DE406961C

DE406961C - Katalysator fuer die Ammoniaksynthese

Info

Publication number: DE406961C
Application number: DEU8195D
Authority: DE
Original assignee: CHARLES URFER DR
Current assignee: CHARLES URFER DR
Priority date: 1922-06-12
Filing date: 1923-06-06
Publication date: 1924-12-03

Description

Katalysator für die Ammoniaksynthese. Bei der synthetischen, von den Elementen ausgehenden Ammoniakgasherstellung, bei der man als Katalysator Massen von-hohem Verteilungsgrade, die Nitride und Amide gewisser Metalle enthalten, verwendet, kommt es. oft vor, daß diese- Körper bei gewöhnlichem Druck -gar ' nicht mit Wasserstoff reagieren, wie es bei den ' Nitriden von Magnesium, Cer und Kalzium der Fall ist, oder sie reagieren nur äußerst langsam, wie z. B. Lithiumnitrid. Es war daher nach den bisherigen Erfahrungen eine praktisch verwendbare Ammoniaksynthese nur unter Anwendung von Druck möglich, da letzterer die Zersetzung der Stickstoffverbindungen durch den Wasserstoff unter Bildung von Ammoniak wesentlich beschleunigt. Im Hinblick auf die Vorrichtung, die die Anwendung von Druck erfordert, wäre es vorteilhafter, bei gewöhnlichem Druck arbeiten zu können.
Letzteres ist aber nach dem Vorausgehen-den nur möglich, wenn es gelingt, die Zersetzung der Nitride oder anderen Stickstoffverbindungen der Metalle, die als Katalysator dienen, auf andere Weise denn durch Anwendung von Druck zu beschleunigen.
Vorliegende Erfindung beschreibt einen Weg, auf welchem die Ammoniaksynthese bei gewöhnlichem oder nur schwach erhöhtem Druck verwirklicht werden kann. Sie betrifft einen Katalysator für die Ammoniaksynthesesaus einem Nitrid oder einem Amid solcher Metalle, welche, mit Stickstoff oder Ammoniak erhitzt, unmittelbar Nitride bzw. Amide zu bilden vermögen, die sich wiederum durch Erhitzen im Wasserstoff leicht zersetzen, welchem außerdem noch zur Beschleunigung der Wasserstoffaufnahme ein feinverteiltes, sich weder mit Stickstoff noch mit Wasserstoff verbindendes Metall beigemischt ist.
Das Metall kann aus Blei, Kadmium, Wismut, Antimon oder Zinkstaub des Handels bestehen. Dieser letztere reagiert nur seiner Verunreinigungen wegen, die gerade aus Wis-# mut, Kadmium und Blei bestehen. Man kann auch Gold, Kupfer und Silber veri wenden, welche indessen weit weniger energisch reagieren als die vier zuerst genannten Metalle.
Um ein Schmelzen einzelner dieser Metalle, wie z. B. des Zinks, des Wismuts, des Kadmiums, des Bleis, während der Reduktion zu verhindern, mischt man ihre Oxyde mit Kalk, Magnesia oder andern chemisch trägen und schwer reduzierbaren Oxyden und reduziert sie hernach durch Wasserstoff. Man erhält so eine feinteilige Mischung, in der das Metall dank der Anwesenheit des Kalkes oder der Magnesia zur Rotglut erhitzt werden kann, ohne daß es die geringste Spur von Schmelzung zeigt.
Diese feinteiligen Metalle können auf folgende Weise hergestellt werden: , Mit Ausnahme von Zink, dessen Oxyd durch Wasserstoff nur schwer reduzierbar ist, können alle übrigen erwähnten Metalle aus ihren Oxyden hergestellt werden, indem man diese im Wasserstoff erhitzt.
Um eine Masse herzustellen, die als Katalysator dienen kann und die die in Frage kommenden Metalle enthält, kann man in der folgenden Weise vorgehen: Man mischt ein feinteiliges oder einfach "fein zerriebenes Nitrid oder Amid mit einer beliebigen Menge von Blei oder Kadmium, Antimon, Wismut usw., welche ihrerseits innig mit Kalk, Magnesia oder einem andern chemisch trägen Oxyd gemischt sind.
Wenn diese feinteilige Masse in -einem Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff erhitzt wird, entsteht zunächst durch die Zersetzung des Nitrids oder des Amids mit Wasserstoff Ammoniak. Es bildet sich so eine Mischung von Metall, Nitrid und Amid und zugefügtem Metall (Pb, Cd, Bi usw.) oder aber, wenn das Metall ein Hydrid zu geben vermag, ein Gemisch des Hydrids und des zugefügten Metalls, welches unmittelbar darauf unter Einwirkung des Stickstoffs zum entsprechenden Nitrid oder Amid regeneriert wird, worauf dasselbe unter der Einwirkung von Wasserstoff aufs neue zersetzt wird.
Mittels des beschriebenen Verfahrens gelingt es demnach, das Nitrid im Wasserstoff in das Hydrid oder das Metall, oder das Amid in das Hydrid überzuführen, während der Stickstoff des Nitrids oder des Amids quantitativ als Ammoniak entweicht,. und zwar, je nach dem verwendeten Nitrid oder Amid, bei Temperaturen, die sich zwischen 38o° und 6oo° C bewegen.
Da anderseits das im Laufe der Reaktion in Freiheit gesetzte Metall oder Hydrid aufs neue Stickstoff zu binden vermag - und dies um so besser, je höher der Verteilungsgrad ist -, versteht man, daß es möglich ist, eine Ammoniaksynthese ohne jeglichen Druck auszuführen, indem man bei einer bestimmten Temperatur entweder ein Gemisch von drei Volumina Wasserstoff auf ein Volumen Stickstoff oder abwechslungsweise Wasserstoff und Stickstoff über den Katalysator leitet. In der Tat geben Erdalkalihydrid und Lithiumhydrid, wenn sie im Stickstoff erhitzt werden, Amide oder Nitride, je nach der Temperatur; die Metalle selbst werden im Stickstoff wieder in das Ausgangsnitrid zurückverwandelt.

Claims

PATENT-ANSPRUCII: Katalysator für die Ammoniaksynthese, bestehend aus. einem Nitrid oder Amid solcher Metalle, welche, mit Stickstoff oder Ammoniak erhitzt, unmittelbar Nitride bzw. Amide zu bilden vermögen, die sich wiederum durch Erhitzen im Wasserstoff leicht zersetzen, in inniger Vermischung mit einem indifferenten Oxyd, wie Kalk und Magnesia, dadurch gekennzeichnet, daß ihzn außerdem auch zur Beschleunigung der Wasserstoffaufnahme ein fein,-verteiltes, sich weder mit Stickstoff noch mit Wasserstoff verbindendes Metall, wie Blei, Kadmium, Wismut, Antimon, Gold, Kupfer, Silber oder auch Zinkstaub, der Blei, Kadmium, Wismut oder Antimon enthält, beigemischt ist.