Способ синтеза аммиака Советский патент 1989 года по МПК C01C1/04 

Изобретение относится к области синтеза аммиака и может быть использовано в химической промышленности.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и повьш1ение выхода аммиака с единицы массы интерметаллического соединения.

Сущность изобретения заключается в том, что несжатый водород приводят в контакт с интерметаллическим соединением (ИМС) типа LaNij или типа TiFe при температуре окружающей среды - при этом образуется гидрид ИМС. Затем азот сжимают до давления в интервале 30-200 атм и вдувают в реакт ор с гидридом. Затем реактор нагревают до температуры 150- 400°С в зависимости от степени предварительного сжатия азота и выбранного ИМС.

При этом гидрид разлагается с поглощением тепла и выделением водорода. Водород при выделении вступает в реакцию с азотом, образуя аммиак. Вьщеляющееся при образовании аммиака тепло поддерживает эндотермическ1то реакцию вьщеления водорода (тепло-- та реакции синтеза аммиака составляет 7,5-10 ккал/моль Н, на выделение водорода из гидрида требуется 7- 10 ккал/моль Н), что позволяет практически полностью использовать теплоту образования аммиака непосредственно в зоне реакции и покрыть за счет этого значительную часть потребности в тепле для выделения водорода.

СП to l

СП

ел

315271

По окончании реакции (через 1- 6 мин) продукты удаляются из реактора и цикл начинают сначала.

Минимальное значение предваритель- , ного сжатия азота 30 атм определяется тем, что при более низких величинах потребуется очень большой реактор и не будет достигаться практически значимый выход аммиака. Сжатие азота до JQ давления свыше 200 атм нецелесообразно, так как требует применения специальных сосудов, выдерживающих развивающиеся в ходе реакции давления свыше 300 атм, а выход продукта увеличится несущественно.

Экспериментально определенное минимальное значение температуры реакции 150 С определяется тем, что при

более низких температурах слишком мала скорость реакции. При температурах Bbmie верхнего предела () применяемые ИМС подвергаются необратимому распаду на смесь металлов и бинарных гидридов и теряют, таким об- разом, свои свойства.

Пример 1. В стальной реактор объемом 20 см, содержащий 10 г порошка ИМС-LaNij- впускают при комнатной температуре водород под давлением 2 атм. При этом проходит реакция образования гидрида, которая заканчивается через 0,5-1 мин. Затем реактор заполняют азотом под давлением 30 атм и нагревают до в течение А мин. В образовавшейся газовой смеси 33% аммиака, давление 90 атм. Выход аммиака составляет 42 г на 1 кг ИМС.

, Q

5

0

5

Q

5

554

Примеры 2-8. Все операции аналогичны примеру 1, параметры процесса даны в таблице.,

Во всех примерах внешний нагрев необходим практически только для доведения температуры до заданного значения. Далее реакция проходит почти полностью автотермически, т.е. теплообразование аммиака используются полиостью внутри реактора.

Преимущество предлагаемого способа заключается в снижении энергозатрат, так как отпадает необходимость в предварительном сжатии водорода, а также в использовании тепла реакции синтеза аммиака. Кроме того, предлагаемый способ позволяет увеличить съем аммиака с единицы массы интерметаллического соединения с 1,8- 2,5 до 30-60 г/кг ИМС.

Формула изобретения

1.Способ синтеза аммиака из азота и водорода в присутствии интерметал- . лического соединения, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, повышения выхода аммиака с единицы массы интерметапли- ческого соединения, процесс ведут пу- -тем контактирования водорода с интерметаллическим соединением, затем реакционный объем заполняют азотом под давлением 30-200 атм и нагревают реакционную смесь до 150-400°С.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве интерметаллического соединения используют соединение типа LaNi или TlFe,

Изобретение относится к синтезу аммиака и может быть использовано в химической промышленности. Способ включает синтез аммиака из азота и водорода в присутствии интерметаллического соединения, в котором с целью снижения энергозатрат и повышения выхода аммиака с единицы массы интерметаллического соединения, процесс ведут путем контактирования водорода с интерметаллическим соединением, затем реакционный объем заполняют азотом под давлением 30 - 200 атм и нагревают реакционную смесь до 150 - 400°С. В качестве интерметаллического соединения (ИМС) используют соединение типа LANI₅ или TIFE. Способ позволяет снизить энергозатраты за счет исключения необходимости сжатия водорода и использования тепла реакции аммиака, а также увеличить съем аммиака с единицы массы интерметаллического соединения с 1,8-2,5 до 30 - 60 г/кг ИМС. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.