Катализаторы окисления окиси азота

Современные методы получения азотной кислоты основаны на применении в качестве сырья синтетического аммиака и атмосферного воздуха. Производство состоит из двух основных стадий окисление аммиака в окись азота кислородом воздуха в присутствии катализатора окисление окиси азота в высшие окислы и абсорбция их водой с образованием разбавленной (50—57%-ной) азотной Кислоты. [c.67]

На рис. 67 показана схема заводского окисления аммиака до окиси азота, перевода окиси азота в двуокись с последующим получением азотной кислоты. На этих установках получают азотную кислоту. Смесь аммиака и воздуха поступает после подогрева в конвертор, в котором помещены в несколько ярусов сетки, сделанные из сплава платины с родием, играющие роль катализатора. Образующаяся окись азота поступает в окислительную башню, где идет превращение окиси азота в двуокись. Образовавшаяся двуокись поступает в поглотительную башню, где и образуется азотная кислота. Вода подается сверху в виде мелкого дождя, а двуокись идет снизу навстречу этому дождю. На дне поглотитель- [c.220]

Самым распространенным является способ получения кислоты каталитическим окислением аммиака. При пропускании смеси аммиака с избытком воздуха через нагретую сетку платинового катализатора образуется окись азота, которая кислородом воздуха окисляется в двуокись азота, а последняя с водой и кислородом воздуха образует азотную кислоту [c.230]

Теоретические основы окисления аммиака. Окисление аммиака представляет собой сложный физико-химический процесс. В зависимости от характера катализатора и условий, в которых протекает окисление, получаются различные продукты окисления окись азота, элементарный азот, а в некоторых случаях и закись азота, составляющие так называемые нитро з н ы е газы. Контактное окисление аммиака протекает согласно следующих реакций [c.97]

Окись азота является промышленным катализатором реакции окисления двуокиси серы. В этом случае реакция ускоряется вследствие протекания промежуточных реакций [c.80]

Сплавы платины с некоторыми металлами платиновой группы (Pd, Rh) являются непревзойденными катализаторами для избирательного окисления аммиака в окись азота [177—178]. Их используют в виде сеток разных размеров, благодаря чему создается большая поверхность катализатора в конверторе при относительно малом расходе платины. Обычно применяют сетки с диаметром проволоки 0,045—0,09 мм. Площадь сетки, не занятая проволокой, составляет - 50—60% общей площади. При изготовлении сеток из проволоки другого диаметра число сплетений изменяют таки.м [c.160]

В некоторых случаях, особенно прн гомогенном катализе, такое ускорение обусловлено образованием новых неустойчивых промежуточных соединений. Например, при производстве серной кислоты камерным способом катализатором реакции 50а + + 2 2 50з является окись азота. При этом реакция окисления идет в две стадии [c.406]

Изучая окисление аммиака, мы впервые встретились с химической реакцией, направление которой можно менять, изменяя условия течения реакции. Проводя ее без катализатора, получаем только азот, а на лучших катализаторах — до 98% аммиака окисляется в окись азота, остальные 2% — до азота. [c.47]

Окись азота получается также окислением аммиака кислородом воздуха в присутствии катализатора платины (см. стр. 240). [c.242]

Механизм реакций, протекающих в присутствии кислорода, еще не выяснен, хотя для его объяснения и предложены различные теории. Общеизвестно, что на платиновом катализаторе протекает окисление аммиака в окись азота. Эта окись азота взаимодействует с метаном на том же катализаторе, образуя цианистый водород по уравнению [c.226]

Окись азота и ацетилен можно окислять кислородом в присутствии катализатора или без него. В качестве окислителя помимо кислорода могут быть использованы такие газы, как озон, двуокись хлора и др. Продукты окисления выводят из системы. [c.434]

