Каталитические процессы окисления аммиака

Каталитическое окисление аммиака имеет ряд преимуществ перед другими способами. Состав продуктов окисления, скорость процесса и температура начала окисления зависят от применяемого катализатора. [c.155]

Катализ имеет огромное значение в технике и природе. Подбирая соответствующим образом катализаторы, можно осуществить процессы в желаемом направлении и с нужной скоростью. Область применения каталитических реакций в химической промышленности в настоящее время совершенно необозрима. Напомним лишь, что такие важные процессы, как производство серной кислоты, синтез аммиака, окисление аммиака до азотной кислоты и многие другие, являются каталитическими. [c.274]

Многие каталитические процессы (синтез аммиака, окисление 50з в 50з и др.) обратимы. Нет оснований полагать, что при удале- [c.102]

Оптимальное, т. е. наиболее выгодное в смысле количества получаемого продукта, время контактирования (соприкосновение газов с катализатором) колеблется в пределах от одной до двух десятитысячных долей секунды. При меньшем времени соприкосновения газа с катализатором выход окиси азота снижается, так как аммиак не успевает окислиться на катализаторе. При большем времени контактирования выход N0 также снижается из-за протекания вредных побочных реакций. Повышение давления увеличивает скорость окисления аммиака до окиси азота. Однако это приводит к увеличению потерь платины — катализатора. В условиях процесса окисления аммиака платиновый катализатор постепенно становится рыхлым, теряет свою первоначальную прочность и мельчайшие частички его уносятся с газовым потоком. В установках, работающих под атмосферным давлением при температуре около 800°, потери платины на 1 т азотной кислоты составляют 0,04—0,06 г. С повышением давления и температуры потери катализатора увеличиваются в 5—7 раз. Поэтому азотную кислоту получают главным образом в установках, работающих под атмосферным давлением. На рис. 29 показана принципиальная схема контактного аппарата для каталитического окисления аммиака под атмосферным давлением. Аппарат имеет корпус 1 цилиндрической [c.83]

Окисление аммиака. Физико-химические свойства процесса. Окисление аммиака - сложная необратимая экзотермическая каталитическая реакция. Аммиак окисляется до N2 и N0. Преврашение описывается двумя независимыми стехиометрическими уравнениями [c.413]

Процесс каталитического окисления аммиака начинается со стадии адсорбции кислорода на поверхности катализатора с образованием промежуточного соединения, затем происходит адсорбция аммиака. Диффузия аммиака к поверхности катализатора является медленной стадией, определяющей весь процесс окисления аммиака до ЫО. Для окисления аммиака требуется катализатор с селек- [c.27]

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]

Процессы окисления аммиака во время войны были довольно детально изучены русским химиком И. И. Андреевым. (Исследования и т. д., стр. 23). На каталитические яды он тоже обратил внимание свое. По И. И. Андрееву незначительные количества сероводорода и сернистого газа сильно понижают активность катализатора, вследствие чего выходы окислов азота уменьшаются весьма чувствительно. Но водяной пар и двуокись углерода, даже благоприятно влияют на ход реакции. Это об ясняется тем, что вода и углекислота увеличивают теплоемкость газов . [c.134]

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]

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]

Среди металлов наиболее характерными каталитическими свойствами обладают переходные элементы (особенно, элементы триад). Железо, например, является классическим катализатором синтеза аммиака. Кобальт, никель и металлы платиновой группы проявляют высокую активность в процессах гидрирования и дегидрирования. Металлы платиновой группы являются катализаторами и ряда окислительных процессов (окисление аммиака, окисление сернистого газа и др.). Кобальт и платиновые металлы активно разлагают перекись водорода последние также ведут катализ гремучего газа и окисление окиси углерода. Каталитической активностью обладает медь (окисление аммиака, метанола, метана, окиси углерода дегидрогенизация спиртов, синтез метанола под давлением и др.), вольфрам (гидрогенизация минеральных масел под давлением), отчасти серебро и золото есть указания на активность металлического цинка при синтезе метанола из окиси углерода и водорода и при его разложении. [c.480]

