ostwald zurück.

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    Das Verfahren läuft in drei Teilschritten ab:

Im ersten Schritt wird das Ammoniak (NH₃) mit Sauerstoff (O₂) in Gegenwart eines Platin-Rhodium-Katalysators (Bei neueren Anlagen wird ein spezielles Rückgewinnungsnetz eingesetzt, um das teure Platin zurückzugewinnen) bei 600 bis 700 °C zu Wasser (H₂O) und Stickstoffmonoxid (NO) umgesetzt. Das Gasgemisch darf den Katalysator nur ganz kurz – nur etwa eine tausendstel Sekunde – berühren, da ansonsten das Stickstoffmonoxid wieder in die Elemente zerfällt.

4 NH₃ + 5 O₂ → 4 NO + 6 H₂O

In Schritt 2 sinkt die Temperatur des Stickstoffmonoxids (NO) auf unter 50 °C und es läuft eine weitere Oxidation mit Sauerstoff (O₂) zu Stickstoffdioxid (NO₂) ab.

2 NO + O₂ → 2 NO₂

Dieses wird im 3. Schritt in Rieseltürmen mit Wasser zu Salpetersäure (HNO₃) umgesetzt. Als Zwischenprodukte entstehen Stickstoffmonoxid (NO) und die Salpetrige Säure (HNO₂).

2 NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂

3 HNO₂ → HNO₃ + 2 NO + H₂O

2 NO + O₂ → 2 NO₂ (wie Schritt 2)

Der 3. Schritt lässt sich wie folgt zusammenfassen:

4 NO₂ + O₂ + 2 H₂O → 4 HNO_{3 (aq)}

Eine unerwünschte Nebenreaktion, die auch ohne Katalysator abläuft, ist die Oxidation des Ammoniaks zu elementarem Stickstoff unter Bildung von Wasser:

4 NH₃ + 3 O₂ → 2 N₂ + 6 H₂O

Die Reaktion wird durch eine möglichst hohe Netztemperatur und niedrigen Druck zurückgedrängt.

Literatur

• F.Kuhlmann: Justus Liebigs Ann. Chem. 29, 272-279 (1839)

Siehe auch: