Procédé pour la préparation synthétique de l'ammoniaque.
Lorsqu'on veut préparer synthétiquement le gaz aanmoniaic a partin de ses éléments et que l'on utilise comme catalyseurs des masses pulvérulentes contenant des azoturcs ou des amidures de certains métaux, il arrive souvent que ces corps ne réagissent pas du tout à la pression ordinaire avec l'hydrogène ; c'est le cas pour les, azotures de magnésium, de cérium et de calcium ; ou bien ils ne réagissent qu'avec une extrê, me lenteur en ne donnant par consé- quent que des traces d'ammoniaque. Parmi les combinaisons de cette dernière catégorie, on peut citer l'azoture de lithium, les amidures de strontium, de baryum etc.
La pression favorise évidemment la. décomposition par l'hy- drogène de ces composés azotés, mais a. u point de vue de l'appareillage que cela. nécessite il est plus avantageux de travailler à la pression ordinaire.
Si l'on veut réaliser la, synthèse de. l'am- moniae. à la pression orclinaire ou sous de j'aiMes pressions, il est donc nécessaire de pro- voquer ou d'accélérer la déoompositMTi par l'hycliogènle Ides azotures, amidures et autres produits azotés des métaux.
La, présente invention a précisément pour but de fournir un moyen pour provoquer ou accélérer cette décomposition et pour augmen- ter le rendement en ammoniaque du procédé.
Elle concerne un procédé pour la préparation synthétique de l'ammoniaque à, partir d'hy- drogène et d'azote que l'on fait passer sans pression et à une température relativement Lasse,'allant jusqu'à 600 , sur un catalyseur constitué par une masse pulvérulente et ho mogène comportant comme corps actif un métal qui, chauffé avec de l'azote ou de l'ammo- niaque, donne directement un azoture ou un omidure et dont l'a. zoture ou l'amidure se dé compose quandi on le chauffe. dans un courant d'hydrogène.
Ce corps actif est mélangé intimement à un oxyde inerte qui l'empêche de s'agglomérer et qui peut être, par exemple de la magnésie, de l'alumineou. de la chaux.
D'a. près l'invention, on opère à l'aide d'une masse pulvérulente contenant encore, outre les substances sus-mentionnées, un métal éga- lement p. ulvérulent qui a la propriété d'accé- lérer la décomposition, dans l'hydrogène, du produit. azoté.
Ce métal peut être, par exemple le plomb, le cadmium, le'bismuth, l'antimoine, la poudre de zinc du commerce. On peut aussi employer l'or, le cuivre et l'argent qui réagissent ce pendant avec bea. ucoup moln d'énergie que les quatre métaux cites en premier lieu.
Ces métaux pulvérulents peuvent être pré parés de la. ma-nière suivante :
A part le zinc, dont l'oxyde est difficilement réductible par l'hydrogène, tous les autres métaux mentionnés peuvent être retirés de leurs oxydes que l'on chauffe dans l'hydrogène.
Pour éviter que. certains de. ces métaux, par exemple, le bismuth, la cadmium, le plomb n, s'agglomèrent pendant la réduction. on peut mélanger leurs oxydes à de la chaux. de la. magnésie ou autres oxydes inertes et difficilement réductibles et l'on réduit ensuite par l'hydrogène. On obtient de cette façon un mélange pulvérulent dont le métal grâce à la a présence de la. eha. ux ou d. e la magnésie peut être porté au rouge sans que les particules formées ne s'agglomèrent.
Pour préparer une masse catalysante comprenant les métaux en question, on peut par exemple procéder de la manière suivante :
On mélange un azoture ou un a-midure pulvérulent ou simplement broyé ou encore un métal pulvérulent pouvant fixer l'azote avec formation d'azoture ou d'amidure Ó du plomb eu du cadmium, de l'antimoine, du bismuth pulvérulent, etc. intimement mélangé à de la cha. ux. de la magnésie ou un autre oxyde
Inerte.''f'
Cette masse pulvérulente, chauffée dans un courant d'hydrogène, donne de l'ammo- niaque par la décomposition de l'azoture ou de l'amidure.
Il se forme un mélange du mé- ta ; I de l'azoture ou de l'amidure et d'u métal (Pb, Cd, Bi e. tc.) ajouté, ou bien si le métal azoture peut dbnner un hydrure. il se forme un mélange de cet hydrure et du métal ajoute.
Ce mélange chauffé Immédiatement dans un mélange d'a. zote et. d'hydrogène produit ta synthèse catalytique de l'ammoniaque, l'azote du mélange gazeux reproduisant l'azoture ou l'amidure décomposaNe par l'hydrogène du en question.
Au moyen du procédé décrit, on arrive donc à transformer intégralement dans l'hy- drogène l'azoture en hydrure ou en métal. ou l'amidure en hydrure. tandis que l'azote de l'azoture ou de l'amidure part quantitativement so. us forme, d'ammoniaque, et. cela à des températures variant. selon l'azoture ou l'amiclure employé, entre 380¯ et 600¯ C.
Comme, d'autre part, le métal ou l'hiyduure mis en liberté au'cours'de ces réactions peut de nouveau fixer l'azote, et cela d'autant mieux que la pulvÚrulence est plus grande. on'comprend qu'il est possible de réaliser la synthèse de l'ammoniaque, sans aucune pres- sio. n. en faisant, passer, à une température dé- terminée, soit un mélange de trois volumes d'hydrogène pour un volume d'azote, soit alternativement. l'hydrogène et l'azote sur le catalyseur.
En effet, les hydrures alcalinoterreux et l'hydrure de lithium chauffÚs dans l'azote donnent des anrdures ou des azotures selon la température : les métaux, eux. régé- nèrent. dans l'azote l'azoture du départ.
Process for the synthetic preparation of ammonia.
When it is desired to synthetically prepare the ammonia gas from its elements and to use as catalyst powdery masses containing azoturks or amides of certain metals, it often happens that these bodies do not react at all at ordinary pressure. with hydrogen; this is the case for azides of magnesium, cerium and calcium; or else they react only extremely slowly, giving only traces of ammonia. Among the combinations of the latter category, mention may be made of lithium azide, amides of strontium, barium, etc.
The pressure obviously favors the. decomposition by hydrogen of these nitrogenous compounds, but a. u point of view of the apparatus than that. requires it is more advantageous to work at ordinary pressure.
If we want to achieve the synthesis of. ammoniae. at the orclinary pressure or under my pressures, it is therefore necessary to induce or accelerate the deoompositMTi by the hycliogenl Ides azides, amides and other nitrogenous products of metals.
The object of the present invention is precisely to provide a means for bringing about or accelerating this decomposition and for increasing the ammonia yield of the process.
It relates to a process for the synthetic preparation of ammonia from hydrogen and nitrogen which is passed without pressure and at a relatively low temperature, up to 600, over a catalyst consisting of. by a pulverulent and homogeneous mass comprising as active substance a metal which, heated with nitrogen or ammonia, directly gives an azide or an omidide and of which a. zide or amide breaks down when heated. in a stream of hydrogen.
This active substance is intimately mixed with an inert oxide which prevents it from agglomerating and which can be, for example magnesia, alumina or. lime.
From a. fter the invention, the operation is carried out using a pulverulent mass further containing, in addition to the above-mentioned substances, a metal also p. ulverulent which has the property of accelerating the decomposition, in hydrogen, of the product. nitrogen.
This metal can be, for example lead, cadmium, bismuth, antimony, commercial zinc powder. One can also use gold, copper and silver which react this pendant with bea. a lot of energy that the four metals mentioned in the first place.
These powdered metals can be prepared from the. as follows:
Apart from zinc, the oxide of which is hardly reducible by hydrogen, all the other metals mentioned can be removed from their oxides which are heated in hydrogen.
To prevent that. some of. these metals, for example, bismuth, cadmium, lead n, agglomerate during reduction. their oxides can be mixed with lime. of the. magnesia or other inert and difficult to reducible oxides and then reduced with hydrogen. In this way, a powder mixture is obtained, the metal of which is due to the presence of the. eha. ux or d. e magnesia can be turned red without the particles formed agglomerating.
To prepare a catalyst mass comprising the metals in question, one can for example proceed as follows:
A powdery or simply ground azide or a-midide or a powdery metal capable of fixing nitrogen with the formation of azide or amide of lead is mixed with cadmium, antimony, powdery bismuth, etc. intimately mixed with cha. ux. magnesia or another oxide
Inert. '' F '
This pulverulent mass, heated in a stream of hydrogen, gives ammonia by the decomposition of the azide or of the amide.
A mixture of the meta is formed; I azide or amide and a metal (Pb, Cd, Bi e. Tc.) Added, or if the azide metal can form a hydride. a mixture of this hydride and the added metal is formed.
This mixture immediately heated in a mixture of a. zote and. of hydrogen produces the catalytic synthesis of ammonia, the nitrogen of the gas mixture reproducing the azide or amide decomposed by the hydrogen of the in question.
By means of the process described, it is therefore possible to completely convert the azide into the hydrogen into a hydride or into a metal. or the amide to hydride. while the nitrogen of the azide or amide leaves quantitatively n / a. us form, of ammonia, and. this at varying temperatures. depending on the azide or amiclide used, between 380¯ and 600¯ C.
As, on the other hand, the metal or the hydride released during these reactions can fix nitrogen again, and this all the better as the pulverulence is greater. it is understood that it is possible to carry out the synthesis of ammonia without any pressure. not. by passing, at a determined temperature, either a mixture of three volumes of hydrogen for one volume of nitrogen, or alternately. hydrogen and nitrogen on the catalyst.
Indeed, alkaline earth hydrides and lithium hydride heated in nitrogen give anrdures or azides depending on the temperature: metals, them. reigned. in nitrogen, the starting azide.