Способ ускорения азотирования с катализатором Советский патент 1940 года по МПК C23C16/28 

Основным недосталпком азотирования является необходимость длительной выдержки времени, которая обусловливается тем, что разложение газообразного аммиака в печи возможно только на 40/о по уравнению 2NH3 N2 -1- ЗН2.

При большей диссоциации аммиака водород создает уже, сильно в.осстановительную среду и мешает азотированию. Кроме того, током газообразного аммиака необходимо непрерывно удалять из печи образующийся водород.

Для у|Меньшения времени выдержки были предложены различные ускорители или катализаторы, действие которых сводится к ча(стичному связыванию водорода, .например, анилин с группой Н2, присоединяющий водород по уравнению:

СбНз NH2 + На СбНб NHs

или нитробензол с группой NO2, присоединяющий водород ПО1 уравнению:

2СбН5 N02 + 5Н2 2СбНб + Кг + + 4Н2О.

. Предлагалось также подмешивать х газообразному аммиаку газообразную

окись азота (N0), которая присоединяет водород по уравнению:

2NO -f 2Н2 N2 + 2Н2О.

В тех случаях, когда реакция .дает новое тело, она обычно сопровождается образованием паров воды, которые не менее вредны, чем избыточный водород, так как, например, в присутствии влаги падает процент контактирования при синтезе аммиака, т. е. активно:сть азота уменьшается. Поэтому лучшим катализатором для ускорения азотирования явилось бы такое химическое соединение, которое кроме связывания свободного водорода могло бы связать также и получающуюся влагу.

В качестве такого вещества, согласно предлагаемому изобретению, используется безводный нитрат кальция Са(ЫОз)2, который в печи будет диссоциировать, т. е. разлагаться по уравнению:

Са(ЫОз)2 СаО -f 2NO + 1 VaOz,

а получившаяся окись азота по ypaiBнению:.

2NO N2 + О2.

Выделяющийся кислород свяжется избыточным вадородОМ в воду, которая сразу же поглотится полученной окисью кальция (СаО) по уравнению:

СаО + 2/2О2 + бНа Са(НО)2 + 4Н20,

т. е. каждой молекулой нитрата кальция Са(ЫОз)2 удет- связано 5 молекул водорода и одновременно будет получено по уравнению:

N.-f N.(l-b.)4,3N.

т. е. 4,3 молекулы реакционно свободного («атомарного) азота.

При обычной диссОЦиации а.М1М;иака в печи, наряду f получением 4,3 иол&кулы азота, подучились бы по аналогии с вышеуказанным и по уравнению:

4,3 X 2ННз 4,3N2 + 4,3 X SNHa

13 молекул Н2, которые своим присутствием СНИЗИЛИ бы химическую активность 4,3 молекулы N2.

Но безводный нитрат кальция Са()2 - белый мелко кристаллический порошок очень гигро-скопичен и вследствие этого был бы мало пригоден в практическом отношении.

Поэтому, согласно изобретению, предлагается применять не кристал шческий безводный нитрат кальция

Са(МОз)2, а жидкий раствор деух, трех (и более) водной его модификации в жидком безводном аммиаке. Через полученную гомогенную несколько густую жидкость просасывают (пробулькиваЕОт) 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 жидкость очень жадно поглощает или связывает влагу.

Автор указывает на то, что заводские опыты подтвердили факт значительного ускорения.

Предмет изобретения.

1.Способ ускоренного азотирования с катализатором, отличающийся тем, что в качестве катализатора применяют безводный нитрат кальция Са(МОз)2.

2.Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что нитрат кальция применяют в виде жидкого раствора трехводного нитрата кальция в безводном аммиаке, сквозь каковую жидкость просасывают (пробулькивают) газообразный аммиак перед подачей его в печь азотирования.