PL3724B1 - Sposób syntetycznego otrzymywania amonjaku. - Google Patents

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy nowego sposobu otrzymywania amonjaku ze swych pierwiastków: wodoru i azotu. Badania nad równowaga miedzy wodorem, azotem i amonjakiem wykazaly, ze równowaga dla tych temperatur, przy których ona w obec¬ nosci odpowiednich katalizatorów dosta¬ tecznie predko sie wytwarza, prawie calko¬ wicie przesunieta zostala w strone wodoru- azotu. Badania w tym kierunku przepros wadzal Nernst, wiedziony czysto nauko- wemi wzgledami, celem otrzymania kon¬ centracji amoniakalnych, nadajacych sie do scislego okreslenia. Badania te przepro¬ wadzane byly na zasadzie dostatecznie znanego prawa formulowanego przez Le Chatelier, fizyko-chemicznej równowagi pod wyzszemi cisnieniami. Tym sposobem mógl Nernst wskazac droge, która trzeba isc, chcac urzeczywistnic techniczne otrzyma¬ nie amonjaku z jego pierwiastków. Tech¬ niczne otrzymanie nastapilo w rzeczywisto¬ sci wkrótce potem.Znany jest techniczny sposób otrzyma¬ nia droga syntezy amonjaku z pierwiast¬ ków, który polega na tern, ze mieszanine wodoru i azotu przeprowadza sie pod Wy¬ sokiem cisnieniem w wyzszej temperaturze w obecnosci katalizatora; pozostajaca po reakcji mase gazowa ochladza sie do ni¬ skiej temperatury, celem wydzielenia po¬ wstalego amonjaku i przeprowadza sie znów gazy oswobodzone od amonjaku, po dodaniu do nich odpowiedniej ilosci miesza¬ niny wodoro-azotu, dla zastapienia gazów zuzytych do wytworzenia amonjaku nad katalizatorem. Dzialalnosc moze sie odby¬ wac bez przerwy w zamknietym bieguobrotowym, w który wprowadza sie ciagle pod wysokieim cisnieniem swieze ilosci mie- szahiny Wodoird-azibtu, z którego wydziela sie odpowiednia ilosc powstalego amonja¬ ku. Podane dla przykladu wysokosci ci¬ snien wynosza okolo 150 atm. Naj glówniej- sza wada tego biegu obrotowego, odbywa¬ jacego sie pod wymienionem wysokiem ci¬ snieniem jest trudnosc wydalenia mozliwie najwiekszej ilosci amonjaku z obiegu ga¬ zów. Do osiagniecia tego celu potrzeba chlodzic gazy, które juz dzialaly na siebie do temperatury od 40° do 50° C nizej zera, co wymaga nadzwyczajnie drogiego urza¬ dzenia maszyn chlodzacych, albo tez mozna amonjak wydzielic pod cisnieniem kraza¬ cej wody, co zmniejsza troche koszty urza¬ dzenia, ale zato dostarcza produkt mniej¬ szej wartosci, jakim jest roztwór wodny amonjaku w porównaniu z amonjakiem bez¬ wodnym.Ze wzgledu na dajacy sie osiagnac w praktyce stosunek procentowy gazów, la¬ czacych sie pod wskazanemi cisnieniami, jest koniecznem przy podanym sposobie wydzielenie mozliwie calkowitej ilosci amonjaku z obiegu przed ponownem prze¬ prowadzeniem pozostalych gazów nad ka- talitycznemi czynnikami.Brak ten usuwa sie przy pomocy innego znanego technicznego sposobu syntetyczne¬ go otrzymywania amonjaku, gdzie kataliza odbywa sie pod cisnieniem 1000 atm z tym rezultatem, ze procent katalitycznego pola¬ czenia pierwiastków potraja sie i ze staje sie mozebnem odprowadzenie prawie cal¬ kowitej ilosci powstalego amonjaku zapo- moca zwyczajnego chlodzenia woda przy normalnej temperaturze.Wyzszy procent skladników mieszani¬ ny gazowej, t. j, wodoru i azotu, bioracych udzial w reakcji, przy stosunkowo mniej¬ szej masie tejze mieszaniny, wywoluje przy nowych wysokich cisnieniach znaczne i nie¬ bezpieczne podwyzszenie temperatury ga¬ zów i czynnika kontaktowego. Im wieksze sa aparaty uzywane do katalizy, tern groz¬ niejsze jest niebezpieczenstwo i liczne pro¬ ponowane dotychczas sposoby do usuwania go nie mogly rozwiazac skutecznie tego waznego zagadnienia. Na zasadzie niniej¬ szego wynalazku ustalone zostalo, ze wszelkie niebezpieczenstwo przegrzewania sie czynnika kontaktowego usuwa sie, nie zwazajac na wysokosc temperatury, jezeli wprowadza sie do katalitycznej przestrzeni wraz z mieszanina gazów pewna ilosc amonjaku i to w tak odmierzonej ilosci, ze wywiera ona predki wplyw na przebieg re¬ akcji wtedy, kiedy przy podniesieniu sie temperatury katalizatora procentowa ilosc skladników mieszaniny gazowej, bioracych udzial w reakcji sie obniza. Mozna urzeczy¬ wistnic to bardzo zwyczajnym sposobem, oddalajac z produktu reakcji tylko czesc wytworzonego amonjaku. Poczatkowa obecnosc produktu reakcji wytwarza zmniejszenie sie wytwarzania amonjaku w tym stopniu, w jakim temperatura czynni¬ ka kontaktowego podnosi sie i to w wiek¬ szym stosunku niz sie zmniejsza stezenie równowagi, tak ze przy kazdej temperatu¬ rze, przy której stezenie równowagi amo¬ njaku równa sie poczatkowemu stezeniu, wytwarzanie sie amonjaku ustaje. Jezeli np. poczatkowe stezenie amonjaku w majacych reagowac gazach równa sie 5 i przy pracy pod cisnieniem 700 atm ilosc procentowa poszczególnych skladników mieszaninyL wchodzacych w reakcje, obniza sie przy okreslonym czynniku kontaktowym przy temperaturze 500° C tylko nieznacz¬ nie, natomiast procent ten obniza sie bar¬ dzo malo przy uzyciu tego samego kataliza¬ tora i przy temperaturze 750° C. W rzeczy¬ wistosci stezenie równowagi wynosi w pierwszym wypadku 37%, w drugim zas wynosi zaledwie 9%, tak ze najwyzsze mozebne rozwiniecie sie cieploty w drugim wypadku, zamiast stanowic okolo % tego, co w pierwszym wypadku, spada wskutek poczatkowej obecnosci 5% produktu reak¬ cji do yQi.Przez wzglad na to, ze wysoki procentskladników mieszaniny, laczacych sie na amonjak, jest glówna przyczyna niebezpie¬ czenstwa przegrzewania sie katalizatora, jest naturalnem, ze to samo niebezpieczen¬ stwo istnieje, jezeli zamiast pracowac przy bardzo wysokich cisnieniach, uzywaloby sie bardzo aktywnego czynnika kontaktowego, tak ze kataliza odbywalaby sie przy niz¬ szych temperaturach niz zwykle uzywana.Zapomoca katalizatora, który np. praco¬ walby regularnie przy 400° C temperatury i cisnieniu 200 atm mogloby sie otrzymac stezenie amonjaku 36%. Latwo przewi¬ dziec, ze takze w tym wypadku, jezeli tem¬ peratura katalizatora z jakiejkolwiekbadi przyczyny podnioslaby sie, poczatkowa obecnosc amonjaku w majacych reagowac gazach, bardzo predko wywarlaby wplyw na ilosc procentowa skladników mieszani¬ ny laczacych sie na amonjak, wskutek tego na ilosc ciepla reakcyjnego. Tak jak przy 600° zawartosc amonjaku w równowadze równa sie 8,25%, ilosc ciepla reakcyjnego obrotu jest przeszlo 3/4 razy mniejsza niz ilosc ciepla przy 400° C, gdy przy poczatko- wem stezeniu 5% amonjaku stopien ciepla przy temiperaiturze 400° C obniza sie tylko o 77, a przy 600^ C — o 9/10.W dodatku cieplo wlasciwe mieszaniny reakcji podnosi sie w obecnosci amon jaku, co tez wplywa na osiagniecie zmniejszenia niebezpieczenstwa przegrzewania w czyn¬ niku katalitycznym. Wreszcie dalsza ko¬ rzysc niniejszego wynalazku polega na tern, ze w poczatku katalizy okazuje sie dodatni wplyw obecnosci produktu reak¬ cji na dzialanie i wytrzymalosc czynnika kontaktowego. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób katalitycznego otrzymywania amonjaku z wodoru i azotu, bedacych pod Wysokiem cisnieniem, znamienny tern, ze prowadzi sie mieszanine tych gazów nad czynnikiem kontaktowym, mieszajac je z odmierzona iloscia produktu reakcji w ten sposób, ze ilosc ciepla reakcji reguluje sie. Luigi Casale. Zastepca: I. Myszczynski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL