Патент ссср 417926

Патент ссср 417926

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

и

926

onwcAHéé

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалисти веских

Республик

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №

М, Кл. В 0)j 11/06

Заявлено 21.VI.1971 (№ 1674613/23-4) Приоритет 22.V.1971, ¹ 34981 и № 34982, Япония

Тосударствеииый комитет

Совета Иииистров СССР по делам иэобретеиий и открытий

УДК 66.097.3(088.8) Опубликовано 2811.1974. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 26Х11.1974

Авторы изобретения

Иностранцы

Ацуму Озаки, Кен-Ити Айка, Акио Фурута и Акио Окагами (Япония) Иностранная фирма

«Джэпэн Газолин Ко., Лтд» (Япония) Заявитель

КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СИНТЕЗА АММИАКА

Изобретение относится к производству катализаторов для синтеза аммиака.

Известен катализатор для синтеза аммиака, представляющий собой сплав окислов железа с промотирующими добавками — окислами алюминия, кремния и окислами щелочных и щелочноземельных металлов.

Активность известного катализатора является недостаточной для ведения реакции синтеза аммиака при низких температурах, т. е. ниже 300 С.

Целью предлагаемого изобретения являетсч создание катализатора, позволяющего осуществлять синтез аммиака при низкой температуре.

Для этого катализатор содержит по крайней мере один металл переменной валентности, выбранный из группы, включающей молибден, железо, кобальт, рений, рутений, осмий, в металлическом состоянии в количестве от 0,3 до 99 вес. %, а щелочной металл взят в количестве от 0,1 до 50 вес. %.

Желательно вводить в состав катализатора один из трудновосстанавливаемых окислов, таких как окись алюминия, двуокись кремния, окись тория, окись циркония или активированный уголь.

С помощью такого катализатора можно проводить синтез аммиака высокой концентрации при низкой температуре.

При использовании катализатора, например, состоя|пего из рутения, активированного угля и калия, температуре 350 С, давлении

100 кг/см-, молярном соотношении водорода и азота 1: 1, выход аммиака из реактора достигает 20 об. ",о. Если в состав катализатора входит железо, окись алюминия и калий, то при температуре 400 С, давлении 100 кг/см и молярном его отношении водорода и азота

10 3: 1 выход аммиака из реактора составляет

18 об о

Ввиду того, что .в,присутствии известного железного катализатора синтеза аммиака, содержащего окись калия, окись алюминия, 15 и т. д., при почти тех же условиях выход аммиака достигает около 10 об. %, очевидна огромная практическая ценность предлагаемого катализатора.

20 Особенного внимания заслуживает то обстоятельство, что влияние давления на скорость синтеза аммиака зависит от типа металла переменной валентности. Рутениевый предлагаемый катализатор более активен при

25 относительно низком давлении, нежели железный, однако скорость синтеза аммиака, в случае использования жечезного катализатора увеличивается с повышением давления и активность его превосходит активность рутение30 в ого.

417926

Таблица 1

Выход аммиака, мл/NTP, час

Температура восстановления, С

Металл переменной валентности

Исходный материал

Окись железа

Магнитный железняк

Окись кобальта

Хлористый рутений

Хлористый рений

Хлористый молибден

Окись вольфрама

Хлористый осмий

Окись железа, хлористый рутений

Хлористый рутений, хлористый рений

Окись железа, окись молибдена

350

Железо

Железо

Кобальт

Рутений

Рений

Молибден

Вольфрам

Осмий

Железо — рутений

Рутений — рений

24

113

Железо — молибден

500

П р и м е ч а н и е. 0,7 м /г — активность на единицу площади поверхности — 180 мл (NTP) час/м катализатора.

Таблица 2

Выход аммиака, мл/NTP час

Металл переменной валентности

Температура восстановления, С

Исходный материал

Окись железа

Закись — окись железа

Окись кобальта

Хлористый рутений

Хлористый рений

Окись молибдена

Окись вольфрама

Хлористый осмий

Окись железа, хлористый рутений

Хлористый рутений, хлористый рений

Окись железа, окись молибдена

63

21

3

84

Железо

Железо

Кобальт

Рутений

Рений

Молибден

Вольфрам

Осмий

Железо — рутений

Рутений — рений

350

Железо — молибден

500

Предлагаемые катализаторы обладают весьма высокой активностью при низких температурах. Однако чтобы получить оптимальную активность, необходимо прежде всего подобрать условия проведения синтеза.

Что касается чистоты исходного газа, то может быть использован стандартный газ для синтеза аммиака без какой-либо особой очистки. Кроме того, предлагаемый катализатор менее чувствителен к каталитическим ядам, например к окиси углерода, кислороду и т. п., чем обычные катализаторы.

Ниже даны примеры осуществления синтеза аммиака с применением катализатора данного изобретения.

В примерах 1 и 2 и в сравнительных примерах 1 и 2 приведенных ниже, реакцию провоПример 2. Синтез аммиака велся при температуре 400 С под давлением 30 кг/см в присутствии различных катализаторов. Последние получались путем полного восстановления либо хлоридов, либо окислов металлов переменной валентности, которое проводилось дят с применением реакционной трубки внутреннего диаметра 3 мм из нержаве:ощей стали, нагреваемой снаружи при заданной температуре. В трубку вводят газ, содержащий

5 водород и азот, в молярном соотношении 3: 1, со скоростью 5 л/час, и количество аммиака, содержащегося в полученном газе, определяют титрованием.

Пример 1. Синтезируют аммиак при 400 С

10 под давлением 30 кг/см с применением катализаторов, полученных восстановлением либо хлорида, лиоо окиси переходного металла при

300 — 600 С с последующим введением металлического калия до содержания вес. % от сое15 динения переходного металла упариванием под вакуу.мом при 400 С. Результаты синтеза приведены в табл. 1. при 300 — 600 С с последующим включением металлического натрия (в количестве 2% от веса указанных металлов переходных металлов), что достигалось испарением в вакууме при 450 С.

Результаты синтеза приведены в табл. 2.

417926

Пример 3 (сравнительный). Синтез аммиака ведут при 400 С и давлении 30 кг/см в присутствии различных катализаторов, полученных восстановлением либо хлоридов, либо окислов металлов переменной валентности при 300 — 600 С, но не содержащих щелочной металл.

Таблица 3

Выход аммиака. мл/ИТР час

Металл переменной валентности

Очень незначителен

5

Очень незначителен

Железо

Кобальт

Рутений

Рений

Молибден

Вольфрам

Осмий

Таблица 4

Содержание третьего компонента, %

Металл переменной валентности

Выход аммиака, мл/NTP час

Третий компонент

2

2

15

Предмет изобретения

1. Катализатор для синтеза аммиака, включающий по крайней мере один металл переменной валентности, и по крайней мере один из щелочных металлов, отличающийся тем, что, с целью повышения активности катализатора, в качестве металла переменной валентности взят металл из группы, включаюСоставитель Е. Петухова

Редактор Л. Герасимова Техред 3. Тараненко Корректор Н, Аук

Заказ 1713/15 Изд. № 1348 Тираж 651 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Железо

Железо

Железо

Железо

Кобальт

Молибден

Никель

Рутений

Окись тория

Окись алюминия

Вольфрам

Осмий

Окись алюминия

Окись тория

Явуокись циркония

Двуокись кремния

Окись алюминия

Окись алюминия

Окись алюминия

Рутений

Рений

Рений

Рений

Рений

Результаты синтеза представлены в табл.3.

Определенная удельная площадь поверхность железа составляет 2 м /г, активность на единицу площади поверхности — 17,5 мл/NTP

5 час ма кат.

Пример 4 (сравнительный). Катализаторы приготовлены следующим образом.

К хлориду или окислу металла переменной

10 валентности добавляют определенное количество трудновосстанавливаемого окисла, служащего третьим компонентом; смесь полностью восстанавливается при 300 †6 С без добавления какого-либо щелочного металла.

15 Синтез аммиака ведут в присутствии полученных катализаторов, температуре 400 С и давлении 30 кг/см . Результаты проведенных синтезов сведены в табл. 4.

165

153

110

Очень незначителен

То же

Очень незначителен

То же

20 щеи молибден, железо, кобальт, рении, рутений, осмий, в металлическом состоянии в количестве от 0,3 до 99 вес. %, а щелочной металл взят в количестве от 0,1 до 50 вес. %.

2. Катализатор по и. 1, отлич ающийся тем, что в него введен один из трудновосстанавливаемых окислов, таких как окись алюминия, двуокись кремния, окись тория, окись циркония или активированный уголь.