AT53149B - Verfahren zur Darstellung von Ammoniak oder seiner Verbindungen aus Stickstoff- Sauerstoffverbindungen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Darstellung von Ammoniak oder seiner Verbindungen aus Stickstoff-
Sauerstoffverbindungen. 



   Bekanntlich werden Gemische der Oxyde des Stickstoffs, z. B. Stickoxyd oder Stickstoff-   tetroxyd mit Wasserstofl,   bei Gegenwart von   Platinschwamm   oder ähnlich wirkenden Kontakt- 
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   Zinkoxyd, Zinnsäure, Kupferoxyd,   Eisenoxyd bzw. deren Metalle und poröse Körper angegeben, welche, in einer Röhre bis zum Glühen erhitzt, beim Durchleiten eines Gemenges von Stickoxyden und Wasserstoff reichlich Ammoniak liefern sollen. 



   Beim Nachprüfen dieser Angaben stellte sich heraus, dass bei dieser Arbeitsweise keine technisch annehmbaren Ausbeuten an Ammoniak erzielt werden können. Dieser Befund steht auch in Übereinstimmung mit Literaturangaben ; z. B. sagt Graham Otto in seinem Lehrbuch der Chemie, V. Auflage,   1I.,   2., Seite   80: #Erheblich kann   die Menge des   hiebet gebildeten   Ammoniaks nicht sein, da   Ammoniak   in der Glühhitze zersetzt wird."An derselben Stelle wird bezüglich der Anwendung   von Platinschwamm   nur von reichlicher Bildung von   Ammoniak   gesprochen ; weiter heisst es nach den Angaben von Varentrapp und   Will :   Ann. 39, Seite 294 : ,, Nicht allei Stickstoff wird in Ammoniak umgewandelt."Ferner wird in Gemelin-Krauts   Auorg.

   Chemie, VII.   Auflage, Bd. I, 1, Seite 200, angegeben :"Auch tieten Störungen durch explosionsartigen Verlauf der Reduktion ein."
Berücksichtigt man weiter, dass Ammoniak bei Glühhitze durch Metalle zersetzt wild   (Gemelin-Krauts   Handbuch der Anorg.   Chemie, VII.   Auflage, Seite 214 oben), so ist ersichtlich, dass auf diese Weise keine quantitative Ausbeute an Ammoniak erzielt werden kann, da ja gerade diejenigen Metalle oder   Metall Verbindungen,   welche die Umwandlung in Ammoniak beschleunigen. auch wieder stark zersetzend auf das Ammoniak einwirken. 



   Eine Verbesserung dieser Arbeitsweise sucht ein bekanntes Verfahren zu erreichen, indem es mit   Platinschwamm   bei nur   80    arbeiten will, und zwar gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von dunklen elektrischen Entladungen. 



   Es wurde nun gefunden, dass man in nicht vorauszusehender Weise eine theoretische oder nahezu theoretische Ausbeute an Ammoniak aus den angewandten Stickoxyden erhält, wenn man die   Kontaktmetalle nicht   in gleichsam konzentrierter Form, wie z. B. als Platinschwamm, sondern in starker   Verdünnung   auf porösen Trägern, z. B. als   l-bis 5% igen Platinasbest   oder als 1- bis   10"oigen kupfer-oder uickelhaltigen Asbest   bei höheren Temperaturen anwendet. 



   Kontaktkörper, welche aus   unporösem   Material bestehen, sind, sofern ihre Oberfläche   vollständig mit   Platin und dgl. überzogen ist, ebensowenig geeignet, wie reine Metalle. Die Ober- 
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 In dieser Art   Abschwächung   der Kontaktmetall liegt die nach dem bisher Bekannten nicht vorauszusehende Wirkung der vorliegenden Erfindung. 



   Die Erzielung der quantitativen Ausbeute ist an eine ganz bestimmte, aber für jedes Kontaktmetall und jede Konzentration verschiedene höhere Temperatur gebunden. 



   Weiterhin zeigte sich, dass die Wirkung der verschiedenen Metalle verschieden stark ist und dass es vorteilhaft ist, stark wirkende Metalle, wie Platin, in geringerer Konzentration, aber bei höherer Temperatur zu verwenden, um einen gleichmässig verlaufenden Prozess und gute Ausbeute zu erhalten. Schwächer wirkende Kontaktmetalle, wie Kupfer, Nickel, Eisen, können in höherer Konzentration zur Erzielung des gleichen Effektes angewandt werden. 