Гетерогенная каталитическая реакция наблюдается всегда, когда скорость химической реакции возрастает благодаря присутствию поверхности раздела двух фаз. Поверхности твердых тел особенно важны как гетерогенные катализаторы для реакций между газами или между газом и жидкостью. Проблемы, возникшие при попытках использовать эти поверхности для получения химических продуктов с большей скоростью и с большей селективностью, оказались захватывающими с точки зрения химиков и физиков. Можно без преувеличения сказать, что большинство усовершенствований, внесенных при использовании этих катализаторов для получения продуктов в крупном масштабе, явилось результатом тщательно продуманных и широко поставленных опытов, а не следствием применения химической теории. Широта области, охватываемой гетерогенным катализом, показывает масштаб этих усилий как указано в табл. 9 (см. стр. 152), к этому типу катализа относятся синтез аммиака из элементов и его окисление в окись азота и азотную кислоту, окисление двуокиси серы в трехокись и углеводородов в полезные кислородсодержащие продукты, различные реакции перегруппировки, циклизации, разложения и полимеризации, которые имеют место при крекинге нефти, синтез углеводородов, спиртов и альдегидов [c.18]

Многие реакции окисления катализируются металлами или окислами металлов. Некоторые из этих реакций были исследованы очень подробно, так как на них основаны важные промышленные процессы, а другие позволили к тому же получить сведения о механизме действия катализаторов окисления [118]. К первой группе относятся окисления аммиака в окись азота и, следовательно, в азотную кислоту [119], окисление аммиака в закись азота [120], двуокиси серы в трехокись [121], окисление окиси углерода в углекислоту [122] и различных углеводородов в более ценные кислородсодержащие продукты ]118]. Вторая группа включает окисление аммиака и двуокиси углерода на окисных катализаторах, этилена [c.320]

Однако в присутствии некоторых катализаторов это окисление можно регулировать соответствующим подбором температуры и объемной скорости таким образом, чтобы получать с очень хорошими выходами либо закись, либо окись азота. Поведение поверхностей таких катализаторов дает основание считать, что они действуют, хемосорбируя кислород в форме атомов на металлах или ионов на активных окислах. Конечно, относительно характера протекания этих реакций селективного окисления было много разногласий, однако можно констатировать, что и до сих пор еще не [c.321]

Окись азота, по-видимому, выполняет роль катализатора, уменьшая обрыв за счет реакции (8). Экспериментальное доказательство этого основывается на использовании самой окиси азота в качестве сенсибилизатора и на поведении других сенсибилизаторов, дающих, вероятно, окись азота [74]. Если смеси водорода и кислорода ввести в горячий реакционный сосуд с окисью азота, то почти мгновенно происходит воспламенение, при условии что давление окиси азота лежит выше нижнего предела, который очень напоминает величину предела для двуокиси азота. Возможно, в случае окиси азота имеется и верхний предел, что подтверждается полным анализом предложенной схемы [77], однако это трудно проверить из-за вероятного образования двуокиси азота при смешении газов во время впуска. При использовании в качестве сенсибилизаторов вещества типа хлористого нитрозила поведение системы оказывается очень сходным с ее поведением при добавлении NOg. И здесь наблюдается индукционный период, более короткий в случае частичного разложения хлористого нитрозила, причем обнаруживаются сенсибилизирующие пределы, почти идентичные с наблюдавшимися в случае NOo. Не исключена возможность, что пределы определяет [74] та же самая система N0—N0-2. Другие азотсодержащие газы, использовавшиеся в качестве сенсибилизаторов, действуют, по-видимому, аналогичным путем (например, в случае хлорпикрина). Недавно опубликованная работа по использованию аммиака в качестве сенсибилизатора в сочетании с наблюдавшимся образованием следов окиси азота при термическом окислении аммиака подтверждает, что аммиак также дает окись азота, являющуюся эффективным катализатором. Отличие от других сенсибилизаторов в данном случае состоит в том, что аммиак [78] удаляется скорее путем окисления, чем по реакции с водородом. Было бы интересно знать, достигается ли в этой системе стационарный уровень двуокиси азота. [c.484]

Трудности, встречающиеся при получении катализаторов определенной степени активности, объясняются, по всей вероятности, пренебрежением к учету факторов, определяющих первоначальное состояние катализатора. В качестве иллюстрации можно сослаться на платиновую чернь, губчатую платину и монолитную платину, применяемые при окислении аммиака [70]. Монолитная платина с блестящей поверхностью почти не обладает каталитической активностью, платиновая чернь и губчатая платина активны в такой степени, что окисление происходит до азота и водяного пара. Это позволяет предполагать, что другой тип платины будет эффективен при окислении аммиака в окись азота. Новые блестящие проволочные сетки были неактивны, но как только поверхность при обработке смесью аммиака и воздуха делалась матовой, каталитическая активность улучшалась. [c.113]

Окись меди входит в состав сложных катализаторов, ускоряющих некоторые процессы окисления водой (конверсия метана [587] и окиси углерода [417]) для серебряных и медных контактов характерно также окисление окисью азота (пропилена, окиси углерода, толуидинов др. молекул) [592, 1256, 1163—1166]. [c.1218]

Производство азотной кислоты из аммиака. Азотную кислоту в промышленных масштабах получают окислением аммиака. Такое окисление идет в несколько стадий. Смесь аммиака с воздухом сгорает на новерхности платинового катализатора, в результате чего образуется окись азота [c.308]

Каталитические явления очень широко распространены в природных процессах, в частности, в процессах, происходящих в растительных или животных организмах и в организме человека. Катализ широко используется в промышленности. В особенности широкое распространение получили реакции, в которых катализаторами являются вещества в твердом состоянии. Большая часть продукции, вырабатываемой химической промышленностью и смежными с ней отраслями, получается на основе использования каталитических форм проведения реакций. Сюда относятся процессы окисления двуокиси серы в трех-окись или непосредственное получение серной кислоты при окислении двуокиси серы в смеси с водяным паром, синтез аммиака и окисление его в окись азота, синтез метанола, некоторые методы получения жидкого моторного топлива на основе минеральных углей, процессы гидрогенизации растительных масел и др. [c.164]

В отсутствии катализаторов и способных к окислению веществ эта реакция при обычных температурах не идет из-за сильного замораживания. В присутствии воды и некоторых легко окисляющихся веществ (например, железных стружек) окись азота хотя и медленно, но уже при комнатной температуре начинает отдавать кислород, а освобождающиеся атомы азота в момент рождения превращают молекулы N0 в N20 [c.345]

В лаборатории окись азота обычно получается при действии разбавленной азотной кислоты на медь. Окись азота может быть получена также окислением аммиака в присутствии катализаторов (Р1, Си, некоторых окислов) [c.195]

Большинство катализаторов окисления представляет собой окислы таких металлов, которые могут существовать более чем в одном валентном состоянии. Исключения, по-видимому, составляют серебро, которое окисляет этилен в окись этилена [2], и платина, известная как хороший катализатор окисления аммиака [5, 6]. Однако имеются некоторые данные [9, 10], показывающие, что обе последние реакции происходят благодаря образованию хемосорбированного слоя кислорода на поверхности металла. Стоун [11] изучил реакцию разложения закиси азота на ряде окиснометаллических катализаторов. Эта реакция содержит четко выраженные стадии хемосорбции и десорбции, которые имеют место также в реакциях окисления. В связи с этим было высказано предположение (см. разд. 5.3.2.2), что закись азота быстро адсорбируется, присоединяя квазисвободный электрон поверхности [c.315]

В отсутствие катализатора окись азота из аммиака практически не образуется продуктами реакции являются элементарный азот и пары воды. При окислении аммиака кислородом воздуха в заводских установках 96—98% NH3 превращается з окись азота, остальные 4—2% теряются, образуя молекулярный азот. [c.264]

В отсутствие катализаторов аммиак практически окисляется всегда до элементарного азота. При окислении аммиака кислородом в присутствии катализаторов в зависимости от условий могут получаться окись азота, закись азота или элементарный аз от [c.265]

Реакция окисления аммиака кислородом относится к классу гетерогенно-газовых каталитических реакций. Применяя различные катализаторы и регулируя температуру и другие условия процесса, можно получить в качестве основного продукта реакции окись азота или закись азота. При 250—ЭОО° С в присутствии марганцевого катализатора 70% аммиака окисляется до НаО. На действующих азотнокислотных заводах выход окиси азота на платиновом катализаторе (с добавками НЬ, Ра) достигает 96—98%, остальной аммиак окисляется до элементарного азота и, следовательно, безвозвратно теряется. [c.266]

Высокая степень окисления аммиака в окись азота достигается только при тщательнейшей очистке аммиачно-воздушной смеси от указанных вредных примесей. Окончательная очистка аммиачно-воздушной смеси от пыли непосредственно перед контактным аппаратом или в самом контактном аппарате (до поступления газа на катализатор) производится путем пропускания газа через керамические (поролитовые) трубки. Пыль, оседающая на стенках трубок, периодически удаляется. [c.268]

Окисление окиси углерода с окисномедным катализатором [1], а также окисление этилена в присутствии серебряного катализатора [2] являются классическими примерами реакций гетерогенно-каталитического окисления. Непрерывные и тщательные исследования поверхностных реакций с участием окиси углерода привели к лучшему пониманию роли, которую играет катализатор. Совсем недавно изучение каталитического окисления различных углеводородов с помощью окиснометаллических катализаторов позволило получить дополнительные сведения о механизме реакций гетерогенного окисления [3]. Многие гетерогенно-каталитические реакции окисления служат основой важных промышленных процессов. В настоящее время каталитическое окисление толуола, ксилола и нафталина с использованием окислов металлов в качестве катализаторов [4] прочно вошло в практику как удобный метод крупномасштабного производства фталевого и малеинового ангидридов. Каталитическое окисление аммиака в присутствии платинового катализатора дает окись азота и поэтому используется при производстве азотной кислоты [5, 6]. Промышленное значение имеет также реакция окисления двуокиси серы в присутствии либо платинового катализатора [7], либо пятиокиси ванадия [8]. Так как все эти реакции были изучены в значительной степени, в данном разделе рассматриваются лишь отдельные примеры, достаточные для того, чтобы продемонстрировать основные принципы, играющие в катализе важную роль. [c.315]

Реакторы для производства синильной кислоты. Синильную кислоту получают путем пропускания смеси метана, воздуха и аммиака через катализатор в форме платиновых сит при температуре 1020° С (способ Андрусова). Недавно было установлено, что механизм этой реакции идентичен механизму реакции окисления аммиака в окись азота. [c.309]

Термическое окисление аммиака кислородом (без применения специальных катализаторов) протекает с измеримой скоростью только при температурах выше 300° С. Температура начала окисления аммиака в основном зависит от материала стенок реактора, которые, вероятно, оказывают каталитическое действие. При термическом окислении аммиака образуется вода и азот со Следами окиси азота. В присутствии катализаторов это окисление можно регулировать соответствующим подбором температуры и объемной скорости таким образом, чтобы получать либо закись, либо окись азота. Так при окислении аммиака на окисном марганцевом катализаторе нри температурах до 250° С образуется только азот и закись азота NjO. Дальнейшее повышение темнерату ры приводит к образованию окиси азота N0. На смешанном катализаторе (45% СиО -Ь 45% MnOj -h -Ь 10% СаСОз) ДО 350° С также образуется только азот и закись азота. При повышении температуры появляется окись азота, а доля азота и закиси азота снижается. На других катализаторах и в области более высоких температур ( 600° С) закись азота не образуется, но получаются одновременно окись азота и азот в различных соотношениях. [c.155]

В стадии окисления воздух, содержащий 10 об.% аммиака, пропускают при 750—1000° и давлении 1—6 ama над платино-родиевой сеткой в качестве катализатора. Горячие газы охлаждают, после чего окись азота доокис-ляется добавочным количеством воздуха в двуокись азота. Этот процесс проводят в водяных скрубберах, где образуется азотная кислота. Последняя получается в виде 50—65%-ного водного раствора. Нитрат аммония применяется в качестве компонента взрывчатых веществ и для получения закиси азота. В настоящее время его применяют во всем мире главным образом как удобрение. [c.54]

Чтобы избежать образования взрывчатых смесей, на каждый моль азотной кислоты вводят по меньшей мере 2 моля углеводорода. Окисляющая парафин азотная кислота восстанавливается в окись азота, которую легко перевести обратно в НМОд. В результате этого выход нитропроизводных парафинов, считая на прореагировавшую кислоту, может достигать 90%. Большинство из испытанных до сих пор катализаторов вызывают только ускорение реакции окисления. Повышение температуры увеличивает скорость нитрования, благоприятствует образованию первичных нитро-производных за счет вторичных и третичных и повышает выход продуктов расщепления углеродного скелета. Следует указать на аналогию в отношении влияния температуры, которая существует между парофазным нитрованием и парофазным хлорированием парафинов (гл. 5). При постоянной продолжительности реакции кривая зависимости степени превращения от лемпературы проходит через максимум. При температурах ниже оптимальной происходит в значительной степени пиролиз нитропарафинов. Реакция нитрования парафинов весьма экзотермична, поэтому, чтобы предотвратить местные перегревы, которые могут вызвать процессы, не поддающиеся управлению, в промышленных условиях заданную температуру поддерживают с точностью 1 °- [c.91]

В процессе Андруссова (метод частичного сожжения) пользуются катализаторами, применяемыми при окислении аммиака в окись азота (одна из стадий производства азотной кислоты гл. 3, стр. 54). Образование цианистого водорода из окиси азота и органических соединений наблюдал еще Кульман в 1839 г. Позднее запатентован способ получения цианистого водорода, согласно которому смесь окиси азота и метана или его гомологов пропускают при 1000° над платиновым катализатором [11]. [c.377]

Роль катализатора, как вещества, участвующего в реакции, была обоснована М. Клеманом и X. Дезормом в 1806 г. [2] в связи с изучением ими камерного способа получения серной кислоты. Они объясняли этот синтез образованием промежуточного соединения сернистого газа с окислами азота и считали, что ...азотная кислота есть только орудие для полного окисления серы Окись азота [c.87]

По сравнению с массами реагнруюпгих веществ количество введенного катализатора ничтожно мало например, 1 кг илатино-родиевой сетки (катализатор) способствует окислению в окись азота 1 000 000 кг аммиака. [c.130]

Среди примеров катализаторов реакций горения укажем воду НдО, которая влияет на реакцию окисления окиси углерода СО + /2 2 СЮа ). Механизм реакции, но которому протекает катализ, таков СО + НдО СОз -Ь -Ь 2Н и 2Н -1- 72 2 НзО. Окись азота (N0) также служит ката.лизатором реакции окисления СО по механизму N0 Ч- Оз -> 2N02 и N 3 + СО N0 -1- СОз. В обоих этих примерах промежуточное соединение (например, Н или КОз) образуется, а затем разлагается. Добавление небольшого количества КОз к смеси Нд — Оз приводит к взрыву с разветвленной цепной реакцией. [c.497]

Параллель между магнитной чувствительностью и каталитической активностью элементов, служащих катализаторами, была доказана экспериментально в нескольких примерах. Фаркаш и Захссе [97] показали, что парамагнитные газы (кислород, двуокись азота и окись азота) индуцируют каталитическую конверсию pH2->i H2 таким же образом, как и ионы группы железа или ионы редких земель. Однако нельзя провести параллели между ролью парамагнитных катализаторов в этой реакции и ролью, которую они играют в любой другой известной реакции, так как пара- орто- превращение происходит без разрушения или образования химических связей, скорее оно заключается в изменении магнитных свойств существующей связи, поскольку магниты, как и следует ожидать, являются хорошими катализаторами для осуществления магнитных возмущений (Кассель). Розенбаум и Хогнесс [2П] нашли, что атомы иода катализируют пара-орто-превращение водорода вследствие своего парамагнетизма. Была сделана попытка сравнить изменения магнитных свойств определенных каталитических смесей при термической обработке, и их поведение при каталитическом разложении окиси азота или окислении окиси углерода [146]. Увеличение активности катализатора совпадало с образованием на поверхности парамагнитной аморфной пленки, специфичной для природы смешанных катализаторов в определенных интервалах температуры. [c.82]

