Способ получения аммиака
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
