DE1058485B - Gewinnung von Blausaeure - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung für die Gewinnung von Blausäure mit Hilfe der an sich bekannten Umsetzung von Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen und Ammoniak an einem bewegten Katalysator.

Es ist bekannt, das obenerwähnte Verfahren zur Gewinnung von Blausäure an einem Katalysator aus Platinmetallen durchzuführen, der beispielsweise als Wandüberzug fest im Reaktionsraum angeordnet ist. Es ist weiterhin ein Verfahren bekanntgeworden, das mit einem als Wirbelbett angeordneten Katalysator aus in bestimmter Weise hergestelltem Aluminiumoxyd arbeitet. Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht dabei aus einem einzigen Reaktionsrohr, in das die für die endotherme Umsetzung erforderliche Wärme von außen eingeführt wird, während die Bewegung des Katalysators durch Einleitung des gasförmigen Reaktionsgemisches in das in dem unten geschlossenen Reaktionsrohr angeordnete Katalysatorbett bewirkt wird. Diese Vorrichtung erlaubt in Anbetracht der großen endothermen Wärmetönung der Reaktion nur die Umsetzung beschränkter Mengen von Reaktionsgasen und ist daher für die Erzeugung von Blausäure in größerem Umfang nicht geeignet.

Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, die es gestattet, einen feinverteilten Feststoff mit einem Traggas aufzuwirbeln. Dieses Wirbelbett kann dann in ebenfalls bekannter Weise in eine Vielzahl von Rohren aufgeteilt werden, um einen indirekten Wärmeaustausch zu erleichtern. Im vorliegenden Fall wurde ein Bündel dieser Rohre mit einem zylindrischen Mantel umgeben. Eine Kühlflüssigkeit durchströmt den Zylinder und kühlt das Rohrbündel.

Es wurde nun gemäß der Erfindung gefunden, daß eine Vorrichtung vorbeschriebener Art sich außerordentlich gut für die Gewinnung von Blausäure durch Umsetzung von Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen mit Ammoniak am Katalysator eignet.

In diesem Fall besteht die Vorrichtung zur Gewinnung von Blausäure aus einer Mehrzahl von in einem gemeinsamen Behälter nebeneinander angeordneten und gesondert beaufschlagten Heiz- und Reaktionsräumen, von denen letztere mit dem Katalysator beschickt und mit Zuleitungen für das Reaktionsgemisch und Ableitungen für die Reaktionsprodukte versehen sind. Der die Reaktions- und Heizräume enthaltende gemeinsame Behälter kann in Kanäle oder Schächte aufgeteilt sein, die abwechselnd die Funktion des Heizraumes und des Reaktionsraumes erfüllen.

Ein solcher Behälter mit Schächten oder Kanälen kann aus einem feuerfesten Material wie Graphit, Siliciumcarbid oder Silicasteinen bestehen, wobei das Wandmaterial so beschaffen sein muß, daß es neben einer ausreichenden Wärmeleitfähigkeit und Feuer-Gewinnung von Blausäure

Anmelder:

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler,
Frankfurt/M., Weißfrauenstr. 9

Dr. Edgar Koberstein, Konstanz, ist als Erfinder genannt worden

*5 2

festigkeit eine bestimmte untere Grenze des Gehaltes an Schwermetallen nicht überschreitet, da letztere in zu großen Mengen eine stark negative Katalysatorwirkung ausüben würden. Selbstverständlich können die Reaktionsräume auch mit schwermetallarmen Schichten von Oxyden, Nitriden oder Carbiden ausgekleidet sein, wobei dann hinsichtlich der Zusammen- setzung des übrigen tragenden Materials besondere Beschränkungen nicht bestehen.

Eine wesentliche, vorteilhafte Ausführungsform der bekannten Vorrichtung entspricht gewissermaßen dem Prinzip des Wasserrohrkessels, indem der Katalysator :in senkrecht in einem gemeinsamen Behälter angeordneten Rohren untergebracht ist. Der Katalysator ist in diesen Rohren auf Siebplatten od. dgl. gelagert und wird durch das von unten zugeführte Reaktionsgemisch in wirbelnder Bewegung gehalten, während die - Reaktionsprodukte oben aus den Rohren in ein gemeinsames Sammelrohr geführt werden. Der Behälterraum dient dabei als Heizraum und ist mit vorteilhaft seitlich angeordneten Brennern für das Heizgasgemisch ausgestattet. Die Rauchgase werden dann nach Übertragung der Wärme auf die Reaktionsrohre gemeinsam abgeführt.

Die Rohroberteile, aus denen die Reaktionsprodukte abgezogen werden, stehen mit einem Zyklon in Verbindung, in dem mitgerissene Kontaktteilchen aus den ; Gasen abgetrennt werden. Die gereinigten Gase wer-

909 529/429

den dann der weiteren Verwendung zugeführt. Eine Abwandlung der vorbeschriebenen Anordnung kann darin bestehen, daß unmittelbar auf den Heizraum ein Kühlerteil in Form eines Abhitzekessels oder eines Wärmeaustauschers aufgesetzt ist, durch den ein rasches Abschrecken der Reaktionsgase ermöglicht wird. Der Heizraum kann auch so unterteilt werden, daß im oberen Teil die eigentliche Reaktion in feuerfesten Rohren sich abspielt, während im unteren Teil bei tieferen Temperaturen eine Vorwärmung der Reaktionsgase, zweckmäßig durch die Rauchgase, stattfindet. Dabei empfiehlt es sich, den Vorwärmteil der Reaktionsrohre metallisch auszuführen oder diese Rohre zumindest mit solchen Metallen innen zu plattieren, die der Zersetzung der Reaktionsgase, insbesondere des Methan und des Ammoniak, entgegenwirken.

Für die Ausgestaltung der Reaktionsrohre gilt, daß sie vor allem genügend temperaturbeständig und temperaturwechselbeständig sind, um die Durchführung der Umsetzung, die je nach dem angewendeten Katalysator etwa bei 900° C oder auch bei höheren Temperaturen stattfindet, zu ermöglichen. Andererseits darf das Rohrmaterial bei diesen Temperaturen keinerlei, zersetzende Wirkung auf die gebildete Blausäure ausüben. Man wird also mit Vorteil entweder oxydkeramische Werkstoffe, insbesondere ein Aluminiumoxyd mit nur geringem Kieselsäuregehalt, oder aber gegebenenfalls auch entsprechend warmfeste Metallrohre verwenden können. Im Interesse einer schnellen und wirtschaftlichen Wärmeübertragung hat es sich nach einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung als günstig erwiesen, die Reaktionsrohre mindestens an ihrer dem eigentlichen Verbrennungsraum zugekehrten Außenseite aus einem Material mit hohem Elektronenemissionsvermögen herzustellen, um eine sogenannte Oberflächenverbrennung an der Außenseite der Reaktionsrohre zu erzielen. Keramische Werkstoffe mit hohem Elektronenemissionsvermögen sind im wesentlichen Magnesiumoxyd, Calciumoxyd, Bariumoxyd, Zirkondioxyd oder Berylliumoxyd, die entweder als Ganzes oder als Rohrüberzug einzeln oder zu mehreren zur Anwendung gelangen können. Wenn erfindungsgemäß die Verbrennung und damit die Wärmeerzeugung unmittelbar an der Außenseite der Rohre stattfindet, so sind damit besonders günstige Verhältnisse für die Übertragung der Wärme ins Innere des Reaktionsraumes und auf den Katalysator geschaffen.

Eine andere, dem gleichen Zweck dienende Ausführungsform der bekannten Vorrichtung ergibt sich, wenn etwa nach dem Prinzip des Rauchrohrkessels in dem gemeinsamen Behälter Rohre angeordnet werden, die mit Zuführungsorganen für die Heizgase und Ableitungsorganen für die Rauchgase ausgestattet bzw. in ihrem unteren Teil mit Brennern versehen sind. Der freie Raum des gemeinsamen Behälters zwischen den Rohren ist bei dieser Ausführungsform mit einer zusammenhängenden Katalysatorschüttung beschickt, die, auf Siebplatten oder dergleichen durchlässigen Gasverteilungsorganen liegend, durch die eingeleiteten Reaktionsgase in wirbelnde Bewegung versetzt wird. Der gesamte Behälter, der die Heizrohre enthält, wird bei dieser Ausführungsform unterhalb der Gasverteilungsorgane mit dem Reaktionsgemisch beschickt, während aus seinem Oberteil das Reaktionsprodukt abgezogen und, wie vorher schon beschrieben, zur Abscheidung der mitgerissenen Katalysatorteile durch einen Zyklon geleitet wird.

Auch bei dieser Ausführungsform kann im Inter-

esse des besseren Wärmeüberganges von der sogenannten Oberflächenverbrennung Gebrauch gemacht werden. Demgemäß werden die Heizrohre selber oder zumindest ihre Innenflächen aus einem die Oberflächenverbrennung vorgenommen werden kann.

An sich bekannte Vorrichtungen, die hier zur Gewinnung von Blausäure dienen, sind schematisch in den Abb. 1 bis 3 dargestellt.

Nach Abb. 1 besteht die Vorrichtung aus dem gemeinsamen Behälter 11, in dem mehrere Reaktionsrohre 12 senkrecht angeordnet sind. Seitlich befinden sich im unteren Teil des Behälters 11 Brenner 13, während der Behälter oben durch eine Wand 14 abgeschlossen ist, durch die sich die Rohre 12 mit erweitertem Querschnittsteil 15 fortsetzen. Im unteren Teil des Behälters befindet sich eine gemeinsame Zuleitung 16 für das Reaktionsgas, das bei 17 unter gleichem Druck in die Reaktionsrohre 12 eintritt. In diesen Rohren befinden sich Siebboden 18, auf denen die Katalysatorschicht 19 in loser wirhelfähiger Schüttung gelagert ist. Der obere Teil 111 des Behälters 11 ist als Wärmeaustauscher ausgebildet, in dem die durch die gemeinsame Leitung 112 abströmenden Reaktionsprodukte ihre Wärme abgeben. Die Reaktionsprodukte gelangen aus 112 in den Zyklon 113. Aus diesem können die abgeschiedenen Katalysatorteilchen, die mit den Gasen mitgerissen wurden, bei 114 entnommen werden.

Auch Abb. 2 bezieht sich auf eine Ausführungsform, die dem Prinzip des Wasserrohrkessels entspricht. Der gemeinsame Behälter 21 ist mit Brennern 22 versehen und in einem Oberteil mit einem Kühlraum 23 ausgestattet, der durch das Kühlsystem 24 gebildet wird. Die die Reaktionsrohre 25 umspülenden Heizgase bzw. die Rauchgase werden bei 26 gemeinsam abgeführt. Die Rohre 25 sind an eine gemeinsame Zuführungsleitung 27 für die Reaktionsgase angeschlossen und mit dieser über Regulierventile 28, die die Einhaltung des gleichen Druckes für alle Rohre ermöglichen, verbunden. Die Rohre 25 enthalten durchlässige Trägerplatten 29 für den Katalysator, der als Schicht entsprechend 201 in die Rohre eingefüllt ist.

Die Rohre münden gemeinsam in den Kühlraum 23, wo eine rasche Abschreckung der Reaktionsprodukte erfolgt. Sie werden aus diesem Raum durch die Leitung 202 in den Zyklon 203 abgezogen, aus dem der abgeschiedene Katalysator durch 204 entnommen werden kann. Diese Rückgewinnung des Katalysators kann von erheblicher Bedeutung insbesondere dann sein, wenn nicht reine Oxyde als Wirbelbettkontakt verwendet, sondern solche Oxyde mit mehr oder weniger großen Mengen von Edelmetallen, wie Platin od. dgl., kombiniert werden.

Abb. 3 stellt die schematische Wiedergabe einer Vorrichtung dar, die nach dem Prinzip des Rauchrohrkessels aufgebaut ist. Hier wird der Reaktionsraum durch den Behälter 31 gebildet, in den im unteren Teil bei 32 das Reaktionsgemisch eintritt. Es strömt durch die mit Aussparungen für den Durchtritt der Heizrohre 37 versehenen Siebboden 33, auf denen sich der Katalysator 34 befindet. Der obere Teil des Behälters 31 ist mit einer Abführungsleitung 35 für die Reaktionsprodukte versehen, die durch den Zyklon 36 abgeführt werden. Die Rohre 37 tragen an ihrem unteren Ende Einführungsdüsen 38 für die Heizgase, die über die Verteiler 39 durch eine Füllung 301 von Verbrennungskontakten strömen. Die entstandenen Rauchgase werden zweckmäßig aus dem oberen Teil der Rohre 37 einem in der Abbildung nicht dargestellten Wärmeaustauscher zugeführt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:
   Verwendung einer Vorrichtung, die aus einer in einem gemeinsamen Behälter nebeneinander angeordneten Mehrzahl von Heizräumen und mit Katalysator beschickten Reaktionsräumen besteht, zur Gewinnung von Blausäure durch Umsetzung von

   Methan oder anderen Kohlenwasserstoffen mit Ammoniak an einem als Wirbelbett angeordneten, indirekt beheizten Katalysator.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 602 647.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 529/429 5.59