Яды специфичны для различных катализаторов, как и для различных реакций, в которых катализаторы принимают участие. Например, водород действует как яд при образовании воды на сплавах благородных металлов и железа, а кислород отравляет синтез воды на сплавах из благородных металлов и никеля [238] Вода при высокой концентрации отравляет сжигание окиси >тлерода иа различных катализаторах [56]. Соединения мышьяка являются сильными ядами для катализаторов, применяемых в контактном процессе получения серного ангидрида. Мышьяковистый ангидрид — сильный яд для каталитической гидрогенизации с платиной вследствие восстановления его в арсин. Тот же самый яд оказывает относительно слабое действие на активность платины при разложении перекиси водорода. Таким образом, некоторые вещества могут действовать как яды для определенных каталитических реакций, в других случаях совсем не действуя они могут даже действовать как промоторы в некоторых каталитических реакциях. Висмут, сильный яд для железа при каталитической гидрогенизации, является одним из наиболее активных промоторов для же леза при каталитическом окислении аммиака в окись азота. Подобным образом фосфат кальция является промотором для никеля в каталитической гидрогенизации, между тем как фссфор или фосфин сильные яды. Никель, отравленный тиофеном, не гидрогенизирует ароматический цикл, в то время как его способность гидрогенизировать олефины не нарушается [130, 161]. Сера или сульфиды, которые обычно действуют как яды, при каталитическом восстановлении бензоилхлорида и гидрогенизации смол могзт действовать как катализаторы [184]. Сероуглерод действует как ускоритель в процессе растворения кадмия в соляной кислоте [226]. Есть случаи, когда вещество, взятое в маленьких количествах, остается неактивным, но при применении в большом количестве действует как яд. Например, в реакции нафталина с японской кислой землей хлороформ неактивен в малом количестве и не оказывает никакого отравляющего действия, но взятый в большом количестве вызывает уменьшение количества смолы, образующейся с нафталином под влиянием земли. Хлористоводородная кислота, образующаяся из хлороформа, взятого в больших количествах, уменьшает каталитическую активность [134]. [c.392]

При температуре зажигания (160—180° С) на платине, как и на окисных контактах, основным продуктом окисления является азот кроме того, образуется немного N20 и следовые количества N0 [328]. С повышением температуры выход N30 увеличивается, проходя, как и на окислах, через размытый максимум в температурной области 200—400° С. В то же время на платине максимальный выход N36 существенно ниже, чем на наиболее активных окисных катализаторах (С03О4, МпОа) [300, 305]. Повышение давления способствует увеличению выхода ЫаО на платине по данным [328], избирательность по N36 катализатора (0,5%) на А12О3 при 300° С и давлении 3,7 бар достигает 75%, а при атмосферном давлении она не превышает 40%. Наиболее существенной чертой, отличающей платину от окислов при окиые-нии аммиака в области низких температур, является ее избирательность по N0 уже при 300° С она может превышать 50% [300], хотя при 200° С N0 в продуктах окисления практически еще отсутствует [328]. На окислах температура начала образования N0 находится в пределах 400—500° С [298]. [c.254]

Литературный материал, собранный мисс Вандерворт, ограничился рефератами Хемикел Абстракте за период с 1940 по 1956 г. Ею собраны данные по вопросам кинетики, механизма реакций, аппаратуры лабораторных и опытных установок, заводского оборудования, а также по катализаторам окисления в паровой фазе и по каталитическим процессам. В предметном указателе Хемикал Абстракте просматривались следующие заголовки окисление, кислород, воздух, аммиак, азотная кислота, окись азота, окись углерода, двуокись серы, серная кислота, трехокись серы, ацетилен, соединения ацетилена, бензол, этилен, окись этилена, антрацен, нафталин, ксилолы, водород, синильная кислота, амины, циклоалканы, толуол, тиолы, соединения меркаптана, альдегид, кетоны, спирты, катализ и катализаторы. В обзор включены статьи, опубликованные в 1957 г. [c.204]

Азотную кислоту в промышленных масштабах получают путем окисления аммиака кислородом воздуха в контактных аппаратах с платиновым катализатором. Образуюш аяся при этом окись азота в специальных башнях и автоклавах доокисляется вначале до двуокиси азота, а затем до азотной кислоты. [c.657]

Такой мехайизм действия яримесей на каталитические свойства металлов справедлив не только для реакции окисления этилена в окись этилена, но и для других каталитических реакций, идущих на металлах. Например, на поверхности железного катализатора синтеза аммиака азот [c.91]

Образующаяся в реакции окись азота доокисляется до двуокиси чистым кислородом или воздухом и вновь направляется на окисление. Таким образом, двуокись азота служит катализатором (как в нитрозном методе производства серной [c.286]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология