Способ азотирования с применением катализатора Советский патент 1938 года по МПК C23C16/28 

Основным недостатком азотирования является необходимость длительной выдержки. Последняя обусловливается тем, что газообразный аммиак можно разложить в печи только на 40%, по уравнению 2NH3 N2 + 3H2.

При большей диссоциации аммиака водород создает уже сильно восстановительную среду и мешает азотированию. Кроме того, током газообразного аммиака приходится все время удалять из печи образующийся водород.

Для уменьшения времени выдержки были предложены различные ускорители или катализаторы, действие которых, в обш,ем, сводится к частичному связыванию водорода, например, анилин с группой NH,;, при котором реакция протекает по уравнению:

CoH.NH.,- Н2 СбН«- -КН,

или нитробензол с группой NOo по уравнению:

2Cf H.,NO., J- 5Н, - 2С,Н,:; - No 4- 4Н.О;

фирма Крупп предложила, например (Новости техники № 8 - 1937 г.), подмешивать к газообразному аммиаку газообразную окксь азота (NO), которая восстанавливается водородом по уравнению:

2NO -L 2Н2 No -f 2Н.,О.

Следовательно, в тех случаях, когда уравнение дает новое соединение в результате реакции, получаются пары воды, которые не менее вредны, чем избыточный водород. Например, в присутствии влаги падает процент контактирования при синтезе аммиака, т. е. активность азота уменьшается.

Поэтому лучшим катализатором для ускорения азотирования явилось бы такое химическое соединение, которое, кроме связывания свободного водорода, могло бы связать также и получаюш,уюся влагу.

В качестве такого веш,ества настоящим изобретением предлагается использовать безводный нитрат кальция Ca(NO3).., который в печи будет диссоциировать, т. е. разлагаться по уравнению

Са (NO;)2 СаО -- 2NO -j- 1 . О.,,

в результате чего получается окись азота по уравнению: 2NO N.,-|-О.,. Выделяющийся кислород свяжется избыточным водородом в воду, которая жадно поглотится полученной окисью кальция (СаО) по уравнению СаО + 5Н2 Ca(HO)2-f ДНгО, т. е. каждой молекулой нитрата кальция Са(НОз)2 мь связываем 5 мол. водорода,получая при этом реакционно свободного „атомарного азота: , 5N22 -)4,3N,. 4,3 мол. При обычной диссоциащш аммиака в печи наряду с указанньь З мол. бы, r SifanorHM азота получились с вышеуказанным, и по уравнению 4,3 2NH,, :4,3N2 +4,3 -З Hg, т. е. тринадцать молекул Hj, которые своим присутствием угнетали бы химическую активность 4,3 мол. Nf,, но безводный нитрат кальция Ca(NOg)o, белый мелко кристаллический порошок, очень гигроскопичен и вследствие этого был бы мало пригоден в практическом отношении. Поэтому предлагается применять не кристаллический безводный нитрат кальция Са(ЫОз)., а раствор трехводной его модификации в жидком безводном аммиаке. Через полученную гомогенную, несколько густую, жидкость просасывают (пробулькивают) газообразный аммиак, перед поступлением его в печь азотирования. Жидкость эта частично увлекается в печь и производит значительное ускорение азотирования, так как, кроме распада по вышеуказанным уравнениям, ведущего к ускорению, сама предлагаемая жидкость очень жадно поглощает или связывает влагу. Ориентировочные опыты по указаг ниям заявителя подтвердили факт значительного ускорения. Предмет изобретения. Способ азотирования с применением катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора, через который пропускают газообразный аммиак перед поступлением его в печь, применяют раствор трехводного нитрата кальция Ca(NO,),, в жидком аммиаке.