Каталитические реакции окисление аммиака

Пример < . Каталитическое окисление аммиака. Этой реакцией пользуются в производстве азотной кислоты (см. 143). Ее осуществляют при температуре около 750 °С. Схема реакции [c.269]

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]

Рис. 63. Изменение каталитической активности в ряду окислов металлов 4-го периода (в логарифмическом масштабе) в реакции окисления аммиака.

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]

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]

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]

Скорость каталитического окисления аммиака на платине кислородом воздуха при получении азотной кислоты уменьшается даже при очень малом содержании в газовой смеси фосфористого водорода, сероводорода или ацетилена. Например, выход продуктов реакции окисления аммиака (окислов азота) на платиновом катализаторе при 750° равен 93,8%, если применяются чистый аммиак, чистый воздух, свежий катализатор и т. д. Если в газовой смеси содержится [c.430]

Механические потери происходят за счет разрушения поверхност- ого слоя катализатора при протекании на нем реакции окисления аммиака, сопровождающейся выделением больших количеств энергии (каталитическая эрозия). Сама по себе эрозия вызывает лишь разрушение поверхности. Под воздействием же вибрации сеток, неравномерности потока газа происходят отрыв частичек разрушенной поверхности сеток и их унос. [c.47]

Следует отметить, что приведенные выше реакции окисления аммиака являются суммарными и не отражают происходящих при этом элементарных каталитических процессов. [c.271]

Селективное, избирательное, действие катализаторов оказывается благоприятным в очень многих производственных процессах. Примером тонкой избирательности катализатора может служить процесс каталитического окисления аммиака в производстве азотной кислоты. Платиновый катализатор резко ускоряет основную реакцию окисления аммиака до окиси азота [c.114]

Скорость реакции окисления аммиака чрезвычайно велика она представляет одну из самых быстрых газовых каталитических реакций. Оптимальное время контактирования на платиновом катализаторе лежит в пределах 0,00006 0,0003 се/с на окисно-железном катализаторе реакция (а) протекает медленнее и оптимальное время контактирования составляет около 0,01 сек. Оптимальная температура процесса, при которой скорость реакции окисления аммиака максимальна по отношению к скорости вредных реакций (и, следовательно, достигается наибольший выход окиси азота) лежит в интервале 700—900° С . [c.149]

Можно провести реакцию каталитического окисления аммиака до оксидов азота и далее при помощи последовательных реакций диспропорционирования и окисления получить азотную, кислоту. [c.545]

Необходимо также указать, что приведенные выше реакции окисления аммиака являются суммарными и не отражают происходящих при этом элементарных каталитических процессов Возникает вопрос о механизме химического превращения, об элементарных стадиях, связанных с образованием промежуточных продуктов, которые осуществляют переход реагирующей системы от исходного состояния к конечным продуктам. К предположению об образовании промежуточных веществ приводят и соображения об энергии активации. Образование из исходного вещества промежуточного и дальнейшее превращение его в конечный продукт должны происходить с меньшей энергией активации, чем непосредственное превращение исходного вещества в конечный продукт это более выгодный путь для реакций. Порядок реакции при этом снижается. [c.24]

Основной практической задачей исследования реакции окисления аммиака является определение зависимости выходов отдельных продуктов окисления от условий ведения процесса. Каталитическая реакция [c.343]

К группе гетерогенных каталитических реакций окисления-восстановления относится большое число важных промышленных процессов гидрирование олефинов, ароматических и других соединений с кратными связями, гидрирование СО и СОг До метана, синтез аммиака, синтез углеводородов и спиртов из СО и водорода, гидрогенолиз серусодержащих соединений, получение водорода конверсией метана и СО с водяным паром, окисление 80г в производстве серной кислоты, окисление аммиака в производстве азотной кислоты, полное окисление углеводородов и других органических соединений, парциальное окисление углеводородов и спиртов с целью получения окиси этилена, формальдегида, фталевого ангидрида, акролеина, нитрила акриловой кислоты и других кислородсодержащих продуктов, дегидрирование углеводородов для получения олефинов и диолефинов и многие другие. [c.232]

Исследована каталитическая активность цеолита типа Y с введенными в него ионным обменом катионами Мп +, Fe +, o t, Ni +, u2+, r=+, Ag+в реакциях окисления водорода, окиси углерода, этилена и аммиака. Наибольшей активностью во всех реакциях обладают медный и серебряный цеолиты, наименьшей — марганцевый, активность которого мало отличается от исходного цеолита NaY. Остальные цеолиты проявляют различную активность в разных реакциях. На основе изучения поведения цеолитов при воздействии на них реагентов методами ЭПР, рентгенографии и хроматографии делаются предположения о возможных механизмах протекания каталитических реакций окисления. [c.228]

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]

Механизм многих каталитических реакций достаточно подробно изучен. К таким реакциям, в частности, относятся окисление сернистого ангидрида, аммиака, метанола, метану, нафталина, синтез аммиака, высших спиртов, конверсия окиси углерода, [c.33]

Газовые реакции на твердом катализаторе распространены в химической промышленности. В частности, производство азотных удобрений было бы невозможным без каталитических реакций конверсии метана и моноксида углерода, синтеза аммиака и окисления его до моноксида азота. Серную кислоту, необходимую для производства фосфорных удобрений, в настоящее время получают почти исключительно контактным способом, основанным на каталитическом окислении сернистого ангидрида в серный. Примеры таких процессов в нефтехимических и органических производствах — каталитический крекинг и риформинг нефтепродуктов, а также синтез метанола и других спиртов и углеводородов. Реакторы для таких процессов обычно называют контактными аппаратами или колоннами синтеза. [c.285]

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]

С другой стороны, были открыты критические явления в гетерогенных каталитических реакциях, имеющих прикладное значение. Еще в начале 60-х гг. Г. К. Боресков и М. Г Слинько нашли множественность стационарных состояний в реакции окисления водорода на никелевом катализаторе [63. Дэвис (США), видимо, наблюдал аналогичные явления еще в 30-е гг., однако его данные были восприняты с недоверием (см. [160, с. 183]). В. В. Барелко и Ю. Е. Володин с помощью разработанного ими электротермографа показали существование чисто кинетических эффектов для ряда гетерогенно-каталитических реакций (окисления аммиака, водорода и этилена [45]). Они же показали и существование автоволновых явлений в гетерогенном катализе [42,137. [c.20]

Володин Ю, E., Барелко В. В. Нестационарные явления в реакции окисления аммиака на платине и гипотеза о разветвленно-цеыном механизме//Ма-териалы Второй Всесоюзной конференции по кинетике каталитических реакций. Кинетика-2 , Ч. I, Новосибирск Ин-т катализа СО АН СССР, 1975,— С, 21-28, [c.27]

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]

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]

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]

Азотная кислота. Чтобы переработать синтетический аммиак в азотистые соединения, его надо предварительно окислить, что практически также невозможно без применения катализаторов. Катализаторы, участвующие в этом процессе, должны обладать высокой селективностью ускорять реакцию окисления аммиака до окиси азота и ни в коем случае не способствовать разложению аммиака или окислению ого до элементарного азота. Наиболее пригодным промышленным ката- лазатором является платина с добавкой 5—10"о родия. Из сплава платины с родием вытягивают тонкие нити, которые сплетают в сетки. Сетки укладывают друг на друга в виде пакета — и катализатор готов. В реакторе, куда подается смесь аммиака с воздухом, поддерживается 700—800° и повышенное давление. Окисление протекает в десятитысячные доли секунды,— это один из самых быстрых гетерогенных каталитических про- [c.215]

К. Кюльман осуществил окисление аммиака в азотную кислоту над платиной, И. Деберейнер открыл способность губчатой платины осуществлять многие каталитические реакции и разработал водородное огниво и т. д. [c.15]

Ленгмюр высказал предположение о специфически химической природе сил, вызывающих каталитическое превращение реагентов на твердой поверхности. Из-за короткого радиуса действие химических сил распространяется только на монослой реагентов, причем реакция происходит между молекулами, занимающими соседние участки поверхности. Много позже Ридиел обратил внимание на возможность реакции между хемосорби-рованными частицами и частицами вандерваальсовского адсорбционного слоя, считая, что поверхность занята хемосорбиро-ванным слоем. Больщинство ученых, по-видимому, разделяет взгляды Ленгмюра. Меньше приверженцев имеет концепция, что гетерогенные каталитические реакции могут быть часто цепными процессами, начинающимися на поверхности. Классическая реакция окисления аммиака на поверхности платинородиевой сетки, возможно, является именно такой реакцией. Известны другие случаи, в которых скорость каталитического превращения определяется частотой столкновений молекул реагента с поверхностью. Примером может служить хорошо известное разложение озона на серебре. [c.12]

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]

ОтраТвление и старение катализаторов. Хорошо известно, что даже незначительные примеси некоторых посторонних веществ в реагирующих газах могут в короткий срок вызвать сильное уменьшение активности катализатора или даже полную потерю ее. Так, платиновый катализатор, применяющийся в контактном методе производства серной кислоты, очень чувствителен к наличию в реакционных газах даже самых незначительных количеств мышьяковистых соединений (которые обычно получаются при обжиге колчедана) и в присутствии их быстро теряет свою активность. Известно также, что скорость каталитического окисления аммиака на платине сильно уменьшается даже при очень малом содержании в газовой смеси фосфористого водорода, сероводорода или ацетилена. Например, выход продуктов реакции окисления аммиака при пропускании смеси воздуха с аммиаком (8,8% ЫНз) на платиновом катализаторе при 750 °С оказался равным в условиях опыта 93,8%. При прибавлении же к смеси фосфористого водорода в ко- [c.690]

В настоящем сообщении приведены результаты экспериментальных исследований реакции каталитического окисления аммиака на платине. Эта реакция, представляющая собой одну из важных промышленных реакций, изучалась многими авторами. Несмотря иа это механизм ее до сих пор неясен. В настоящее время считается общепринятым представление о том, что реакция окисления аммиака -- многостадийный процесс, в различных стадиях которого участвуют разные промежуточные соединения. Так, например, М. Бодеиштейи [4] предполагал, что первой стадией реакции окисления аммиака является образование гидроксиламина [c.309]

ЗОг), при синтезе аммиака (конвертор Фаузера — Монтекатини— рис. 1Х-55, в котором вода под давлением 300 ат движется в замкнутом цикле и отдает теплоту воде, кипящей в котле), при каталитическом окислении аммиака до окиси азота (рис. 1Х-56), при сжигании сероводорода по методу Клауса и т. д. Такой способ приводит не только к рациональному использованию тепловой энергии, но в некоторых случаях и к наиболее выгодному для повышения выхода реакции распределению температур (синтез МНз, сгорание [c.402]

В качестве примеров гетерогсиио-каталитических реакций можно указать на окисление диоксчда серы в триоксид при кон-laKTHOM методе производсгва се , Пой кислоты, синтез аммиака, окисление аммиака при производстве азотной киелоты. [c.180]

Промышленное получение азотной кислоты. Современные промышленные способы получения азотной кислоты основаны на каталитическом окнсле]]ии аммиака кислородом воздуха. При описании свойств аммиака (см. 137) было указано, что он горит Б кислороде, причем продуктами реакции являются вода и свободный азот. Но в присутствии катализаторов окисление аммиака кислородом может протекать иначе. Если пропускать смесь аммиака с воздухом над катализатором, то при 750 °С и определенном составе смеси происходит почти полное превращение N113 в N0 [c.415]

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 зависимости от агрегатного состояния катализатора и реагирующих веществ различают катализ гомогенный и гетерогенный. Примерами гомогенного катализа являются реакции окисления СО (в газовой фазе в присутствии паров воды) и Нг50з (в растворе в присутствии растворенных оксидов азота) кислородом, а также действие разнообразных ферментов в биологических процессах. Гетерогенно-каталитическими являются процессы синтеза аммиака (катализатор железо), окисления ЗОг до ЗОз (катализатор платина или оксид ванадия) и т. д. [c.224]

Гетерогенным называют катализ на поверхности твердых тел, находящихся в контакте с реагирующими веществами в газовой фазе или в растворах. Основные теоретические положения, необходимые для понимания сущности гетерогенного катализа, уже изложены в гл. 14 в связи с обсуждением роли адсорбции в гетерогенных реакциях. При проведении реакции на поверхности твердых тел последняя играет вполне определенную роль благодаря адсорбции на поверхности понижается энергия активации катализируемой реакции. До настоящего времени еще не существует удовлетворительной количественной теории катализа. В любой каталитической реакции важнейшее значение имеет структура поверхности. Катализ протекает не на всей поверхности твердого тела, а главным образом на активных центрах (дислокациях, ребрах кристаллов и других дефектах кристаллов). Кроме того, известно, что каталитическая активность зависит от кристаллографической плоскости, — кристаллы, ориентированные в некоторых определенных направлениях, обладают максимальной активностью. Большое значение в гетерогенном катализе имеют смешанные катализаторы. Примером могут служить почти все известные газовые реакции, используемые в химических технологических процессах (синтез аммиака, синтез 50з, гидрирование угля по Бергиусу или Фишеру— Тропшу, окисление аммиака по Оствальду и многие другие). [c.196]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология