DE235299C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 235299 — KLASSE 12«. GRUPPE

in GELSENKIRCHEN.

und Stickstoffgemischen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. November 1907 ab.

Bei allen Verfahren, aus atmosphärischer Luft bzw. anderen Gemischen von Sauerstoff und Stickstoff einen gewissen Betrag von Stickoxyden zu erhalten durch Erhitzung dieses Gemisches auf eine möglichst hohe Temperatur und hierauf folgende rasche Abkühlung, wird bekanntlich die Ausbeute an Stickoxyd um so größer, je höher die Erhitzungstemperatur und je größer die Abkühlungsgeschwindigkeit ist.

ίο Diese Tatsache kann beispielsweise zur Gewinnung von Stickoxyden mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens, welcher eine außerordentlich hohe Temperatur besitzt, in solcher Weise zur Benutzung kommen, daß die hocherhitzten Gase aus dem Innern des Flammbogens durch ein gekühltes Rohr angezogen werden. Dadurch ist entsprechend dem starken Temperaturgefäll in dem gekühlten Rohr die Ausbeute an Stickox3?den eine bessere, weil die Abkühlungsgeschwindigkeit gegenüber den anderen Abkühlungsverfahren eine erhebliche Erhöhung erfährt.

Alle hierauf aufgebauten Verfahren leiden jedoch an dem Übelstande, daß die Temperatur der Flamme selbst durch das kalte Rohr .herabgedrückt wird und daß andererseits trotz des Kühlrohres die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht über ein gewisses, für die technische Ausbeutung der Reaktion noch nicht genügendes Maß zu bringen ist.

Die wissenschaftliche Erklärung für die den bisherigen Verfahren zugrunde liegende Erscheinung ist die, daß die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Stickstoff und Sauerstoff mit Steigerung der Temperatur außerordentlich rasch zunimmt.

Wenn also ein Sauerstoff-Stickstoffgemisch nach erfolgter Erhitzung rasch abgekühlt wird, so gelangt man schnell in Gebiete geringerer Reaktionsgeschwindigkeit und schließlich über diese hinweg in solche Gebiete, in denen die Reaktion praktisch zum Stillstand kommt und somit die weitere Verarbeitung der bisherigen Produkte möglich ist. Da die Reaktion mit steigender Temperatur im Sinne der Stickoxydbildung, mit fallender Temperatur im Sinne der Stickoxydzersetzung verläuft, so ist klar, daß eine möglichst rasche Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit einen nennenswerten rückwärtigen Verlauf der Reaktion, also eine nennenswerte Rückzersetzung verhindern muß.

Leider aber ist gerade bei einer sehr hohen Temperatur, welche aus thermischen Gründen eine sehr hohe Ausbeute geben müßte, auch die Reaktionsgeschwindigkeit außerordentlich groß, so daß bei den bisherigen Verfahren die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht im entferntesten entsprechend groß genug gemacht werden konnte und deshalb stets ein sehr großer Teil des.erzeugten Stickoxydes während der Abkühlungsperiode wieder zerfiel.

Alle diese Nachteile werden durch das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung vollständig vermieden, und zwar dadurch, daß die Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Temperatur vorgenommen wird, ε ο daß also kein Stickoxyd zerfallen kann.

Bei dem Gegenstand vorliegender Erfindung

Lagerexemplar

kommt es also darauf an, daß die möglichst hoch erhitzte Luft bzw. das möglichst hoch erhitzte Gemisch in einem unter 400 mm Quecksilbersäule evakuierten Behälter einströmt, daß dieser Behälter durch geeignete Mittel bzw. eine passende Wärmequelle genügend angewärmt ist, um die Temperatur der eintretenden Luft bzw. Gasgemische auch während der Expansion aufrecht zu erhalten, und daß erst nach erfolgter Expansion die Gase zur Kühlung gelangen. Letztere wird also erst nach erfolgter Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit vorgenommen und auf diese Weise der Gleichgewichtszustand der Gase, welche durch die höchste Reaktionstemperatur gegeben ist, praktisch voll-, ständig gerettet.

Tatsächlich geschieht dies also dadurch, daß die Gase ohne Temperaturerniedrigung einer möglichst weitgehenden Druckverminderung ausgesetzt werden, wodurch bekanntermaßen die Reaktionsgeschwindigkeit außerordentlich stark sinkt. Erst dann, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit durch diese Maßnahmen so weit gesunken ist, erfolgt die Kühlung.

Es hat sich zur Herbeiführung dieser Druckverminderung am zweckmäßigsten gezeigt, die Flammen unter normalem Druck zu erzeugen und die hocherhitzten Flammengase in ein möglichst tiefes, mindestens aber bei 400 mm Quecksilbersäule liegendes Vakuum ausströmen zii lassen. Naturgemäß muß durch eine Pumpe dafür gesorgt werden, daß das Vakuum dauernd erhalten bleibt und die Gase in dem evakuierten Raum entsprechend gekühlt werden, damit sie der weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.

Die erforderliche Erhitzung während der Expansion kann in verschiedener Weise bewirkt werden. Man kann in den expandierenden außerordentlich heißen Gasstrom, welcher bekanntlich einen großen Überschuß *an Sauerstoff haben muß, um die Stickoxydbildung herbeizuführen, durch passend angeordnete Löcher in der Expansionsdüse ein brennbares Gas in solcher Menge zuführen, daß der Temperatursturz, welcher durch die Expansion herbeigeführt wird, kompensiert wird. Dieser Zusatz braucht nur so gering zu sein, daß nur wenig von dem verfügbaren Sauerstoff verbrannt wird.

Man kann auch in den Kompensationsraum einen elektrischen Flammenbogen mit wassergekühlten Platinelektroden o. dgl. anordnen in solcher Weise, daß die Temperatur vom Anfang bis zum Ende der Expansionsdüse konstant bleibt.. Endlich kann man die Wände der Expansionsdüse mittels Heizkanäle auf die erforderliche hohe Temperatur erhitzen.

! Es genügt praktisch, bei Temperaturen von j etwa 2000° C. zu arbeiten ; ein bei dieser Temperatur genügend widerstandsfähiges Material ist u. a. die geschmolzene Magnesia.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens schematisch veranschaulicht, und zwar ι ist neben dem Ofen bzw. dem Reaktionsraume 1, J in welchem die zu behandelnde Luft bzw. das zu behandelnde Sauerstoff-Stickstoffgemisch beispielsweise durch die Düse 2 einströmt, der Raum oder der Behälter 3 angeschlossen, und zwar derart, daß die Austrittsöffming 4 des Ofens ι direkt in den Behälter 3 einmündet.

Dieser Behälter 3 wird, falls die vom Ofen 1 ausstrahlende Hitze nicht genügend sein sollte, mittels in den Wänden des Behälters 3 angeordneter Heizkanäle so stark erwärmt, daß eine Herabminderung der Temperatur der in den Behälter 3 eintretenden Gase während der Expansion derselben unter allen Umständen ver-', hindert wird.

Im unteren Teil des Behälters ist der Kühlapparat 7 angeordnet, und am Boden ist durch das Rohr 5 die Luftpumpe 6 angeschlossen. Die in den Ofen 1 durch die Düse 2 eingetretene und hocherhitzte Luft strömt direkt hinter der Stelle ihrer Höchsterhitzung durch die Austrittsöftnung 4 in den möglichst weit unter 400 mm Quecksilber evakuierten Raum 3 ein und wird, nachdem hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit stark zurückgegangen ist, durch die Kühlvorrichtung 4 zur Abkühlung gebracht.

Claims (2)

1. ; Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zur Erzeugung von Stickstoffoxyd aus Luft oder anderen Sauerstoff- und Stickstoffgemischen, dadurch gekennzeichnet, daß die möglichst hoch erhitzte Luft oder das möglichst hoch erhitzte Gemisch einer Expansion bei gleichzeitiger Temperaturerhaltung in solcher Weise unterworfen wird, daß eine Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit ohne Abkühlung der hocherhitzten Gase stattfindet.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Ofen zur Hocherhit- 105. zung von Luft oder anderen Sauerstoff-Stickstoffgeniischen bzw. an der Austrittsöffnung desselben ein bis unter 400 mm Quecksilbersäufe evakuiertes Gefäß bzw. Behälter angeschlossen ist unter Anordnung no einer die hoch erhitzte Luft ο. dgl. während des Überströmens in das Gefäß und während der Expansion in diesem Gefäß gegen Abkühlung schützenden Einrichtung.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.