JPH1017309A - 亜酸化窒素の製造方法 - Google Patents
亜酸化窒素の製造方法Info
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- JPH1017309A JPH1017309A JP17261296A JP17261296A JPH1017309A JP H1017309 A JPH1017309 A JP H1017309A JP 17261296 A JP17261296 A JP 17261296A JP 17261296 A JP17261296 A JP 17261296A JP H1017309 A JPH1017309 A JP H1017309A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】アンモニア酸化法において、ＮＯx の副生が少
なく、また高濃度の亜酸化窒素を高収率で製造する方法
を提供する。 【解決手段】水蒸気の存在下、アンモニアおよび酸素を
反応させて亜酸化窒素を製造する方法において、アンモ
ニア、酸素および水蒸気からなる原料ガスを反応が開始
するまで予熱して触媒帯に供給し、触媒帯内の温度差を
１２０℃以下に抑制して反応を行う亜酸化窒素の製造方
法。
なく、また高濃度の亜酸化窒素を高収率で製造する方法
を提供する。 【解決手段】水蒸気の存在下、アンモニアおよび酸素を
反応させて亜酸化窒素を製造する方法において、アンモ
ニア、酸素および水蒸気からなる原料ガスを反応が開始
するまで予熱して触媒帯に供給し、触媒帯内の温度差を
１２０℃以下に抑制して反応を行う亜酸化窒素の製造方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は亜酸化窒素の製造方法に
関する。詳しくは、アンモニアを水蒸気の存在下に酸素
で酸化してＮＯｘの副生が少ない亜酸化窒素を製造する
方法に関する。亜酸化窒素は麻酔ガスやロケット燃料用
支燃剤あるいは半導体洗浄剤として有用な化合物であ
る。
関する。詳しくは、アンモニアを水蒸気の存在下に酸素
で酸化してＮＯｘの副生が少ない亜酸化窒素を製造する
方法に関する。亜酸化窒素は麻酔ガスやロケット燃料用
支燃剤あるいは半導体洗浄剤として有用な化合物であ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、亜酸化窒素の製造方法としては、
(a) アンモニア酸化法、(b) 硝酸アンモニウム分解法、
(c) スルファミン酸と硝酸との反応による方法等が知ら
れている。この内、アンモニア酸化法(a) は原料が安価
なアンモニアと酸素であり、また、高収率が得られるた
めに工業的には好ましい方法である。
(a) アンモニア酸化法、(b) 硝酸アンモニウム分解法、
(c) スルファミン酸と硝酸との反応による方法等が知ら
れている。この内、アンモニア酸化法(a) は原料が安価
なアンモニアと酸素であり、また、高収率が得られるた
めに工業的には好ましい方法である。
【０００３】この方法は酸素あるいは空気を使用して金
属酸化物触媒上でアンモニアを２００〜５００℃で酸化
し、亜酸化窒素を製造する方法であり、使用する触媒は
劣化することが知られている。この対策として、触媒の
再生方法（特公昭３０−１２２５号）が提案されてい
る。また、触媒調製時の硝酸アンモニウムを完全に洗浄
して劣化しにくい実用的な触媒調製方法（工業化学雑
誌、６４，１１，１８７９（１９６１））等が知られて
いる。
属酸化物触媒上でアンモニアを２００〜５００℃で酸化
し、亜酸化窒素を製造する方法であり、使用する触媒は
劣化することが知られている。この対策として、触媒の
再生方法（特公昭３０−１２２５号）が提案されてい
る。また、触媒調製時の硝酸アンモニウムを完全に洗浄
して劣化しにくい実用的な触媒調製方法（工業化学雑
誌、６４，１１，１８７９（１９６１））等が知られて
いる。
【０００４】反応は通常、アンモニア―酸素系において
爆発領域を避けるためにアンモニアの濃度が１０ｖｏｌ
％以下になるように酸素で希釈して反応が行われる。し
かし、この方法をそのまま実施しても未反応の酸素が存
在するので反応器出口の亜酸化窒素濃度は数％にすぎな
い。そこで、酸素濃度を８０ｖｏｌ％以上使用し、その
反応生成ガスを循環し、アンモニアだけを分割供給する
方法（特公昭４６−３３２１０号）が提案されている
が、この場合における反応器出口の亜酸化窒素濃度も４
０ｖｏｌ％程度が得られているに過ぎないだけでなく、
ＮＯｘ（主としてＮＯとＮＯ2 ）副生量は数％に達す
る。
爆発領域を避けるためにアンモニアの濃度が１０ｖｏｌ
％以下になるように酸素で希釈して反応が行われる。し
かし、この方法をそのまま実施しても未反応の酸素が存
在するので反応器出口の亜酸化窒素濃度は数％にすぎな
い。そこで、酸素濃度を８０ｖｏｌ％以上使用し、その
反応生成ガスを循環し、アンモニアだけを分割供給する
方法（特公昭４６−３３２１０号）が提案されている
が、この場合における反応器出口の亜酸化窒素濃度も４
０ｖｏｌ％程度が得られているに過ぎないだけでなく、
ＮＯｘ（主としてＮＯとＮＯ2 ）副生量は数％に達す
る。
【０００５】アンモニア酸化法において、水蒸気を共存
させてアンモニアを酸化する方法が知られている。この
方法によれば、(1) 活性の劣化がないこと、(2) 水蒸気
を水に凝縮するだけで８０％以上の高濃度の亜酸化窒素
を得る事ができること、(3)酸素あるいは窒素で爆発限
界を避ける方法に比べ安全領域が大きく、より安全に運
転できること、(4) 水蒸気の熱容量が窒素や酸素よりも
大きいため反応の温度制御が容易であるという長所があ
る（特開平５−５８６０７号）。
させてアンモニアを酸化する方法が知られている。この
方法によれば、(1) 活性の劣化がないこと、(2) 水蒸気
を水に凝縮するだけで８０％以上の高濃度の亜酸化窒素
を得る事ができること、(3)酸素あるいは窒素で爆発限
界を避ける方法に比べ安全領域が大きく、より安全に運
転できること、(4) 水蒸気の熱容量が窒素や酸素よりも
大きいため反応の温度制御が容易であるという長所があ
る（特開平５−５８６０７号）。
【０００６】また、上記の方法においてＮＯｘの副生が
少ない方法として、反応器の供給口における酸素／アン
モニアのモル比が０．５〜１．５になるように酸素およ
びアンモニアを反応器へ供給する方法（特開平６−１２
２５０５号）、および反応帯域の圧力を０．８〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2-Ｇで反応を行うことを特徴とする方法（特開
平６−１２２５０７号）が知られている。これらの方法
においてはＮＯｘの副生量は数１０〜１００ｐｐｍ程度
であり、酸素で希釈する方法と比較してＮＯｘの副生量
は少ない。
少ない方法として、反応器の供給口における酸素／アン
モニアのモル比が０．５〜１．５になるように酸素およ
びアンモニアを反応器へ供給する方法（特開平６−１２
２５０５号）、および反応帯域の圧力を０．８〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2-Ｇで反応を行うことを特徴とする方法（特開
平６−１２２５０７号）が知られている。これらの方法
においてはＮＯｘの副生量は数１０〜１００ｐｐｍ程度
であり、酸素で希釈する方法と比較してＮＯｘの副生量
は少ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】アンモニアの酸化反応
は発熱反応であるので、その発熱量を系外へ除熱する必
要があるが、反応器容積あたりの亜酸化窒素の生産量を
実用的な量まで増加させると、たとえ、除熱してもＮＯ
ｘの副生量が急増することがわかった。ＮＯｘの副生量
を減少させるために反応温度を下げると、亜酸化窒素の
生産量が急減することもわかった。ＮＯｘは毒性が強い
ため徹底的に除去する必要があり、例えば、亜酸化窒素
を医療用として使用するには亜酸化窒素中のＮＯｘ含有
量は０．１ｐｐｍ以下まで除去する必要がある。このよ
うにＮＯｘの副生量が多いという事は経済性を損なう大
きな要因であり、したがって、アンモニア酸化法におい
