Способ получения азота

Способ получения азота

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТА путем окисления аммиакэ в присутствии катализатора на основе слоистого соединения графита с металлом общей формулы С,, Me, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и исключения использования дефицитного компонента , используют катализатор на основе слоистого соединения графита с никелем . 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что процесс ведут при 80-100 С и объемной скорости подачи исходной газовой смеси, равной 600-1200 ч-. V |(0

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„957526

511 4 С 01 В 3/04,.21/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОВРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ нения графита с металлом общей формулы

С Ме, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и исключения использования дефицитного компонента, используют катализатор на основе слоистого соединения графита с никелем.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что процесс ведут (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЗОТА путем при 80-100 С и объемной скорости поокисления аммиака в присутствии ка- дачи исходной газовой смеси, равной тализатора на основе слоистого соеди- . 600-1200 ч . (21) 3244720/23"26 (22) 27.11.80 (46) 23,08.87. Бюл. Р 31. (7 1) Институт физической химии им. Л.В. Писаржевского (72) Н.И. Ильченко, Н.В. Павленко, Г.И. Голодец, Ю."Н. Новиков и М.Е. Вольпин (53) 661.938(088.8) ( дну ; "ч ъ «

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,); !3

957526

Изобретение относится к способам получения азота путем селективного низкотемпературного окисления аммиака и может найти применение при пере5 работке продуктов жизнедеятельности организмов в замкнутых герметичных системах, таких, как космические и подводные аппараты, Известен способ получения азота 10 путем окисления аммиака в присутствии окисных катализаторов СоэО, Mn0q

Сцо, Ре 04 и 72О,У а также на окисных катализаторах, промотированных платиной. Процесс проводят в интервале l5 о температур 100-320 С и атмосферном давлении.

Недостатком известного способа является невысокая степень превращения аммиака (порядка 10 ), образование 20 эакиси азота как побочного продукта и повышенная температура ведения процесса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения азота путем окисления аммиака в присутствии слоистого соединения графита с рутением (ССГ-Ru) общей формулы С Ru.Ïðoöåññ = о 24 проводят при 120-180 С и атмосферном 30 давлении, Объемная скорость газовой смеси (5 об. NHq+ 95 об. О ) составляет 600-1200 ч, В этих условиях достигается полное превращение аммиака в азот без образования побочных продуктов.

К недостаткам известного способа следует отнести повышенные температуры проведения процесса, а также ис- 40 пользование в качестве катализатора соединения рутения, поскольку послед— ний является дорогостоящим и труднодоступным (дефицитным) металлом.

Целью изобретения является упро- 45 щение способа и исключение использования дефицитных компонентов.

Цель достигается при реализации способа получения азота путем окисле- ния аммиака в присутствии катализа- 5р тора на основе слоистого соединения графита с никелем общей формулы «Ni.

Отличительным признаком способа является применение катализатора на основе слоистого соединения графита с 55 никелем и ведение процесса при 80— о

100 С. Графит — аллотропическая модификация углерода, имеющая слоистую структуру, где атомы углерода образуют сетчатые структуры с шестиугольными ячейками типа бензольных колец.

Каждый. атом углерода в такой системе имеет свободный электрон на рорбитали, перпендикулярной плоскости молекулы. Между собой параллельйые сетки углеродных атомов соединяются не химическими связями, а слабыми силами Ван-дар-Ваальса. Отсутствие химической связи между параллельными углеродными слоями в графите делает возможным внедрение моноатомных или мономолекулярных слоев различных веществ с образованием слоистых соединений графита.

Слоистые соединения графита с переходными металлами по своим каталитическим свойствам коренным образом отличаются от известных катализаторов окисления аммиака (массивных металлов и окислов), моноатомным рас.пределением активного компонента (Ni), что обуславливает их высокую каталитическую активность.

Синтезированное слоистое соединение графита с никелем для данного способа имеет брутто формулу С Ni °

Атомная доля Ni,ò.е. количество атомов Ni отнесенных к общему числу атомов, составляет 0,04.

Весовое количество никеля в катализаторе составляет 17-25 вес. . Процесс окисления ведут при объемной скорости подачи газов смеси (NH>+0 )

600-1200 ч

При снижении содержания никеля в катализаторе происходит уменьшение

его активности, что снижает конверсию аммиака. Повышение концентрации активного компонента в катализаторе приводит к образованию крупных кристаллов никеля в катализаторе, а следовательно, не достигается моноатомное распределение активной фазы, что также снижает эффективность процесса.

Уменьшение конверсии аммиака с увеличением объемной скорости газовой смеси до 1300 ч происходит в результате снижения времени контакта. реагирующих молекул с катализатором.

При скорости менее 600 ч снижается степень превращения аммиака.

П р и.м е р 1. На катализатор

ССГ-Ni (10 ) Ni) непрерывно подают смесь 5 об, NH> + 95 об. 0 с объемобъемной скоростью 1000 ч при темпео ратуре 90 С и атмосферном давлении.

Степень превращения аммиака 84%, се957526

Редактор П. Горькова

Техред В.Кадар

Корректор Е. Рошко

Тираж 455

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 3984/1

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лективность процесса по азоту 1007 за проход.

Пример 2. На катализатор ССГ(17 7. Ni) непрерывно подают смесь

5 об.Х NH + 95 об. 0 с объемной

5 скоростью 600 ч при температуре

70 С и атмосферном давлении. Степень .превращения аммиака 87%, селективность процесса по азоту составляет 1007. за проход.

Пример 3. То же, что в примео ре 1, при температуре 80 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007. за проход.

Пример 4. То же, что в примере Р 1, при температуре 90 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 100Х эа проход.

Пример 5. То же, что в примео ре 1, при температуре 100 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 эа проход.

Пример 6. То же, что в приме- 25 ре 1, при объемной скорости 1000 ч и температуре 80 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту

1007 за проход.

Пример 7. То же, что в приме- З0 ре 1, при объемной скорости 1000 ч и температуре 90 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту

1007 эа проход.

Пример 8. То же, что в приме- ре 1, при объемной скорости 1000 ч о и температуре 100 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.

Пример 9. То же, что в приме- 4о ре 1, при объемной скорости 1200 ч и температуре 80 С. Степень превращения аммиака 98,8Х, селективность по азоту 1007. за проход.

Пример 10. То же, что в примере 1, при объемной скорости 1200 ч о и температуре 90 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту

1007. эа проход.

Пример 11. То же, что в примере 1, при объемной скорости 1200 ч о и температуре 100 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.

Пример 12. На катализатор ССГNi (19,07 Ni) непрерывно подают смесь 38 об.Х NH + 95 об. . 0 с объемной скоростью 1200 ч при тем- а пературе 90 С и атмосферном давлении.

Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.

Пример 13, На катализатор

ССГ-Ni (25 7. Ni) непрерывно подают смесь 5 об.7 NH + 95 об.7 0 с объемной скоростью 1200 ч при температуо ре 90 С и атмосферном давлении. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.

Пример 14. То же, что в при- . мере 1, на катализаторе ССГ-Ni (17%

Ni) с объемной скоростью 1300 ч

Степень превращения аммиака 92Х, селективность процесса по азоту 1007. за проход.

Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным состоит в том, что процесс окисления аммиака до молекулярного азота протекает при значительно более низких температурах и в присутствии более доступного и дешевого катализатора ССГ-Ni. Следует отметить, что в настоящее время для очистки от выбросов аммиака используется абсорбционный и адсорбционный способы очистки. Первый из них требует больших количеств абсорбента (разбавленные кислые растворы), после насыщения абсорбента аммиаком возникает проблема утилизации этих растворов. При адсорбционном способе требуется регенерация сорбента. Предлагаемый каталитический способ нейтрализации аммиачных выбросов лишен укаэанных недостатков.