   So wirkte z. B. ein   5%iger Platinasbest   bei 575 bis   600  C   wie 10% iger   Kupferaabest   bei der Reduktion von Stickstofftetroxyd und gab eine 98-bis 99% ige Ausbeute an Ammoniak. Bei geringerer Konzentration oder schwächer wirkender Kontaktsubstanz ist die Temperatur zu   erhöhen.   Zum Beispiel gab eine Kontaktsubstanz mit   1% Platin   bei Anwendung von Stickoxyd 100% Ausbeute bei 6500, mit 4% Kupfer oder 4% Nickel bei mittlerer Rotglut (750). Es findet also unter diesen Bedingungen entgegen dem bisher Bekannten selbst bei Rotglut keine Zersetzung des Ammoniaks statt. 



   Es war nicht vorauszusehen, dass bei Gegenwart von Metallen eine so leicht zersetzliche Substanz wie Ammoniak unter den angegebenen Bedingungen noch Temperaturen von 7500, ohne nennenswert Spaltung zu erleiden, verträgt. Es ist dies um so   merkwürdiger,   weil bereits ein Überschreiten der jeweiligen Grenze um 20 bis 300 derartig hohe Verluste zur Folge hat, dass technisch genügende Ausbeuten nicht mehr erhalten werden. 



   Die Grenze der erforderlichen Verdünnung der katalytisch wirkenden Metalle oder Verbindungen ist für jede Art verschieden. Während z. B. mit 10% igem Kupferasbest noch Ausbeuten bis zu 97 bis 98% an Ammoniak erzielt werden konnten, gab eine 10% Platin haltende Kontaktmasse nur gegen 90% Ausbeute. 



   Im allgemeinen liegt die Grenze für die Erreichung technisch annehmbarer Ausbeuten bei einem Gehalt von etwa 10% katalytisch wirksamer Substanz in der   Kontaktmasse.   



   Auch bei der Verwendung von Gemischen von Wasserstoff mit anderen Gasen, z. B. von Wassergas, zeigt sich die Anwendung abgeschwächter Kontaktsubstanzen als vorteilhaft. Das Kohlenoxyd nimmt dann unter Umwandlung in Kohlensäure an der Reduktion der Stickoxyde, welche quantitativ in Ammoniak übergehen, teil. Die aus Stickstofftetroxyd und Kohlenoxyd sonst leicht entstehende flüchtige Verbindung (siehe   Gemelin-Kraut, VII. Auflage, I., l., Seite   283 bis 285) bildet sich unter den angegebenen Verhältnissen nicht. 



   Man verfährt in der Weise, dass man ein Gemenge der gasförmigen   Stickstof-Sauerstoff-   verbindungen mit Wasserstoff oder wasserstoff-und kohlenoxvdhaltigen oder anderen reduzierenden Gasen, wie Kohlenwasserstoffen und dgl., über eine in einem heizbaren Gefäss sich befindende Kontaktmasse, bei mit der Art der Kontaktmaterialien wachsenden Temperaturen von 350 bis 7500 leitet. 



   Da durch reine Metalle oder Metallverbindungen das entstehende Ammoniak teilweise zersetzt wird, so empfiehlt es sich, das beschriebene Verfahren nicht in   Metallappa raten,   sondern in   Gefässen aus indinerentem   Material, wie z. B. Schamotte-Porzellan und dgl., bzw. in mit diesen Materialien ausgekleideten   M. etallgefässen   auszuführen.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Verfahren zur Darstellung von Ammoniak oder Ammoniakverbindungen aus Stickstoff- Sauerstoffverbindungen und Wasserstoff oder Gemischen von Wasserstoff mit kohlenoxyd- haltigen Gasen oder geeigneten Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gase bei höheren, von der Art des Kontaktmaterials abhängigen Temperaturen über Kontaktsubstanzf'n geleitet werden, welche die katalytisch wirksamen Metalle oder Metallverbindungen oder ähnlich wirkenden Körper nur in mässiger, jedenfalls über 10% nicht überschreitender Menge enthalten