Способ получения азота

(19) (1111511 4 С 01 В 575264 / 2 3/ 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКОМУ С СТВ н и й с я тем, что, с способа и исключения фицитного компоненатализатор на основе Н,В, Павлеовиков ю) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ия аммиака в прису ора на основе слои ОТА путемвии ка(54) ( окисл тализ сти поравной о ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(53) 661.938(088.8) фита с металлом общей форму С Ме,отличающцелью упрощенияиспользования дета, используют кслоистого соединения графита с нилем.2, Способ по п, 1, о т л и ч ащ и й с я тем, что процесс ведуопри 80-100 С и объемной скородачи исходной газовой смеси,Изобретение относится к способамполучения азота путем селективногонизкотемпературного окисления аммиака и может найти применение при пере 5работке продуктов жизнедеятельностиорганизмов в замкнутых герметичныхсистемах, таких, как космические иподводные аппараты,Известен способ получения азота 10путем окисления аммиака в присутствииокисных катализаторов СоэО, МпО,СцО, Ре 0 и 7 0 , а также на окисныхкатализаторах, промотированных платиной. Процесс проводят в интервале 15отемператур 100-320 С и атмосферномдавлении,Недостатком известного способа является невысокая степень превращенияаммиака (порядка 10%), образование 20эакиси азота как побочного продуктаи повышенная температура веденияпроцесса.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ получения азота путемокисления аммиака в присутствии слоистого соединения графита с .рутением(ССГ-Ки) общей формулы С Ки,Процесспроводят при 120-180 С и атмосферном 30давлении, Объемная скорость газовойсмеси (5 об.ИН+ 95 об,О) составляет 600-1200 ч , В этих условияхдостигается полное превращение аммиака в азот без образования побочныхпродуктов,К недостаткам известного способа следует отнести повышенные температуры проведения процесса, а также ис пользование в качестве катализатора соединения рутения, поскольку последний является дорогостоящим и труднодоступным (дефицитным) металлом.Целью изобретения является упро щение способа и исключение использования дефицитных компонентов.Цель достигается при реализации способа получения азота путем окисле- ния аммиака в присутствии катализа О тора на основе слоистого соединения графита с никелем общей формулы С, % .Отличительным признаком способа является применение катализатора на основе слоистого соединения графита с 55 никелем и ведение процесса при 80 -о100 С, Графит - аллотропическая модификация углерода, имеющая слоистую структуру, где атомы углерода образуют сетчатые структуры с шестиугольными ячейками типа бензольных колец.Каждый. атом углерода в такой системе имеет свободный электрон на рорбитали, перпендикулярной плоскости молекулы, Между собой параллельйые сетки углеродных атомов соединяются не химическими связями, а слабыми силами Ван-дар-Ваальса. Отсутствие химической связи между параллельными углеродными слоями в графите делает возможным внедрение моноатомных или мономолекулярных слоев различных веществ с образованием слоистых соединений графита.Слоистые соединения графита с переходными металлами по своим каталитическим свойствам коренным образом отличаются от известных катализаторов окисления аммиака (массивных металлов и окислов), моноатомным рас.пределением активного компонента Рд), что обуславливает их высокую каталитическую активность.Синтезированное слоистое соединение графита с никелем для данного способа имеет брутто формулу С %, Атомная доля %,т,е, количество атомов %, отнесенных к общему числу атомов, составляет 0,04.Весовое количество никеля в катализаторе составляет 17-25 вес, . Процесс окисления ведут при объемной скорости подачи газов смеси (ИНз+0) 600-1200 чПри снижении содержания никеля в катализаторе происходит уменьшение его активности, что снижает конверсию аммиака. Повышение концентрации активного компонента в катализаторе приводит к образованию крупных кристаллов никеля в катализаторе, а следовательно, не достигается моноатомное распределение активной фазы, что также снижает эффективность процесса,Уменьшение конверсии аммиака с увеличением объемной скорости газовой смеси до 1300 ч происходит в результате снижения времени контакта. реагирующих молекул с катализатором,При скорости менее 600 чснижается степень превращения аммиака,П р и.м е р 1, На катализатор ССГ-М (10%) Их) непрерывно подают смесь 5 об,Нэ + 95 об,0 с объем- объемной скоростью 1000 ч при темпеоратуре 90 С и атмосферном давлении, Степень превращения аммиака 84 , се957526 Редактор П, Горькова Техред В.Кадар Корректор Е. Рошко Тираж 455 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 3984/1 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 лективность процесса по азоту 1007 за проход.П р и м е р 2, На катализатор ССГИ (17 % И 1) непрерывно подают смесь 5 об,% ИН+ 95 об,7 О с объемной5 скоростью 600 чпри температуре 70 С и атмосферном давлении. Степень .превращения аммиака 877, селективность процесса по азоту составляет 1007. за проход. П р и м е р 3. То же, что в примеоре 1, при температуре 80 С. Степеньпревращения аммиака и селективность 15по азоту 1007. за проход.П р и м е р 4. То же, что в примере В 1, при температуре 90 С, Степеньпревращения аммиака и селективностьпо азоту 1007 эа проход,20П р и м е р 5, То же, что в примеоре 1, при температуре 100 С. Степеньпревращения аммиака и селективностьпо азоту 1007 эа проход.П р и м е р 6, То же, что в примере 1, при объемной скорости 1000 чи температуре 80 С, Степень превращения аммиака и селективность по азоту1007 за проход.П р и м е р 7, То же, что в приме- З 0ре 1, при объемной скорости 1000 чи температуре 90 С, Степень превращения аммиака и селективность по азоту100% эа проход,П р и м е р 8, То же, что в приме- Зре 1, при объемной скорости 1000 чои температуре 100 С. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.П р и м е р 9. То же, что в примере 1, при объемной скорости 1200 чи температуре 80 С. Степень превращения аммиака 98,87, селективность поазоту 1007. за проход. 45П р и м е р 10, То же, что в примере 1, при объемной скорости 1200 чои температуре 90 С, Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007. эа проход.П р и м е р 11. То же, что в примере 1, при объемной скорости 1200 чои температуре 100 С, Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.П р и м е р 12, На катализатор ССГМ 1 (19,07 %) непрерывно подают смесь 38 об,7 ИН+ 95 об,7. О с объемной скоростью 1200 ч при тем-апературе 90 С и атмосферном давлении, Степень превращения аммиакаи селективность по азоту 1007 за проход.П р и м е р 13, На катализатор ССГ-М (25% %) непрерывно подают смесь 5 об.7 МН+ 95 об.7 О с объемной скоростью 1200 ч при температуоре 90 С и атмосферном давлении. Степень превращения аммиака и селективность по азоту 1007 за проход.П р и м е р 14, То же, что в примере 1, на катализаторе ССГ-Н 1 (177. %) с объемной скоростью 1300 ч Степень превращения аммиака 923, селективность процесса по азоту 1007. за проход.Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным состоит в том, что процесс окисления аммиака до молекулярного азота протекает при значительно более низких температурах и в присутствии более доступного и дешевого катализатора ССГ-Н. Следует отметить, что в настоящее время для очистки от выбросов аммиака используется абсорбционный и адсорбционный способы очистки. Первый из них требует больших количеств абсорбента (разбавленные кислые растворы), после насыщения абсорбента аммиаком возникает проблема утилизации этих растворов. При адсорбционном способе требуется регенерация сорбента, Предлагаемый каталитический способ нейтрализации аммиачных выбросов лишен укаэанных недостатков.