CH251380A - Verfahren zur Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff. - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff.

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CH251380A
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Description


      Verfahren        zur    Herstellung von     Ammoniak    aus Wasserstoff und     Stickstoff.'       Die Erfindung     bezieht    sich auf ein Ver  fahren zur Herstellung von     Ammoniak    aus       Wasserstoff        und        Stickstoff        mittels        Katalyse     und gründet sich auf die bekannte Tatsache,  dass einige Stoffe, vor allem Metalle,

   unter  gewissen Umständen mit     Stickstoff        Nitride     und     mit        Wasserstoff    Hydride bilden. Unter  geeigneten     Bedingungen    können     Nitride    mit       Wasserstoff    Ammoniak und Hydride bilden,  während Hydride     in    ähnlicher Weise mit       Stickstoff    Ammoniak und     Nitride    bilden       können.     



  Dass diese Reaktionen bisher in der Tech  nik,der     Ammoniaksynthese    keine Erfolge ge  habt haben, scheint darauf zu beruhen, dass  sie schwer zu meistern sind. Auf Grind der  indifferenten Eigenschaften des     Stickstoffes     und des Wasserstoffes     ist    die Reaktions  neigung ausgesprochen klein, weshalb sehr  hohe Drucke sowie auch hohe Temperaturen  erforderlich sind, wenn der Gewinn einiger  massen     zufriedenstellend    sein soll.  



  Anderseits kann die Reaktion leicht einen  solchen Verlauf nehmen, dass an     Stelle    des  Ammoniaks aus     Nitrid    und     Wasserstoff          Stickstoff    und aus Hydrid und Stickstoff       Wasserstoff        bebildet    werden.  



       Es    ist nunmehr auch bekannt, dass labile       Metallnitride    und     -hydride    unter gewissen,  für verschiedene Metalle bezeichnenden Tem  peratur- und Druckverhältnissen auftreten  können. Das Vorkommen labiler Terbindun-    gen hängt mit der     Reaktionsgeschwindigkeit     zusammen,     und    sie kommen daher nur bei der  Temperatur oder innerhalb der begrenzten       Temperaturspannevor,    in der     dieNeubildungs-          ebenso    gross wie .die     Zerfallgeschwindigkeit     ist.

   Die     charakteristische    und in vorliegendem  Falle     wertvolle    Eigenschaft der labilen       Nitride        bezw.    Hydride ist, dass laufend grosse  Mengen     atomischer        und    in     höchstem    Grade  reaktionsfähiger     Stickstoff        bezw.        Wasserstoff     freigegeben werden. Da die Atomform jedoch  nur während     einer        verschwindend    kurzen  Zeitspanne besteht,     isst    es bisher nicht gelun  gen, ihre Reaktionsneigung     ausnutzen.     



  Das Verfahren gemäss vorliegender Er  findung ist dadurch gekennzeichnet, dass man  als     Kontaktsubstanz    eine Mischung von mit       Stickstoff        nitridbildenden    und     mit    Wasser  stoff     hydridbildenden    Stoffen     verwendet,     derart, dass unter den     besehenden        Reaktions-          bedingungen    ein labiles Hydrid und/oder       Nitrid    gebildet wird.

   Wird nun Wasserstoff  und/oder     Stickstoff    über oder durch eine  solche     Kontaktsubstanz        geleitet,    wird als       Zwischenprodukt    ein labiles     Hydrid    oder       Nitrid    gebildet, welches     unmittelbar    unter  Bildung von     atomischem    und daher sehr  reaktionsfähigem     Wasserstoff        und/oder        Stich-          stoff    zerfällt.

   Dieser     Wasserstoff    oder Stick  stoff reagiert dabei     unmittelbar    mit in der       Kontaktsubstanz    befindlichem     Nitrid        bezw.          Hydrid    unter Bildung von Ammoniak. Die       Reaktion    geschieht in gewissem Umfang      auch bei gewöhnlichem Druck, gibt dann  jedoch selbstverständlich nicht so grosse Aus  beute ,als wenn Überdruck verwendet wird.

    In einigen     Fällen    können Wasserstoff     und          Stickstoff        gleichzeitig    wirksam sein, wäh  rend es sich in andern Fällen     gezeigt    hat, dass  es besser     ist,    diese Stoffe abwechselnd über  die     Kontaktsubstanz    zu leiten.

           Gemäss    der vorliegenden Erfindung ist es  gelungen, bei geeigneter Wahl von Druck  und Temperatur Ammoniak mit überraschend       guter    Ausbeute herstellen, und das erzielte  Ergebnis kann wahrscheinlich dadurch er  klärt werden, dass der     atomische,

          reaktions-          fähige        Stickstoff    und/oder     Wasserstoff    durch  die     intime        Vermischung    von     Nitrid    und       Hydrid    immer dicht von Wasserstoff     bezw.          Stickstoff    in konzentrierter     Form    umgeben  ist. Die     Reaktion    zwischen Stickstoff und  Wasserstoff kann also stattfinden, bevor der  atomische     Stickstoff    und/oder     Wasserstoff    in  Molekülform übergeht.  



  Bei dem Verfahren gemäss der Erfindung  wählt man als Kontaktsubstanz also eine       Kombination    von solchen Stoffen, vorzugs  weise zwei     Metallen,    von denen unter den  vorhandenen Bedingungen in bezug auf  Druck und     Temperatur    das eine ein     Nitrid          und    das andere ein     Hydrid    bildet, wobei  wenigstens die eine Verbindung labil sein  muss. Sowohl das     Nitrid    als auch das Hydrid  können natürlich mit Vorteil labil sein, vor  ausgesetzt, dass man zwei solche Stoffe finden  kann, welche beide bei derselben Reaktions  temperatur und demselben Druck labil sind.

         Der    Verlauf der Reaktion würde dadurch  noch weiter verbessert werden.    Gemäss der Erfindung     verwendbare    Me  talle sind beispielsweise folgende: Magnesium  (stabiles     Nitrid),        Natrium,    Kalium (labile       Nitride),        Natrium,    Kalium     (stabile    Hydride),  Nickel, Palladium (labile Hydride).  



  Eine u. a.     mit    Rücksicht auf die     Kosten     besonders geeignete     Metallkombination    ist       Magnesium-Nickel,    die ihr     bestes    Ergebnis       hei    etwa 270-300  erzielt, welche Tempe  raturspanne also als die für die Entstehung    von labilem     Nickelhydrid        vorteilhafteste    be  trachtet werden kann.

   Wenn eine Mischung  von Wasserstoff. und Stickstoff, am besten  im     Volumverhältnis    3 : 1, bei normalen oder  erhöhtem Druck über diese Kontaktsubstanz  geleitet wird, bildet sich als Zwischenpro  dukt     Nickelhydrid,    welches     unter    Rückbil  dung von Nickel und atomischem Wasser  stoff zerfällt.     Dieses        wiederum    reagiert un  mittelbar mit dem Stickstoff des Magnesium  nitrides     unter    Bildung von Ammoniak.

   In       diesem    System, wo     da.s    Nickelhydrid also die  labile     Komponente        darstellt,    sollte eine vor  hergeh:ende     Azotierung    des Magnesiums       durchgeführt    werden, so     da.ss    in jedem Augen  blick ein Überschuss an     Magnesiumnitrid    vor  handen ist.    Wie aus obiger Aufzählung hervorgeht.,       können        Natrium    und Kalium sowohl stabile  Hybride als auch labile     Nitride    bilden.

   Diese  zwei Möglichkeiten bestehen jedoch nie       gleichzeitig    (d. h. bei denselben     Temperatur-          und    Druckverhältnissen), da eine labile  Metallverbindung nie     gleichzeitig    dann ent  stehen kann, wenn die Voraussetzungen zur  Bildung einer stabilen Verbindung desselben       Metalles    vorhanden sind.    Wie bereits gesagt, bestehen die labilen  Verbindungen in der Hauptsache nur     inn:,r-          halb    einer begrenzten Temperaturspanne,  innerhalb welcher also die Reaktion durch  geführt werden muss.

   Diese Temperaturspanne  wechselt in bezug auf verschiedene labile  Verbindungen, und     allgemeingeltige    Zahlen  werte können daher nicht angegeben werden,  besonders da auch der Druck     .gewissermassen     das Bestehen dieser Verbindung beeinflusst.  



       Druck    und Temperatur sind im übrigen  bei jeder     Ammoniahsynthese    von entschei  dender     Bedeutung    für den Gleichgewichts  zustand in der Reaktion:  
EMI0002.0076     
  
    3H2+N- <SEP> <I>-4</I> <SEP> <B>---->-</B> <SEP> 2NHI.       Bei niedriger Temperatur erhält man die  grössere     Ammoniakausbeute,    da     NH3    bei  hoher Temperatur stark     zerfällt.    Ein hoher  Druck dagegen begünstigt die Ammoniak-      Bildung.

   Es ist     deshalb    von jeher     wünschens-          wert    gewesen, bei so niedriger Temperatur  und so hohem Druck als möglich zu     arbeiten.     In der Praxis hat man jedoch bisher verhält  nismässig hohe Temperaturen     benutzen    müs  sen, was darauf     zurückzuführen    ist, dass die       Reaktionsgeschwindigkeit    bei den niederen       Temperaturen    allzu unbedeutend ist.

   Bei dem       Haber-Bosch-Verfahren    benutzt man ge  wöhnlich eine Temperatur von 500 , obwohl  die     theoretische    Ausbeute bei beispielsweise       ä00     etwa dreimal so gross     ist.    Mit Hilfe der  wirksamen     neuen        Kontaktsubstanz,    die die  Reaktionsgeschwindigkeit bedeutend erhöht,  kann man jetzt mit bedeutend niedrigeren  Temperaturen und Drücken als früher arbei  ten. Um dies näher zu erläutern, können fol  gende Beispiele angeführt werden:  1.

   Nach dem     Haber-Bosch-Verfahren,     welches unter den bisher bekannten Methoden  das beste Ergebnis erzielt, wird die Reaktion  bei einer     Temperatur    von 500      ausgeführt,     und man erhält dann bei 200     Atm.    eine Aus  beute von     8,5%.    Bei 350     Atm.    steigt die  Ausbeute auf 17 %.  



  z. Bei .einer beispielsweisen Ausführungs  form des vorliegenden Verfahrens     wird    Ma  gnesium     (Nitrid)    -Nickel (Hydrid) als     Kon-          taktsubtanz    verwendet und die Reaktion bei  einer     Temperatur    von     300     ausgeführt. Bei  100     Atm.    erhält man Ammoniak in einer       Ausbeute    von etwa 35% , berechnet auf die  angewandte Menge     Stickstoff-Wasserstoff.     Bei 200     Atm.    steigt die Ausbeute bis auf       40-45%.     



  3. Es     isst    möglich, dass ein stabiles.     Hy-          drid    und ein     labiles        Nitrid    gebildet wird,  wobei bei der Einwirkung der Mischung von  Wasserstoff und Stickstoff auf die     Kontakt-          substanz,    in letzterer schon vorgebildetes  stabiles Hydrid vorhanden ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Ammo niak aus Wasserstoff und Stickstoff durch Katalyse, dadurch gekennzeichnet, dass als Kontn,ktsubstanz eine Mischung von mit Stickstoff nitridbildenden und mit Wasser- stoff hydridbildenden Stoffen verwendet wird, derart,
    .dass unter den vorhandenen Reaktionsbedingungen ein labiles Hydrid und/oder Nitrid gebildet wird. UNTERAN SPR2rCHE 1. Verfahren nach Patentansprueh, <B>da-</B> durch gekennzeichnet, dass Wasserstoff und( oder Stickstoff unter normalem Druck auf die Kontaktsubstanz einwirken. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, da.ss Wasserstoff und/ oder Stickstoff unter Überdruck auf .die Kon- taktaubstanz einwirken. 3. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff und Stickstoff abwechselnd auf die Kontaktsubstanz einwirken.
    4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff und Stickstoff gleichzeitig auf die Kontaktsubstanz einwirken. 5. Verfahren nach Pabentanspruch und Unteransprüchen 2 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass Wasserstoff und Stickstoff im Volumverhältnis 3:1 auf die Kontaktsub stanz einwirken. 6.
    Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 2 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass .ein stabiles Hydrid und ein labiles Nitrid gebildet werden, wobei bei der Einwirkung der Mischung von Wasserstoff und Stickstoff auf die Kontaktsubstanz in letzterer schon vorgebildetes stabiles Hydrid vorhanden ist.
CH251380D 1945-03-08 1946-03-25 Verfahren zur Herstellung von Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff. CH251380A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019008504A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 Natali Franck PROCESS FOR PRODUCTION OF AMMONIA AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF AMMONIA

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WO2019008504A1 (en) * 2017-07-03 2019-01-10 Natali Franck PROCESS FOR PRODUCTION OF AMMONIA AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF AMMONIA
US11498844B2 (en) 2017-07-03 2022-11-15 Victoria Link Limited Ammonia production method and apparatus for ammonia production

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