PL8143B1 - K1.42-fc-3T ¦ Ulepszenia fabrykacji amonjaku. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy ulepszo¬ nego bezposredniego sposobu wytwarzania amonjaku.Znane dotychczas sposoby bezposred¬ niego syntetycznego wytwarzania amonja¬ ku polegaja na wprowadzaniu mieszaniny czystego wodoru i elementarnego, t j, nieat- moisiferycznego azotu, przy odpowiednio wyisfokich temperaturach i cisnieniach, w zetknieciu z odpowiednim katalizatorem metalicznym, wywolujacym powstawanie amonjaku^ którym to katalizatorem moze byc wogóle metal katalityczny, a w prakty¬ ce najczesciej — zelazo.Wynalazcy odkryli, ze amonjak mozna syntetycznie wytwarzac w zasadniczym zwiazku, jezeli ponad katalizatorem meta¬ licznym wywolujacym powstawanie amonja¬ ku przeprowadza sie ogrzewajac mieszani¬ ne skladajaca sie zasadniczo z elementar¬ nego azotu i pary wodnej, w której to mie¬ szaninie ilosc pary w stosunku do ilosci azotu jest zasadniczo wieksza od równo¬ wartosci teoretycznej. Jezeli np. gazowa mieszanine reakcyjna, zlozona, jak wspo¬ mniano, z elementarnego azotu i pary wod¬ nej, ogrzewajac wprowadza sie w zetknie¬ cie z wodorotlenkiem niklu, wytwarza sie amonjak przy malem nadcisnieniu (okolo 2 atm) w ilosci dorównywujacej wynikom otrzymanym na podstawie znanych sposo¬ bów katalitycznych, wymagajacych uzy-cia bardzo czystego elementarnego wodo¬ ru i ; nadzwyczaj wysokiej temperatu- iy^ j* ¦• w,; -... -^ W mysl niiniejiszegio wynalazku, sposób bezposredniego wytwarzania amonjaku, w którym gazowa mieszanine zlozona ze skladników amonjaku przeprowadza sie o- grzewajac w zetkniecie z metalowemi amonjakalnoHsyn/tetyazinemi katalizatorami, polega na tern, ze w mieszaninie reakcyjnej skladniki wchodzace w sklad amonjaku sa zasadniczo w postaci elementarnego azotu i pary wodnej, przyczem ilosc pary znalj- ' duje sie w zasadniczej nadwyzce w stosun¬ ku do ilosci .azotu, Mieszanina reakcyjna .powinna skla¬ dac sie zasadniczo tylko' z wyzej Wspo- 'mniianych skladników tworzacych amonjak, gdyz jak sie okazalo jakakolwiek domieszka innych gazów utrudnia powstaiwianie amo¬ njaku i moze nawet uniemozliwic w prakty¬ ce otrzymanie jakichkolwiekrezultatów.Naj - bardziej odpowiednia gazowa mieszanina jest wobec tego zwyczajna mieszanina pary wodnej i elementarnego ajzotu.Powstawanie amonjaku zalezy w znacz¬ nym stopniu od stosunku ilosciowego pary wodnej do azotu w gazowej mieszaninie reakcyjnej i okazalo sie, ze najlepsza mie¬ szanina, dajaca najlepsze praktyczne wyni¬ ki, Jest mieszanina zawierajaca nadwyzke pary w stosuriku do azotu, odpowiadajaca zasadniczo stosunkowi wagowemu 4:1.Wszelka bowiem zmiana tego stosunku po¬ woduje zmniejszenie sie ilosci wytworzio- nego amonjaku.Zasadnicza róznica pomiedzy sposobem wedlug niniejszego wynalazku, a znameimi sposobami syntetycznego wytwarzania amonjaku polega na tern, ze zamiast oczy¬ szczonego elementarnego wodoru uzywa sie wodór w postaci pary wodnej; W niniej¬ szym sposdbie uzywa sie wtprawdzie azo¬ tu w ,postaci elementarnej, lecz nie w poh staci mieszaniny azotu i tlenu, takiej jak nip. powietrze, gdyz okazalo sie, ze taka mieszanina w praktycznem zastosowaniu nie daje pozadanych wyników.Z posród metalicznych katalizatorów, powodujacych wytwarzanie amonjaku, na¬ stepujace metale okazaly sie jako specjal¬ nie dajace sie zastosowac przy sposobie we¬ dlug niniejszego wynalazku, a mianowicier metaliczne zelazo i.niskiego rzedu tlenki i wodorotlenki zelaza i niklu. Jedna z za¬ sad niniejszego wynalazku polega wlasnie na tern, ze katalizatorem uzytym przy ni- niejjsizym sposobie jest jedno z wyzej wy¬ mienionych cial.Badania wykazaly, ze w celu otrzyma¬ nia pozadanych wyników przy wytwarza¬ niu amonjaku potrzebne jest zasadniczo lekkie nadcisnienie uzytych gazów. Mozna wprawdzie mniejsze ilosci zwiazków otrzy¬ mac przy noirmalnem cisnieniu atmosie- rycznem,, to jednakze w praktyce osiaga sie dqpiero wtedy korzystne rezultaty, gdy zastosuje sie cisnienie okolo 1,7 atmosfery.Cisnienie okolo 2 atm okazalo sie jako ]ziu- pelnie dostateczne w porównaniu z wyni¬ kami, jakie otrzymywano dotychczas znia- nemi synitetycznemi sposobami wytwarza¬ nia amonjaku, wymagajaoemi nadzwyczaj¬ nie wysokich cisnien.Dalsza zatem zasada niniejszego wyna¬ lazku polega na tern, ze niniejszy sposób wytwarzania odbywa sie przy ncskiem ci¬ snieniu, nieco wyzszem od aAmasferyczne- go, odpowiadajacem np. 2 atm lub nieco nizszem.Okazalo sie, gdy stosowano zelazo, wy¬ twarzanie sie amcinjaku powstawalo przy pobudzajacej akcji niklu, gdy gazy prze¬ chodzily ponad zelazem w obecnosci niklu.W mysl zatem dalszej zasady niniej¬ szego wynalazku, wspomniana reakcyjna miesizanine gazowa poddaje sie ogrzewa¬ jac na zetkniecie z metalioznem zelazem w obecnosci metalicznego niklu.Zaleznie od rodzaju uzytych kataliza¬ torów, temperatura, po której przekrocze¬ niu nastepuje efektywne dzialanie ka/tali- - 2 —zatora, oraz temperatura najodpowiedniej¬ sza w tym celn wynosi: Przy stosowaniu metalicznego zelaza od 450° — 550°C, a najodpowiedniejsza 500° C; dla tlenków niklu i wodorotlenków od 200°—800°C, a naijodpotwiedniejsza okolo 400°C.Jezeli jako metalicznego katalizatora uzywa sie tlenków lub wodorotlenków ze¬ laza, to wysokosc temperatury jest zasad¬ niczo taka sama, jak przy zastosowaniu ze¬ laza metalicznego, t. j. odl 450°—550°C, a najbardziej odpowiednia wynosi 500°C.Gdy zas mieszanina gazowa styka sie z zelazem w obecnosci niklu, to temperatura wynosi zasadniczo od 650°—1400°C, a naj¬ odpowiedniejsza okolo 1000°C.Gazowa mieszanine reakcyjna pary wodnej i azotu mozna przegrzac ponad nor¬ malna temperature pary, przed wprowa¬ dzeniem do komory reakcyjnej. Nalezy jednak starac sie o to, aby utrzymac pod¬ czas calego procesu w komorze reakcyjnej odjpowiednia temperature, zalezna od ro¬ dzaju katalizatora, i aby nie nastapilo przegrzanie powodujace skpadek ilosci po¬ wstalego amonjaku* Ponizej podane sa przyklady wykona¬ nia niniejszego wfynalazkiu.Pare wodna podgrzana do oikolo 140°C zmieszana z oczyszczonym azotem prze¬ prowadza sie przez komore zelazna, zawie¬ rajaca wodorotlenek niklu. Podczas prze¬ plywu mieszaniny pary wodnej i azotu przez komore utrzymuje sie w niej tempe¬ rature o okolo 400°C, a stosunek wagowy pary do azotu w mieszaninie jak: 4 : 1.Przekonac sie mozna, ze stosunek pary wodnej do azotu w mieszaninie reakcyjnej odpowiada nadwyzce pary w stosunku do azotu i, ze zastosowana nadwyzka w sto¬ sunku do chemicznej równowartosci, po¬ trzebnej do utworzenia siie amonjaku!, ma sie mniej wiecej tak jak 2:1, Cisnienie w* komorze reakcyjnej wynosi podczas prooestu w przyblizeniu 1,7 atmio- sfery, a ilosc przeplywajacej mieszaniny gazowej, przechodzacej przez metaliczny katalizator odpowiada miinej wiecej 18 kg na godzine.Mozna zauwazyc, ze cisnienie otrzyma¬ ne w komorze podczas przeplywu gazów zalezy od ich ilosci i przekroju wylotu ko¬ mary.Najdrozszym czynnikiem przy produk¬ cji syntetycznego amonjaku, wedlug zna¬ nych procesów, jest koniecznosc uzywania bardzo czystego wodoru. W mysl zas ni¬ niejszego wynalazku trudnosc ta i koszty, polaczone z, uzywaniem czystego wodoru, odpadaja zupelnie. Drugim waznym czyn¬ nikiem bardzo podrazajacym koszty pro¬ dukcji przy wytwarzaniu amonjaku, we¬ dlug dotychczas znanych sposobów, jest ko¬ niecznosc utrzymywania bardzo wysokich temperatur, celem otrzymania .zwiazków nadajacych isie dto celów handlowych. W porównaniu ze znanemu isposolbami stosu¬ jacemu czysty wodór i badzo wysokie tem¬ peratury, mozna wedlug niiniejslzego wy¬ nalazku przy uproszczonem postepowaniu i uproszczonej konstrukcja instalacji otrzy-* mywac zwiazki amoniakowe nadajace sie do celów handlowych. PL

Claims (11)

1. Z ais-trz e zenia paten towe. li. Sposób bezposredniego wytwarzania amonjaku, w którym gazowa reakcyjna mieszanine skladników, wchodzacych w sklad amonjaku, ^prowadza sie ogrzewa¬ jac w zetkniecie z katalizatorami metaliicz- nemi, znamienny tern, ze reakcyjna miesza¬ nina sklada sie zasadniczo ze skladników wchodzacych w sklad amonjaku i ze sklad¬ niki te sa w postaci elementarnego azotu i pary wodnejji, która znajduje s.ie w zasad¬ niczej nadwyzce pod wzgledem równowar¬ tosci chemicznej w stosunku do azotu,

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze gazowa mieszanina reakcyjna skla¬ da isiie tylko z dwóch skladników, a miano¬ wicie z pary wodnej i elementarnego azotu. — 3 —

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tem, ze gazowa mieszanina reak- cyjna sklada sie zasadniczo ze skladników wchodzacych w sklad amonjaku, które znajdfuja sie w niej w postaci pary Wodnej i azotu w zasadniczym sitosumku wagowym, odpowiadajacym czterem czesciom pary wodnej do jednej czesci azotu.

4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, znamien¬ ny tem, ze katalizator powodujacy wytwa¬ rzanie sie amonjaku jest zelazem metalicz- nem.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tem, ze stosuje sie niskiego rzedu tlenki lub wodorotlenki zelaza lub niklu.

6. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamien¬ ny tem, ze podczas reakcji galzy poddane sa na lekkie nadcisnienie, np. 2 atm lub tez nieco mniejsize.

7. Sposób wedlug zastrz. 1—4, znamien¬ ny tem, ze przy stosowaniu jako katalizato¬ ra zelaza metalicznego, temperatura reak¬ cyjna wynosi zasadniczo od 450°—550°C, a maj odpowiedniej okolo 500° C.

8. Sposób wedlug zastrz,. 1, 2, 3 lub 5, znamienny tem, ze gazowa reakcyjna mie¬ szanine poddaje sie na zetkniecie z meta- licznem zelazem w obecnosci metalicznego niklu.

9. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tem, ze reakcyjna temperatura wynosi za¬ sadniczo od 650° do 1500°C, a naj odpo¬ wiedniej okolo lOOO^C.

10. Sposób wedlug zastrz. 1, 2, 3 lub 5, w którym uzyty katalizator jest niskiego rzedu tlenkiem lub wodorotlenkiem niklu, takim np. jak tlenek lub wodorotlenek ni¬ klu, znamienny tem, ze temperatura reak¬ cyjna wynosi zasadniczo od 200° do 800°C, a naj odpowiedniej okolo 400° C.

11. Sposób wedlug zastrz, 1, 2, 3 lub 5, w którym uzywa sie jako katalizatora tle¬ nek lub wodorotlenek zelaza, znamienny tem, ze temperatura reakcyjna wynosi od 450° do 550°C, a naj odpowiedniej okolo 500°C. Harold William Blackburn, Walter Thomas. Zastepca: Inz. Si. Pawlikowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Werszawa. PL