Однако влияние температуры не всегда так четко выражено. Так, при повышении температуры сверх некоторого предела для каталитических реакций окисления аммиака, синтеза метанола и этанола начинают протекать вредные побочные реакции. В таких случаях необходимо анализировать влияние температуры на каждую реакцию в отдельности. Это же относится и к таким процессам, которые складываются из нескольких реакций, особенно если они имеют различный знак теплового эффекта. Например, каталитический крекинг нефтепродуктов сопровождается рядом эндо- и экзотермических реакций. И хотя суммарно он эндотермичен, к нему нельзя применять закономерности эндотермических процессов. [c.125]

В азотнокислотной промышленности в основном применяют платиновые катализаторы. Процесс окисления аммиака на платиновом катализаторе относится к числу наиболее быстрых каталитических реакций, известных в настоящее время. В производственных условиях практически полное окисление аммиака достигается за (1—2) 10 с. [c.246]

Процессы, тормозимые транспортом вещества к поверхности катализатора, широко распространены в каталитической химии. К ним относятся, например, каталитический крекинг, окисление аммиака, синтез метанола и многие другие процессы, имеющие промышленное значение. [c.169]

Монография посвящена одной из самых актуальных проблем современной химической технологии — расчету аппаратуры каталитических процессов на основе количественного описания физико-химических явлений в реакторах. В книге подробно рассмотрены теория и методы расчета химических реакторов для контактных процессов, вопросы использования математического моделирования и методов теории подобия при оптимальном проектировании и проектировании конкретных аппаратов для процессов синтеза аммиака, окисления двуокиси серы, каталитического крекинга нефтяных фракций и др. [c.4]

Высота слоя катализатора в емкостном контактном аппарате определяется кинетическими параметрами процесса с учетом гидродинамики потока. Наиболее тонкий слой становится двумерным и может заменяться сеткой из каталитического материала. Это имеет место при проведении весьма быстрых реакций во внешнедиффузионной области, например при окислении аммиака до окислов азота. [c.265]

Определяющей стадией всего процесса окисления является скорость диффузии кислорода к поверхности катализатора. Следовательно, каталитическое окисление аммиака на платиновом катализаторе протекает преимущественно в диффузионной области, в отличие от окисления на окисном катализаторе, которое идет в кинетической области. [c.215]

Предложено много окисных катализаторов для окисления аммиака до окиси азота. Большинство этих катализаторов обладает недостаточной каталитической устойчивостью. Наиболее активными и каталитически устойчивыми оказались активированные окиси железа и кобальта, на которых в изотермических условия можно получать степень окисления аммиака до окиси азота 0,97—0,98. Однако и на этих катализаторах в неподвижном слое наблюдается закономерная неизотермичность по высоте и диаметру реактора. Скорость процесса снижается вследствие внутридиффузионного торможения. Резкие перепады температур в применяемых крупных зернах (но радиусу их) приводят к быстрому изменению структуры зерен и падению активности катализатора. [c.155]

Примером затухания реакции из-за наличия геплопроводно-сти в обратном направлении могут служить некоторые типы каталитических реакций и пламенное горение. Рассмотрим окисление аммиака или метанола, которое осуществляют пропусканием паро-воздушной с.меси через слои платиновой или серебряной сетки соответственно. В обоих процессах теплопроводность катализатора обусловливает обратную передачу тепла, и в них обоих существует два стационарных со стояния — желательное, при почти полном иревращении, когда катализатор нагрет до красного каления, и нежелательное, когда конверсия близка к нулю, а. катализатор холодный. Для достижения верхнего стационарного состояния катализатор должен быть предварительно подогрет (например, с помощью горелки). Это состояние поддерживается до тех пор, пока катализатор остается активным (обычно к этому и стремятся). Подобные случаи подробно рассмотрены [c.164]

Большая часть промышленных процессов, проходящих в фильтрующем слое, тормозится внутренней диффузией. В частности, такими являются крупномасштабные каталитические процессы конверсии метана с водяным паром, конверсии окиси углерода, синтеза аммиака, окисления сернистого ангидрида, нафталина и т. д, [c.32]

Однако ряд преимуществ проточного метода (простота конструктивного оформления, непрерывность работы, возможность проверки катализатора в условиях, близких к производственным) обеспечили ему широкое применение при изучении каталитических реакций окисления окиси углерода [21], сернистого ангидрида [22], аммиака [23], спиртов [24] и многих других. На рис. 119 дана общая схема проточной установки для определения активности катализатора в процессе окисления сернистого ангидрида [22]. [c.284]

Аз Оз дезактивирует платину при гидрировании, но значитель-но меньше влияет на разложение перекиси водорода. Следы висмута дезактивируют железные гидрирующие контакты, но тот же висмут является хорошим активатором железа для окисления аммиака в азотную кислоту. Таких примеров можно привести очень много, и все они указывают на особую природу и исключительную избирательность каталитических процессов. [c.68]

Наиболее трудной задачей, которую Оствальд разрешил удовлетворительно, было устранение из процесса окисления аммиака вредных сопутствующих реакций. Усдовия, при которых полное или почти полное превращение аммиака в азотную кислоту, осуществляются. в главных чертах, были выяснены Оствальдом. Идя к этому выяснению, Оствальд допустил, что конечным продуктом реакции аммиака с кислородом воздуха при высокой температуре в присутствии катализатора является азот если же при этой реакции образуются высшие окислы азота, то, вероятно, это имеет место потому, что главная реакция проходит через РЯД образований прежде, чем наступит ее равновесие- Следовательно, окислы азота должны быть рассматриваемы, как промежуточные соединения. Если эта гипотеза правильна, то, для полного окисления аммиака в азотную кислоту, надо создать условия, благоприятствующие преимущественному прохождению промежуточных реакций, ведущих к образованию окислов азота. На замедление же хода главной реакции, при которой аммиак распадается на азот с образованием воды, должны иметь влияние скорость прохождения газовой смеси, определяющая более или менее продолжительное прикосновение газов с катализатором, а также свойства и температура катализатора. Главная реакция тем активнее будет, чем дальше будет продолжаться соприкосновение газов с каталитическим веществом и тем меньше будет образоваться азота, чем быс- Рее газы будут покидать катализатор. Это теоретическое осве- [c.127]

Действие бол ьшинства катализаторов специфично. Специфичность каталитического действия выражается в том, что универсальных катализаторов, пригодных для ускорения любой химической реакции, нет. Каждая группа сходных реакций, а в ряде случаев одна определенная реакция ускоряется своими специфичными, наиболее активными для нее катализаторами. Со специфичностью каталитического действия связан избирательный катализ. Некоторые катализаторы избирательно увеличивают скорость одной реакции, не влияя заметно на скорость других реакций, возможных для тех же исходных веществ. Избирательное (иначе селективное) действие основано на различной активности катализатора по отношению к разным реакциям. Под влиянием катализатора могут меняться относительные скорости последовательных или параллельных промежуточных стадий суммарной реакции и тем самым может изменяться ее направление. Таким образом, избирательный катализ дает возможность изменять направление химических реакций, т. е. управлять им. Примером тонкой избирательности катализатора является процесс окисления аммиака в производстве азотной кислоты. Платиновый катализатор резко ускоряет основную реакцию окисления аммиака до окиси азота [c.168]

Как показали Н. П. Курин и П. Е. Богданов, чистая окись кобальта обладает значительными каталитическими свойствами в отношении реакции окисления аммиака под давлением. По нашим исследованиям [1], окись алюминия при этих условиях медленно катализирует процесс окисления аммиака с образованием элементарного азота. По опытам Скотта [2], проводившимся при атмосферном давлении, введение окиси алюминия в кобальтовый катализатор увеличивает активность последнего. В этой свя-ви представляло существенный интерес выяснить, как изменяет каталитические свойства окиси кобальта добавка А1гОз при повышенном давлении (8 кГ/см ), особенно имея в виду образование смешанного катализатора из полупроводников дырочной (С03О4) и электронной проводимости (АЬОз) 1], [c.238]

Позднее Андрусов [4, 6] изучил окисление аммиака при высоких скоростях пропускания смеси. Так, в платиновом капилляре-эта реакция окисления и несколько других быстро идущих каталитических процессов протекают нри незначительных концентрациях реагирующих веществ на каталитической поверхности. В подобных условиях скорость реакции лимитируется скоростью диффузии реагирующих веществ к поверхности и от нее, а не их концентрацией в стационарном состоянии в газовой фазе. Андрусов полагает, что кинетика процесса окисления аммиака определяется скоростью массопередачи или диффузионными факторами, а пе истинной кинетикой реакции. Такой характер описываемой быстрой реакции представляется вполне вероятным, но не исключает предполагаемых выше стадий. Однако из этого следует, что в данном случае применение обычного метода описания механизма реакции по Ленгмюру-Хиншелвуду неприемлемо. [c.303]

Около 90 % платины потребляется для научных и промышленных целей 10 % — для приготовления ювелирных изделий. Из платины делают лабораторные приборы, применяемые в аналитических н физнко-хнмичес-кнх исследованиях. Платина служит материалом для фильтров, фильер, термопар для измерения высоких температур, термометров сопротивления, используется в качестве проволоки для обмотки печей электросопротивления и т. д. Уникальная каталитическая активность, достаточная пластичность и жаропрочность сделали платину иаилучшнм катализатором для процесса окисления аммиака до азотной кислоты и в процессах производства серной кислоты контактным способом, в реакциях гидрогенизации, восстановления, производства витаминов и др. Платина с небольшими добавками нридия является основным конструкционным материалом для емкостей оптического стекловарения. На основе платины разработан ряд сплавов с уникальными свойствами для растяжек особо точных приборов, для изготовления магнитов сложной формы, для [c.526]

Аммиак. Каталитическое окисление аммиака пад платиновым катализатором даино известно. По однолгу из патентов на получение цианистоводородной кислоты из аммиака, воздуха и метана сначала получается смссь N0, Н2О и воздуха путем каталитического окисления аммиака на платиновом катализаторе, а затем эта смесь реагирует с метаном [26]. Весь процесс каталитического препращения, приблизительно выражаемого уравнением [c.100]

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]

Экспериментально при каталитических процессах также обнаружены гидроксил ОН, радикал ОНО и атомы Н и О, что дало возможность И. Е. Ададурову и позже М. В. Полякову рассматривать процесс окисления аммиака как гетерогенно-гомогенный процесс, при котором в объеме после катализатора протекает цепная реакция. [c.25]

Поэтому мы здесь не будем останавливаться на всем многообразии расчетов производственных процессов в химической промышленности. Рассмотрим лишь типовые и наиболее распространенные в промышленной практике материальные и тепловые расчеты производственных процессов, как то а) термическую обработку некоторых видов органического и минерального сырья (газификация и коксование угля, газификация торфа, обжиг железного колчедана, электротермическое получение карбида кальция, ферросилиция и окиси азота), б) каталитические процессы синтеза и окисления аммиака, конверсии окиси углерода и окисления сернистого газа, в) электрохимические производства, г) один из наиболее слолсных физико-химических методов промышленной переработки сырья —сжижение и ректификацию газовых смесей в( частности воздуха). Приведенные расчеты производственных процессов охватывают собой значительную и наиболее сложную и важную часть процессов химической технологии. Освоение этих расчетов дает возможность технологу методически правильно подойти к расчету материального и теплового баланса почти любого химического производства. [c.265]

Каталитические процессы широко распространены в природе и эффективно используются в различных отраслях промышленности, науки и техники. Так, в химической промышленности посредством гетерогенных каталитических процессов получают десятки миллионов тонн аммиака из азота воздуха и водорода, азотной кислоты путем окисления аммиака, триоксида серы окислением ЗОг воздухом и др. В нефтехимической промышленности более половины добываемой нефти посредством каталитических процессов крекинга, рифор-минга и т. п. перерабатывается в более ценные продукты — высококачественное моторное топливо, различного вида мономеры для получения полимерных волокон и пластмасс. К многотонкажным каталитическим процессам относятся процессы получения водорода путем конверсии диоксида углерода и метана, синтез спиртов, формальдегида и многие другие. Можно утверждать, что для любой реакции может быть создан катализатор. Теория катализа должна раскрывать закономерности элементарного каталитического акта, зависимость каталитической активности от строения и свойств катализатора и реагирующих молекул и тем самым создать необходимые предпосылки для предсказания строения и свойств катализатора для конкретной реакции, указать пути его получения. К описанию скорости каталитического процесса можно подходить, используя основные положения формальной кинетики и метод переходного состояния. При этом целесообразно сперва выделить общие закономерности катализа, присущие всем видам каталитических процессов, а затем рз смотреть некоторые специфические особенности отдельных групп каталитических процессов. [c.617]

В большинстве технических каталитических процессов небольшое количество катализатора способствует превр1ащению весьма зна1 [и-тельных количеств реагирующих веществ. Так, одна массовая часть катализатора в производстве серной кислоты вызывает превращение 1(И, окисления нафталина во фталевый ангидрид - 1(Р, в производстве азотной кислоты окислением аммиака -10 мае. частей реагирующего вещества. [c.91]

Пример 11. 15, с. 302—307] . Процесс каталитического окисления аммиака происходит в реакторе поверхностного контакта при давлении Р = 0,1 МПа. Определить необходимую высоту слоя катализатора (пакеты сеток из платины) в реакторе для следующих исходных дадных. Состав исходндгд газа [%(об.)] NH3 — [c.128]

Метод обеспечения взрывобезопасности путем такого регулирования состава, при котором концентрация горючего всегда остается меньшей нижнего предела взрываемости, широко используется на практике. Однако, как правило, он реализуется только в отношении допустимого содержания горючего в атмосфере производственного помещения на случай утечек из аппаратов и газапроводов. Значительно реже применяется такая регламентация в отношении технологических смесей, поскольку величина Ящь для этого слишком мала. Помимо процесса окисления этилена до окиси этилена, бедные смеси перерабатываются в технологических процессах лишь при каталитическом окислении аммиака воздухом, для которого Ят1п=15%, обычно перерабзтываются смеси, содержащие 9,5—11,5% NHз. [c.62]

Первые исследования процесса синтеза азотной кислоты из аммиака относятся к началу XIX века. В1800 году А. Фуркруа наблюдал образование оксидов азота при пропускании смеси аммиака с воздухом через раскаленную трубку. В 1839 году Кюльман получил оксиды азота окислением аммиака на платиновом катализаторе, высказав при этом предположение, что могут наступить времена, когда это превращение в экономическом отношении станет возможным . В начале XX века условия окисления аммиака детально изучаются В. Оствальдом и И.И. Андреевым и делаются попытки освоить этот метод в промышленных условиях. В1907 году В. Оствальд создает промышленную опытную установку для получения азотной кислоты каталитическим окислением аммиака. В 1916 году, на основе теоретических исследований И.И. Андреева, создается опытная установка, а в 1917 году был введен в строй первый завод по производству азотной кислоты из аммиака коксового газа мощностью 10 ООО тонн в год в г. Юзовка. [c.211]

Альтернативный вариант каталитического окисления, находящийся за завершающейся стадии разработки, предложен Киюрой [443, 444] из Технологического института г. Токио — процесс Киюра ТИТ (рис. 111-58). В этом процессе используется аммиак, смешанный с окисленным ЗОг в газовом потоке, причем образуется сульфат аммония. Воздушный подогреватель сконструирован в виде двухступенчатого аппарата, и инжекция аммиака происходит в смесителе Вентури между этими ступенями. [c.194]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология