RU2116960C1 - Nitrogen fixation method - Google Patents

Nitrogen fixation method Download PDF

Info

Publication number
RU2116960C1
RU2116960C1 RU97106673A RU97106673A RU2116960C1 RU 2116960 C1 RU2116960 C1 RU 2116960C1 RU 97106673 A RU97106673 A RU 97106673A RU 97106673 A RU97106673 A RU 97106673A RU 2116960 C1 RU2116960 C1 RU 2116960C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nitrogen
catalyst
solution
containing gases
carbonyl
Prior art date
Application number
RU97106673A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97106673A (en
Inventor
И.В. Федосеев
Original Assignee
Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана filed Critical Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана
Priority to RU97106673A priority Critical patent/RU2116960C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2116960C1 publication Critical patent/RU2116960C1/en
Publication of RU97106673A publication Critical patent/RU97106673A/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: nitrogen compound production. SUBSTANCE: nitrogen-containing gases are brought into contact with catalyst at atmosphere pressure and low temperatures, where catalyst consists of carbonyl complexes of transition metals, in particular, platinum group metals, in the form of solids, solutions or suspensions with neutral, acidic or alkaline medium. Nitrogen- containing gases may include reducing and/or oxidizing agents. Final products are ammonia or nitrogen oxides. EFFECT: enhanced process efficiency.

Description

Способ относится к области неорганической химии. The method relates to the field of inorganic chemistry.

Как известно, молекулярный азот в обычных условиях проявляет химическую инертность. Поэтому перевод его в связанное состояние требует мягких условий - повышенных температур и высокого давления, как это имеет место при получении аммиака из азота и водорода. Такой процесс энергоемок и требует использования специальной дорогостоящей аппаратуры. Поэтому разработка способов связывания молекулярного азота в мягких условиях является важной задачей, которую пытаются решить с помощью различных комплексов переходных металлов [1]. As is known, molecular nitrogen under normal conditions exhibits chemical inertness. Therefore, its translation into a bound state requires mild conditions - elevated temperatures and high pressure, as is the case when ammonia is produced from nitrogen and hydrogen. Such a process is energy intensive and requires the use of special expensive equipment. Therefore, the development of molecular nitrogen binding methods under mild conditions is an important task that they are trying to solve with the help of various transition metal complexes [1].

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения аммиака из водорода и азота при низких температурах и давлении в присутствии соединений молибдена, содержащих металлводородные связи [2]. Closest to the proposed is a method of producing ammonia from hydrogen and nitrogen at low temperatures and pressure in the presence of molybdenum compounds containing metal-hydrogen bonds [2].

Недостатком известного способа является низкий выход конечного продукта (0,4%) и производительность 0,1% в час. The disadvantage of this method is the low yield of the final product (0.4%) and a productivity of 0.1% per hour.

Предлагаемый способ основан на высокой активности молекул CO, входящих в состав карбонильных комплексов переходных металлов, в частности металлов платиновой группы. The proposed method is based on the high activity of CO molecules included in the composition of carbonyl complexes of transition metals, in particular metals of the platinum group.

Так, для реакций (1, 2, 3)

Figure 00000001

имеется высокая термодинамическая возможность протекания. Однако реакции (1, 2, 3) в мягких условиях (комнатные температуры и атмосферное давление) не протекают из-за высоких значений энергий активации.So, for reactions (1, 2, 3)
Figure 00000001

there is a high thermodynamic flow capability. However, reactions (1, 2, 3) under mild conditions (room temperature and atmospheric pressure) do not occur due to high activation energies.

В то же время молекулы CO, входящие в состав карбонильных комплексов, значительно активированы и способны вступать в реакции восстановления, которые со свободными молекулами CO не протекают. At the same time, the CO molecules that make up the carbonyl complexes are significantly activated and are able to enter into reduction reactions that do not proceed with free CO molecules.

Так, реакция в растворе
2CuII + CO + H2O = 2CuI + CO2 + 2H+ (4)
не протекает. Но в присутствии солей палладия (II), образующего с CO карбонильные комплексы, реакция (4) легко протекает в мягких условиях [3].
So, the reaction in solution
2Cu II + CO + H 2 O = 2Cu I + CO 2 + 2H + (4)
not leaking. But in the presence of palladium (II) salts, which form carbonyl complexes with CO, reaction (4) easily proceeds under mild conditions [3].

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что газовая смесь, содержащая азот, контактирует с катализатором - карбонильными комплексами переходных металлов. При этом происходит связывание азота в соединения, где он может быть как в восстановленной (NH3), так и в окисленной форме (NO,N2O), что прежде всего определяется составом газовой смеси, контактирующей с катализатором.The essence of the proposed method lies in the fact that the gas mixture containing nitrogen is in contact with the catalyst - carbonyl complexes of transition metals. In this case, nitrogen is bound into compounds where it can be both in reduced (NH 3 ) and in oxidized form (NO, N 2 O), which is primarily determined by the composition of the gas mixture in contact with the catalyst.

Процесс протекает в мягких условиях - при атмосферном давлении и температурах от комнатной до 200 - 300oC.The process proceeds under mild conditions - at atmospheric pressure and temperatures from room temperature to 200 - 300 o C.

Катализатор может быть в сухом виде, в виде водной или водно-органической пульпы, а также в виде раствора. При этом исходная жидкая фаза может быть кислой, щелочной или нейтральной. The catalyst may be in dry form, in the form of an aqueous or aqueous-organic pulp, as well as in the form of a solution. In this case, the initial liquid phase may be acidic, alkaline or neutral.

Пример 1. 700 мг карбонила пластины [Pt(CO2]n распульповано в 150 мл 0,1 н. раствора соляной кислоты. Через эту пульпу при t = 60oC и атмосферном давлении при перемешивании пропускали смесь CO + воздух в объемном соотношении 1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 30 мин.Example 1. 700 mg of a carbonyl plate [Pt (CO 2 ] n was pulped in 150 ml of a 0.1 N hydrochloric acid solution. A mixture of CO + air in a volume ratio of 1 was passed through this pulp at t = 60 ° C and atmospheric pressure with stirring) : 2 at a rate of 10 ml / min for 30 minutes

В отходящих газах было обнаружено 8,5 мг N2O.8.5 mg of N 2 O were detected in the exhaust gases.

В расчете на реакцию
CO + N2 + O2 = N2O + CO2
выход связанного азота составляет ≈ 20%.
Per reaction
CO + N 2 + O 2 = N 2 O + CO 2
the yield of bound nitrogen is ≈ 20%.

Пример 2. 35 мг карбонила платины [Pt(CO)2]n растворяли в 50 мл раствора NaOH. Через этот раствор при t=20oC, атмосферном давлении и перемешивании пропускали смесь CO + воздух в объемном соотношении 1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 30 мин.Example 2. 35 mg of platinum carbonyl [Pt (CO) 2 ] n was dissolved in 50 ml of a NaOH solution. A mixture of CO + air was passed through this solution at t = 20 ° C, atmospheric pressure, and stirring in a volume ratio of 1: 2 at a rate of 10 ml / min for 30 minutes.

В растворе было найдено связанного окисленного азота 5,1 мг в расчете на NO2 .5.1 mg of bound oxidized nitrogen was found in the solution based on NO 2 .

Для реакции
4CO+N2+4O2=4CO2+2NO2
выход связанного азота составляет 12,3%
Пример 3. 60 мг родия, 40 мг рутения и 12 мг иридия в виде своих карбонил-хлоридов -Rh2(CO)2Cl2, Ir2(CO)2Cl2, Ru(CO)2Cl2 растворили в 35 мл жидкости, состоящей из 5 мл H2O и 30 мл метанола и имеющей pH 9. Через этот раствор при 30oC, атмосферном давлении и перемешивании пропускали смесь CO+H2 в объемном соотношении 1:1 в течение 1,3 ч со скоростью 10 мл/мин. Отходящие газы поглощали раствором соляной кислоты. Было получено связанного азота в расчете на хлористый аммоний 9 мг
Для реакции
3CO+N2+3H2O=2NH3+3CO2
выход связанного азота составляет 1,4%.
For the reaction
4CO + N 2 + 4O 2 = 4CO 2 + 2NO 2
the yield of bound nitrogen is 12.3%
Example 3. 60 mg of rhodium, 40 mg of ruthenium and 12 mg of iridium in the form of its carbonyl chlorides —Rh 2 (CO) 2 Cl 2 , Ir 2 (CO) 2 Cl 2 , Ru (CO) 2 Cl 2 were dissolved in 35 ml a liquid consisting of 5 ml of H 2 O and 30 ml of methanol and having a pH of 9. A mixture of CO + H 2 in a volume ratio of 1: 1 for 1.3 hours was passed through this solution at 30 ° C, atmospheric pressure and stirring for 1.3 hours at a speed 10 ml / min. The exhaust gases were absorbed in a solution of hydrochloric acid. Bound nitrogen was calculated based on ammonium chloride 9 mg
For the reaction
3CO + N 2 + 3H 2 O = 2NH 3 + 3CO 2
the yield of bound nitrogen is 1.4%.

Пример 4. 500 мг карбонила состава Pt7Pd2(CO)15 в виде кристаллов помещали в лодочке в трубчатую печь. При t= 200oC и атмосферном давлении над катализатором пропускали газовую смесь из CO, N2 и водяных паров в объемном соотношении 3:1:2 со скоростью 10 мл/мин в течение 2 ч.Example 4. 500 mg of carbonyl composition Pt 7 Pd 2 (CO) 15 in the form of crystals were placed in a boat in a tube furnace. At t = 200 ° C and atmospheric pressure, a gas mixture of CO, N 2 and water vapor was passed over the catalyst in a volume ratio of 3: 1: 2 at a rate of 10 ml / min for 2 hours.

В отходящих газах было обнаружено 12 мг аммиака. 12 mg of ammonia were found in the exhaust gases.

В расчете на реакцию
3CO+N2+3H2O=2NH3+3CO2
выход связанного азота составил 4,75%.
Per reaction
3CO + N 2 + 3H 2 O = 2NH 3 + 3CO 2
the yield of bound nitrogen was 4.75%.

Как видно из приведенных примеров, карбонильные комплексы переходных металлов, в частности платиновых металлов, позволяют в мягких условиях каталитически связывать молекулярный азот. As can be seen from the above examples, carbonyl complexes of transition metals, in particular platinum metals, allow the catalytic bonding of molecular nitrogen under mild conditions.

Литература. Literature.

1. Шилов А.Е. Успехи химии, 1974, т. 43, с.863
2. Патент ФРГ N 956674, 1957.
1. Shilov A.E. Advances in Chemistry, 1974, v. 43, p. 863
2. The patent of Germany N 956674, 1957.

3. Спицын В.И., Федосеев И.В., Пономарев А.Л., Елесин А.И. Ж. неорг. химии, 1978, т. 26, вып. 2, с. 454. 3. Spitsyn V.I., Fedoseev I.V., Ponomarev A.L., Elesin A.I. J. Inorg. Chemistry, 1978, v. 26, no. 2, p. 454.

Claims (4)

1. Способ связывания азота путем контакта газов, содержащих азот, с катализатором, отличающийся тем, что в качестве катализатора используются карбонильные комплексы переходных металлов. 1. The method of binding of nitrogen by contacting gases containing nitrogen with a catalyst, characterized in that carbonyl complexes of transition metals are used as a catalyst. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что азот входит в состав газов, содержащих восстановители и/или окислители. 2. The method according to claim 1, characterized in that nitrogen is part of the gases containing reducing agents and / or oxidizing agents. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор может быть сухим, в смеси с жидкой фазой или в виде раствора. 3. The method according to claim 1, characterized in that the catalyst may be dry, mixed with a liquid phase or in the form of a solution. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используются водные или водноорганические растворы с кислой, щелочной или нейтральными средами. 4. The method according to claim 3, characterized in that the use of aqueous or aqueous organic solutions with acidic, alkaline or neutral environments.
RU97106673A 1997-04-23 1997-04-23 Nitrogen fixation method RU2116960C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106673A RU2116960C1 (en) 1997-04-23 1997-04-23 Nitrogen fixation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97106673A RU2116960C1 (en) 1997-04-23 1997-04-23 Nitrogen fixation method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2116960C1 true RU2116960C1 (en) 1998-08-10
RU97106673A RU97106673A (en) 1999-01-10

Family

ID=20192333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97106673A RU2116960C1 (en) 1997-04-23 1997-04-23 Nitrogen fixation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2116960C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA037167B1 (en) * 2019-05-17 2021-02-12 Научно-исследовательское учреждение "Институт ядерных проблем" Белорусского государственного университета Method for production of nitrogen oxides

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA037167B1 (en) * 2019-05-17 2021-02-12 Научно-исследовательское учреждение "Институт ядерных проблем" Белорусского государственного университета Method for production of nitrogen oxides

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Stalder et al. Supported palladium catalysts for the reduction of sodium bicarbonate to sodium formate in aqueous solution at room temperature and one atmosphere of hydrogen
RU2267353C2 (en) Ammonia synthesis catalyst and a method of regeneration thereof
JP2002518162A (en) Method for mineralizing organic pollutants in water by catalytic ozonation
US4921683A (en) Nitric oxide abatement with polymeric cobalt(III) chelates
JP2009511748A5 (en)
US10183864B2 (en) Production of hydrogen gas and calcium carbonate from formaldehyde
RU2116960C1 (en) Nitrogen fixation method
JP2000344689A (en) Synthesis of hydrocarbon-based substance from carbon dioxide and water
RU2240182C1 (en) Palladium-containing hydrogenation catalyst preparation method
JP2976032B1 (en) Method for producing hydrogen from 2-propanol
JP2007169081A (en) Method for producing ammonia and reactor for use in the same
JP3414513B2 (en) Treatment method of reclaimed wastewater from condensate desalination equipment
JPH10194703A (en) Catalyst for producing synthesis gas and production of synthesis gas
JP3358905B2 (en) Method for treating wastewater containing nitrate nitrogen and ammonia nitrogen
JP2009254979A (en) Method of manufacturing ammonia decomposing catalyst
JP2001009481A (en) Treatment of waste water containing metal and ammonia
SU1713627A1 (en) Method of scrubbing gas of phenol and formaldehyde
Kaewpuang-Ngam et al. Selective wet air oxidation of diluted aqueous ammonia solutions over co-precipitated transition metal-aluminium catalysts
JP3255748B2 (en) Oxidation method of hypophosphite ion
JPS59115745A (en) Catalyst for wet oxydation treatment
SU1414447A1 (en) Catalyst for cleaning waste gases from carbon oxide
JPH06116662A (en) Method for leaching copper, nickel and cobalt from deep-sea oxidized mineral using hydrogen
JPH07265870A (en) Treatment of dithionate ion-containing water
JP3275027B2 (en) Method for producing copper-based catalyst
JP2002307082A (en) Method of decomposing water-soluble organic compound