DE583559C - Verfahren zur Reinigung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen fuer die Ammoniaksynthese - Google Patents

Description

• Verfahren zur Reinigung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen für die Ammoniaksynthese Fast alle Katalysatoren, die zur Ammoniaksynthese benutzt werden, erfordern eiste sehr große Reinheit der Gase, vor allem eine fast absolute Abwesenheit von Sauerstoff. Die weitgehende Entfernung des Sauerstoffs, wie sie z. B. für die sogenannten Hochleistungskatalysatoren erforderlich ist, d. h. für solche, die schon bei relativ niedrigen Temperaturen und Drucken wirksam sind, ist außerordentlich schwierig. Es genügt z. B. nicht das an und für sich ziemlich wirksame Überleiten über Palladium beterhöhter Temperatur und unter Druck. Auch das Durchleiten durch geschmolzene Alkalimetalle ergibt durchaus nicht die erforderliche Reinheit. Der Grund liegt vor allem darin, daß, wie bekannt, Natrium und fast alle anderen Alkali- und Erdalkalimetalle in vollkommen trockener Luft selbst bis zum Verdampfungspunkterhitzt werden können, ohne daß eine Vereinigung mit Sauerstoff eintritt. Sie können also unter diesen Bedingungen auch nicht den Sauerstoff aus den Gassen entziehen.
• Die Gegenwart von Wasser wirkt allerdings katalytisch. Man könnte also annehmen, daß durch seine Gegenwart eine Entfernung des Sauerstoffs möglich wäre. Aber bei den hier in Betracht kommenden sehr geringen Wassermengen und ihrer im Vergleich zum Sauerstoff viel größeren Reaktionsfähigkeit verschwinden alle Wasserspuren, ehe der Sauerstoff genügend reagiert hat. Es ist also erklärlich, wenn auf diese Weise die letzten Sauerstoffreste nicht entfernt werden können.
• Es hat sich nun ergeben, daß bei höherer Temperatur eine vollständige Reinigung von dem äußerst schädlichen Sauerstoff in vollkommenster Weise eintritt, wenn Stickstoff und Wasserstoff zugleich über das Metall geleitet werden, und zwar vor allen Dingen dann, wenn die Gase unter erhöhtem Druck stehen. Bei Anwendung von Alkalimetallen wendet man Temperaturen von Zoo bis 45o° an, bei Anwendung von Erdalkalimetallen, insbesondere Calcium, kann man die Temperatur indessen um 5o° steigern. Es sind so Bedingungen geschaffen, die eine katalytische Vereinigung von Stickstoff und Wasserstoff leichter bewirken, und es ließen sich dann in der Tat auch bei dem angegebenen Vorgehen geringe Mengen Ammoniak nachweisen. Diese Ammoniakmengen wirken somit rein katalytisch auf die Vereinigung des Sauerstoffes mit dem Alkalimetall. Dabei sind diese Mengen so klein, daß sie bei. der erhöhten Temperatur, wo did Absorption des Sauerstoffes eintritt, keine Umwandlung des Natriums etwa in explosive Natriumstickstoffverbindungen hervorrufen können. Infolge des sehr geringen Partialdruckes des Ammoniaks erfolgt dann auch keineswegs eine Bildung in nennenswertem Umfange, wie dies z. B. bei der Verwendung von Natrium und Natriumamidmischungen der Fall ist. Ähnlich wie Sauerstoff verhält sich das ebenfalls als gefürchtete Verunreinigung auftretende Kohlenoxyd und Kohlendioxyd, die bekanntlich selbst in kleinsten Mengen schädlich auf den Katalysator wirken.
• Es ist nun bereits schon bekannt, die zur Ammoniaksynthese dienenden Gase unter Druck mittels Natrium und ähnlichen Metallen zu reinigen, wobei auch Temperaturen bis zu 17o° angewendet wurden. Bei dieser Arbeitsweise treten aber immer noch die vorstehend geschilderten Mängel auf, da es für die restlose Befreiung von Sauerstoff und ähnlichen Gasen darauf ankommt, Bedingungen zu schaffen, bei denen in Gegenwart des Alkalimetalls auch gleichzeitig schon eine Vereinigung des Wasserstoffes-und Stickstoffes zu Ammoniak in geringem Umfang stattfindet. Insofern erweist sich also die Innehaltung der richtigen Temperaturen für die Durchführung des beanspruchten Verfahrens als von ausschlaggebender Bedeutung. Die beiden nachstehend geschilderten Vergleichsversuche ließen die Verhältnisse deutlich erkennen.
• Ein vorgereinigtes Stickstoff -W,.sserstoff-Gemisch wurde über metallisches Natrium bei 17o° unter einem Druck von ungefähr 5o Atm. mit einer Geschwindigkeit von i ooo cbm pro Stunde, bezogen auf Gas von gewöhnlichem Druck und gewöhnlicher Temperatur, geleitet, wobei auf iooo cbm Gas etwa 2o kg geschmolzenes Natrium verwendet wurde. Das Gas wurde sodann auf einen Druck von etwa ioo Atm. gebracht. Unter diesen Bedingungen wurde das Gasgemisch bei 40o° über einen Katalysator geleitet, der durch thermische Zersetzung von Kalium-Aluminium-Ferrocyanid hergestellt war. Man erhält zunächst eine -Ausbeute von etwa 15 Volumprozent, die aber schon nach eintägiger Betriebsdauer auf 9 Volumprozent sank. Zum Vergleich wurde ein auf dieselbe Weise vorgereinigtes Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch angewendet, welches aber bei 300° und 5o Atm. Druck über geschmolzenes Alkalimetall geleitet war. Ein solches Gas gab, unter den obengenannten Bedingungen zur synthetischen Erzeugung von Ammoniak angewandt, eine Ausbeute von 16 Volumprozent Ammoniak, die erst nach 3 Tagen auf 15 Volumprozent absank und auch nach i o Tagen erst auf 13,5 Volumprozent Ammoniak gesunken war.

Claims (1)

1. PATRNTANSPRUCF1: Verfahren zur Reinigung von Stickstoff-Wasserstoff-Gemischen für die Ammoniaksynthese, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch über ein von dem Katalysator verschiedenes Alkali- oder Erdalkalimetall bei Anwendung von Temperaturen zwischen Zoo und 5oo", also unter Bedingungen geleitet wird, unter denen das Metall als schlechter Katalysator wirkt.