Evidence for bulk-phase nitrogen dissolution in iron in catalytic ammonia synthesis


  • This paper was presented at the Eighth Canadian Symposium on Catalysis held in Waterloo, Ontario in May, 1982.


Experiments were carried out in which the reactants, nitrogen and hydrogen were admitted to a fixed bed of triply-promoted iron catalyst in the form of concentration step-functions. Temperature was about 400°C, and total pressure was 2.38 MPs. The bed was stabilized with equimolal flows of hydrogen and nitrogen and then stepped up to pure hydrogen or down to pure nitrogen. From the rate of ammonia production, catalyst properties, and bed temperature behaviour, it was inferred that nitrogen is dissolved by the bulk phase of the iron catalyst. This result has important implications for a general model of transient and forced cyclic operation of catalyst beds.


On a fait des expériences, dans lesquelles on a admis les réactifs azote et hydrogène dans un lit fixe d'un catalyseur au fer, en imposant des demandes échelons sur les concentrations des réactifs. La température était 400°C et la pression totale 2.38 MPa. On a procédé en stabilisant le lit pour un débit équimolaire d'hydrogène et d'azote, que l'on a instantanément remplacé par de l'hydrogène pur ou de l'azote pur. On a déduit, à partir des comportements de la vitesse de production d'ammoniac, des propriétés du catalyseur et de la température du lit, que l'azote était dissous dans la masse du catalyseur au fer. Ce résultat présente d'importantes implications pour un modèle général du comportement transitoire ou en régime cyclique forcé des lits catalytiques.