て、反応容積あたりの亜酸化窒素の生産量を高いまま、
かつ、ＮＯｘの副生が少なく、また高濃度の亜酸化窒素
を高収率で製造する方法が望まれている。
は発熱反応であるので、その発熱量を系外へ除熱する必
要があるが、反応器容積あたりの亜酸化窒素の生産量を
実用的な量まで増加させると、たとえ、除熱してもＮＯ
ｘの副生量が急増することがわかった。ＮＯｘの副生量
を減少させるために反応温度を下げると、亜酸化窒素の
生産量が急減することもわかった。ＮＯｘは毒性が強い
ため徹底的に除去する必要があり、例えば、亜酸化窒素
を医療用として使用するには亜酸化窒素中のＮＯｘ含有
量は０．１ｐｐｍ以下まで除去する必要がある。このよ
うにＮＯｘの副生量が多いという事は経済性を損なう大
きな要因であり、したがって、アンモニア酸化法におい
て、反応容積あたりの亜酸化窒素の生産量を高いまま、
かつ、ＮＯｘの副生が少なく、また高濃度の亜酸化窒素
を高収率で製造する方法が望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】アンモニア酸化法におい
て、ＮＯｘ副生量を抑制する方法を鋭意検討した結果、
触媒の存在下では 亜酸化窒素とＮＯｘが生成するため
に必要な温度がそれぞれ異なり、亜酸化窒素の生成のた
めの温度の方がＮＯｘ副生のための温度よりも低いこと
を見出し、本発明を完成したものである。すなわち、本
発明の方法は、水蒸気の存在下、アンモニアおよび酸素
を反応させて亜酸化窒素を製造する方法において、アン
モニア、酸素および水蒸気からなる原料ガスを反応が開
始するまで予熱して触媒帯に供給し、触媒帯内の温度差
を１２０℃以下に抑制して反応を行う亜酸化窒素の製造
方法である。
て、ＮＯｘ副生量を抑制する方法を鋭意検討した結果、
触媒の存在下では 亜酸化窒素とＮＯｘが生成するため
に必要な温度がそれぞれ異なり、亜酸化窒素の生成のた
めの温度の方がＮＯｘ副生のための温度よりも低いこと
を見出し、本発明を完成したものである。すなわち、本
発明の方法は、水蒸気の存在下、アンモニアおよび酸素
を反応させて亜酸化窒素を製造する方法において、アン
モニア、酸素および水蒸気からなる原料ガスを反応が開
始するまで予熱して触媒帯に供給し、触媒帯内の温度差
を１２０℃以下に抑制して反応を行う亜酸化窒素の製造
方法である。
【０００９】
【発明実施の形態】本発明で使用する触媒は、アンモニ
ア酸化用触媒として知られている公知の触媒を使用する
ことができる。驚くべきことに、水を添加すると、今ま
で触媒の劣化が認められた触媒においても、その劣化は
極めて少ない。おそらく触媒上の硝酸痕のような被毒物
質の洗浄効果あるいは触媒の酸化状態の保持効果のため
と推測される。このような触媒の例としては、CuO-MnO2
系、Bi2O3 系、Fe2O3-Bi2O3-MnO2系、MnO2-CoO-NiO系、
Ba2O-CuO系、MnO2系、Pr2O3-Nd2O3-CeO3系、Pt系が挙げ
られる。この中でもMn含有触媒が高活性であり好まし
い。さらに調製が容易なCuO-MnO2系が特に好ましい。
ア酸化用触媒として知られている公知の触媒を使用する
ことができる。驚くべきことに、水を添加すると、今ま
で触媒の劣化が認められた触媒においても、その劣化は
極めて少ない。おそらく触媒上の硝酸痕のような被毒物
質の洗浄効果あるいは触媒の酸化状態の保持効果のため
と推測される。このような触媒の例としては、CuO-MnO2
系、Bi2O3 系、Fe2O3-Bi2O3-MnO2系、MnO2-CoO-NiO系、
Ba2O-CuO系、MnO2系、Pr2O3-Nd2O3-CeO3系、Pt系が挙げ
られる。この中でもMn含有触媒が高活性であり好まし
い。さらに調製が容易なCuO-MnO2系が特に好ましい。
【００１０】本発明は水蒸気の存在下にアンモニアを酸
素で酸化する。反応器内の水蒸気濃度が５０ｖｏｌ％以
上において特に触媒活性の劣化を抑制する効果があり望
ましい。また、水蒸気濃度は少なくとも６０ｖｏｌ％以
上にすればアンモニアあるいは酸素のモル比にかかわら
ず爆発領域を回避できる。水蒸気濃度が６０ｖｏｌ％以
上であればアンモニア爆発領域を避けるために希釈用と
しての余分な窒素等の不活性ガスは必要がなく、反応ガ
スを凝縮するだけで容易に高濃度の亜酸化窒素を分離す
ることができる。したがって、好ましい水蒸気の使用量
は反応器入り口濃度で５０ｖｏｌ％以上、さらに好まし
くは６０ｖｏｌ％以上である。
素で酸化する。反応器内の水蒸気濃度が５０ｖｏｌ％以
上において特に触媒活性の劣化を抑制する効果があり望
ましい。また、水蒸気濃度は少なくとも６０ｖｏｌ％以
上にすればアンモニアあるいは酸素のモル比にかかわら
ず爆発領域を回避できる。水蒸気濃度が６０ｖｏｌ％以
上であればアンモニア爆発領域を避けるために希釈用と
しての余分な窒素等の不活性ガスは必要がなく、反応ガ
スを凝縮するだけで容易に高濃度の亜酸化窒素を分離す
ることができる。したがって、好ましい水蒸気の使用量
は反応器入り口濃度で５０ｖｏｌ％以上、さらに好まし
くは６０ｖｏｌ％以上である。
【００１１】本発明の方法で使用するアンモニアは純粋
なアンモニアは勿論のこと、アンモニア水溶液を用いる
こともできる。アンモニアの反応器入り口の濃度は上記
したように、爆発領域を避けるために１０ｖｏｌ％以下
が好ましいが、水蒸気の使用量を６０ｖｏｌ％以上にす
ることでその制限はなく、反応器入り口におけるアンモ
ニアの濃度は１〜３０ｖｏｌ％であり、好ましくは１〜
２０ｖｏｌ％の範囲である。
なアンモニアは勿論のこと、アンモニア水溶液を用いる
こともできる。アンモニアの反応器入り口の濃度は上記
したように、爆発領域を避けるために１０ｖｏｌ％以下
が好ましいが、水蒸気の使用量を６０ｖｏｌ％以上にす
ることでその制限はなく、反応器入り口におけるアンモ
ニアの濃度は１〜３０ｖｏｌ％であり、好ましくは１〜
２０ｖｏｌ％の範囲である。
【００１２】本発明で使用する酸化源としての酸素は純
粋な酸素は勿論のこと、窒素等の不活性ガスを含んだ酸
素や空気を用いることもできるが、上述したように、こ
れ以上の窒素などで希釈された酸素を用いることは反応
生成ガス中の亜酸化窒素濃度がさらに低くなるため避け
るべきであり、好ましい酸素の使用量はアンモニア１モ
ルに対し０．３〜３モルの範囲であり、さらに好ましく
は０．５〜１．５モルの範囲である。
粋な酸素は勿論のこと、窒素等の不活性ガスを含んだ酸
素や空気を用いることもできるが、上述したように、こ
れ以上の窒素などで希釈された酸素を用いることは反応
生成ガス中の亜酸化窒素濃度がさらに低くなるため避け
るべきであり、好ましい酸素の使用量はアンモニア１モ
ルに対し０．３〜３モルの範囲であり、さらに好ましく
は０．５〜１．５モルの範囲である。
【００１３】反応帯域の圧力は特に制限はないが、好ま
しくは０〜１０ｋｇ／ｃｍ2-Ｇであり、さらに好ましく
は０．３〜５ｋｇ／ｃｍ2-Ｇの範囲である。反応帯域の
圧力が１０ｋｇ／ｃｍ2-Ｇを越すと装置が高価になり不
経済であり、またアンモニアの爆発領域が広くなり、安
全性が低下して好ましくない。これらのアンモニア、酸
素および水蒸気等の混合ガスの供給速度は、通常０℃、
１気圧の状態に換算して空間速度１００〜１００，００
０／ｈｒ、好ましくは１，０００〜５０，０００／ｈｒ
の範囲であるが、反応器容積（触媒）あたりの亜酸化窒
素の収量を増やす場合は２，０００〜５０，０００／ｈ
ｒが好ましい。
しくは０〜１０ｋｇ／ｃｍ2-Ｇであり、さらに好ましく
は０．３〜５ｋｇ／ｃｍ2-Ｇの範囲である。反応帯域の
圧力が１０ｋｇ／ｃｍ2-Ｇを越すと装置が高価になり不
経済であり、またアンモニアの爆発領域が広くなり、安
全性が低下して好ましくない。これらのアンモニア、酸
素および水蒸気等の混合ガスの供給速度は、通常０℃、
１気圧の状態に換算して空間速度１００〜１００，００
０／ｈｒ、好ましくは１，０００〜５０，０００／ｈｒ
の範囲であるが、反応器容積（触媒）あたりの亜酸化窒
素の収量を増やす場合は２，０００〜５０，０００／ｈ
ｒが好ましい。
【００１４】本発明の方法では発熱を抑制するために熱
交換器を付帯した反応器を使用する。反応器および熱交
