Аммиак, каталитическое разложение синтез

Уже в 1931 г. было предположено [15], что медленной стадией при разложении аммиака может быть десорбция атомов азота. В последующем десятилетии очень детальное изучение синтеза и разложения аммиака в условиях, применяемых в промышленности, и в особенности работы, проведенные под руководством Темкина, Брунауэра и Эммета, Франкенбурга и X. С. Тэйлора, показали, что скорость адсорбции азота определяет скорость синтеза, а скорость его десорбции — скорость разложения аммиака. Недавно опубликованы превосходные обзоры [16, 17] этих исследований, в которых обращено большое внимание на разнообразие методов, использованных для получения данных по кинетике названных реакций. Для доказательства того, что поверхностные реакции протекают быстро, были использованы меченые атомы [18. Измерение поверхности катализаторов [19] сделало возможным более прямое сопоставление скоростей реакций на различных катализаторах. Было проведено также тщательное сравнение [20—22] скоростей адсорбции со скоростями реакций. При изучении хемосорбции частиц каждого типа на основе полученных результатов были проверены различные изотермы. Массивные катализаторы и их поверхности исследовали рентгенографически, пытаясь связать [16] каталитическую активность с кристаллической структурой . Рентгенографию и измерение величины удельной поверх- [c.244]

Тепловые эффекты каждой из стадий определяются независимым путем, что позволяет в дальнейшем сопоставить каталитическую активность, в некотором ряду катализаторов, полученную экспериментально, с тепловыми эффектами отдельных стадий. Использование этого принципа ограничено каталитическими реакциями, характеризующимися одинаковыми механизмами и малыми изменениями энтропии активации. Условие (П.1) выполняется при предварительном подборе катализаторов для реакции окисления водорода, синтеза аммиака, разложения муравьиной кислоты и т. п. В частности, в реакции окисления водорода в соответствии с условием (II.1) из окисных катализаторов наиболее активна УгОз, из металлов — платина. [c.25]

Гетерогенная каталитическая реакция наблюдается всегда, когда скорость химической реакции возрастает благодаря присутствию поверхности раздела двух фаз. Поверхности твердых тел особенно важны как гетерогенные катализаторы для реакций между газами или между газом и жидкостью. Проблемы, возникшие при попытках использовать эти поверхности для получения химических продуктов с большей скоростью и с большей селективностью, оказались захватывающими с точки зрения химиков и физиков. Можно без преувеличения сказать, что большинство усовершенствований, внесенных при использовании этих катализаторов для получения продуктов в крупном масштабе, явилось результатом тщательно продуманных и широко поставленных опытов, а не следствием применения химической теории. Широта области, охватываемой гетерогенным катализом, показывает масштаб этих усилий как указано в табл. 9 (см. стр. 152), к этому типу катализа относятся синтез аммиака из элементов и его окисление в окись азота и азотную кислоту, окисление двуокиси серы в трехокись и углеводородов в полезные кислородсодержащие продукты, различные реакции перегруппировки, циклизации, разложения и полимеризации, которые имеют место при крекинге нефти, синтез углеводородов, спиртов и альдегидов [c.18]

Синтез аммиака—каталитическая реакция. Еще в 1813 г. было найдено, что аммиак разлагается при повышенной температуре в присутствии железа. Но усиленно занялись изысканием катализаторов этой реакции только через 100 лет в связи с промышленной реализацией синтеза аммиака. Обширные исследования показали, что железо, вольфрам, церий, марганец, рутений, осмий, уран и многие другие металлы ускоряют реакции образования и разложения аммиака. [c.165]

Можно отметить, что каталитические яды, токсичность которых обусловлена наличием в их молекулах кратных связей, как правило, теряют ее, если они в процессе гидрирования превращаются в предельные соединения. Так, при очистке газов для синтеза аммиака, водород которых содержит небольшие количества окиси углерода, перед пуском в главный каталитический реактор газ иногда пропускают через форконтакт, при помощи которого окись углерода превращается в неядовитый метан. Детоксикацию окиси углерода можно также провести путем ее окисления. Например, Бредиг и его сотрудники [29] при проведении своих, ставших классическими, работ по изучению влияния посторонних веществ на скорость разложения перекиси водорода наблюдали, что активность платинового катализатора, отравленного только окисью углерода, остается низкой до тех пор, пока не пройдет достаточное время для превращения яда в нетоксичную двуокись углерода. Таким образом, в случае окиси углерода детоксикацию можно провести по любому из двух путей, изображенных на схеме [c.130]

Теория дает методы расчета скоростей реакций в отдельных порах без учета и с учетом перепада давления в реакторе, а также методы расчета скоростей реакций на катализаторах, применяемых в практике каталитического крекинга, синтеза и разложения аммиака, гидрирования. [c.168]

Рабочая среда и температура процесса синтеза аммиака способствуют азотированию металла насадок в колоннах. В условиях работы колонн синтеза происходит не только образование аммиака, но и его диссоциация на поверхности металла с образованием атомарного азота. Последний реагирует с атомами железа или легирующих элементов, образуя нитриды. В результате поверхность стали насыщается азотом и становится хрупкой. Нитриды металлов обладают различными свойствами. Нитриды железа метастабильны. В условиях синтеза аммиака они, по всей вероятности, сразу же распадаются, являясь, таким образом, промежуточными соединениями при каталитическом разложении аммиака железом [4]. [c.60]

На рис. 118 изображен один из вариантов схе мы синтеза карбамида с двухступенчатой дистилляцией плава и жидкостным рециклом. Газообразный диоксид углерода, предварительно осушенный и очищенный от механических загрязнений, от сероводорода и органических серусодержащих соединений, сжимается в четырехступенчатом компрессоре до 20 МПа и при 95—100 С направляется в смеситель 6. (При необходимости на одной из ступеней компримирования осуществляется каталитическая очистка СО от примеси водорода во избежание его накопления в производственном цикле.) Сюда же под давлением 20 МПа плунжерным насосом 3 подается жидкий аммиак (/ 90°С), а плунжерным насосом 7 — раствор аммонийных солей (/ = 95 °С), в виде которого возвращаются в цикл NH3 и СО2. В результате перемешивания компонентов в смесителе при 175 °С начинается образование карбамата аммония. Затем реакционная смесь [мольное отношение NH3 i СО2 Н2О = (3,8-н 4-4,5) 1 (0,5-ьО,8)] поступает в колонну синтеза 5, в которой при 185 °С и 20 МПа завершается образование карбамата аммония и его разложение до карбамида. [c.235]

Аммиак КНз — бесцветный газ с резким характерным запахом, почти в два раза легче воздуха, легко сжижается (т. кип.— 33,4 °С). А. очень хорошо растворим в воде (при 20°С в 1 объеме Н2О растворяется 700 объемов N1 3). Раствор А. в воде называют аммиачной водой и.чи нашатырным спиртом. С кислотами А. дает соответствующие соли аммония. При действии А. на соли некоторых металлов образуются комплексные соединения — аммиакаты. Щелочные и щелочноземельные элементы реагируют с А., образуя в зависимости от условий нитриды пли амиды металлов. На каталитическом окислении А. (до оксидов азота) основан один из методов производства азотной кислоты. В природе А. образуется при разложении (гниении) азотсодержащих органических веществ. Основной промышленный метод получения А.— синтез его в присутствии катализаторов при высокой температуре п высоком давлении из азота воздуха и водорода. А. используют для получения азотной кислоты и ее солей, солей аммония, мочевины, синильной кислоты, соды по аммиачному способу, аммиачных удобрений и др. А. применяют в органическом синтезе, как хладоагент, для азотирования стали, в медицине (нашатырный спирт). [c.16]

И среди каталитических реакций встречаются такие, в которых используются либо все центры поверхности, либо активна небольшая их часть. При окислении аммиака в азотную кислоту на платине реакция настолько быстрая, что с поверхностью реагирует при столкновении практически каждая молекула (см. разд. 6, гл. Vni). Тоже самое наблюдается при разложении озона на поверхности окиси серебра [52] и аммиака или германа на поверхностях германия [53]. С другой стороны, не может быть сомнений в том, что необходимость удаления последних следов кислорода с поверхности железных катализаторов синтеза аммиака при обмене азота или при синтезе аммиака указывает на то, что лишь небольшая доля центров активна это подтверждается действием промоторов, например окиси калия, которые могут удалять кислотные центры , активные для крекинга, но неактивные для синтеза аммиака (см. разд. 3 гл. Vni). Доказано (см. разд.7 гл. VHI), что такие кислотные центры активны в реакциях крекинга на природных глинах и алюмосиликатных катализаторах независимо от того, являются ли они кислотами Брэнстеда или Льюиса однако они не заполняют полностью поверхности катализаторов. Введение в поверхность окислов показало, что в некоторых реакциях окисления в каждый данный момент времени активна только небольшая часть центров 154 .. [c.267]

Уравнение (V.247) выполняется в очень широком интервале давлений — опыты проводились от нескольких сот мм рт. ст. до 500 атм. Это одно из наиболее проверенных и подтвержденных уравнений кинетики каталитических процессов. Вряд ли можно найти другой процесс, механизм и кинетика которого были столь всесторонне исследованы. Разумеется, это не значит, что теория синтеза и разложения аммиака не нуждается в дальнейшем развитии и уточнении. Существенное значение для дальнейшего развития теории имеют вопросы, связанные с изменением величин показателей степени в уравнении в зависимости от генезиса катализатора, границы изменений механизма реакции и степеней покрытия поверхности и т. п. [c.222]

Так как каталитическая реакция протекает обычно на поверхности катализатора, последний должен, естественно, обладать максимально развитой поверхностью. Для достижения этого процессы формирования катализатора (например, осаждение, разложение, восстановление и т. п.) нужно вести в условиях наибольшего удаления их от равновесия (теория пересыщения Рогинского). Чтобы стабилизировать полученную высокую дисперсность, целесообразно вводить в катализаторы примеси, которые, будучи равномерно распределены в исходной массе, например в виде твердого раствора, выделялись бы в виде мелких включений между кристалликами катализатора в процессе формирования его, изолировали бы эти кристаллики друг от друга, что препятствовало бы рекристаллизации. Такова, по-видимому, роль окиси алюминия в железных катализаторах синтеза аммиака. Подобную же роль играют,часто носители. [c.10]

В этом плане в нашей лаборатории изучается связь между активностью и электронным строением катализаторов металлов и сплавов, осажденных и плавленых железных промоти-рованных контактов. Наблюдается параллелизм, определенная корреляция между активностью и количеством неспаренных электронов в -зоне и контактной разностью потенциалов железа, кобальта, никеля и их сплавов при протекании реакции разложения аммиака [47]. Изучается действие ионизирующего излучения на формирование активных катализаторов, а также на протекание каталитического синтеза аммиака. [c.25]

Меламин служит сырьем для производства мелампнформ-альдегидных смол (разд. 9.2.1.1.4). Образуется при разложении водой цианамида кальция (СаСНг), полученного нагреванием дикарбида кальция с азотом до 1000 °С. При этом сначала образуется циантшд, затем — его димер, дицианамид, который при нагревании в присутствии аммиака и метанола превращается в меламин. Другой способ синтеза мел амина заключается в каталитическом превращении мочевины при высоких темпе ратурах [c.277]

Анализ кинетических измерений синтеза и разложения аммиака в условиях, свободных от диффузионного торможения или при учете последнего [33, 37, 42—47], позволяет прийти к заключению, что теория кинетики синтеза аммиака, развиваемая М. Темкиным [48—53], находит экспериментальное обоснование. Каталитический синтез и разложение аммиака, протекающие в кинетических режимах при низких и высоких давлениях, на катализаторах разной природы характеризуются, как показано в работах [33, 37, 42—47], теплотами активации разложения аммиака порядка 57 3 ккал/моль и достаточно точно описываются известным уравнением Темкина и Пыжева [48]. Это уравнение, однако, весьма чувствительно к процессам переноса и только с учетом последнего описывает процесс син- [c.28]

I — разложение аммиака (на сетке с размером отверстий 1,651 мм и гидрогенизация этилена (на пленке N1) 2 — каталитический крекинг (таблетки размером 3 мм) 3 — синтез аммиака (гранулы размером 5 мм) 4 — дегидрогенизация бутана (таблетки размером 3 лие) 5 — крекинг кумола (таблетки размером 3,5 мм). [c.296]

Основные научные работы относятся к кинетнке, катализу и электрохимии. Установил (1926—1933) электронный механизм каталитического разложения перекиси водорода на платине. Исследовал механизмы процессов синтеза аммиака, конверсии окиси углерода, избирательного окисления сероводорода и ацетилена. Предложил каталитический метод очистки воздуха от примесей ацетилена, вызывающих опасность взрыва. Один из создателей новой области физической химии — макрокинетики, науки о процессах переноса вещества в реакторе с твердым катализатором. Для количественного уче- [c.437]

Кроме того, поликарбоксильные аминокислоты широко используются в разнообразных производствах, где нужно устранить каталитическое действие тех или иных ионов металла, а также в сельском хозяйстве и в медицине. Одним из первых примеров успешного применения поликарбоксильных аминокислот в химической технологии было повышение выхода гидразина при его синтезе за счет окисления аммиака гипохлоритом натрия. Как известно, выход гидразина при этой реакции снижается за счет каталитического разложения гидразина следами ионов меди. Этилендиаминтетрауксусная кислота, образуюш,ая с ионами Си + прочный комплекс, способствует уменьшению этого каталитического эффекта. [c.523]

Яды специфичны для различных катализаторов, как и для различных реакций, в которых катализаторы принимают участие. Например, водород действует как яд при образовании воды на сплавах благородных металлов и железа, а кислород отравляет синтез воды на сплавах из благородных металлов и никеля [238] Вода при высокой концентрации отравляет сжигание окиси >тлерода иа различных катализаторах [56]. Соединения мышьяка являются сильными ядами для катализаторов, применяемых в контактном процессе получения серного ангидрида. Мышьяковистый ангидрид — сильный яд для каталитической гидрогенизации с платиной вследствие восстановления его в арсин. Тот же самый яд оказывает относительно слабое действие на активность платины при разложении перекиси водорода. Таким образом, некоторые вещества могут действовать как яды для определенных каталитических реакций, в других случаях совсем не действуя они могут даже действовать как промоторы в некоторых каталитических реакциях. Висмут, сильный яд для железа при каталитической гидрогенизации, является одним из наиболее активных промоторов для же леза при каталитическом окислении аммиака в окись азота. Подобным образом фосфат кальция является промотором для никеля в каталитической гидрогенизации, между тем как фссфор или фосфин сильные яды. Никель, отравленный тиофеном, не гидрогенизирует ароматический цикл, в то время как его способность гидрогенизировать олефины не нарушается [130, 161]. Сера или сульфиды, которые обычно действуют как яды, при каталитическом восстановлении бензоилхлорида и гидрогенизации смол могзт действовать как катализаторы [184]. Сероуглерод действует как ускоритель в процессе растворения кадмия в соляной кислоте [226]. Есть случаи, когда вещество, взятое в маленьких количествах, остается неактивным, но при применении в большом количестве действует как яд. Например, в реакции нафталина с японской кислой землей хлороформ неактивен в малом количестве и не оказывает никакого отравляющего действия, но взятый в большом количестве вызывает уменьшение количества смолы, образующейся с нафталином под влиянием земли. Хлористоводородная кислота, образующаяся из хлороформа, взятого в больших количествах, уменьшает каталитическую активность [134]. [c.392]

Реакторы для проведения процессов в системе жидкость - твердое тело (разложения фосфорных руд серной кислотой, растворения металлов в кислотах, ионообменной очистки жидкостей от примесей и др.) принципиально не отличаются по устройству. К гетерофазным процессам в системе газ - твердое тело примыкают и многочисленные гетерогенно-каталитические процессы с участием газообразных реагентов и использованием твердых катализаторов (каталитический крекинг газойля, каталитический риформинг, синтез аммиака, синтез Фишера - Тропша и др.). [c.647]

Каталитическая паро-кислородная конверсия природного газа под давлением 20 ат среднетемпера-турпая конверсия СО этаноламиновая очистка от СОа тонкой доочисткой газа раствором каустической соды каталитическое разложение окислов азота промывка газа жидким азотом с нредкатализом поршневая компрессия газа синтез аммиака под давлением 320 ат без использования тепла реакции (мощность агрегата 100 тыс. т МНз в год) Высокотемпературная кислородная конверсия природного газа под давлением 30 ат среднетемпературная конверсия СО очистка газа от СО2 активированным поташным раствором с тонкой доочисткой раствором каустической соды промывка газа жидким азотом поршневая компрессия газа синтез аммиака под давлением 300 ат с использованием тепла реакции (мощность агрегата 100 тыс. т МНз в год). . Паровая каталитическая конверсия природного газа в трубчатых печах под давлением 30 ат паровоздушная каталитическая конверсия средне- и низкотемпературная конверсия СО одноступенчатая этаноламиновая очистка газа от СОа предкатализ поршневая компрессия газа синтез аммиака под давлением 350 ат с использованием тенла реакции для выработки пара давлением 40 ат (мощность агрегата 600 т. N113 в сутки). .......... [c.11]

Из металлов наиболее характерными каталитическими свой-стнами обладают элементы VUl группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Для ряда процессов катализаторами являются железо (синтез аммиака) кобальт, никель, иридий, платина, палладий (гидрирование и для последних — окисление двуокиси серы). Кроме того, металлы VUl группы являются катализаторами и других процессов разложени.я перекиси водорода, получения гремучего газа, окислеиия аммиака, метанола, метана, окиси углерода, дегидрирования спиртов и т. д. Каталитической активностью обладают и соседние (в периодической системе) элементы медь, серебро, отчасти золото, возможно цинк и кадмий. [c.363]

В нашей лаборатории была исследована каталитическая активность ряда металло В 4-го периода и групп VIH и 1В других периодов в отношении реакций изотопного обмена в молекулярном водороде [14], взаимодействия водорода и кцслорода [15], синтеза и разложения аммиака [16] и изотопного обмена в молекулярном азоте (см. стр. 192 наст. сб.). [c.134]

Начнем с проблемы подбора катализаторов, которая нам представляется самой трудной из всех проблем теории катализа и разработана меньше других. Подбор неотделим от представлений о глубоком механизме процессов, который нам недостаточно известен, но несомненно, не один и тот же во всех случаях. Он требует четкого представления о химии и структуре активных контактов, а для применяемых многофазных систем эти данные, как правило, отсутствуют. Он требует также объективной характеристики большого числа контактов разного типа и состава, полученных в сравнимых условиях, а такого материала также нет. Трудность усугубляется тем,что,нарядустакими почти универсальными катализаторами, как галогениды алюминия или ионы водорода в органическом катализе или платина и палладий, встречаются контакты с узкой областью применения, как, например, металлический натрий при полимеризации дивинила или серебро при мягких окислительных реакциях и, наконец, ферменты с их сугубой специфичностью . Мы знаем, с одной стороны, такие реаг ции, как разложение перекиси водорода и озона, ускоряемые почти любым твердым телом, и, с другой стороны, такие реакции, как синтез аммиака или окисление этилена в окись этилена, для которых известны единичные катализаторы. Повидимому, —это отражение многообразия глубоких механизмов катализа, с одной стороны, и существования веществ, поливалентных и моновалентных по своим каталитическим функциям, с другой. [c.10]

Если водород получается чисто термическим разложением углеводородов, то единственными обычно присутствующими в продукте примесями являются небольшие количества углевддородов (обычно -метана) и, возможно, небольшое количество азота. Необычайно трудно добиться полного разложения углеводородов, даже при высоких температурах, так как в таких пиролитических процессах приближение к равновесию происходит очень медленно. Подвергая пиролизу польский естественный газ, ManteP получил водород, содержавший еще 0,7% метана. Во многих уже кратко описанных процессах получающийся водород загрязнен окислами азота и небольшими количествами газообразных углеводородов. Эти загрязнения присутствуют также в газах, получаемых при взаимодействии углеводо родов с водяным гаром при высоких температурах (см. гл. 10). В настоящем разделе мы должны по необходимости ограничиться кратким перечислением методов удаления только этих примесей. Чистота водорода должна быть различной в зависимости от того, для какой цели она предназначается. Для некоторых процессов гидрогенизации (например сжижение угля) может с успехом применяться сравнительно загрязненный водород. С другой стороны, водород, применяющийся для каталитического синтеза аммиака, должен быть свободен от следов кислорода, окиси углерода и водяного пара i . [c.254]

