Электрический метод фиксации азот

В промышленности электрический метод фиксации азота (производство синтетической азотной кислоты) экономически является невыгодным. В 1912 г. на дешевой гидроэлектрической энергии в Норвегии было превращено в азотную кислоту 28 ООО/и азота однако в настоящее время этот метод выходит из употребления, уступая место производству синтетического аммиака. [c.351]

Методы фиксации азота. Первый из предложенных методов был подсказан природным явлением — образованием окислов азота при разрядах атмосферного электричества (грозы). По этому методу, известному под названием дугового, атмосферный азот окисляется при температуре электрической дуги по реакции [c.11]

Эти работы легли в основу большой промышленности дуговой фиксации атмосферного азота, развившейся уже в начале нашего века. Окисление азота воздуха при помощи электрических разрядов, в частности, при помощи высоковольтной дуги, в настоящее время имеет, главным образом, лишь историческое значение, так как способ этот, после появления более совершенных каталитических способов связывания атмосферного азота через аммиак, оказался экономически невыгодным и был очень быстро вытеснен из промышленности. Тем не менее, представляется целесообразным, хотя бы вкратце, осветить здесь дуговой способ связывания азота в качестве конкретного примера промышленного осуществления химического синтеза в газовой фазе при помощи электрических разрядов. Кроме того, как уже отмечалось ранее, в последние годы вновь появился интерес к электроразрядным методам фиксации азота, правда, уже не в дуговом варианте, а варианте с использованием высокочастотных разрядов в связи с многообещающими результатами исследований в этой области. [c.383]

В начале XX в. был предложен метод фиксации атмосферного азота в пламени электрической дуги. В 1906 г. в заводском масштабе осуществлен цианамидный метод связывания атмосферного азота (азотирование карбида кальция). [c.341]

Дуговой метод фиксации атмосферного азота был первым процессом (1902—1903 гг.), при котором азот и кислород окружающей нас атмосферы взаимодействовали при температуре 2000—2500° С. В этом случае в промышленном масштабе воспроизводился процесс, протекающий при грозовом разряде. В электрической печи (рис. 38) находятся электроды /, по которым протекает ток высокого напряжения. Так как электроды помещены на некотором расстоянии, то между ними образуется электрическая дуга 2, в которой температура достигает 2000—2500° С. Сквозь дугу продувается воздух, и при высокой температуре в пламени дуги азот и кислород воздуха реагируют между собой [c.89]

Существенным недостатком этого процесса является чрезвычайно высокий расход электрической энергии — 60—70 тыс. кВт-ч на тонну связанного азота. Этим объясняется то, что после разработки других, более экономичных методов фиксации атмосферного азота дуговой способ быстро утратил свое значение. [c.92]

В связи с ограниченными природными запасами селитры в ряде стран проводились исследования по разработке способа фиксации азота из атмосферного воздуха. Лишь в начале XX в. удалось окислить азот воздуха в пламени электрической дуги при температуре 3500—4000 °С. Однако дуговой метод не получил распространения вследствие большого расхода электроэнергии. [c.273]

В 30-х годах наша лаборатория поставила вопрос о физико-хими-ческом исследовании и усовершенствовании метода фиксации атмосферного азота с помощью электрических разрядов [1, 2]. Была поставлена проблема повышения энергетических выходов окислов азота, исследование кинетики и элементарного механизма этого процесса как результата взаимодействия электронного и молекулярного газа в плазме. Второй проблемой, связанной с плазмохимической фиксацией атмосферного азота, явилась разработка физико-химических основ переработки разбавленных нитрозных газов в концентрированную азотную кислоту. Это связало проблему фиксации азота с электросинтезом озона. Указанная область газовой электрохимии (плазмохимии) разрабатывалась кроме авторов настоящей статьи также С. С. Васильевым, Е. И. Ереминым, А. Н. Мальцевым, А. Л. Шнеерсон и Б. А. Коноваловой в Московском университете и в Институте азотной промышленно- [c.217]

В конце прошлого и начале настояш его столетия были проведены интенсивные инженерные разработки методов фиксации атмосферного азота с помош ,ью электрических дуг, приведшие к созданию крупных промышленных установок. Эти установки просу-ш ествовали до конца 20 — начала 30-х гг., после чего они были вытеснены более производительным и экономичным аммиачным методом. За прошедшие 60 лет производство аммиака было во многом усовершенствовано. В качестве исходного сырья для получения водорода широко стали использоваться газообразные и жид- [c.145]

В связи с ограниченностью запасов природной селитры и отдаленностью их от основных потребителей решение задачи использования свободного азота приобрело в целом ряде стран первостепенное значение. Однако вследствие химической инертности азота попытки фиксации его из атмосферного воздуха длительное время оставались безуспешными. Лишь в начале XX в. удалось использовать азот воздуха путем его окисле-ления кислородом в электрической дуге при 3500—4000 °С (дуговой метод) по реакции [c.233]

НОВЫХ методов синтеза последней продолжается до настоящего времени. Одним из таких новых методов является синтез при помощи электрических разрядов, основанный, в частности, на фиксации атмосферного азота. [c.279]

ДЗ говой метод фиксации азота играет в Америке сравнительно небольшую роль и еще меньшую — в общемировом производстве. Однако некоторые присущие этому методу особенности выделяют его из всех других процессов и делают его крайне интересным объектом для исследования. Изучение месторасположений бывших и сзгщёствующих производств связанного азота дуговым методом обнаруживает их определенную локализацию в тех местах, где имеется много электрической энергии и мало ее потребителей. По величине капиталовложений на тонну связанного азота дуговой метод не выдерживает сравнения с другими способами фиксации азота кроме того коэфициент производительного использования энергии при этом методе очень низок. В противовес этим недостаткам можно выставить два преимущества, свойственные исключительно этому методу, а именно непосредственное использование самых дешевых и самых обильных видов сырья — воздуха и воды и — прямое получение наиболее желательной формы связанного азота — азотной кислоты. Основная цель настоящей главы заключается, с одной стороны, в анализе недостатков дугового метода, а с другой — в обзоре попыток к его усовершенствованию и в указании тех путей, которыми должно пойти дальнейшее ис-следование, направленное к преодолению его дефектов. [c.83]

Цианамидный метод фиксации азота вошел в практику в 19Э5—1910 гг. Он заключается в том, что азот воздуха в электрической печи при 1000—1100° С реагирует с карбидом кальция по реакции [c.89]

На основании полученных таким образом сведений можно из различных способов фиксации азота выбрать тот, который представляется наиболее рентабельным, т. е. дает максимальные объемные выхода связанного азота при минимальной затрате энергии и вещества. Очевидно, что большой выход сам по себе еще не гарантирует выгодности способа известен ряд случаев, когда при относительно больших выходах расходы энергии или вещества на процесс оказываются столь значительными, что приходится отказаться от его технического использования. Это правило имеет совершенно общее значение и приложимо не только к чисто термическим способам ведения реакций, но распространяется и на электрические и вообще на все методы, связанные с питанием реагирующей системы каким-либо видом энергии. В качестве примера можно указать на известные опыты Габера с сотрудниками, которые показали еще в 1910 г., что окисление азота в холодных тлеющих разрядах, средняя температура которых лежит не выше 700—800° С, позволяет получать очень высокие объемные выхода окиси азота, которые в сл чае горячих электрических дуг (способ Биркеланда и Эйде и др., см. выше) можно было бы полл ить при температурах не менее 4 ООО—5 000° С (и при условии идеального замораживания равновесия) Габеру удалось получать концентрацию N0 до 12 объемных процентов. Однако удельный расход энергии при этом оказался весьма значительным. Фиксация 1 г-атома азота этим методом требует в среднем около 860 Кал., что соответствует около 70 ООО kW на 1 тонну связанного азота. Несмотря на всю свою простоту способ Габера не иашел из-за этого себе приложения в про- [c.93]

Первая промышленная установка окисления азота кислородом при температуре около 3000° С путем пропускания воздуха через дуговую электрическую печь по методу X. Биркелаида и С. Эйде была введена в действие в Ноттодене (Норвегия) в мае 1905 г. К. А. Тимирязев откликнулся на это событие восторженной статьей Новая победа науки над природой . Пуск установки завершил собой многочисленные исследования ряда ученых и доказал принципиальную возможность промышленной фиксации азота атмосферы. Азотные удобрения выпускались в виде кальциевой селитры, получившей название норвежской, в отличие от природной натриевой, называемой но месту добычи чилийской. [c.9]

В 1901 г. было положено начало фиксации азота воздуха в пламени электрической дуги (дуговой метод). В 1902 г. в США сооружен завод по фиксации атмосферного азота с помощью электрической дуги, возникающей при пропускании между электродами тока силой 0,75 а и напряжением 8000 в в печи конструкции Брэд-лея и Ловджоя. Из-за несовершенства конструкции печи и большого расхода электроэнергии завод был закрыт в 1904 г. [c.12]

Наряду с обычными химическими способами ещё в конце XIX века довольно широкое распространение получило применение реакции окисления азота в воздухе в дуговом разряде, получившее название дугового способа производства азотной кислоты или фиксации азота. Электрической дуге в этом способе долгое время приписывали лишь одно термическое воздействие. Мнение это в настоящее время опровергнуто. Дуговой метод добывания азотной кислоты может быть рентабельным, только если пользоваться дешёвой электрической энергией, доставляемой гидроэлектростанциями. Но и в этих условиях этот метод не смог выдержать экономической конкуренции с обычным химическим способом получения азотной кислоты из аммиака и в настоящее время почти не применяется. Тем большее значение приобпе- тают попытки найти другие методы получения N0, а также N02 путем исследования образования этих веществ в других видах разряда—тлеющем, коронном, высокочастотном, факельном Г2222, 2264]. [c.684]

В связй с дуговым методом фиксации атмосферного азота следует упомянуть об электроазотном методе, который преследует цель утилизации ряда улавливаемых, но не используемых обычно, вредных газовых примесей, сопутствующих большинству отходящих газов химической и металлургической промышленности. Этот метод сводится в основном к окислению сернистого газа в пламени высоковольтной дуги до серного ангидрида и соединению последнего с газообразным аммиаком в электрическом поле электрофильтра, с образованием [c.391]

В начале XX в. была разрешена исключительно важная проблема связывания атмосферного азота, что дало человечеству новый неисчерпаемый источник сырья для производства азотсодержащих соединений. Известно, что над каждым квадратным километром земиой поверхности в воздухе содержится около 7500 тыс. т азота. Задача прев ращения инертного азота в химически активное вещество решена в результате последовательных усилий многих ученых. В 1901 г. было положено начало фиксации азота воздуха в пламени электрической дуги (дуговой метод). В 1906 г. в заводском масштабе осуществлен циан амидный метод связывания атмосферного азота. Цианамид кальция представляет собой хорошее удобрение и может служить сырьем для получения аммиака. Наконец, в 1913 г. на основе многочисленных работ был освоен промышленный метод синтеза аммиака из элементов, который получил широкое развитие и в настоящее время занял главное место в производстве связанного азота. Вскоре после этого была решена проблема получения азотной кислоты из аммиака. [c.13]

Общий расход электроэнергии на получение водорода и азота, синтез аммиака и окисление его в азотную кислоту составляет в пересчете на топливо (по эквиваленту) около 6—8 т угля N 3 1 т связанного азота вместо 64 т угля по дуговому методу, акпм образом, коовенный способ получения азотной кислоты 3 азота, связанного в аммиак, оказался более рентабельным, С(%ем прямое взаимодействие атмосферного азота с кислородом. Однако исследования процессов непосредственного соеди-1ения азота с кислородом продолжаются, и в настоящее время этой области получены некоторые положительные результаты. Проводятся опыты фиксации азота под высоким давлением, что позволяет достигать более высокой температуры электрической дуги и, следовательно, более высокой концентрации окйси азота, чем ранее (при 100 ат образуется 9% N0). [c.17]

Второе направление в разработке процесса непосредственной фиксации азота заключается в получении цианистого водорода H N. Производство этого вещества среднетоннажное и составляет в США 200 ООО т в год [17]. Больше половины продукции используется для изготовления акрилонитрила, меньшая ее часть идет на получение метилметакрилата и других веществ, применяемых в производстве пластических масс. Основной способ получения H N на современных предприятиях заключается в проведении реакции между аммиаком и метаном на платиновом катализаторе при температурах от 1300 до 1600 °К. В процессе Шванигена используется другой метод осуществления реакции углеводорода с аммиаком. В этом методе реакция протекает при температуре около 1800 °К во взвешенном слое частиц угля, нагреваемых низковольтными электрическими разрядами между частицами. Выход H N в этих процессах достигает 85—909о теоретически возможного. Хотя H N производят описанными выше методами, представляет интерес исследование получения H N при высоких температурах с использованием азота в качестве сырья. При этих условиях химический механизм, вероятно, редко отличается от механизма применяемых процессов это может привести к более совершенному методу получения H N. [c.129]

Азот необходим для всех форм жизни, однако азот, находящийся в воздухе, инертен, и лищь небольшая группа организмов способна превращать молекулы азота в связанную форму (аммиак). В результате биологической фиксации связывается приблизительно две трети всего количества азота, что составляет около 178-10 кг в год. Кроме того, еще около половины такого количества азота связывается физическими и химическими методами. В результате ионизирующей радиации, сжигания топлива и электрических разрядов в атмосфере образуются оксиды азота, а способом Габера азот связывается в виде аммиака. Следует заметить, что из всех недавних примеров вмешательства человека в круговорот элементов в природе промышленное связывание азота для нужд сельского хозяйства по своему размаху намного превосходит все другие. [c.400]

Ранее этот единственный метод использовался и в промышленности для получения азотной кислоты из чилийской селитры NaNOg. Но в 1898 г. на заседании Британской ассоциации ученых Крукс сформулировал важную проблему для технологов Фиксация атмосферного азота есть одно из величайших открытий, которых надо ожидать от изобретательности химиков . И уже в 1904 г. был предложен цианамидный метод связывания атмосферного азота с получением аммиака (с. 320). В 1905 г. был разработан дуговой метод сжигания воздуха , основанный на пропускании воздуха через электрическую дугу, в результате чего получается оксид азота (II), окисляющийся кислородом воздуха до оксида азота (IV), который растворяют в воде и получают азотную кислоту. В дальнейшем эти способы уступили место методу синтеза и переработки аммиака как более экономичному и пригодному для многотоннажного производства. Промышленное получение азотной кислоты основано на каталитическом окислении синтетического аммиака. [c.327]

При промышленном осз ществлении фиксации атмосферного азота плазменным методом необходимо осуществить наиболее полную рекуперацию тепла отходящих из реактора горячих нитрозных газов. Это тепло должно быть использовано для предварительного подогрева воздуха, поступающего в плазмотрон, или для получения пара и электрической энергии, как показано на рис. 26. Исходя из этого, авторы произвели приближенный расчет расхода электрической энергии на 1 m связанного азота. Для расчета были приняты следующие исходные данные температура в зоне реакции температура предварительного подогрева исходного воздуха — = [c.103]