換器は公知の装置を使用することができる。たとえば、
反応器として、固定床型反応器、流動床型反応器のいず
れも使用することができ、また、熱交換器も冷却管を直
接触媒帯へ挿入した形式、あるいは触媒帯を外から熱交
換するジャケット式のいずれも使用することができる。
前記の触媒を反応器に充填し、アンモニア、酸素および
水蒸気からなる原料ガスを２００〜４５０℃、好ましく
は２５０〜３８０℃に予熱して供給する。この温度まで
予熱された原料ガスは反応器内の触媒帯に達すると反応
が開始され発熱する。管型反応器の場合には充填した触
媒の一部を予熱のために使用してもよい。この反応開始
温度で次の反応式〔１〕および〔２〕にしたがって亜酸
化窒素と窒素が生成する。この反応は併発反応であり、
両者を制御することは難しい。この反応温度ではＮＯｘ
の副生は極めて少なく、ＮＯｘは酸素分圧と反応温度の
影響を大きく受けることがわかった。
交換器を付帯した反応器を使用する。反応器および熱交
換器は公知の装置を使用することができる。たとえば、
反応器として、固定床型反応器、流動床型反応器のいず
れも使用することができ、また、熱交換器も冷却管を直
接触媒帯へ挿入した形式、あるいは触媒帯を外から熱交
換するジャケット式のいずれも使用することができる。
前記の触媒を反応器に充填し、アンモニア、酸素および
水蒸気からなる原料ガスを２００〜４５０℃、好ましく
は２５０〜３８０℃に予熱して供給する。この温度まで
予熱された原料ガスは反応器内の触媒帯に達すると反応
が開始され発熱する。管型反応器の場合には充填した触
媒の一部を予熱のために使用してもよい。この反応開始
温度で次の反応式〔１〕および〔２〕にしたがって亜酸
化窒素と窒素が生成する。この反応は併発反応であり、
両者を制御することは難しい。この反応温度ではＮＯｘ
の副生は極めて少なく、ＮＯｘは酸素分圧と反応温度の
影響を大きく受けることがわかった。
【００１５】通常、この発熱量に相当する熱量を除熱す
るが、触媒帯と除熱のための冷却装置との間には温度差
を生じる。ＮＯｘの副生はこの最高温度の領域でほとん
ど生成される（反応式〔３〕、〔４〕）。条件がさらに
過酷になるとＮＯ2 の副生量が増加する（反応式
〔５〕）。亜酸化窒素の生成量を最大にしてＮＯｘ副生
を抑制するにはこの触媒帯の最高温度と予熱温度（反応
開始温度）の温度差を１２０℃以下に抑制することが必
要である。すなわち、反応ガスの温度を予熱温度よりも
１２０℃を超えないように冷却する。この温度差を１２
０℃よりも小さくすることはＮＯｘ副生を抑制するには
好ましいが、３０℃未満に抑制しても大きな効果はな
く、むしろ、冷却のための費用が増大するだけである。
したがって、実質的に３０〜１２０℃の温度差が好まし
い。
るが、触媒帯と除熱のための冷却装置との間には温度差
を生じる。ＮＯｘの副生はこの最高温度の領域でほとん
ど生成される（反応式〔３〕、〔４〕）。条件がさらに
過酷になるとＮＯ2 の副生量が増加する（反応式
〔５〕）。亜酸化窒素の生成量を最大にしてＮＯｘ副生
を抑制するにはこの触媒帯の最高温度と予熱温度（反応
開始温度）の温度差を１２０℃以下に抑制することが必
要である。すなわち、反応ガスの温度を予熱温度よりも
１２０℃を超えないように冷却する。この温度差を１２
０℃よりも小さくすることはＮＯｘ副生を抑制するには
好ましいが、３０℃未満に抑制しても大きな効果はな
く、むしろ、冷却のための費用が増大するだけである。
したがって、実質的に３０〜１２０℃の温度差が好まし
い。
【００１６】
【化１】 ＮＨ3＋Ｏ2 → １／２Ｎ2０＋３／２Ｈ2Ｏ 〔１〕
【００１７】
【化２】 ＮＨ3＋３／４Ｏ2 → １／２Ｎ2＋３／２Ｈ2Ｏ 〔２〕
【００１８】
【化３】 ＮＨ3＋５／４Ｏ2 → ＮＯ＋３／２Ｈ2Ｏ 〔３〕
【００１９】
【化４】 Ｎ2＋Ｏ2 → ２ＮＯ＋３／Ｈ2Ｏ 〔４〕
【００２０】
【化５】 ＮＯ＋１／２Ｏ2 → ＮＯ2 〔５〕
【００２１】また、反応ガスと予熱温度との差が１２０
℃を超えないように多段で冷却する方法も好ましい。こ
の場合、触媒帯内は予熱温度と１２０℃を超えない温度
が繰り返されることになる。また、一部、特殊な滞留領
域が生じ、１２０℃を超える領域が発生しても本発明を
限定するものではない。このようにして反応を行って得
た反応生成ガス中には副生するＮＯx が殆どなく、次い
で水の沸点以下に冷却し、亜酸化窒素、酸素および窒素
等の非凝縮性ガスと水およびアンモニアとに分離され、
さらに精製工程を経て微量のＮＯx は完全に除去され
る。微量のＮＯx の除去方法としては、例えば、これら
の非凝縮性ガスを過マンガン酸カリウムの水酸化ナトリ
ウム水溶液および硫酸水溶液で洗浄する方法が挙げられ
る。さらに酸素、窒素が分離されて高純度の亜酸化窒素
が製造される。
℃を超えないように多段で冷却する方法も好ましい。こ
の場合、触媒帯内は予熱温度と１２０℃を超えない温度
が繰り返されることになる。また、一部、特殊な滞留領
域が生じ、１２０℃を超える領域が発生しても本発明を
限定するものではない。このようにして反応を行って得
た反応生成ガス中には副生するＮＯx が殆どなく、次い
で水の沸点以下に冷却し、亜酸化窒素、酸素および窒素
等の非凝縮性ガスと水およびアンモニアとに分離され、
さらに精製工程を経て微量のＮＯx は完全に除去され
る。微量のＮＯx の除去方法としては、例えば、これら
の非凝縮性ガスを過マンガン酸カリウムの水酸化ナトリ
ウム水溶液および硫酸水溶液で洗浄する方法が挙げられ
る。さらに酸素、窒素が分離されて高純度の亜酸化窒素
が製造される。
【００２２】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００２３】実施例１ 円管部の内径が２．８ｃｍの二重管式熱交換器型反応器
にCuO-MnO2触媒５００ｇを充填し、環状部に熱媒体とし
てモノエチルビフェニルを強制循環させた。この反応器
に、アンモニア４．０ｖｏｌ％、酸素４．１ｖｏｌ％、
水蒸気９２．０ｖｏｌ％の割合で原料ガスを３００℃に
予熱して供給し、空間速度７５００／ｈｒ、反応圧力
０．５ｋｇ／ｃｍ2-Ｇで反応させた。触媒帯では発熱を
開始し、熱媒体の流量により反応帯域の最高温度３６２
℃に調節した。すなわち触媒帯の温度差を６２℃で反応
を行った。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、そ
の気相部を分析した結果、亜酸化窒素７２．３ｖｏｌ
％、窒素１４．０ｖｏｌ％、酸素１３．７ｖｏｌ％であ
り、ＮＯｘは気相部に２８ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して
３９ｐｐｍ）検出された。一方、アンモニアは液相部か
ら検出された分析値からアンモニアの転化率は９８．５
％であった。
にCuO-MnO2触媒５００ｇを充填し、環状部に熱媒体とし
てモノエチルビフェニルを強制循環させた。この反応器
に、アンモニア４．０ｖｏｌ％、酸素４．１ｖｏｌ％、
水蒸気９２．０ｖｏｌ％の割合で原料ガスを３００℃に
予熱して供給し、空間速度７５００／ｈｒ、反応圧力
０．５ｋｇ／ｃｍ2-Ｇで反応させた。触媒帯では発熱を
開始し、熱媒体の流量により反応帯域の最高温度３６２
℃に調節した。すなわち触媒帯の温度差を６２℃で反応
を行った。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、そ
の気相部を分析した結果、亜酸化窒素７２．３ｖｏｌ
％、窒素１４．０ｖｏｌ％、酸素１３．７ｖｏｌ％であ
り、ＮＯｘは気相部に２８ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して
３９ｐｐｍ）検出された。一方、アンモニアは液相部か
ら検出された分析値からアンモニアの転化率は９８．５
％であった。
【００２４】実施例２ 原料ガスの予熱温度を２９５℃、反応帯域の最高温度を
３８０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち，触媒帯の温度差８５℃で反応を行った。
得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相部を
分析した結果、亜酸化窒素７４．２ｖｏｌ％、窒素１
３．７ｖｏｌ％、酸素１２．８ｖｏｌ％であり、 ＮＯ
ｘは気相部に３８ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して５１ｐｐ
ｍ）検出された。一方、液相部から検出されたアンモニ
アから、アンモニアの転化率は９９％であった。
３８０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち，触媒帯の温度差８５℃で反応を行った。
得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相部を
分析した結果、亜酸化窒素７４．２ｖｏｌ％、窒素１
３．７ｖｏｌ％、酸素１２．８ｖｏｌ％であり、 ＮＯ
ｘは気相部に３８ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して５１ｐｐ
ｍ）検出された。一方、液相部から検出されたアンモニ
アから、アンモニアの転化率は９９％であった。
【００２５】実施例３ 原料ガスの予熱温度を２９２℃、反応帯域の最高温度を
４１０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち、触媒帯の温度差を１１８℃で反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、亜酸化窒素７４．３ｖｏｌ％、窒素
１３．５ｖｏｌ％、酸素１２．２ｖｏｌ％であり、ＮＯ
ｘは気相部に５６ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して７５ｐｐ
ｍ）検出された。一方、液相部から検出されたアンモニ
アから、アンモニアの転化率は９９％であった。
４１０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち、触媒帯の温度差を１１８℃で反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、亜酸化窒素７４．３ｖｏｌ％、窒素
１３．５ｖｏｌ％、酸素１２．２ｖｏｌ％であり、ＮＯ
ｘは気相部に５６ｐｐｍ（亜酸化窒素に対して７５ｐｐ
ｍ）検出された。一方、液相部から検出されたアンモニ
アから、アンモニアの転化率は９９％であった。
【００２６】比較例１ 原料ガスの予熱温度を２９０℃、反応帯域の最高温度を
４２２℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち、触媒帯の温度差を１３２℃で反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、ＮＯｘは気相部に１４７ｐｐｍ（亜
酸化窒素に対して１９６ｐｐｍ）含まれており、一方、
アンモニアは液相部から痕跡量検出されたが、アンモニ
アの転化率は９８％以上であった。
４２２℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。すなわち、触媒帯の温度差を１３２℃で反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、ＮＯｘは気相部に１４７ｐｐｍ（亜
酸化窒素に対して１９６ｐｐｍ）含まれており、一方、
アンモニアは液相部から痕跡量検出されたが、アンモニ
アの転化率は９８％以上であった。
【００２７】比較例２ 原料ガスの予熱温度を２７０℃、反応帯域の最高温度を
４２０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、ＮＯｘは気相部に６５ｐｐｍ（亜酸
化窒素に対して１９６ｐｐｍ）含まれており、ＮＯｘの
副生量は減少したが、液相からはアンモニアが検出さ
れ、アンモニアの転化率は９６％まで減少した。
４２０℃に調節した以外は実施例１と同様に反応を行っ
た。得られた反応生成ガスを３０℃に冷却し、その気相
部を分析した結果、ＮＯｘは気相部に６５ｐｐｍ（亜酸
化窒素に対して１９６ｐｐｍ）含まれており、ＮＯｘの
副生量は減少したが、液相からはアンモニアが検出さ
れ、アンモニアの転化率は９６％まで減少した。
【００２８】
【発明の効果】アンモニアを酸素で酸化して亜酸化窒素
を製造する方法において、水蒸気、アンモニア、酸素を
予熱して触媒に供給し、アンモニアを酸素を使用して亜
酸化窒素を製造する。この場合、原料ガスを予熱して反
応を開始させ、予熱温度よりも１２０℃を超えないよう
に冷却すると亜酸化窒素の生産量を減らさないで窒素酸
化物の副生量が少なくなる。すなわち、高純度の亜酸化
窒素を高い生産性で工業的に有利に製造し得る方法であ
る。
を製造する方法において、水蒸気、アンモニア、酸素を
予熱して触媒に供給し、アンモニアを酸素を使用して亜
酸化窒素を製造する。この場合、原料ガスを予熱して反
応を開始させ、予熱温度よりも１２０℃を超えないよう
に冷却すると亜酸化窒素の生産量を減らさないで窒素酸
化物の副生量が少なくなる。すなわち、高純度の亜酸化
窒素を高い生産性で工業的に有利に製造し得る方法であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉永 進 大阪府高石市高砂１丁目６番地 三井東圧 化学株式会社内 (72)発明者 脇村 和生 大阪府高石市高砂１丁目６番地 三井東圧 化学株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】水蒸気の存在下、アンモニアおよび酸素を
反応させて亜酸化窒素を製造する方法において、アンモ
ニア、酸素および水蒸気からなる原料ガスを反応が開始
するまで予熱して触媒帯に供給し、触媒帯内の温度差を
１２０℃以下に抑制して反応を行う亜酸化窒素の製造方
法。 - 【請求項２】触媒帯が、酸化銅と酸化マンガンを主成分
とするものである請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】反応器入り口の水蒸気濃度が５０ｖｏｌ％
以上である請求項１又は２記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17261296A JP3606682B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 亜酸化窒素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17261296A JP3606682B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 亜酸化窒素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1017309A true JPH1017309A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3606682B2 JP3606682B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=15945110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17261296A Expired - Lifetime JP3606682B2 (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | 亜酸化窒素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3606682B2 (ja) |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP17261296A patent/JP3606682B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3606682B2 (ja) | 2005-01-05 |
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