Катализаторы синтеза аммиака состав

Синтез аммиака из азота и водорода. В начале 20-го столетия Габер разработал физико-химические основы синтеза аммиака. Митташ нашел достаточно эффективный катализатор, а Бош создал соответствующее оборудование. Митташ испытал 20 ООО смесей в качестве катализаторов и остановился, наконец, на одном сорте шведского магнетита, который имел по существу тот же состав, что и катализаторы, применяемые в настоящее время (сталь, промотированная небольшими количествами окиси алюминия и окиси калия). История и технология синтеза аммиака хорошо описаны в литературе [c.324]

Таблица IV-8. Химический состав промышленных катализаторов синтеза аммиака

Фундаментом прогнозирования активности, селективности и других специфических свойств катализатора должна стать детальная микроскопическая теория гетерогенного катализа, опирающаяся на современные представления квантовой химии и теории твердого тела. Описывая элементарные акты реакций и превращений вещества на поверхности реального катализатора, такая теория в принципе дает возможность не только в полной мере понять механизм, кинетику и термодинамику катализа, но и предсказать каталитическую способность того или иного металла, полупроводника, диэлектрика в конкретной химической реакции. Однако незавершенность теорий катализа не позволяет однозначно предсказывать оптимальный состав промышленных катализаторов и другие их характеристики для действующих и проектируемых производств. До сих пор решение проблемы подбора катализаторов опирается в значительной мере на эмпирические подходы, сопряженные с большими затратами рутинных форм труда. Так, в поисках первого катализатора для синтеза аммиака было исследовано около 20 тыс. различных веществ [1, 2]. В 1973 г. число известных органических соединений оценивалось в 6 млн. Ежегодно только в нашей стране синтезируется более 40 тыс. новых химических соединений. Таким образом, разработка научно обоснованных целенаправленных стратегий поиска катализаторов представляет актуальную проблему современного катализа. Актуальность проблемы подтверждается еще и тем, что коло 90% промышленных химических и нефтехимических производств ведется с применением катализаторов. [c.56]

FM-1. Катализатор синтеза аммиака состав 64,6% Ре Од, 31% РеО 1,4% КР 2,5% Al i 0. % SiO, гранулы неправильной формы, получаемые в процессе плавки 96% гранул имеет размер меньше 10 мм и 4% гранул—размер меньше 4 мм-, срок службы 7. пет. [c.314]

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

Рис. 68. Сравнение изотерм полной и физической адсорбции углекислоты при —78° на 45 г непромотированного (кривые 1) и дважды промотированного (кривые 2, состав, как на рис. 67) железного катализатора синтеза аммиака [69].

Гранулированный катализатор получают при протекании расплавленной массы через отверстие в желобе капли расплава, попадая в охлаждающую жидкость, приобретают форму сфероидов. Основу невосстановленного катализатора синтеза аммиака составляет магнетит ( 90%) с некоторым избытком FeO. Активность катализатора, его структура и состав поверхности в значительной степени определяются условиями восстановления [c.164]

Таблица 1У-9. Химический состав зарубежных образцов катализатора синтеза аммиака

Вся совокупность полученных данных позволяет сделать заключение, что каталитически-активная часть поверхности железных катализаторов синтеза аммиака имеет сложный химический состав и изменяется с изменением рецептуры и метода приготовления. [c.203]

Свойства сложных твердых катализаторов могут определяться как их предысторией, приготовлением, структурой, так и химическим составом их поверхности [1, 2]. Так, образцы дважды промотированного окислами алюминия и калия железного катализатора синтеза аммиака, формированные в разных условиях их восстановления, обладают разной удельной активностью [3, 4]. Предполагают, что при формировании образцов одного и того же первичного химического состава перераспределение компонентов катализатора в разных условиях происходит по-разному, в результате чего поверхность их приобретает различный химический состав, что и является причиной различия их удельных активностей [5, 6]. [c.25]

Очень показательна в этом отношении хемосорбция азота на различных катализаторах синтеза аммиака, в состав которых входит восстановленное железо, содержащее промоторы. [c.74]

Основу невосстановленного катализатора синтеза аммиака составляет магнетит (около 90%) с некоторым избытком РеО. Активность катализатора, его структура и состав поверхности в значительной степени определяются условиями восстановления [c.183]

В ТО же время бактерии бобовых растений, микроорганизмы почвы и водоросли в присутствии воды легко переводят атмосферный азот в аммиак при обычной температуре и нормальном давлении. Известно также, что атомы азота входят в состав нуклеиновых кислот и белков, играющих первостепенную роль в жизненных процессах. Долгое время оставалось загадкой, как в природных условиях в водной среде происходит биологическая фиксация азота, каков механизм связывания атмосферного азота с водородом й другими элементами при нормальном давлении и комнатной температуре. Основываясь на сходстве химических связей в молекулах азота и ацетилена, можно было предполагать, что синтез аммиака при обычных условиях может быть осуществлен при последовательном разрыве межатомных связей в молекуле N2 в присутствии соответствующего катализатора по схеме [c.122]

Каков состав промышленного катализатора синтеза аммиака Вы уже знакомы с одним каталитическим процессом — окислением оксида серы (IV) на твердом катализаторе. Сформулируйте требования, которые могут быть предъявлены к катализатору синтеза аммиака. [c.92]

Минералогический состав плавленных железных катализаторов во многом определяет его свойства, в том числе и каталитическую активность. Поэтому изучение минералогического состава, установление характера его влияния на каталитические свойства представляет большой интерес. Основные данные о минералогическом составе железных катализаторов синтеза аммиака можно получить, применяя петрографические методы исследования. Метод петрографического анализа позволяет выяснить минералогический состав катализатора, его микроструктуру и порядок кристаллизации отдельных фаз Наиболее полные сведения этот метод дает в сочетании с другими методами анализа (химическими, рентгеновскими и др.). [c.3]

Первоначальные исследования были проведены с целью установления минералогического состава катализатора синтеза аммиака и определения его зависимости от условий приготовления катализатора, в том числе от температуры плавки. В результате проведенной работы были подтверждены ранее опубликованные данные [ ] о том, что основу катализаторов синтеза аммиака представляют кристаллы магнетита в виде правильных изотропных зерен серого цвета, причем минералогический состав образцов, полученных при высокотемпературной плавке (4000°), аналогичен составу катализаторов, полученных при обычной температуре (1700°). [c.4]

СОСТАВ ПРОМЫШЛЕННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА АММИАКА (Анализы Горного бюро США) [c.225]

Дяя получения катализатора, оптимального при различных условиях протекания реакции, необходимы различные соотношения структурных и электронных модификаторов. Так, промышленный катализатор, характеризующийся высокой активностью и устойчивостью при температуре его работы, не превышающей 550 С, должен содержать некоторый избыток структурообразующих промоторов, а количество щелочных компонентов не должно превышать необходимое для получения максимально активного катализатора (см. рис. 1 и 3). В то же время в состав катализатора, характеризующегося повышенной термической устойчивостью, требуется вводить значительный избыток структурных добавок при малом содержании щелочных компонентов. В соответствии с этим принципом были разработаны и внедрены в промышленность среднетемпературный катализатор синтеза аммиака СА-1 и новый высокотемпературный катализатор типа ГК-ЗВТ, предназначенный для работы в колонках продуцирующего предкатализа. [c.335]

Активность определяется всей совокупностью свойств катализатора. Каталитически активная часть поверхности железных катализаторов синтеза аммиака имеет сложный химический состав и изменяется с изменением рецептуры и метода приготовления. Щелочные и щелочноземельные промоторы увеличивают удельную активность в расчете па общую поверхность, но ведут к уменьшению поверхности, тогда как амфотерные и слабокислые окислы снижают удельную активность, но увеличивают поверхность [80, 252]. [c.56]

Высокой скорости реакции благоприятствуют высокие температуры и давление, но высокая температура означает более низкое значение равновесной концентрации аммиака и, следовательно, меньшую движущую силу . Поэтому скорость реакции возрастает с увеличением температуры, но достигает максимального значения и затем падает, поскольку приближается к равновесию. Вследствие этого оптимальный выход при заданном давлении получается в виде профиля, падающего вдоль слоя катализатора при возрастании температуры и содержания аммиака. В промышленных условиях максимальная скорость реакции получается при температуре на 70° С ниже равновесной. Таким образом, уравнение, описывающее скорость синтеза аммиака, должно учитывать температуру, давление, состав газа и равновесный состав. [c.167]

Другой пример. Использование катализатора при синтезе аммиака позволяет проводить процесс при более низкой температуре, че.м без него, при этом равновесие смещено в сторону образования продукта — равновесный состав отвечает значительной концентрации аммиака (прп повышенном давлении). Без катализатора скорость реакции в тех же условиях была бы практически ничтожной. [c.55]

FM-1. Катализатор синтеза аммиака состав 64,6% ГваОз, 31% FeO 1,4% KgO 2,5% AljOg 0,5% SiOj гранулы неправиль- ной формы, получаемые в процессе плавки 96% гранул имеет размер меньше 10 мм и 4% гранул — размер меньше 4 мм срок службы 7 лет. [c.300]

Температура процесса регулируется при помощи подвешенного в реакторе теплообменника. Разность температур в реакторе составляет 5—6°. Температура синтеза 305—345°, давление 28—45 ат, состав исходного газа примерно 1,8—2,0 Н2 1,0 СО. Как правило, применяют циркуляцию с подачей двух объемов циркуляционного газа на 1 объем свежего. Вначале в процессе употребляли катализатор синтеза аммиака состава 97% Рсз04, 2,5% АЬОз и 0,5 /о К2О. Позже был использован природный магнетит с 0,5% К2О. Катализатор размалывают (до диаметра частиц 0,045—0,45 мм) и. полностью восстанавливают при 350— 460" в кипящем слое,. в то кс водорода. После воостанозлепия температуру снижают ДО 290—300° и подают возрастающее количество синтез- [c.121]

Ре, Со, N1 и их соединения широко используют в качестве катализаторов. Губчатое железо с добавками—катализатор синтеза аммиака. Высокодисперсный никель (никель Ренея)—очень активный катализатор гидрирования органических соединений, в частности жиров. Никель Ренея готовят, действуя раствором щелочи на интерметаллид Ы1А1, при этом алюминий образует растворимый алюминат, а никель остается в виде мельчайших частиц. Этот катализатор хранят под слоем органической жидкости, в сухом состоянии он мгновенно окисляется кислородом воздуха. Со и Мп входят в состав катализатора, добавляемого к масляным краскам для ускорения их высыхания . [c.569]

При гетерогенном катализе в качестве катализаторов чаще всего исполь-.зуются смеси твердых веществ, каждое из которых играет определенную роль в стадиях каталитического процесса. Нескомпенсироваиное потенциальное поле и большое число дефектов кристаллической структуры приводят к тому, что на поверхности возникают особые активные центры адсорбции, а также донорные и акцепторные участки (центры), на которых происходит присоеди-ление или отщепление нуклеофильных и электрофильных частиц, протонов и -электронов. Чаще всего используемый в настоящее время катализатор синтеза аммиака имеет состав Ре/КаО/АЬОз. Первой стадией реакции синтеза -аммиака является адсорбция N3 на (1,1,1)-поверхности кубической объемно-центрированной решетки железа. На поверхности катализатора происходит также расщепление Нг на атомы. Адсорбированная и активированная молеку--ла N2 постепенно гидрируется атомарным водородом до промежуточного образования ЫаНб. При последующем присоединении атома водорода связь разрывается и образуется молекула аммиака ЫНз. Другие компоненты катализатора оказывают активирующее и стабилизирующее воздействие на отдельные стадии этого химического процесса. [c.436]

Следует заметить, что на удельи.ую активность катализатора синтеза аммиака влияет не только химический состав, по и метод приготовления. Как показали наши опыты, особенно чувствителен к методу приготовления трижды промотированный катализатор. [c.203]

Неудивительно, поэтому, что скорость переноса реагирующих веществ внутри пор, пронизывающих зерна контакта, оказывает существенное влияние на протекание большинства контактных процессов. К сожалению, мы не располагаем пока данными о структуре большинства промышленных катализаторов. Опубликованные в последнее время исследования структуры не сопоставляются с каталитической активностью, а иногда даже совсем неуказываются состав катализатора и область его применения. Подробно исследованы катализаторы синтеза аммиака. По данным Эмметта и Брунауера , поверхность железного катализатора, промотированного окисями алюминия и калия, составляет 6.5-10 см /см , что в случао однородной структуры соответствует диаметру капилляров около 10 см. Внутренняя поверхность силикагелей достигает 5-10 см /см , и преобладающий диаметр пор лежит в интервале 10 —10 см. Некоторые сорта содержат также значительное число и крупных нор. Того же порядка размер пор алюмо- и феррогелей. Внутренняя поверхность активированных углей достигает 8 10 см /г при радиусе капилляров 10 см и меньше. [c.413]

С. С. Лачинов и 3. И. Воротилина исследовали несколько марок катализаторов синтеза аммиака, химический состав которых приведен в табл. 44, каталитическая активность — в табл. 45. [c.207]

Специалистам ГИА удалось разработать катализатор синтеза аммиака для аммиачных производств Березниковского и Сталиногорского предприятий обогащением бедных естественных магнетитов [46]. Таким образом, проблема получения отечественных катализаторов синтеза аммиака была решена уже в 1934 г. в дальнейшем их состав и методы приготовления продолжали совершенствоваться. [c.33]

В ряде случаев лучшим оказывается катализатор, состояпщй не из одного, а из нескольких веществ, например промышленный синтез метанола проводится при участии катализатора, в состав которого входят окислы цинка и хрома. Активность и избирательность катализатора часто изменяются при введении в его состав незначительных количеств (десятые доли процента, один-два процента) некоторых веществ. Так, активность пятиокиси ванадия при контактном окислении двуокиси серы повышается в сотни раз при добавлении к ней небольшого количества щелочи. Промышленный железный катализатор синтеза аммиака содержит в качестве таких добавок от 1 до 2% окиси алюминия и окиси калия. Он значительно активнее и устойчивее, чем чистое железо. Эти добавки называются промоторами. Причины действия промоторов различны. Промоторы способствуют увеличению и сохранению числа активных центров на единицу поверхности катализатора. Они могут образовывать с основным компонентом соединения высокой активности, образовывать высокоразвитую поверхность, препятствовать перестройке поверхности при нагревании. Часто для лучшего использования катализатора его наносят на асбест, силикагель, активную пористую окись алюминия, активный уголь и другие материалы. Они называются носителями. В ряде случаев носители действуют подобно промоторам,— они повышают активность катализатора вследствие химического взаимодействия с основным веществом и содействуют образованию и сохранению структуры. [c.78]

Исходными данными для расчета системы являются расход, состав и температура входного потока 7 давление в системе темпе-тура на входе и в реакционном пространстве катализаторной коробки синтеза аммиака объем катализатора доля удаляемых газов температуры в сепараторах V и VIII. [c.58]

Решение типичной задачи на вычисление выхода реакции рассмотрим на примере реакции синтеза аммиака Нгг+ + ЗН2г 2ННзг. При 723 К для этой реакции Кр=Рш, =42-10 . Синтез аммиака осуществляют при высоких давлениях. Примем, что общее давление ро=300 атм при 723 К над катализатором пропускается газовая смесь, состоящая из 25 % (мол) N2 и 75 % (мол) На. Следовательно, в единице объема исходной смеси на 1 моль N2 приходится 3 моля Н2. Каков будет состав газовой смеси при равновесии й какое количество аммиака может быть получено [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология