Активаторы катализаторов синтеза аммиака

Малые примеси к активной фазе катализатора (металла, полупроводника), как это объясняется электронной теорией катализа, могут резко повышать ее каталитическую активность и влиять на селективность каталитического процесса. Вокруг чужеродного атома, внедрившегося в поверхность катализатора, образуется зона напряжений, спадающих от центра к периферии, обладающих различной избыточной энергией, широким набором дополнительных локальных уровней энергий адсорбции. Тем самым повышается вероятность возникновения участков, оптимально соответствующих условиям данной реакции. Это обычный механизм промотирования катализаторов. Эффективность промотирующего действия добавок (активаторов, промоторов) растет с интенсивностью вызываемых ими нарушений решетки. Поэтому особенно эффективным нередко оказывается промотирование весьма малыми количествами таких веществ, которые при более высоких их содержаниях отравляют катализатор. Промотор может содействовать течению гетерогенно-каталитической реакции, способствуя адсорбции реагирующих веществ или десорбции продуктов с поверхности катализатора. Так, добавка оксида калия к железному катализатору синтеза аммиака способствует десорбции образующегося аммиака с поверхности. [c.306]

К промоторам и активаторам примыкают стабилизаторы (структурообразующие промоторы), тормозящие спекание и рекристаллизацию и тем самым повышающие устойчивость катализаторов к высоким температурам, а иногда и к действию ядов. Последний случай нередко имеет место при нанесении активной фазы на носитель с высокоразвитой поверхностью (силикагель, активный уголь и т. д.), адсорбирующий отравляющие примеси. Весьма эффективна защита активной фазы от отравления в случае цеолитных катализаторов. Повышающие термическую устойчивость стабилизаторы, тормозящие процессы спекания и снижения удельной поверхности, обычно представляют собой тугоплавкие оксиды алюминия, кремния, циркония, тория и т. д. Примером является добавка оксида алюминия к железному катализатору синтеза аммиака. [c.306]

Каково назначение катализаторов синтеза аммиака Какие катализаторы применяются в промышленности Какие промоторы (активаторы) входят в состав катализаторов синтеза аммиака и их назначение [c.135]

Катализатор синтеза аммиака имеет среди прочих катализаторов самую длительную историю промышленного использования и разработок. Он проложил дорогу каталитическим процессам при высоком давлении и тем самым положил начало созданию значительной части современной химической индустрии — от синтеза метанола до нефтепереработки. Эмпирические и фундаментальные исследования этого катализатора впервые раскрыли многие аспекты катализа, например функции промоторов и активаторов, которые сегодня общеизвестны. [c.172]

Обнаружено, что добавление к катализатору вещества, которое само по себе может и не обладать каталитическим действием, приводит иногда к значительному увеличению эффективности процесса. Такие вещества называют промоторами или активаторами. Например, железный катализатор синтеза аммиака содержит в качестве промоторов А Оз и К2О в количестве нескольких процентов. Здесь АЬОз является структурообразующей добавкой, а К2О — активирующей. [c.765]

Несколько лет тому назад Тейлор высказал предположение, что теорию активных центров возможно согласовать с некоторыми экспериментальными данными, подтверждающими однородность поверхности катализаторов, заменив ее теорией центров загрязнения . По этой теории отравляющее действие молекул кислорода, адсорбированных на катализаторе синтеза аммиака, должно заключаться не в связывании кислородом некоторых, особенно активных атомов катализатора, а в ослаблении нормальной активности многих расположенных рядом атомов железа. При этом влияние активаторов сводится к образованию центров загрязнения , действие которых обратно действию ядов, т. е. увеличивает активность соседних атомов железа. Предлагались различные другие теории процесса катализа, часто соверщенно противоречивые и не объясняющие наблюдавшихся явлений. [c.499]

Если вернуться к реакции синтеза аммиака, выражаемой уравнением (1.1), следует напомнить об ее обратимости и зависимости равновесных концентраций реагентов от условий, т. е. в первую очередь от температуры (Г) и общего давления (Р). В табл. 1 приведены равновесные концентрации аммиака (в мольных процентах) для двух температур и трех давлений, полученные Ф. Габером в начале текущего века. Они показывают, что равновесная концентрация аммиака увеличивается с давлением. При повышении давления от 1 до 600 атм это увеличение характеризуется отношениями ПО (400° С) и 360 (500° С). Таким образом, синтез аммиака следует проводить при возможно более высоком давлении. Как известно, это требование соблюдается в методах синтеза, применяющихся в промышленности, где давления достигают 1000 атм. С другой стороны, повышение температуры уменьшает равновесную концентрацию (выход) аммиака. Следовательно, его синтез надлежало бы проводить при возможно более низкой температуре, у вторую рекомендацию, вытекающую из изучения тепловых явлений и термических свойств, не удается использовать в полной мере. Дело в том, что приведенные в таблице данные характеризуют равновесное, т. е. конечное, состояние реагирующей системы и ничего не говорят, за какое время это состояние может быть достигнуто. Фактор времени учитывается в другом разделе физической химии — химической кинетике. Она подсказывает, что скорость химической реакции очень быстро уменьшается с понижением температуры. Поэтому может оказаться, что при какой-то температуре хороший выход может быть достигнут за слишком продолжительное время, скажем за миллиард лет. С другой стороны, согласно данным кинетики скорость реакцин можно увеличить применением катализаторов. В итоге комплексного физико-химическоге изучения, реакцию синтеза аммиака проводят при температуре 450— —500° С на катализаторах, состоящих из металлического железа, содержащего некоторые активаторы (промоторы). [c.6]

Сотрудники ГИВДа С. С. Лачинов и В. Г. Телегин изучили влияние активаторов на катализатор синтеза аммиака добавление КгО придает устойчивость катализатору, незначительно снижая выход аммиака введение КгО совместно с АЬОз повышает его активность и устойчивость. В октябре 1934 г. на Горловском азотно-туковом заводе успешно прошли испытания катализатора ГИВД-Л-1. [c.33]

В промышленности применяется два способа производства катализаторов для синтеза аммиака. Один из них заключается в смешении с активаторами железных стружек или измельченного другим способом железа и последующем сжигании смеси в струе кислорода. Как известно из литературы этот способ применялся германскими заводами. [c.543]

Реакция синтеза аммиака требует большой энергии активации. Процесс ведут в промышленности в присутствии катализатора при высоком давлении, повышающем равновесную степень превращения, и при высокой температуре, обеспечивающей достаточно большую скорость процесса, но в известной мере смещающей равновесие в сторону исходных продуктов. Катализатором синтеза аммиака служит железо с активаторами К2О, АЬОз, 5Юг, СаО. Однако и в оптимальных условиях проведения процесса фактический выход аммиака невелик [л == 18—22% (об.)]. Поэтому процесс ведут по циклической схеме. [c.156]

Для оценки влияния активаторов на устойчивость железных катализаторов синтеза аммиака ряд серий образцов подвергался перегреву и отравлению. В табл. 1 представлены результаты опыта по перегреву образцов, отличающихся содержанием KjO. [c.329]

Катализатор для синтеза аммиака под давлением 200 ат готовился из железной руды путем дробления магнитного железняка и двухкратного пропускания через магнитный сепаратор для частичного удаления окиси кремния и подобных примесей, и плавился после добавления азотнокислого калия или окиси алюминия в качестве активаторов. Расплавленная масса после охлажде- [c.284]

Железо, расплавленное с такими активаторами, как окись алюминия и окись калия, подвергнутое действию ультразвуковых волн и обработанное обычным способом, считалось хорошим катализатором для процессов гидрогенизации и синтеза аммиака [412]. [c.286]

При температурах синтеза аммиака происходит рост кристаллов железа, вследствие чего уменьшается количество неуравновешенных атомов и поверхность катализатора. Это приводит к снижению его активности. Чтобы при длительной работе катализатора воспрепятствовать переходу его активных центров в неактивное состояние, в состав катализатора вводят активаторы (промоторы), например окись алюминия, которая трудно восстанавливается и обволакивает образовавшиеся кристаллы железа тонкой окисной пленкой, затрудняющей взаимодействие между атомами железа и потому замедляющей рост кристаллов. [c.204]

Для синтеза аммиака применяют железные катализаторы, получаемые сплавлением окислов железа (Рс204) с активаторами и последующим восстановлением окислов до металлического железа. В качестве активаторов используют окись алюминия (АЬОз) и окись калия (К2О). [c.60]

В качестве катализаторов реакции синтеза аммиака можно применять железо, марганец, вольфрам и некоторые другие специально приготовленные металлы. Присутствие в катализаторе небольшого количества добавок повышает его активность и устойчивость. Такие вещества называются промоторами, или активаторами. [c.262]

Состав катализаторов. В промышленности для синтеза аммиака используют исключительно железные катализаторы, получаемые сплавлением окислов железа е 0 ) с активаторами и последующим восстановлением окислов железа до металлического. [c.262]

Наиболее пригодным катализатором для синтеза аммиака оказалось металли ческое железо с добавкой Незначительных количеств активаторов — окислов калия и алюминия. [c.95]

Катализатором синтеза аммиака служит железо с активаторами КгО, AI2O3, SIO2, СаО. Одиако и в оптимальных условиях проведения процесса фактический выход аммиака невелик [л = 18—22% (об.)]. Поэтому процесс ведут по циклической схеме. В колонну синтеза подают циркуляционный газ, содержащий не-сконденсировавшийся в холодильниках аммиак, и свежую азотоводородную смесь в количестве, компенсирующем полученный продукт и потери. [c.118]

Замечено, что некоторые вещества, сами по себе неактивные, при добавлении в небольших количествах к катализаторам могут значительно увеличить их активность. Подобные вещества называются промоторами или активаторами. Например, действие железного катализатора при синтезе аммиака можно усилить прибавлением к нему окислов калия или алюминия. Добавление церия к никелевому катализатору усиливает действие последнего при реакции взаимодействия окиси углерода с водородом с образованием метана. Каталитическая активность пятиокиси ванадия по отношению к реакции окисления ЗОг повышается в сотни раз при добавлении небольших количеств щелочи. [c.300]

Для ускорения процесса применяется никелевый катализатор с добавкой активаторов. После конверсии получается газ, содержащий при работе на 98%-ном кислороде—72% Н2, 23% СО,, 4% СО и остальное—СН , N2 и Аг при работе на обогащенном кислородом воздухе газ содержит 56% Н2, 21% СО2, 4% СО, 18% N2 и остальное—СН и Аг. После очистки газа от СО2 и СО получают азото-водородную смесь с содержанием 75% Н2 и 25% N2, используемую для синтеза аммиака. [c.16]

К железному катализатору добавляют окись алюминия А1зОз и окись калия КаО, которые являются активаторами катализаторов. Активаторы не ускоряют реакцию синтеза аммиака, а улучшают физическую структуру катализатора, повышают его устойчивость, увеличивают число активных центров. Окись алюминия обволакивает кристаллы железа тонкой пленкой, которая мешает взаимодействию атомов железа и росту кристаллов. Однако окись алюминия обладает свойством адсорбировать, т. е. удерживать на своей поверхности образовавшийся аммиак, что является крайне [c.169]

Активаторы или промоторы — вещества, повышающие активность основного катализатора, например, окислы щелочных металлов увеличивают активность железных катализаторов в синтезе аммиака и ванадиевых катализаторов при окислении двуокиси серы. [c.105]

Состав катализаторов. В промышленности для синтеза аммиака используются исключительно железные катализаторы, получаемые сплавлением окислов железа (Ре О ) с активаторами. [c.278]

АКТИВАТОРЫ (промоторы) — вещества, добавление которых к основному действующему веществу катализатора увеличивает его активность, стойкость или избирательность. Например, к железу — катализатору синтеза аммиака — добавляют активаторы А12О3, К О. В биохимии А. усиливают действие ферментов и т. д. [c.13]

Для синтеза аммиака предлагался катализатор, полученный окислением расплавленного железа или сплавов железа в токе кислорода и нагреванием в тигле, покрытом массой, аналогичной приготовляемой [20]. Катализатор для конверсии водяного газа с водяным паром при 320--330°, стойкий по отношению к таким ядам, как сероводород, приготовляют растворением 100 кг железа в разбавленной азотной кислоте, раствор обрабатывают 10 кг хромовой кислоты и 20 кг хромовокислого калия, осаждают аммиаком при 60 —80°, осадок промывают, смешивают с 1 кг углекислого бария и сушат [318]. Другой активный, стойкий катализатор для синтеза аммиака при температуре 550° и давлении 250 ат [скорость на объем газовой реагирующей смеси (ЗН + Ng 2NH3) и часовая объемная скорость реагентов равна 15 000] готовят из чистого железа или железосодержащих руд, окисленных в токе кислорода, с добавкой активаторов, например окиси алюминия или азотнокислого калия. Рекомендуется выдерживать расплавленную жидкость при высокой температуре в течение некоторого времени в токе кислорода. При применении железной руды (магнетита или магнитного железняка), содержащей много примесей (4,0% двуокиси кремния, 4,2% окиси магния, 2,8% окиси алюминия, 0,8% окиси кальция и 0,3% марганца), ее плавят на кислородно-ацетиленовой горелке и вводят активаторы, расплавленную массу выдерживают при высокой температуре с тем, чтобы довести до конца реакцию между окисью железа и активатором и удалить серу и фосфор. При приготовлении катализаторов из железной руды рекомендуется смешивать половину количества актцватора с окисью железа, добавляя вторую половину малыми порциями в частично расплавленную массу. Например, 2 кг магнитного железняка смешивают с 50 г окиси алю-Ашния и 100 г азотнокислого калия (добавляемого малыми порциями), смесь частично расплавляют и обрабатывают избытком кислорода. Приготовленный таким образом катализатор выгружают и процесс повторяют [256]. [c.284]

Активаторы (от лат. a tivus — активный, деятельный), В химии 1) вещества (промоторы), добавление которых к катализатору увеличивает его активность, избирательность или устойчивость. Напр,, железный катализатор синтеза аммиака содержит несколько процентов активирующих веществ AI2O3, К2О. Оксид ванадия (V) — катализатор окисления SOa в ЗОз — активируют добавками оксидов щелочных металлов 2) атомы элементов, вводимые в небольших количествах в кристаллическую решетку кристаллофосфоров, образующие вместе с окружающими их атомами решетки центры люминесценции кристаллофосфоров. Для кристаллофос-(юра сульфида цинка А, являются Си, Ag, Au, Mn, редкоземельные элементы для флюорита СаРг— редкоземельные элементы 3) вещества, способствующие коррозии, напр,, ионы водорода, кислород, растворенный в воде 4) вещества, усиливающие действие ферментов. [c.10]

Активность катализатора сильно зависит от присутствия посторонних веществ, действие которых может быть двояким увеличивать активность катализатора или снижать ее. Вещества, не обладающие каталитической активностью, но увеличивающие активность катализатора, называются промоторами или активаторами. Так, например, катализаторы синтеза аммиака (Fe, Мо, W, Ni, Со) значительно активируются в присутствии тугоплавких оксидов AI2O3, MgO, СГ2О3. Вещества, способствующие снижению активности катализатора, вплоть до полной ее потери, называются каталитическими ядами. При взаимодействии ядов с катализатором образуются малоактивные продукты, не обладающие каталитическим действием. Это явление называете отравлением катализатора. В зависимости от стабильности образовавшихся продуктов отравление бывает обратимым и необратимым. При обратимом отравлении активность катализатора может быть восстановлена пропусканием свежих порций реакционной смеси. При необратимом отравлении требуется полная регенерация катализатора или его замена. [c.142]

Очень часто для достижения более высокой каталитической активности используются одновременно активаторы обоих типов. В качестве иллюстрации может служить железный катализатор синтеза аммиака, активированный А12О3 и К2О. Первый из этих окислов действует как структурный активатор, второй — как электронный. [c.11]

Проводились также исследования адсорбции других газов на катализаторах синтеза аммиака. Особый интерес представляют исследования процесса адсорбции СО2, имеющего специфический характер. Катализаторы, содержащие окислы щелочных металлов, адсорбируют СО2 в количестве, гораздо большем, чем соответствует увеличению поверхности катализатора в нр -сутствии активатора . Если принять, что увеличенная адсор-бируемость двуокиси углерода вызывается накоплением К2О на поверхности катализатора, пришлось бы допустить, что 70— 75% его поверхности покрыто окисью калия, хотя общее содер- [c.504]

Процесс приготовления катализатора синтеза аммиака заключается в сплавлении окислов железа с активаторами (первая стадия) и в восстановлении их водородом (вторая стадия). Для получения катализатора металлическое железо нужного качества вначале подогревают в толстостенном тигле ацетилено-кислородным пламенем, затем сжигают в струе кислорода, вводя при этом активаторы- Полученный сплав Рез04 с активаторами выливают в форму и после охлаждения дробят, рассевают и отбирают фракцию требуемого гранулометрического состава, которую используют как катализатор для загрузки в колонны синтеза аммиака. [c.279]

Например, для реакции синтеза аммиака в качестве катализатора применяют железо с добавками активаторов АЬОз и К2О в количестве 3—5%. При контактном окислении сернистого газа в серный ангидрид катализатором является пятиокись ванадия, активированная добавками щелочей. Каталитическая активность УаОн при введении щелочей повышается в сотни раз. [c.144]

Применение активаторов, улучшающих каталитическое действие, также отмечалось в патентах, относящихся к начальному периоду развития метода синтеза аммиака. В этих очень поверхностных описаниях не указываются фактически применяемые компоненты и способы их введения. Подробно описаны вещества, присутствие которых в катализаторах ухудш ает их активность. К таким веществам относятся, например, сера, селен, теллур, фосфор, мышьяк, висмут, бор, свинец, цинк, олово и их соединения. Следует, однако, отметить, что Р2О5, особенно совА1естно с К2О, очень хорошо активирует железо. [c.541]

Применяя приведенный выше метод Шеррера, ряд исследователей изучили зависимость между каталитической активностью и размерами частиц катализатора. Викоф и Критенден [482] применили метод Шеррера при изучении влияния активаторов на торможение роста кристаллитов железа в катализаторе, применяемом для синтеза аммиака. Были вычерчены диаграммы восстановленного при температуре около 400° активированного и неактивированного железного катализатора, они показали нормальные резкие линии. Эти катализаторы нагревались в токе водорода в течение 4 часов при 650°. Даже п еле многомесячного употребления при температуре 450—500° активированный катализатор не давал заметного роста кристаллитов. Кларк и Аборн [86] исследовали активность платинового катализатора и нашли, что рост активности не следует непрерывно за изменением размера кристаллитов, а проходит через определенный максимум. [c.246]

В одном из первых патентов на катализаторы процесса синтеза аммиака указано, что присутствие серы, фосфора и их соединений отравляет катализатор. В действительности не все эти соединения вредны так, Р2О5 является хорошим активатором, при добавлении которого получаются результаты не хуже, чем в случае ирименения А 2 Оз [c.487]

Описываемые в данном разделе исследования адсорбционных свойств поверхности катализаторов для синтеза аммиака наглядно иллюстрируют трудности теоретической интерпретации результатов эксперимента. Различия экспериментальных данных зачастую весьма значительны, а результаты не всегда воспроизводимы. Кроме химического состава, на поверхностные свойства катализатора больщое влияние оказывает способ его получения. Это особенно отчетливо проявляется на железных катализаторах, приготовленных из лмагнетита. Исходный материал в виде Рез04, сплавленной с активаторами, превращается в катализатор после восстано Вления окиси до элементарного железа. Условия восстановления (температура, давление, скорость газового потока) оказывают большое влияние на свойства получаемого катализатора. Скорость восстановления катализаторов одинакового химического состава в больщой степени зависит от свойств исходного магнетита и способа плавления. Установить эти зависи.мости еще труднее, чем определить влияние активаторов. [c.500]

Несмотря на заведомую неточность, а иногда и ошибочность патентных данных, химический состав и способы получения катализаторов вскоре стали известны. В специальных работах, опубликованных в начале 20 гг., описывались почти исключительно катализаторы, получаемые из магнетита, с добавкой активаторов, главным образом К2О и А Оз. В 1932 г. Эммет отметил, ЧТО значительная часть синтетического аммиака производится на заводах, применяющих железный активированный катализатор. На основании литературных данных и сведений, полученных с заводов синтетического аммиака, можно констатировать, что в настоящее время в производстве аммиака применяется только железный катализатор в виде магнетита, оплавленного с активаторами и восстановленного до металлического железа в колоннах синтеза аммиака. Различия применяемых катализаторов невелики и относятся главным образом к количеству и химическому составу активаторов. Содержание активаторов колеблется в пределах 3—6%. Постоянно применяемььм активатором является окись алюминия и почти всегда окись калия, а часто и окись кальция, в меньших количествах —окись [c.541]

Действие посторонних веществ на катализаторы может быть безразличным, вредным или полезным. Некоторые вещества являются ядами для катализаторов например, мышьяк, иод и др. отравляют платиновый катализатор сера отравляет лселезный катализатор в реакции синтеза аммиака. Другие вещества (называемые активаторами или промоторами) повышают активность катализатора. Так, для железного катализатора в реакции синтеза аммиака активатором служит AI2O3 (с примесью К2О). [c.92]