Verfahren zur Herstellung von Ammoniak. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ver fahren zur Herstellung von Ammoniak.
Bei bekannten Verfahren für die direkte Synthese von Ammoniak wird eine Mischung von reinem Wasserstoff und elementarem Stickstoff bei erhöhten Temperaturen und Drucken in Kontakt gebracht mit metallischen Katalysatoren, zum Beispiel Eisen.
Es wurde nun gefunden, dass Ammoniak synthetisch gewonnen werden kann, wenn über ein kohlenstoffhaltiges Kontaktmaterial in der Hitze ein aus elementarem Stickstoff und Wasserdampf bestehendes Reaktionsge misch, in welchem der Wasserdampf in wesentlichem Überschuss über die dem Stick stoff chemisch äquivalente Menge sich be findet, geleitet wird.
Versuche haben erge ben, dass wenn ein gasförmiges Reaktions gemisch von elementarem Stickstoff und Wasserdampf, welches einen wesentlichen Übecschuss an Wasserdampf enthält, in der Hitze in Kontakt mit Kohle, zum Beispiel gepulverte Holzkohle, gebracht wird, Ammo niak sogar bei Drucken, welche Atmosphären- druck nicht wesentlich übersteigen, in Aus beuten entsteht, welche sich in der Grössen ordnung der Ausbeuten bewegen, die bei bekannten katalytischen, unter Anwendung voll sorgfältig gereinigtem, elementarem Wasserstoff und extrem hohen Drucken ar beitenden Verfahren erhalten werden.
Die Erfahrung hat gezagt, dass bei dem vorliegenden Verfahren das angewandte Ver hältnis von Dampf zu Stickstoff ein sehr be deutender Faktor für den Erfolg ist, und dass das im allgemeinen geeignetste Verhältnis dargestellt wird durch 4 Gewichtsteile Dampf zu 1 Gewichtsteil Stickstoff. Eine namhafte Abweichung von diesem Verhältnis hat im allgemeinen ein Sinken der Ammoniakaus- beute zur Folge.
Die Reaktionstemperatur kann zum Bei spiel -der Form der angewandten Kohle ent sprechend variiert werden. Versuche haben ergeben, dass das im allgemeinen verwend bare Temperaturgebiet zwischen 450 0 und 1300 <B>0</B> liegt. Verwendet man gepulverte Holzkohle als Kontaktmaterial, so arbeitet man zweckmässig in der Nähe von 800 C.
Das gasförmige Reaktionsgemisch von Wasserdampf und Stickstoff kann über die normale Siedetemperatur des Wassers vor der Einführung in die Reaktionskammer vor erhitzt werden.
Untersuchungen haben ergeben, dass zur Erzielung einer angemessenen Ausbeute an Ammoniak es im allgemeinen nötig ist, einen leichten Überdruck auf die Gase zu geben. So wurde zum Beispiel bei normalem (atmo sphärischem) Druck nur eine unbedeutende Ausbeute erhalten, und diese Ausbeute er reichte die Grenze eines praktischen Wertes nicht, bevor ein Überdruck von ungefähr <B>0,7</B> kg per Quadratcentimeter erreicht war. Ein Druck von angenähert zwei Atmosphären ergab recht befriedigende Ausbeuten.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens beschrieben Dampf, überhitzt auf ungefähr 140 C, wird in Mischung mit gereinigtem Stickstoff durch eine Kammer geleitet, welche gepul- verteHolzkohle enthält. Während dein Durch leiten des Dampfes durch die Kammer wurde die Temperatur in derselben auf ungefähr <B>8000</B> C gehalten, und das Gewichtsverhältnis von Dampf zu Stickstoff im Reaktionsgemisch wurde angenähert entsprechend 4:1 gehal ten. Es möge bemerkt werden, dass der während dem Gasdurchgang in der Kammer zu erhaltende Druck ein Faktor ist, welcher dem Einfluss der Geschwindigkeit des Gasdurch ganges und dem der Grösse des Querschnittes der Kammeraustrittsüffnung unterworfen ist.
Im vorliegenden Beispiele war der in der Kammer erhaltene Druck 1,76 kg per Quadrat- centimeter, und die Durchflussgeschwindigkeit der Gasmischung war so, dass ungefähr 18,14 kg der Mischung per Stunde über das Kontaktmaterial passierten.
Es sei bemerkt, dass das Verhältnis von Dampf zu Stickstoff in der Reaktionsmischung einen Lberschuss von Dampf über Stickstoff darstellt und, dass das Verhältnis des im Beispiel angewandten Überschusses zu der chemisch äquivalenten, für die Ammoniak bildung notwendigen Proportion ungefähr wie Z : 1 sich verhält.
Der kostspieligste Posten in der Fabrika tion von synthetischem Ammoniak vermittelst bekannter Direktverfahren liegt in der not wendigen Verwendung von hochgereinigtem Wasserstoff. Bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung sind die Schwierig keiten und der Kostenpunkt, welche die Ver wendung von reinem Wasserstoffgas mit sich bringt, vollständig eliminiert.
Ein weiterer wichtiger Kostenpunkt bei der Herstellung von synthetischem Ammoniak nach bekann ten Prozessen wird durch die Notwendigkeit bedingt, extrem hohe Drucke zu erzeugen und zu erhalten, um eine kommerzielle Ausbeute zu erzielen ; im Gegensatz hierzu wird das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung durch solche Unkosten nicht belastet, da es keiner extrem hoher Drucke bedarf, um kom merzielle Ausbeuten zu liefern. Bei dem Ver fahren gemäss der Erfindung besteht die Not wendigkeit nicht, Sauerstoff von der Reak tionssphäre auszuschliessen.
Im Vergleich mit Verfahren, welche die Verwendung reinen Wasserstoffes in Verbindung tnit der Anwen dung grosser Drucke verlangen, werden für das vorliegende Verfahren vereinfachte Fa brikationsanlagen benötigt.