Реакция разложения аммиака протекает гораздо легче, так как при атмосферном давлении содержание его в состоянии равновесия при высокой температуре очень незначительно. Ранее было замечено, что в гомогенной газовой фазе разложение аммиака не происходит и что оно связано с присутствиел твердых веществ, с которыми аммиак соприкасается при высокой температуре. Нагревание аммиака в стеклянных или кварцевых сосудах вызывает лишь слабое разложение его, толда как в присутствии металлов этот процесс протекает очень интенсивно. Наблюдения за каталитическим действием металлов на-разложение аммиака привели исследователей к мысли провести опыты каталятического синтеза, но они дал-и такие же отрицательные результаты, как и попытки синтеза аммиака в гомогенной газовой фазе. [c.483]

Синтез и разложение аммиака практически происходят только на катализаторах. После открытия этого явления началис > обстоятельные изыскания катализаторов синтеза аммиака. Одновременно с изучением веществ, оказывающих каталитическое влияние на процесс образования аммиака, проводились исследования физико-химических условий равновесия реакции. Теоретические вычисления показали значительное увеличение содержания аммиака в реакционной смеси по мере снижения температуры, что послужило стимулом для изыскания катализаторов, действующих при низких температурах. [c.484]

Газовая хроматография представляет собой очень удобный метод для измерения количеств реагирующих веществ, действительно адсорбированных на новерхности катализатора во время протекания реакции. Рассмотрим сначала общие соображения. Важно понять, что нри определенном давлении данного реагирующего вещества его количество, адсорбированное на катализаторе при равновесии (определяемое из прямых адсорбционных измерений), может быть несколько меньше или вообще не соответствовать количеству этого реагирующего вещества, фактически адсорбированному во врем я каталитической реакции нри том же самом парциальном давлении. Так, нри каталитическом разлои ении германа ОеН4 на металлическом германии поверхность во время реакции оказалась покрытой сплошным монослоем хемосорбированного водорода, тогда как максимальное покрытие, достигаемое в отдельных равновесных измерениях адсорбции водорода на германии, было меньше 60% [528—532]. Заполнения поверхности, получаемые во время действительного хода катализа, должны зависеть от механизма реакции и в особенности от то11 ее стадии, которая определяет скорость процесса. Это в настоящее время совершенно неоспоримо установлено Тамару [532—540], главным образом нри изучении реакций синтеза и разложения аммиака на металлических катализаторах. В отличие от многих предшественников, изучавших эту реакцию [541], Тамару обращал основное внимание на измерение количества вещества, адсорбированного во время катализа. Он нашел, кстати, что во время синтеза аммиака на дважды про-мотированных /келезных катализаторах адсорбция азота значительно ускоряется в присутствии водорода и ее скорость оказывается почти в десять раз больше скорости образования аммиака (см. гл. 8). Тамару был одним из первых исследователей, понявших [533], что измерения адсорбции на поверхности во время катализа можно проводить, используя принципы газовой хроматографии. [c.148]

К первому классу относятся каталитические процессы, связанные с переходом электронов окисление, 8осстановлен е, гидрирование, дегидриропангге, синтез аммиака, разложение перекиси водородя п д ). Тптгттч- [c.193]

Непосредственное применение данных по магнитной восприимчивости и удельному намагничению к выяснению структуры катализаторов — не особенно новое дело. Измерения восприимчивости были использованы в 1930 г. [2] с целью определения структуры окиси кобальта, применявшейся в качестве катализатора для окисления окиси углерода. Магнитные свойства двуокиси марганца и полуторной окиси железа изучались в связи с использованием их как катализаторов в реакции разложения бертолетовой соли [3, 4]. Была сделана попытка идентифицировать активньп" компонент никель-окисномолибденового катализатора посредством измерения удельного намагничения [5]. Ферромагнитные свойства промотированной окиси железа изучались в связи с каталитическим синтезом аммиака [6]. Измерения восприимчи- [c.391]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология