CH128986A - Vorrichtung zur Ausführung von katalytischen Reaktionen zwischen Gasen oder Dämpfen oder zwischen Gasen und Dämpfen. - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zur   Ansführung von katalytisehen Reaktionen    zwischen Gasen oder
Dämpfen oder zwischen Gasen und Dämpfen.



   Bei vielen Pteaktionen zwischen Gasen oder Dämpfen oder zwischen Gasen und
Dämpfen konnten praktische Erfolge nicht erzielt werden, besonders, wenn derartige    ReaLtionen nur    mittelst   Eontaktsubstanzen    möglich waren. Der Misserfolg war meist darin begründet, dass die drei   Hauptbedin-       gungen, nämlich hohe    Wirksamkeit des be   nutzten Katalysators, grosse Gasgeschwindig-    keit und rasche Abführung der Reaktions produite aus der Reaktionszone nicht oder nur unvollkommen gleichzeitig innegehalten werden konnten.



   Vorliegende Erfindung betrifft eine Vor richtung, welche die gleichzeitige Erfüllung dieser Bedingungen ermöglicht.



   Die Vorrichtung gemϯ der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ein in Umdrehung versetzbares Förderorgan (Schraube, Flügelrad, Propeller, Ventilator   usw.)    aufweist, das die Gase oder Dämpfe vorwärts führt und mischt und welches an der Oberfläche mit katalytischem Material versehen ist. Wenn man dieses   Forderorgan    in schnelle Umdrehung versetzt, so kann man
KontaktflÏchen von solcher Gr¯¯e erzeugen, wie sie mit ruhenden Katalysatoren nie er reicht werden können. Hierdurch wird es erst möglich, bei katalytischen Vorgängen derartig gro¯e Mengen an Gas oder Dämpfen pro Zeiteinheit in Reaktion treten zu lassen, dass viele dieser Prozesse nunmehr mit wirt schaftlichem Nutzen im Grossen durchgeführt werden können, bei denen dies bisher nicht möglich war.

   Aber auch die Rentabilität derjenigen Gasprozesse, die heute schon mit
Erfolg im GroBbetrieb durchgeführt werden, kann bei Verwendung der neuen Vorrichtung ganz bedeutend erhöht werden.



   Dies ist besonders deswegen der Fall, weil mittelst der neuen Vorrichtung nicht nur die wirksame Oberfläche der Katalysatoren stark vergrössert, sondern auch vor allem die Reaktionsprodukte   äuBerst rasch    aus der Reaktionszone abgefiihrt und die Reaktionsgase aufs innigste gemischt und sehr leicht erwärmt oder gekühlt werden können. 



   Das Förderorgan wird zweckmässig derart ausgebildet, dass es erhitzt werden kann, sei es nur zum Einleiten der Reaktion, wenn diese weiterhin durch ihre eigene Wärme tönung aufrecht erhalten wird, sei es für die ganze Dauer der Reaktion. Zweckmässig dient zum Erhitzen der elektrische Strom.



   Schraubenflügel können zum Beispiel hohl gemacht werden und dann Mittel zur Beeinflussung der Temperatur (Heizung oder Kühlung) enthalten.



   Ferner kann mit der Vorrichtung gemäss der Erfindung auch die früher genannte dritte Bedingung in idealer Weise erfüllt werden, nÏmlich die schnelle Entfernung der Reaktionsprodukte aus der Reaktionszone.



   Sollte die Umsetzung bei dem Durchgang durch die Vorrichtung keine ganz vollständige sein, so steht nichts im Wege, eine Anzahl solcher Apparate hintereinander zu schalten.



   Mit der neuen Vorrichtung lassen sich Gasreaktionen sowohl ohne, als auch mit Druck ausführen. Im letzteren Falle ist der   Kontaktapparat    in Druckgefϯe wie Autoclaven, Druckrohre, Druckzylinder usw. ein  zubauen.   



   Mit der Vorrichtung können eine grosse Anzahl von   Oxydations-und      Reduktions-    prozessen mit Gasen praktisch mit Erfolg durchgeführt werden. Im folgenden sollen beispielsweise Ausführungsformen der Vorrichtung, welche sich zur Ammoniakverbrennung eignen, an   n Hand    der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben werden.



   Fig.   1    ist eine   Seiten-und    Fig. 2 ist eine Stirnansicht eines für elektrische Heizung eingerichteten Propellers ; Fig. 3 zeigt im   AeMsialschnitt    einen hohlen Propeller mit innerer Gasheizung ; Fig. 4 ist eine Stirnansicht, Fig. 5 eine Seitenansicht, zur Hälfte geschnitten, eines Schaufelrades, das mit einem Katalysator gefüllt ist.



   Da. für die Ammoniakverbrennung sich Platin als der beste Katalysator erwiesen hat. so können in diesem Falle beispielsweise die Flügel des Ventilators selbst aus Platin, und zwar aus geripptem oder gewelltem   Platinblech    oder aus Platindrahtnetz oder   Platinspiralen    hergestellt sein. Um den Ka  talysator    auf die Reaktionstemperatur zu bringen, kann er mit einem Gebläse angeheizt oder zum Leiter eines elektrischen Stromes gemacht werden. Man kann aber auch die Flügel aus einem isolierenden Material herstellen und das den Katalysator bildende Platin in Draht-oder Netzform darauf befestigen, wie in Fig.   1    und 2 dargestellt.



  In diesem F'alle ist zum Beispiel der Draht in Schleifen a auf den Fliigeln angebracht, oder umgibt die Flügel in Windungen b.



  Die Enden werden nach zwei Schleifringen   c,    d geführt, die mit der Stromquelle verbunden werden, zum Beispiel in Reihe mit dem Elektromotor   e.    In Fig. 3 sind hohle Flügel, zum Beispiel aus Eisen, dargestellt, die von innen mit Gas geheizt werden   kön-    nen. Zu diesem Zwecke ist die hohle   Welle f    durch eine (nicht   gezeichnete) Labyrinth-    dichtung mit einer Gasleitung verbunden, und durchlöcherte Rohre   h 7b im Innern    der Flügel kommunizieren mit der Bohrung der Welle f. Verbrennungsluft kann durch Offnungen   i,    i eingesaugt werden.

   Die Flammen brennen bei dieser Konstruktion aus den Löchern der Rohre h,   It    und die Verbren  nungsgase    werden durch eine   Labyrinth-      diehtung lc    und ein   Ringrohr I abgeführt.   



   Fig.   4    und 5 zeigen eine andere Aus  führungsform.    Eine drehbare Scheibe p   trägt die Schaufeln g,    die durch einen Deckel r bis auf die ringförmige Öffnung s verschlossen sind. (In Fig. 5 ist ein Deckel r zum Teil abgebrochen gezeichnet.) Auf diese Weise werden   Kana : le t    gebildet, durch welche die Zentrifugalkraft die Gase in der Richtung der Pfeile M   hindurchtreibt.    Diese Kanäle werden nun mit porösen Katalysatoren v angefüllt, die durch Drahtgeflecht, gelochte Bleche oder dergleichen festgehalten werden. Die Schaufeln und die Wände können auch aus dem Katalysator selbst hergestellt werden, wenn dieser ein Metall ist.



   Während bis jetzt bei der technischen Herstellung von Stiekoxyden durch Verbren   nung    von Ammoniak im allgemeinen nur geringe Gasgeschwindigkeiten in Frage   ka-    men, zum Beispiel 6, 6   m3 pro    Minute in jedem Element (siehe   hierzu"Die    Luftstickstoffindustrie"von Bruno Wäser,   S.    487), können Vorrichtungen   gemä.    der Erfindung hergestellt werden, welche Rohre mit einem Durchmesser von 500 mm aufweisen, durch welche ein   Ammoniakluftgemisch    mit einer Geschwindigkeit von 20 m/Sek. (4   m31Sek.)    durchgesetzt werden kann und welche zum Beispiel eine Kontaktfläche von 2 mal   20    dm2 aufweisen.

   Hat man also einen Ventilator, der 1200 Umdrehungen pro Minute macht, so erhält man eine   Konta. ktfläche    von etwa   40    X 20 = 800   dm2 =    8 m'/Sek.



   Bei Verwendung von Vorrichtungen gemäss der Erfindung kann man auch zum Beispiel zur Oxydation des Ammoniaks statt Luft Sauerstoff verwenden. Dies war in bis jetzt bekannt gewordenen Vorrichtungen wegen der damit verbundenen Explosions  mefahr nicht möglich.    In Vorrichtungen ge  mäss    der Erfindung erfolgt die Oxydation des   ammoniacs    zu Stickoxyden, wie Versuche ergaben, so rasch, dass gar keine Explosion eintreten kann.



   Ebenso wie der Ammoniakoxydationsprozess lassen sich in den Vorrichtungen die verschiedensten derartigen Prozesse zwischen Gasen und Dampfen mit Luft, Sauerstoff, Ozon, Wasserdampf usw. durchführen. Als weiteres Beispiel sei besonders die Herstellung von   Fbrmaldehyd    aus Methan genannt. Gerade bei diesem Prozesse hat sich der neue Apparat sehr gut bewahrt. Bis jetzt war die Ausbeute bei diesem Prozesse infolge der Neigung des gebildeten Formal  dehyds.    bei denen für die einzelnen   Kataly-    satoren in Frage kommenden Temperaturen in Kohlenoxyd und Wasserstoff zu zerfallen, nur sehr gering. Wurde dagegen die Temperatur niedriger gewählt, so blieb der grösste Teil des Methans unzersetzt.



   Infolge der ausserordentlich grossen Kon  taktwirkung,    wie sie die neue Vorrichtung ermöglicht, und infolge der ausserordentlich raschen Entfernung des gebildeten Formal  dehyds,    zum Beispiel mittelst eines Ventilators aus der Reaktionszone können obenerwähnte Nachteile ganz oder zum grossen Teile beseitigt werden. Bei diesem ProzeB können als   Kontaktsubstanzen    Drähte oder Netze oder Spiralen aus Kupfer oder Nickel verwendet werden, wobei zum Beispiel die Flügel eines kreisenden Rades vorteilhaft aus diesen Metallen hergestellt oder auch mit pulverförmigen oder brockenförmigen Kupferund Niekelkatalysatoren in Verbindung gebracht werden können.



   Desgleichen kann man auf dieselbe Weise auch Formaldehyd aus Azetylen und   Sauer-    stoff oder aus Aceton herstellen.



   Weitere katalytische Prozesse, die in diesen Vorrichtungen mit Vorteil ausgeführt werden können, sind die Herstellung von Acetaldehyd oder Essigsäure aus Acetylen und Wasserdampf oder mit Wasserdampf und Sauerstoff oder Luft, Herstellung von Cyanwasserstoff aus Kohlenoxyd und Ammoniak bei Gegenwart von Kontaktsubstanzen, ferner die Herstellung von Aminen aus Alkohol und Ammoniak, von Methan aus Wassergas, Kohlenoxyd oder andern kohlen  oxydhaltigen Gasen,    von Cyaniden aus Kohlenoxyd, Ammoniak und Wasserstoff, die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf zu Kohlensäure und Wasserstoff usw.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Vorrichtung zur Ausführung von katalytischen Reaktionen zwischen Gasen und Dämpfen oder zwischen Gasen oder Dämpfen, welche ein in Umdrehung versetzbares For- derorgan aufweist, das die Gase oder Dämpfe vorwärts führt und mischt, dadurch gekennzeichnet, daB das Forderorgan an der Oberfläche mit katalytischem Material versehen ist.

   UNTERANSPRUCE : 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Förderorgan mit Hilfsmitteln zum Erhitzen versehene Schraubenfl gel aufweist.

   2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, daB sie als F¯rderorgan Schraubenflügel aufweist, die hohl sind und Mittel zur Beeinflussung der Temperatur der Flügel enthalten.