Способ приготовления катализаторов для синтеза аммиака

 

Класс 3

Я 88135

АВТОРСНОЕ СВИДЕТЕЛЬСТВО НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ способа приготовления катализаторов для синтеза аммиака.

К авторскому свидетельству С. С. Лачинова, заявленному

14 января 1934 года (спр. о перв. № 1405351, с присоединением заявки от 4 декабря 1933 года (спр. о перв. № 138439).

0 выдаче авторекого свидетельства опуоликовано 3I августа 1934 года.

Синтез аммиака в технике производится действием смешанных железных катализаторов, приготовляемых плавлением:

1) окислов железа с активаторами электротоком;

2) металлического железа при окислении его кислородом; при этом сплав с активаторами образуется за счет выделяющегося тепла окисления железа;

3) еще применяется способ приготовления аммиачных катализаторов образованием комплексных соединений железа.

Активаторами во всех случаях, главным образом, служат окислы щелочных и щелочноземельных металлов, а также Al,Оа и SiO, в различных комбинациях.

Проведенными автором в Госуд. И-те высоких давлений работами выявлено, что, если после окисления чистого железа кислородом образующуюся расплавленную массу вместе с добавленными активаторами нагреть каким-либо способом и поддержать окисленный продукт некоторое время, то охлажденный сплав представляет собой активный и устойчивый катализатор синтеза аммиака.

Приготовление производится следующим образом Металлическое железо окисляется кислородом, образующиеся окислы плавятся вследствие выделяющегося тепла, прйбавляются порциями активаторы и железо; когда окислительный процесс заканчивается, то начинается нагревание жидкого сплава каким-либо способом до более высокой температуры, при не прекращаемом дутье кислорода. Жидкий сплав выдерживается при высокой температуре некоторое время.

Получается низко-температурный активный и устойчивый катализатор.

Переплавка с добавлением небольшого количества Al О, -+ К 0 повышает активность катализатора.

Пример. 6 кг обыкновенной поде.лочной стали были расплавлены порциями при помощи ацетнлено-кислородной горелки с добавочным дутьем кислорода и к каждой порции прибавлены глинозем и азотнокислый калий. Когда все железо было расплавлено и были внес< ны все активаторы (0,4 кг Al20, и 0,8 кг

KN0,), то начали одним дутьем кислорода окислять и переплавлять всю массу до начала затвердевания. Вслед за этой операцией мощной ацетиленовой горелкой в присутствии слабого дутья кислорода массу хорошо переплавили, выдержав некоторое время в расплавленном состоянии. Затем катализатор был выгружен и операция плавления начата вновь. Полученный катализатор затем дробился и приготовлялся к загрузке в колонну синтеза известным способом.

Катализатор сплавлен описанным способом из. чистого металлического железа с добавлением А1,0а + К,О. Выдержка в повышенной температуре производилась ацетилено-кислородным пламенем. Полученный катализатор контактировал аммиака (в объемных процентах) в пределах 400 †5 при объемной скорости 1000 и при давлении

50 атм.— 7,29,, при Р = 200 атм.---15,7% и при P=250 атм.— 20,02 о.

Во время работы колонна синтеза два раза выключалась, охлаждаясь до комнатной температуры со всей находящейся в ней газовой смесью, а затем опять пускалась в работу. В обоих случаях катализатор неснизил своей актив. ности, что указывает на его устойчи-

Вость.

Сырьем для приготовления катализатора могут служить не только металлическое железо, но также и железные руды.

В этом случае железная руда (напри. мер, любой магнетит) без всякой очистки расплавляется при помощи кислородной горелки или иным способом и вносятся активаторы, и затем вся расплавленная масса выдерживается в сфере высокой температуры опреде пенное время, дабы успели пройти медленные процессы образования химических соединений между активаторами и окислами железа, а также процессы выжигания вредных примесей (S, P и пр.).

При изготовлении катализаторов из железными руд следует половинное количество активаторов смешивать предварительно с рудой, а другую половину прибавлять порциями в расплавляемую порциями массу.

Полученный сплав является активным, устойчивым катализатором синтеза NH,.

Переплавка с небольшим добавлением активаторов повышает активность и устойчивость катализатора.

Эксперт и редактор Ф. Ф. Рыбкин

Прим ер 1. Катализатор сплавлен из магнетита с большим содержанием примесей (4,0%, ЯО;4,2%, MgO; 2,8%, А1 О;

0,8% СаО; 0,3% Мп и др.); 2 кг магнетита были предварительно хорошо смешаны с 50 г А1аОа и 100 г КИО„затем масса порциями расплавлялась при помощи ацетилен-кислородной горелки с избытком кислорода и порциями прибавлялись 50 г AI20, и 100 г KNO3. Когда вся масса магнетита и активаторов была. внесена, весь сплав был хорошо переплавлен при добавочном дутье кислорода, затем катализатор был выгружен и операция плавления начата вновь.

Пример 2. Катализатор приготовлен из магнетита, содержащего Pe=64 /,;

St0ç=3.050/,; А1,03=2 50% Mg=1 93%

Са=0,32%; Мп=0,30% с добавлением известных активаторов. При объемной скорости газовой см.-си (3Н,+Х,) в 15000, при Р= 250 атм. и t = 500 катализатор дает 5 5% ХП„ причем катализатор был выдержан в течение двух суток при т, =600 — 650, что не привело к снижению его активности.

Предмет изобретения.

1. Способ приготовления катализаторов для синтеза аммиака путем нагревания железа в струе кислорода с прибавлением активаторов, отличающийся тем, что после окончания процесса окисления сплав выдерживают в расплавленном состоянии.

2. Прием выполнения способа, означенного в 1, отличающийся тем, что железо и активаторы вводят отдельными порциями еще до окончания полного окисления предыдущей порции.

3. Видоизменение способа, означенного в 1, отличающееся тем, что обработке подвергают частично окисленное железо в виде руд и т. п.

4. Прием выполнения способа, означенного в п. 3, отличающийся тем, что половину всего количества активаторов прибавляют к окислам железа в начале обработки, а другую половину последовательно отдельными порциями. IH. Про полиграф . Та:,.бгескал, 12. Зак. 551