Работа. 6. Каталитическое окисление аммиака

Научные работы относятся к технической химии. Изучал каталитическое окисление аммиака, парциальную конденсацию газов, вопросы газификации торфа. Открыл [c.222]

Начало XX в. ознаменовалось еще более важными событиями. В 1903—1904 гг. Оствальд разработал способ получения азотной кислоты путем каталитического окисления аммиака на платине (см. [1, стр. 135]). Выдающимся успехом явился синтез аммиака, впервые осуществленный в 1908 г. в результате работ Нернста, Габера, Митташа и других химиков (см. [1, стр. 142]). [c.96]

На основе проведенного совместно с заводами и ГИАП обследования работы цехов окисления аммиака намечено определить технологические мероприятия по улучшению их состояния. При современных грандиозных планах развития производства минеральных удобрений необходимы совместные усилия научных работников институтов и вузов, а также инженеров заводов, принимающих участие в совершенствовании промышленных каталитических процессов. [c.63]

Если предположить, что подвижный кислород отличается от избыточного кислорода отсутствием добавочного электрона, поставляемого твердым телом, то кажется вероятным, что изменение электронных уровней закиси никеля под влиянием примесей не будет существенно сказываться на скорости низкотемпературного окисления окиси углерода. Действительно, если наша схема правильна, то скорость процесса будет определяться поверхностной диффузией с последующей реакцией между адсорбированными веществами. Наоборот, можно ожидать, что такое изменение уровней будет влиять на скорость высокотемпературного процесса, поскольку она зависит от степени доступности теплоты адсорбции избыточного кислорода. Мы увидим далее, что это предсказание оказывается правильным. Важная роль избыточного кислорода подтверждается результатами работы Крауса [36], изучавшего зависимость выхода закиси азота от времени при каталитическом окислении аммиака в струе при 300° С на окислах никеля, кобальта, железа и марганца. Титруя одновременно избыточный кислород, адсорбированный этими катализаторами, Краус установил замечательный факт строгой пропорциональности между избытком кислорода и процентным содержанием N2O в уходящих газах. Это соотношение [c.75]

РАБОТА 6 Каталитическое окисление аммиака [c.58]

В данной работе необходимо изучить каталитическое окисление аммиака и методы контроля этого процесса на лабораторной модельной установке, в частности определить зависимость степени контактирования (выхода) от температуры в контактной зоне и времени контактирования (времени пребывания газа в контактной зоне). [c.150]

Цель работы — изучение процесса каталитического окисления аммиака на лабораторной модельной установке. [c.232]

Зависимость производства азотной кислоты от импорта чилийской селитры заставила многочисленных исследователей упорно искать новых путей производства азотных соединений путем связывания азота воздуха. Эта задача была практически разрешена несколькими способами синтезом азотной кислоты из воздуха в электрической дуге , связыванием атмосферного азота в электропечах в виде цианамида кальция, и, наконец, еще более экономичным путем — синтезом аммиака из азота и водорода ПОД высоким давлением. Процесс каталитического окисления аммиака в азотную кислоту был осуществлен в России в 1916 г. на основе работ инж. И. И. Андреева. [c.44]

Работа 17 КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ АММИАКА [c.158]

Материал, из которого изготавливают химические аппараты, должен обладать высокой химической стойкостью не только для обеспечения необходимой долговечности аппарата, но и для безопасности условий работы и сохранения чистоты продукта. Разрушившийся материал загрязняет продукт, снижает его качество и может проявить каталитические свойства в побочных процессах или, наоборот, может быть каталитическим ядом (например, в процессе окисления аммиака). [c.8]

В ряде работ, проведенных методом теории ансамблей, было выяснено, что элементарный акт каталитических окислительно-восстановительных процессов протекает на одноатомном активном центре. Этот факт был установлен для окисления сернистого газа на платине и палладии, нанесенных на силикагель и алюмогель [10] для окисления аммиака на платине, нанесенной на силикагель [И] и алюмогель [12] для окисления сульфит-ионов [13] для восстановления нитрофенола и пикриновой кислоты на платине на угле [14] для восстановления ацетона на никеле в смешанных катализаторах Ni/MgO [15] и, наконец, для разложения перекиси водорода на различных адсорбционных катализаторах [13, 14, 16—19]. В дальнейшем будет рассматриваться этот последний процесс при использовании платиновых адсорбционных катализаторов на угле [20], силикагеле [21], окиси кадмия [19] и кадмии [18]. [c.123]

Согласно определению, катализатор сохраняется химически неизменным. Поэтому количество веществ, превращенных на катализаторе, не находится в какой-либо стехиометрической связи с количеством катализатора и, как правило, очень велико по сравнению с последним. Так, например, железный технический катализатор синтеза аммиака служит обычно свыше года, а за это время на нем удается получить количество аммиака, в несколько тысяч раз превышающее вес катализатора. Все же катализатор не может работать вечно и имеет определенный срок службы, даже если тщательно следить за чистотой газов, постоянством режима и т. п. При длительной работе катализатор подвергается механическому разрушению, часто весьма значительному. Особенно резко такое разрушение наблюдается в случае сильно экзотермических реакций. Так, при окислении аммиака на платиновых сетках на 1 т образующейся азотной кислоты распыляется около 40 мг платины. Причиной этого является, конечно, и чисто механический износ движущими газами, пылью, трением кусков катализатора друг о друга, но в более значительной мере тут играют, по-видимому, роль какие-то элементарные процессы, связанные с самим механизмом катализа. Катализатор часто теряет активность без видимого разрушения поверхности. В этих случаях говорят об утомлении катализатора. Причиной этого может быть либо рекристаллизация, уменьшающая удельную поверхность и иногда приводящая к превращению каталитически активных структур в неактивные, либо отложение на поверхности тех или иных нелетучих продуктов побочных реакций, например угля или смолистых веществ при различных органических реакциях. [c.89]

Теперь ведутся исследования процесса окисления аммиака со смесью, содержащей до 30—40% аммиака. В целях снижения высокой температуры, повышающейся вследствие большого тепловыделения до оптимальной, процесс ведется в струйном потоке в трубках, одна сторона которых каталитическая, а другая отводит тепло реакции [4]. Вследствие этого температуру процесса можно снизить с 2300 до 900° С и получить высокий выход концентрированных (до 60—70% содержания) окислов азота. В этом же направлении начата работа по окислению сернистого газа. [c.58]

Рассмотрим два примера. В. А. Ройтер и В. А. Юза недавно опубликовали работу [2] о каталитическом окислении водорода на УаОз, в которой показали, что лимитирующей стадией является хемосорбция водорода с передачей электронов через решетку катализатора адсорбируемому кислороду. Однако при окислении нафталина на том же катализаторе лимитирующей стадией является хемосорбция кислорода с образованием прочной акцепторной связи. Поэтому активное состояние катализатора (УгОб) для первой реакции характеризовалось его полным окислением с некоторым избытком хемосорбированного кислорода, а для второй реакции катализатор должен был быть в частично восстановленном состоянии с частичным образованием катионов ванадия пониженной валентности. Аналогичное положение имеет место и при катализе на металлах. В исследованиях, проведенных автором совместно с В. Н. Шишковой, Е. Д. Радченко, Л. Д. Кузнецовым и др., было показано, что в случае применения железного катализатора, промотированного окисью алюминия, для гидрирования окиси углерода (с лимитирующей донорной стадией) и в синтезе аммиака (с лимитирующей акцепторной стадией) при добавке в качестве второго промотора КгО (понижающей работу выхода) активность катализатора снижается в отношении первой реакции и повышается в отношении второй. Следовательно, промотирование железного катализатора при его использовании для гидрирования окиси углерода должно быть иным, чем при его использовании для синтеза аммиака. [c.100]

Известно, что на реакции гетерогенно-каталитического окисления оказывают влияние кислотно-основные свойства катализаторов [4]. Однако определение кислотности твердофазных катализаторов является сложной проблемой, [5]. Использовать известные методы определения кислотности катализаторов, содержащих в своем составе оксиды металлов переменной валентности, мы не могли по ряду причин. Так, в работах [6, 7] за меру кислотности принимали количество необратимо сорбированного основания (аммиака в статическом методе и пиперидина в импульсном газохроматографическом методе). При этом на стадии сорбции и десорбции не указывалось парциальное давление кислорода, а при вакуумировании или продувке реактора гелием происходит не только десорбция основания, но и восстановление входящих в состав катализатора оксидов металлов переменной валентности (Ре Мо ) до низших валентностей, что изменяет кислотные свойства. [c.113]

Каталитическая активность платиноидного катализатора после освобождения газа от фосфина почти не восстанавливается. Менее энергичным ядом для этого катализатора является также сероводород, который при содержании его в газе в количестве 1 /о снижает активность платиноидного катализатора на несколько процентов. При меньшем содержании HjS в газе активность катализатора, при переходе на работу с чистым газом, восстанавливается. Отравленные участки сетки при контактировании не раскаляются и остаются темными, так как на них окисление аммиака не происходит. Аммиак, выделенный из кок> сового газа, содержащий отравляющие платину вещества, в производстве азотной кислоты с данным катализатором не используется. [c.99]

Впервые явление катализа было открыто в 1806 г. Н. Клеманом и Ш. Дезормом в камерном процессе получения серной кислоты. Они установили каталитическое действие оксидов азота на скорость окисления SO . В конце XIX в. промышленным методом получения серной кислоты стал контактный способ, основанный на окислении SOj кислородом в присутствии платинового катализатора. В настоящее время вместо дорогостоящих платиповых катализаторов успешно работают оксидные смеси (например, VjOj с K2SO4). Каталитическим способом проводят промышленный синтез аммиака (N ) + 3 (Н ) —> 2 (NH.,), где в качестве катализатора используют железо, промо-тированное оксидами алюминия и калия. Синтез азотной кислоты осуществляют с помощью каталитического окисления аммиака в присутствии платинового катализатора. [c.179]

Уже в 1935 г. мы обратили внимание на существование еще одного типа каталитических реакций, ускоряемых под влиянием простого повышения концентраций у поверхности или посредством сгущения в пленку, без существенного изменения состояния и структуры отдельных молекул. Для такого катализа, так же как и для катализа парамагнитными веществами, характерно отсутствие или малая величина истинной энергии активации, связанной непосредственно с ускоряемым процессом, а не со снятием продуктов реакции с поверхности. Областью применения являются каталитические реакции свободных атомов, молекул радикалов, нестойких молекул . Со времени введения этого понятия появилось много экспериментальных работ, подтверждающих реальность и распространенность этой категории . Достаточно упомянуть работы по исследованию гибели радикалов на стекле, по образованию перекиси водорода из гидроксильных радикалов на стенках сосудов, работы по окислению аммиака атомным кислородом . Интересный случай такого катализа был доказан и исследован Гибянским на примере окисления окиси азота в двуокись на силикагеле. При этом наблюдались критические явления, которые могут быть истолкованы либо как результат появления плоских цепей, либо как следствие особого типа эффектов, обусловленных неоднородностью поверхности, [c.25]

Вильгельм Оствальд (1853—1932) родился в Риге, был сначала профессором в местном Политехникуме, затем профессором в Лейпциге, где основал Институт физической химии, который вскоре приобрел мировую славу. В период преподавания в Риге (1882—1887) Оствальд стал известен рядом работ по изучению химической динамики, в которых развивал представления о контактном, или каталитическом, действии. Новый период научной деятельности Оствальда начался с основания Журнала физической химии (1887) после того, как Аррениус выступил с теорией электролитической диссоциации. Деятельность Оствальда как ученого характеризуется теоретической разработкой общих принципов химии, экспериментальными исследованиями активности кислот и оснований и вообще проблемы химического сродства, изучением каталитического окисления аммиака и т. д. В Лейпцигской лаборатории сформировалось много известных химиков, таких, например, как Нернст, Ле Блан, Джонс, Бредиг, Боденштейн, Фрейндлих, Друккер, В. Бёттгер, П. Вальден и др. [c.405]

Пример прямого соотношения между каталитической активностью и проводимостью р-типа можно найти в работе Крауса [1021. Краус судил о степени проводимости р-типа ряда окислов, измеряя (методом титрования) избыточное количество кислорода в кристаллической решетке. Каталитическую активность канадого окисла он оценивал по процентному содержанию закиси азота, образующейся за определенный отрезок времени при каталитическом окислении аммиака на исследуемом окисле. Полученные им результаты показаны на рис. 25, где наблюдается линейное возрастание каталитической активности с увеличением концентрации избыточного кислорода в решетке окисла. Позднее Харт и Рос [103] провели тщательное исследование относительно эффективности различных окислов, исполь- [c.238]

Таким образом, при работе как по nepiBOMy, так и по второму способу в качестве исходного сырья используется синильная кислота. Последняя в свою очередь получается совместным каталитическим окислением аммиака и метана [c.106]

Работа посвящена экспериментальному исследованию адсорбционных и каталитических свойств углеродньге материалов и нанесенных на углерод катализаторов в процессах каталитического окисления веществ различной природы в водной фазе кислородом при повыщенных температурах и давлениях. Использованы как модельные растворы (хлор-, и азотсодержащие соединения), так и реальные стоки нефтехимических производств (- сернистые соединения), коксохимии (- аммиак, сернистые соединения), сточные воды щоколадной фабрики, спиртовых производств (- кислородсодержащие соединения), и другие. Исходные концентрации загрязняющих примесей были от 0.1 до 60 г/л, pH = 6.0 14. [c.87]

Но у адсорбционных катализаторов оказалось одно свойство, особенно незаменимое в тех случаях, когда в качестве активного вещества применяются редкие и дорогие металлы, например платина это — огромная производительность каталитического процесса на один грамм нанесенного вещества. Так, например, в работе [79] было дюказано, что продуктивность платинового адсорбционного катализатора в отношении окисления сернистого газа при степени заполнения а=0,00025 в 20 раз выше, чем продуктивность технического контакта из платины на силикагеле, в 40 раз выше, чем продуктивность платины на сульфате магния и в 71 раз выше, чём продуктивность платины на асбесте. Та же картина наблюдается для окисления аммиака [54] на адсорбционных катализаторах. Оказалось, что платиновые адсорбционные катализаторы способны дать на 1 г платины в сутки до 360 /сг НМОз, что в > 25 раз больше производительности платиновой сетки . [c.37]

В связи с тем что значительная часть современных азотнокислотных заводов работает,при повышенных давлениях порядка 6—8 кГ/см и намечается тенденция строительства новых заводов по переработке аммиака под давлением [3, 4], представляет особьш промБпиленный и научный интерес изучение контактных свойств иеплатиновых катализаторов для окисления аммиака при повышенном давлении. В литературе имеются лишь указания [1, 2] о том, что эти катализаторь для работы под давлением непригодны, так как их активность постепенно уменьшается. Предпринятые коллективом специальности технологии неорганических веществ Томского политехнического института систематические исследования активности различных каталитических систем показывают, что неплатиновые окисные катализаторы работают под давлением устойчиво и в лабораторных условиях можно достичь сравнительно высоких выходов окиси азота. [c.215]

Целью настоящей работы является изучение влияния метода приготовления С03О4 на ее каталитические свойства при окислении аммиака под давлением 8 кГ/см , при котором работает ряд отечественных азотнокислотных заводов. [c.226]

Л. В. Писаржевский и Е. И. Шульц исследовали индукционный период самоускоряющейся реакции соединения водорода и кислорода на платиновом катализаторе, приготовленном в виде пластинок, предварительно обработанных кислотой или щелочью или подвергнутых анодной или катодной поляризации. Кинетика этого процесса была исследована С. Ю. Елович и В. С. Розингом. Удалось показать, что самоускорение реакции не является результатом удаления с поверхности покрывающих или отравляющих ее примесей, а происходит благодаря явлению автокатализа, который наблюдается вследствие разрыхления поверхности контакта и создания высокоактивных поверхностных структур за счет энергии первичной экзотермической реакции. Самоускорение гетерогенных каталитических реакций оказалось довольно распространенным явлением. Например, И. Е. Ададуров наблюдал сильное разрыхление и активацию платиновых сеток при окислении аммиака, Д. П. Добычин то же явление само-активации катализатора наблюдал при разложении метилового спирта на окиси цинка, содержавшей промоторы. Перечисленные работы показывают, что кинетика гетерогенных реакций должна учитывать возможность автокатализа и плоских цепей. [c.10]

До Великой Октябрьской социалистической революции Россия не имела азотной промышленности. В настоящее время СССР имеет мощную азотную промышленность, основанную на каталитическом синтезе аммиака из азота и водорода с последующим окислением его в азотную кислоту. Работы в этой области проводились в ряде исследовательских учреждений Советского Союза. Основную стадию процесса — синтез аммиака — изучали Н. И. Кобозев, М. Я. Каган, В. А. Ройтер, Н. И. Морозов и другие исследователи. В этих работах детализованЁ схема реакции синтеза, идущей на активных участках катализатора с образованием поверхностных нитродов. Весьма подробно изучены наиболее важные железные катализаторы, промотированные окисью алюминия и калия. Н. И. Кобозев с сотрудниками выяснил роль окиси алюминия в реакции и показал, что в процессе реакции происходит торможение вследствие накопления окиси алюминия в поверхностном слое катализатора. Отдельно изучена роль окиси калия. П. В. Усачевым, С. С. Лачиновым и др. детально изучены условия, позволяющие получать высокоактивные катализаторы. В работах Г. И. Чуфарова изучена кинетика восстановления различных окислов железа, причем оказалось, что реакция идет в несколько стадий и является автокаталитическим процессом. [c.13]

Удельная каталитическая активность металлической примерно на два порядка выше активности наиболее активных окисных катализаторов [305]. Это, по-видимому, связано с более легкой активацией аммиака (как и водорода) на платине, и позволяет считать платину и окислы переходных металлов неоднотипными не только в реакции окисления водорода, но и в реакции окисления аммиака [305]. С другой стороны, скорости окисления аммиака на платине и окисных контактах различаются гораздо меньше, чем скорости окисления водорода, где это различие составляет 4—7 порядков [320]. Очевидно, именно поэтому в работе [300] приводятся данные, свидетельствующие о том, что при сравнительно низких температурах (200—400° С) скорости окисления аммиака на платине и сложных окисных марганецсодержащих контактах (например, на МпОа — СиО — СаСОд) сопоставимы. [c.254]

В главе четвертой Окисление аммиака, метано-аммиачных смесей, окиси углерода и сернистого газа рассматриваются окисление аммиака на платиновой сетке и на окисных катализаторах, синтез синильной кислоты и нитрилов, каталитическое окисление окиси углерода, окисление сернистого газа в серный ангидрид в производстве серной кислоты. Дается обзор теории и практики этих процессов, которые имеют первостепенное промышленное значение. Результаты исследований приведены в сжатой форме. Из советских работ отражены главным образом работы Г. К. Борескова и С. 3. Ро-гинского и их сотрудников. [c.7]

Получение серы, находящейся в тоночных газах, в промышленно-ценном виде приводит к проблеме использования извлеченных сернистых соединений более того, стоимость этих соединений лишь частично компенсирует стоимость их получения. Были сделаны попытки получать эту серу в виде серной кислоты, сернистого газа, сульфитных или сульфатных солей. Джонстон и его сотрудники в США усиленно изучали эту область и сделали сообщение о своей работе по получению серной кислоты слабой концентрации каталитическим окислением сернистого газа в растворе [128], поглощением и регенерацией сернистого газа раствором аммиака [129] и другими растворителями [130], а также применением окиси цинка [131]. [c.90]

Коллективом Государственного института азотной промышленности была проведена большая работа но совершенствованию катализатора синтеза аммиака, метанола, высших спиртов, окисления аммиака, а также конверсии метана с водяным паром. Суш ественный вклад в инженерную разработку каталитических процессов внесли ученые Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева, Ленинградского технологического института. Государственного института прикладной химии, Института физической химии Академии наук УССР и др. [c.61]

В процессе Оствальда в качестве катализатора используется платина и в результате реакции образуется только окись азота. Однако если такое каталитическое окисление протекает в присутствии окиси висмута при более низких температурах, то может происходить заметное превращение аммиака в закись азота. В связи с этим весьма показательной является недавняя работа Кобе и Хосмана [85], поскольку в ней было сообщено о возможности получения с заметным выходом соединения, содержащего связь азот — азот, путем окисления аммиака при низкой температуре (200°С). Для превращения аммиака в гидразин были сделаны попытки использовать также и другие катализаторы. Первое наблюдение такого каталитического действия было сделано Ходкинсоном и Трен-чем [78], которые пропускали сухой аммиак над нагретым сульфатом меди и получали продукт, являющийся, согласно их предположению, соединением гидразина. Этот результат в дальнейшем не был подтвержден. Если смесь аммиака и кислорода пропускать над нагретым платиновым катализатором со скоростью от 0,0023 до 0,0026 моля в час при очень низком давлении, то гидразин либо [c.29]

В 1914—1916 гг. инженер И. И, Андреев с сотрудниками изучили влияние различных факторов (состава и формы катализаторов, каталитических ядов и др.) на процесс окисления аммиака и сделали его совершенным. На основе полученных данных ими был спроектирован и построен (в г. Юзовке, ныне г. Донецк) в 1917 г. первый в России азотнокислотный завод. На нем применялся новый способ выделения и очистки аммиака, получаемого при коксовании углей, а также контактные аппараты новой конструкции с большей площадью контакта. Процесс окисления аммиака производился на более активных (платино-иридиевых) катализаторах, а для сооружения поглотительных башен использовали кислотоупорный материал (гранит). Опыт работы этого завода сыграл исключительно большую роль в развитии советской и мировой азотной промышленности. В связи с бурным развитием производства синтетического аммиака вся мировая промышленность перешла на получение азотной кислоты путем окисления его. [c.74]

Подводя итоги сказанному, можно видеть, что температура, давление, скорость реакции, катализаторы, концентрация аммиака в газовой смеси являются основными факторами реакции окисления аммиака в ЫО. Производственные установки работают при 780—900°С. При более высоких температурах (800—900°С) легче и с большей скоростью достигается полное окисление аммиака в окись азота, чем при пониженных температурах (600— 700° С). Выход основного продукта при 800°С достигает 98%. Процесс окисления аммиака идет автотермично, температура в зоне каталитического окисления поддерживается за счет тепла самой реакции. Чем выше содержание аммиака в газовой смеси, тем выше развивается температура в зоне контактирования. [c.102]

Данная работа является продолжением ранее н чатых исследований по выяснению природы хемосор ционной и каталитической активности оксидов щело но- и редкоземельных элементов [1—4]. В этих работ нами была обнаружена высокая каталитическая акти ность основных оксидов в низкотемпературном окисл НИИ водорода, связанная с образованием в реакц в качестве промежуточных продуктов активных перо сиднму Оо2- и гугтероксилных структур. В настоящ работе сделана попытка рассмотреть закономерное более сложных процессов каталитического окисленЕ таких, как окисление оксида углерода, диоксида сер аммиака и пропилена, а также окислительное дегидр рование циклогексена. [c.92]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология