Катализаторы синтеза аммиака

Какие же катализаторы для синтеза аммиака являются эффективными?

На реакцию синтеза аммиака каталитически действуют многие металлы. Это элементы, имеющие не полностью застроенные d- и f-орбитали: марганец (Mn), железо (Fe), родий (Ro), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), платина (Pt), уран (U) и др.

Наиболее высокую активность проявляют железо, рений, осмий и уран. Однако осмий рений и уран дороги и опасны в работе. Остаётся только одно – использовать железо.

В промышленном синтезе аммиака используют разработанный ГИАП железный катализатор, промотированный оксидами алюминия, калия, кальция и кремния. Такой катализатор достаточно активен и стоек к местным перегревам.

Необходимо отметить также, что катализатор подвержен отравлению. Соединения серы отравляют катализатор необратимо, а кислород и некоторые его соединения – обратимо, но очень быстро. Даже  в ничтожно малых количествах присутствие соединений кислорода быстро выводят катализатор из строя, после чего требуется его восстановление. (Поэтому, как известно, перед синтезом аммиака проводят тонкую очистку от кислородсодержащих соединений – стадию метанирования).

Катализаторы синтеза аммиака
Катализаторы синтеза аммиака

Механизм действия катализатора.

По теории механизма с неподвижным ядром процесс каталитического синтеза аммиака можно представить как ряд элементарных актов:

  • диффузия молекул азота и водорода из газового объёма к поверхности зерна катализатора и в его поры;
  • активированная адсорбция азота поверхностью катализатора;
  • адсорбция водорода на адсорбированном азоте, обусловливающая химическое взаимодействие азота и водорода через промежуточное соединение их с катализатором;
  • десорбция аммиака с поверхности катализатора;
  • диффузия газообразного аммиака в общий газовый объём.

Известно, что скорость процесса зависит от самой медленной стадии. Многочисленные исследования показали, что лимитирующей стадией собственно катализа является активирующая адсорбция азота. Эта стадия и  лежит в основе изучения кинетики процесса.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector