DE2114769B2 - Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die AmmoniaksyntheseInfo
- Publication number
- DE2114769B2 DE2114769B2 DE2114769A DE2114769A DE2114769B2 DE 2114769 B2 DE2114769 B2 DE 2114769B2 DE 2114769 A DE2114769 A DE 2114769A DE 2114769 A DE2114769 A DE 2114769A DE 2114769 B2 DE2114769 B2 DE 2114769B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- graphite
- catalyst
- ammonia
- transition metal
- synthesis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 56
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims description 50
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims description 15
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 50
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 50
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 44
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 150000003623 transition metal compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- -1 graphite transition metal compound Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 9
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L platinum dichloride Chemical compound Cl[Pt]Cl CLSUSRZJUQMOHH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- USYLIGCRWXYYPZ-UHFFFAOYSA-N [Cl].[Fe] Chemical compound [Cl].[Fe] USYLIGCRWXYYPZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 description 2
- IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N rubidium atom Chemical compound [Rb] IGLNJRXAVVLDKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009620 Haber process Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229910007926 ZrCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 description 1
- TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N caesium atom Chemical compound [Cs] TVFDJXOCXUVLDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910021381 transition metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
- C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
- C01C1/0405—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
- C01C1/0411—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst characterised by the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/20—Carbon compounds
- B01J27/22—Carbides
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators Für die Ammoniaksynthese.
Großtechnische Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, wie sie üblicherweise durchgeführt werden,
sind das Haber-Bosch-Verfahren, das Claude-Verfahren und das Mont-Cenis-Verfahren und andere.
Als Hauptkatalysatorbestandteil verwenden die beiden zuerst genannten Verfahren geschmolzenes Eisenoxid,
wogegen das zuletzt genannte ein Eisen-Cyan-Komplexsalz verwendet. Alle drei Katalysatorgattungen
jedoch enthalten eine Eisenverbindung, an welche verschiedene Beschleuniger angehängt sind. Es werden
dementsprechend keine Katalysatoren hergestellt, bei denen die Verbindung nicht einer Reduktionsbehandlung
unterzogen wird.
Bei sämtlichen dieser Verfahren muß die Synthese bei hoher Temperatur, z. B. etwa 300 bis 4000C, und
unter hohem Druck, z. B. etwa 500 bis 1000 atm, durchgeführt werden. Weiterhin tritt bei diesen Verfahren
ein Nachteil auf, und zwar dahingehend, daß Wasserstoff und Stickstoff mit hoher Reinheit benötigt
werden, weil die Aktivität des Katalysators bei Vorliegen von Sauerstoff und Kohlenstoffmonoxid vermindert
wird.
Des weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators bekannt (deutsche Offenlegungsschrift
1 801 932), bei dem ein Träger, z. B. Aluminiumoxid, Aktivkohlegraphit und ähnliche Substanzen,
mit einer Lösung einer Ubergangsmetallverbindung imprägniert wird und dann das Lösungsmittel abgedampft
wird. Anschließend wird das Ubergangsmetall mit metallorganischen Reduktionsmitteln zu niederen
Wertigkeitsstufen reduziert. Der Katalysator kann auch kalziniert oder stabilisiert werden. Bei der Verwendung
des bekannten Katalysators bei der Ammoniaksynthese müssen Temperaturen von 5000C und
Drücke von 60 atm zur Anwendung kommen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Katalysators
zu zeigen, mit dem die Ammoniaksynthese auch bei Zimmertemperatur und unter normalem Druck
durchgefühn werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemiiß gelöst mit
einem Katalysator, erhalten durch Erhitzen eines Gemisches aus einer Ubergangsmetallverbindung und
Graphit bei Temperaturen von 250 bis 500° C mit nachfolgendem Zusatz, eines Alkalimetalls und nochmaligem
Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des betreffenden Alkalimetalls unter
reduziertem Druck oder inerter Gasatmosphäre.
Der Katalysator gemäß der Erfindung ist eine Dreikomponentenverbindung,
die aus a) Alkalimetall, b) Ubergangsmetallverbindung, c) Graphit besteht.
:q Diese Produkte haben eine stöchiometrische Zusammensetzung
und, wie durch Röntgenuntersuchungen bewiesen wurde, definierte, charakteristische Kristallstrukturen
(siehe hierzu Prog. Inorg. Chem., 1, 125 bis 205, besonders 138 bis 157).
ij Bevorzugt stellt man ein Gewichtsverhältnis der
ubergangsmetallverbindung zu Graphit von 0,001 bis 1:1 und ein Gewichts verhältnis des Alkalimetalls
zur Graphit-Ubergangsmetall-Verbindung von 0,1 bis 10:1 ein.
ίο Als Ubergangsmetallverbindungen eignen sich die
entsprechenden Chloride, Oxide und/oder Sulfide, insbesondere Metallchloride von Eisen, Ruthenium
und/oder Osmium.
Als Alkalimetall können Natrium, Kalium, Rubidium und/oder Cäsium verwendet werden.
Der Graphit kann für den obengenannten Verwendungszweck besonders günstig in Form eines Blocks
verwendet werden, wie er durch Hochtemperaturbehandlung einer aktivierten Kohle erzielt wird.
Der Katalysator gemäß der Erfindung wird hergestellt, indem
1. eine Mischung von Graphit mit einem Ubergangsmetall
einer Hitzebehar.dlung bei einer Tempera-
ii tür von etwa 250 bis 500° C etwa 5 bis 20 Stunden
unterworfen wird,
2. ein Alkalimetall der so hitzebehandelten Mischung zugegeben wird und indem
3. das Produkt unter vermindertem Druck oder unter einem inerten Gas bei einer Temperatur
über dem Schmelzpunkt des Alkalimetalls erhitzt wird.
Der Katalysator gemäß der Erfindung zeigt eine beachtliche Absorption von Wasserstoff und Stickstoff
und eignet sich Für die Ammoniaksynthese. Es gelingt auch bei Verwendung des Katalysators gemäß
der Erfindung, Ammoniak aus Wasserstoff und Luft zu synthetisieren.
Auf der anderen Seite ist die Erzeugung von Ammoniak extrem gering, wenn nur einer oder nur zwei der
Bestandteile a), nämlich ein Alkalimetall, b), nämlich des Graphits und c), nämlich dem speziell angegebenen
Ubergangsmetall, einzeln bzw. in Kombination verwendet werden. Im Gegensalz hierzu wird es,
wenn ein Dreikomponentenkatalysator gemäß der Erfindung verwendet wird, möglich, Ammoniakerzeugung
um etwa das lOOfache im Vergleich zu dem Ein- oder Zweikomponentenkatalysator zu erhöhen,
i.o Die Aufspaltung von Ammoniak geht reversibel
vor sich, wie dies bei Katalysatoren Für die Ammoniaksynthese allgemein der Fall ist. So kann Wasserstoff
und Stickstoff in Ammoniak mit großer Ausbeule bei niedriger Temperatur und unter hoheni Druck um-
<>5 gesetzt werden, wenn die Gleichgewichtsammoniakkonzentration
hoch genug ist.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung.
2 Teile Graphit und 0,2 Teile Chloreisen wurden in einen U-förmigen Glasreaktor eingebracht und
20 Stunden auf 300 C unter einem verminderten Druck erhitzt, wobei eine Komplexverbindung aus
Graphit und Chloreisen entsteht. Anschließend wurden 2 Teile metallisches Kalium zu der so entstandenen
Verbindung zugegeben. Die Mischung wurde 20 Stunden unter einem verminderten Druck bei
3D0 C erhitzt und geschmolzen, wobei sich ein Dreikomponentenkatalysator bildet, der aus Graphit,
Chioreisen und Kalium besteht. Die Oberfläche des sn gebildeten Katalysators zeigte bei Ausmessung
en isprechend dem BET-Verfahren einen Oberflächen"
wert von 20 m2 je Gramm.
I η den Reaktor, welcher 4,2 g des in der angegebenen Weise erzeugten Katalysators enthielt, wurde eine
gasförmige Mischung von Wasserstoff und Stickstoff eingeführt, die in dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit
von 15 ecm je Minute zirkuliert wurde. Das Volumen
des zirkulierenden Reaktionssystems betrug 300 ecm. Anschließend wurde das Arnmoniakgas in
einem Kühler (Falle mit flüssigem Stickstoff) gesammelt. Eine qualitative und quantitative Analyse wurde
mittels Infrarotspektroskopie vorgenommen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Aufstellung 1
zusammengestellt. Wenn Luft als Stickstoffquelle verwendet wurde, wurde die katalytische Aktivität nicht
vermindert, auch wenn gleichzeitig Kohlenstoffmonoxyd in einer Menge von 10 bis 40 cm Hg anwesend
waren.
Aufstellung i
Katalysator
K-Chloreisen-Graphit
| Teildruck des Gases (cm Hg) | 30 | ReaiUionstemperatur | Amt. NH3 gebildet | NH3/N2 |
| 42 | (ecm) | |||
| N2 | 40 | (T; | (20 Std.) | (Molverhältnis) |
| 10 | 32 | 300 | 42 | 1,0 |
| 12 | 35 | 170 | 4 | 0,10 |
| 13 | 110 | 1,3 | 0,03 | |
| 10 | 57 | 0,8 | 0,02 | |
| 23 | 30 | 0,1 | 0,002 | |
Es wurden unter Verwendung von verschiedenen Alkalimetallen, 2 Teilen Graphit und einer bestimmten
Menge Chloreisen in derselben Weise wie im Beispiel 1 angegeben, Katalysatoren hergestellt. Die Ammoniaksynthese
wurde unter Verwendung von je 4,2 g dieser Katalysatoren durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der
nachstehenden Aufstellung 2 zusammengefaßt. Die Oberfläche jedes der Katalysatoren betrug etwa
20 m2 je Gramm.
Aufstellung 2
Katalysator
(Gewichtsteile)
K-Graphit (2-2)
(Gewichtsteile)
K-Graphit (2-2)
FeClj-Graphit (0,2-2)
K-FeCl3-Ciraphit (2-0,2-2) .
K-FeCl3-Graphit (2-1-2)...
Na-FeCl3-Graphil (2-0,2-2)
Rb-FeClj-Graphit (1-0,2-2)
K-FeCl3-Graphit (2-1-2)...
Na-FeCl3-Graphil (2-0,2-2)
Rb-FeClj-Graphit (1-0,2-2)
Teildruck des Gases (cm Hg)
N2
8
10
10
11
15
15
10
10
11
15
15
24 24 30 30 30 45 45 Reakiionstemperatur
306
350
300
300
300
300
300
350
300
300
300
300
300
| Amt. NH3 gebildet | NH.,/N2 |
| (ecm) | |
| (20 Std.) | (Molverhältnis) |
| 0,06 | 0,002 |
| 0,23 | 0,008 |
| 0 | 0 |
| 42 | 1,0 |
| 24 | 0,52 |
| 58 | 1,40 |
| 42 | 1,05 |
Die Ammoniaksynthese wurde unter Verwendung von Katalysatoren durchgeführt, die mit 2 g Kalium,
2 Teilen Graphit und eitlem Teil Ruthenium oder 0.6 Teilen Osmium in derselben Weise wie im Beispiel 1
5 ι 6
hergestellt wurden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Aufstellung 3 zusammengestellt. Die Oberfläche
jedes der Katalysatoren betrug etwa 20 m2 je Gramm.
| Aufs'.ellung 3 | H2 | Reaktionstemperatur | Amt. NH3 gebildet (ecm) |
NH3ZN2 | |
| Katalysator | Teil druck des Gases (cm Hg) |
40 | (20 Std.) | (Molverhältnis) | |
| N, | 47 | 23,2 | 0,58 | ||
| K-Ruthenium Chlorid-Graphit | 15 | 30 | 1,1 | 0,03 | |
| 16 | 45 | 18 | 0,45 | ||
| 15 | 45 | 71 | 1,2 | ||
| K.-Osmium Chiorid-Graphit | 15 | 45 | 120 | 2,0 | |
| 15 | 3,0 | 0,05 | |||
| 15 | (0C) | ||||
| 300 | |||||
| 200 | |||||
| 300 | |||||
| 300 | |||||
| 350 | |||||
| 200 | |||||
Die Ammoniaksynthese wurde mit Luft und H2 unter Verwendung derselben Katalysatoren, wie im Beispiel 1
angegeben, durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Aufstellung 4 zusammengefaßt. Zusätzlich
zum Ammoniak wurde eine kleine Wassermenge erhalten. Es wurde keine Abnahme der katalytischen Aktivität
auch nach Durchführung mehrerer Versuche beobachtet.
| Aufstellung 4 | Wasserstoff (cm Hg) |
Reaktions temperatur (0C) |
NH3-Ausbeute (ecm) |
N H3 /N2 (Molverhältnis) |
|
| Katalysatoren (Teile je Gewicht) |
Luft (cm Hg) |
30 40 40 40 40 |
283 298 307 303 306 |
30 34 28 35 42 |
0,86 0,89 0,84 0,90 1,10 |
| K-FeCl3-Graphit (2-0,2-2) K-OsClrGraphit C-0,6-2) |
8,4 10,0 19 20 20 |
In einen U-förmigen Glasreaktor wurden 2 Teile handelsmäßig erhältlicher Graphit, wie er von der
Firma Union Carbide Company hergestellt wird, und 0,2 Teile Nickelenlorid eingebracht. Die eingebrachte
Menge wurde 20 Stunden lang unter einem reduzierten Druck auf 500° C erhitzt, wobei sich eine
Komplexverbindung aus Graphit und Nickelchlorid bildete. Anschließend wurden 2 Teile metallisches
Kalium hinzugegeben. Die Mischung wurde 20 Stunden lang unter einem reduzierten Druck auf 300° C
zwecks Erhitzung und Schmelzung derselben gehalten, wobei sich ein Dreikomponentenkatalysator bildet,
der aus Kalium, Nickelchlorid und Graphit besteht. Die Oberfläche des so gebildeten Katalysators betrug
20 m2 je Gramm entsprechend der Messung nach der BET-Methode.
In den Reaktor, welcher 4,2 g des Dreikomponentenkatalysators enthielt, wurde eine gasförmige Mischung
aus Wasserstoff und Stickstoff eingeleitet. Die Mischung wurde in dem Reaktor mit einer Geschwindigkeit
von 15 ecm je Minute zirkuliert. Die Kapazität des zirkulierenden Reaktionssystems betrug etwa
300 ecm. Das in einem Kühler sich sammelnde Ammoniak wurde einer qualitativen und quantitativen
Analyse mittels Gaschromatographie und Infrarotspektroskopie unterworfen. Die Ergebnisse sind f>?
in der folgenden Aufstellung 5 zusammengestellt. Auch wenn Luft als Stickstoffquelle verwendet wird,
zeigt es sich, daß die katalytische Aktivität nicht vermindert ist. Dies ist auch nicht der Fall, wenn
10 bis 40 cm Hg Kohlenstoffmonoxid vorliegen.
Aufstellung 5
| Teildruck des Gases |
H2 | Reaktions temperatur |
Amt. | NH3ZN2 | |
| Katalysator | (cm Hg) | Ammo niak |
|||
| erzeugt | (Mol | ||||
| N2 | 45 | (0C) | (ecm) | verhältnis) | |
| (15 Std.) | |||||
| K-Nickel | |||||
| Chlorid- | 15 | 300 | 0,073 | ||
| Graphit | 4,4 | ||||
Ein Dreikomponentenkatalysator, welcher aus Kalium, Platinchlorid und Graphit bestand, wurde in
derselben Weise wie im Beispiel 5 hergestellt, mit Ausnahme, daß bei 4000C unter Verwendung von 0,2 Teilen
Platinchlorid an Stelle von Nickelchlorid eine Komplexverbindung aus Graphit und Platinchlorid
erzeugt wurde. Die Oberfläche des so hergestellten Katalysators betrug etwa 20 m2 je Gramm entsprechend
der Messung nach dem BET-Verfahren. Die Ammoniaksynthese wurde wie im Beispiel 5
angegeben, durchgeführt, wobei 4,2 g des Katalysators verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden
Aufstellung 6 angegeben.
Aufstellung 6
Katalysator
K-Platin
Chlorid-Graphit
Chlorid-Graphit
Teildruck
des Gases
des Gases
10
Reaktionstemperatur
( C|
300
Amt.
Ammoniak
erzeugt (ecm)
(15Std.)
3,8
NH1ZN2
(MoI-vcrhäiinis)
0,065
Eine Komplexverbindung aus Graphit und einer Übergangsmetallverbindung wurde bei einer Temperatur
von 300 bis 350° C unter Verwendung der folgenden übergangsmelallhalogenide in derselben
Weise wie im Beispiel 5 hergestellt. Anschließend wurde ebenfalls in derselben Weise wie im Beispiel 5
ein Dreikomponentenkatalysator gebildet.
Die Bedingungen zur Durchführung der Ammoniaksynthese unter Verwendung von 4,5 g dieser Katalysatoren
und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Aufstellung 7 zusammengestellt.
Aufstellung
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit-K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit
K-Graphit-K-Graphit
K-Graphit
Katalysator
(Gewichtsteile)
(Gewichtsteile)
(2-2)
-CoCl2 (2-2-1) ..
RhCl3 (2-2-1) ..
-IrCl4 (2-2-0.5)..
-PdCl2 (2-2-1) ..
-MoCl5 (2-2-0,6)
WCl6 (2-2-0,6) .
VCl3 (2-2-0,5)..
TiCl4 (2-2-0,5) .
ZrCl4 (2-2-0,6) .
ReCl3 (2-2-0,6) .
RhCl3 (2-2-1) ..
-IrCl4 (2-2-0.5)..
-PdCl2 (2-2-1) ..
-MoCl5 (2-2-0,6)
WCl6 (2-2-0,6) .
VCl3 (2-2-0,5)..
TiCl4 (2-2-0,5) .
ZrCl4 (2-2-0,6) .
ReCl3 (2-2-0,6) .
| 10 | 30 |
| 15 | 42 |
| 15 | 40 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
| 15 | 45 |
Reaktionstemperatur
(0C)
(0C)
Eine Komple.xverbindung aus Graphit und eine Ubergangsmetallverbindung wurde bei 300 bis 35O°C
unter Verwendung von Übergangsmetallchloriden, wie sie in der Aufstellung 8 angegeben sind, in derselben
Weise wie im Beispiel 5 hergestellt. Der so gebildeten Verbindung aus Graphit und einer Übergangsmetallverbindung
wurden 2 g Kalium oder metallisches 300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
300
Rubidium zugegeben. Die Mischung wurde einer Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 300' C
20 Stunden lang unterworfen, wobei sich ein Dreikomponentenkatalysator bildet. Die Bedingungen bei
der Durchführung der Ammoniaksynthese unter Verwendung von 4,6 g dieser Katalysatoren und die
Ergebnisse derselben sind in der nachstehenden Aufstellung 8 zusammengestellt.
| Amt. Ammoniak erzeugt (ccm)(l5Sld.) NH3 |
NH3ZN2 (Molverhältnis) |
| 0,06 | 0,0015 |
| 0,8 | 0,014 |
| 1,2 | 0,020 |
| 2,0 | 0,038 |
| 2.6 | 0,045 |
| 1,2 | 0,02 |
| 0,8 | 0.015 |
| 0.5 | 0,009 |
| 0.12 | 0.020 |
| 0,10 | 0,020 |
| 0,50 | 0,009 |
Aufstellung
| Katalysator (Gewichtsteile) |
Teil druck N2 |
des Gases H2 |
Reaktionstemperatur (0C) |
Amt. Ammoniak erzeugt (ccm)(15Std.) |
NH_,/"N2 (Molverhältnis) |
| Na-Graphit-PtCl4 (2-2-0,2) Na-Graphit-MoCl5 (2-2-0,6) Rb-Graphit-MoCls (2-2-0.6) |
10 10 10 |
30 30 30 |
300 300 300 |
3,2 1,8 1,0 |
0.08 0.06 0.03 |
Eine Komplexverbindung aus Graphit und einer Ubergangsmetallverbindung wurde unter Verwendung
der folgenden Ubergangsmetalloxide und Übergangsmetallsulfide bei einer Temperatur von 300 bis 350° C
in derselben Weise wie im Beispiel 5 hergestellt. Der so gebildeten Komplexverbindung aus Graphit und
einer Ubergangsmetallverbindung wurden 2 Gewichtsteile Kalium zugegeben. Die Mischung wurde einer
Hitzebehandlung bei einer Temperatur von 300 C unterworfen, wobei sich ein Dreikomponentenkatalysator
bildete. Die Bedingungen zur Durchführung der Ammoniaksynthese unter Verwendung von 5 g
dieser Katalysatoren und die Ergebnisse derselben sind in der nachstehenden Aufstellung 9 zusammengestellt.
309 581/420
Katalysator
(Gewiehts.eilc)
(Gewiehts.eilc)
K-Graphit-CrO3 (2-2-1)
desgl
desgl
K-Graphit-MoS2 (2-2-1)
desgl
desgl
K-Graphit· NiS (2-2-1)
Aufstellung 9
Teildruck des Gases
(cm Hg) N, H,
16,3
18,0
15.0
14,0
15,1
14,5
18,0
15.0
14,0
15,1
14,5
45,4
46,1
45,0
45,4
45,8
Reaktionstemperatur
C C,
3Ot) 300 300 310 320 300
10
Reaktionszeit lStd.)
22 20 20 24 24 24
| Amt. Ammoniak erzeugt |
NH3/N2 |
| (ecm I | (Molverhältnis) |
| 0,7 | 0,017 |
| 1.6 | 0,22 |
| 0,8 | 0,013 |
| 4,7 | 0,084 |
| 4,7 | 0,078 |
| 0,7 | 0,012 |
Claims (2)
1. Katalysator für die Ammoniaksynthese, erhalten durch Erhitzen eines Gemisches aus einer
Ubergangsmetallverbindung und Graphit bei Temperaturen von 250 bis 5000C mit nachfolgendem
Zusatz eines Alkalimetalle und nochmaligem Erhitzen auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes
des betreffenden Alkalimetalls unter reduziertem Druck oder in inerter Gasatmosphäre.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gewichtsverhältnis
der Ubergangsmetallverbindung zu Graphit von 0,001 bis 1:1 und ein Gewichtsverhältnis des
Alkalimetalls zur Graphit-Ubergangsmetallverbindung von 0,1 bis 10:1 einstellt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP45080335A JPS4916037B1 (de) | 1970-09-14 | 1970-09-14 | |
| JP45103409A JPS4914632B1 (de) | 1970-11-25 | 1970-11-25 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2114769A1 DE2114769A1 (de) | 1972-03-16 |
| DE2114769B2 true DE2114769B2 (de) | 1974-01-03 |
| DE2114769C3 DE2114769C3 (de) | 1974-08-01 |
Family
ID=26421359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2114769A Expired DE2114769C3 (de) | 1970-09-14 | 1971-03-26 | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3830753A (de) |
| DE (1) | DE2114769C3 (de) |
| FR (1) | FR2112957A5 (de) |
| GB (1) | GB1367112A (de) |
| IT (1) | IT939812B (de) |
| NL (1) | NL151913B (de) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4122040A (en) * | 1974-09-02 | 1978-10-24 | The British Petroleum Company Limited | Platinum group metal catalyst |
| US4066712A (en) * | 1975-09-25 | 1978-01-03 | Phillips Petroleum Company | Reforming process using chromium trioxide-graphite intercalation catalyst |
| GB1565074A (en) * | 1976-11-03 | 1980-04-16 | British Petroleum Co | Process for the production of ammonia |
| SE415173B (sv) * | 1977-12-19 | 1980-09-15 | Atomenergi Ab | Forfarande for framstellning av ammoniak genom katalyserad reaktion mellan vete och kveve |
| US4421533A (en) * | 1978-03-27 | 1983-12-20 | Takeda Chemical Industries, Ltd. | Method of removing ozone and composition therefor |
| US4235749A (en) * | 1979-09-17 | 1980-11-25 | Indianapolis Center For Advanced Research | Ammonia synthesis catalysts and process of making and using them |
| EP2114825A2 (de) * | 2007-01-16 | 2009-11-11 | HSM Systems, Inc. | Verfahren zur herstellung von ammoniak |
| US20090120794A1 (en) * | 2007-05-11 | 2009-05-14 | Life Safety Distribution Ag | Gas Sensor |
| JP6345774B2 (ja) * | 2014-06-06 | 2018-06-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | アンモニア吸着材 |
-
1971
- 1971-03-26 DE DE2114769A patent/DE2114769C3/de not_active Expired
- 1971-09-13 NL NL717112535A patent/NL151913B/xx unknown
- 1971-09-13 FR FR7132955A patent/FR2112957A5/fr not_active Expired
- 1971-09-13 US US00180187A patent/US3830753A/en not_active Expired - Lifetime
- 1971-09-14 GB GB4274471A patent/GB1367112A/en not_active Expired
- 1971-09-14 IT IT70036/71A patent/IT939812B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT939812B (it) | 1973-02-10 |
| NL7112535A (de) | 1972-03-16 |
| US3830753A (en) | 1974-08-20 |
| GB1367112A (en) | 1974-09-18 |
| FR2112957A5 (de) | 1972-06-23 |
| DE2114769C3 (de) | 1974-08-01 |
| NL151913B (nl) | 1977-01-17 |
| DE2114769A1 (de) | 1972-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2114769C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators für die Ammoniaksynthese | |
| DD247388A5 (de) | Verfahren zur herstellung von silberhaltigen katalysatoren | |
| DE3723535C2 (de) | ||
| DE2415742A1 (de) | Verfahren zur herstellung von carbonsaeureestern | |
| DE1079612B (de) | Herstellung von Dicyan | |
| DE1222024B (de) | Verfahren zur Herstellung von Kohlenoxysulfid aus Kohlenmonoxid und dampffoermigem Schwefel | |
| DE1237990B (de) | Verfahren zur Herstellung von Metallcarbiden | |
| DE2042396A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Äthylenoxyd | |
| DE1468662C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Benzol und Naphthalin durch katalytische Hydroentalkyjlerung der entsprechenden Methyl- und Äthylderivate | |
| DE1184091B (de) | Kupfer-Raffinationsverfahren | |
| DE2016596B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren und der Anwendung | |
| DE1190442B (de) | Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumoxydkatalysators bzw. eines Aluminiumoxydtraegers | |
| DE1072976B (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumoxyd | |
| DE2042216A1 (de) | Verfahren zur Herstellung komplexer Metalloxyde mit grosser Oberflaeche | |
| DE2752168A1 (de) | Verfahren zur herstellung von 1,4- dicyanobuten durch katalytische dimerisierung von acrylnitril | |
| DE1112727B (de) | Verfahren zur Herstellung von Tetrachlorkohlenstoff durch Erhitzen von Phosgen | |
| DE2130732C3 (de) | Katalysator zur Ammoniaksynthese | |
| DE635397C (de) | Verfahren zur Gewinnung von AEthylendiamin aus seinen Salzen | |
| DE3210195A1 (de) | Verfahren zur selektiven herstellung von chloralkanen | |
| DE1583886C (de) | Verfahren zum Hersteilen schwefelhal tiger Karbonylnickel Pellets | |
| DE254069C (de) | ||
| DE2032103C3 (de) | Verfahren zur Synthese von Diamant | |
| DE2006347B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Katalysators | |
| AT221078B (de) | Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Katalysators auf Basis von Silber zur katalytischen Oxydation von Olefinen | |
| DE1125899B (de) | Verfahren zur Herstellung von AEthylenoxyd |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |