Способ получения аммиака

Способ получения аммиака

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА , включающий приготовление исходной газовой смеси, содержащей азот и водород, и пропускание ее при атмосферном давлении через слой предварительно восстановленного катализатора , отличатощийся тем, что, с целью повьппения степени превращения азота в аммиак и возможности ведения процесса при.более низкой температуре за счет повышения активности катализатора, приготовле :ие газовой смеси ведут путем ввода импульсов азота в поток водорода или импульсов водорода в поток азота, или .импульсов смеси азота и водорода в поток гелия. 2. Способ по п. 1, о т л и ч аS ю щ и и с я тем, что приготовление (Л газовой смеси ведут при отношении объема импульсивного газа к объему катализатора равном 0,125-4 и времени между импульсами, превьщ1ающем время прохождения импульсивного газа через слой катализатора в 50400 раз. эо э 35

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) С 01 С 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Iy

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3505343/23-26 (22) 25.10.82 (46) 30.03.84. Бюл. Ф 12 (72) А.В. Крылова, А.А. Веселкова, Г.Н. Климова, Гани Абдель (Судан), С.M. Серебряков и Н.С. Торочешников (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени . химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева (53) 661.532(088.8) (56) 1. Артюх Ю.M., Головатый В.Г., Король Э.Д, Исследование реакции синтеза аммиака в полевом масс-спектрометре.Теоретическая и экспериментальная химия, т. 16, 1980, 1(- 5, с . 714716.

2. Темкин M.È., Морозов Н.М., Шапатин Е.Н. Кинетика синтеза аммиака при удалении от равновесия.

-"Кинетика и катализ", 1963, 11-. 4 с. 260 (прототип). (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АММИАКА, включающий приготовление исходной газовой смеси, содержащей азот и водород, и пропускание ее при атмосферном давлении через слой предварительно восстановленного катализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени превращения азота в аммиак и возможности ведения процесса при, более низкой температуре за счет повышения активности катализатора, приготовле::ие газовой смеси ведут путем ввода импульсов азота в поток водорода или импульсов водорода в поток азота, или импульсов смеси азота и водорода в поток гелия.

2. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что приготовление газовой смеси ведут при отношении объема импульсивного газа к объему катализатора равном О, 125-4 и времени между импульсами, превышающем время прохождения импульсивного газа через слой катализатора в 50400 раз.

1082761

Предлагаемый способ позволяет повышать активность катализатора отноИзобретение относится к синтезу аммиака и может быть использовано в производстве аммиачной воды в мягких условиях при средних и низких температурах и невысоких давлениях непосредственно для удобрения почвы.

Известен способ получения аммиака из азота и водорода при комнатной температуре и воздействии на катализатор сильного электростатического поля (в полевом масс-спектрометре)(1).

Недостатком данного способа является малая степень превращения азота в аммиак (подтверждается только сам факт образования аммиака).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ синтеза аммиака из газовой смеси, содержащей азот и водород при атмосферном давлении и температурах 320500 С, путем пропускания газа через слой предварительно восстановленного промышленного катализатора (2) .

Недостатками известного способа являются низкая степень превращения азота в аммиак 0,012X. и ведение процесса при повышенных температурах, так как при температуре процесса

20-100 С степень превращения равна

0 нулю за счет резкого падения активности катализатора.

Цель изобретения — повышение степени превращения азота в аммиак и возможность ведения процесса при бо-

35 лее низкой температуре эа счет повышения активности катализатора.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения аммиака, включающему приготовление

40 исходной газовой смеси, содержащей азот и водород, и пропускание ее при атмосферном давлении через слой предварительно восстановленного катализатора, приготовление газовой смеси ведут путем ввода импульсов азота в поток водорода или импульсов водо. рода в поток азота, или импульсов смеси азота и водорода в поток гелия.

Кроме того, приготовление газовой д смеси ведут при отношении объема ймпульсивного газа к объему катализатора равном 0,125-4 и времени между импульсами, превышающем время прохождения импульсивного газа через слой катализатора в 50-400 раз.

55 сительно активности последнего в ста

UHoHapHoM режиме, поскольку пото газа-носителя (водорода азота или гелия) обеспечивает регенерацию активных центров катализатора в промежутках между импульсами вследствие десорбции аммиака. Для высокой степени превращения в аммиак при работе катализатора в импульсивном режиме необходимо полное использование слоя катализатора, что обуславливает выбор интервала М. значений отношения объема импульсивного газа к объему катализатора, и минимальное время продувки катализатора газом-носителем для удаления аммиака, что определяет выбор значений

При малых объемах импульсивного газа (® менее 0,125) реакция будет иметь место только на входе слоя катализатора. Остальная часть слоя катализатора не будет использоваться. При значениях ф, больше 4 степень превращения азота в аммиак уменьшается эа счет приближения условий протекания реакции от нестационарного режима к проточному. Выбранный интервал значений времени между импульсами обусловлен тем, что при / меньше

50 десорбции аммиака не происходит, а при больше 400 снижается производительность процесса.

Пример.- В реактор загружают

1 см промышленного пассивированного катализатора СА-iB зернением 1-2 мм.

Катализатор восстанавливают в потоке водорода при 525 С в течение 4 ч, затем поток водорода заменяют гелием и ох;,аждают до 400, 250, 100 и 20 С. В поток гелия импульсами по0 дается азото-водородная смесь, величина импульсивного газа составляет

О, 125 см . Отношение объема импульсивного газа к объему катализатора равно 0,125. Интервал времени между импульсами составляет 180 с. Отношение времени между импульсами к времени прохождения газа через слой катализатора равно 136, гелий пропускается со скоростью 0,75 см /с. Среднее значение отношения водорода к азоту в исходной смеси за -время прохождения импульса через слой катализатора составляет 3:1, Степень превращения азота в аммиак при различных температурах приведена в табл. 1, (для сравнения в

1082761

Таблица1

Режим

4,6

4,1

3,4

3,4

Импульсный

1,2 10-

2,4 10

О

Проточный (прототип}

Т а б л и ц а 2

Степень емпература роцесса, С превращения, Ж

3 4

4,6

400

0,125 136

Гелий

СА-1 В

4,1

250

3,4

100

3,4

400

О, 25

Водород

СА-1В

0,6

250

0 5

100

0,5

2,0

400

400

Азот

СА-1В

250

1,0

100

0,8

4,8

500

0,25

Водород

KM-1R

4,2

400

3,9

250 табл. 1 представлены данные в соответствии с прототипом) .

В табл. 2 представлены данные, характеризующие зависимость степени превращения азота в аммиак от значений î и и температуры процесса.Подготовку катализатора к синтезу осуществляют в соответствии с примером.

Преимущество предлагаемого способа перед известным состоит в том, tp что степень превращения азота в аммиак возрастает до 0,3-4,67. вместо

0,012% по прототипу. Активность катализатора в импульсном режиме в

1 десятки раз выше, чем в проточном режиме, что позволяет вести процесс при более низких температурах 100о

20 С. Дешевую аммиачную воду, полученную улавливанием аммиака водой

Катализатор . Газ-носитель на выходе из реактора, можно непосредственно использовать для удобрения почвы.

Температура Степень о

С превращения, 7

10 82761

Продолжение табл. 2

) 1

150

3,2

100

3,2

3,0

ГИАП-73

Гелий

О, 125 135

400

4,1

330

3,1

250

2,7

СА-1В

Водород

500

0,5

115

1,5

400

300

0,8

150

0,3

7(вне интервала) 418 (вне . 500 интервала)

400

СА-1В

Азот

325

31 (вне интервала) 0,095 (вне интервала) СА-1В

Водород

500

400

5 (вне интервала) 146

СА-1В

500

0,4

Водород

0,19

400

300

0,03

Водород 3,5

46 (вне интервала) СА-1 В

500

400

300

Составитель Е. Наумова

Редактор Ю. Ковач, Техред М..Гергель Корректор А, ТЯско

Заказ 1664/21 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, .4

О, 193

О, 232

0,286

0,025

0,037

0,043

0,223

О, 138