CH306637A - Verfahren zur Herstellung von Blausäure aus Methan und Ammoniak und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von Blausäure aus Methan und Ammoniak  und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.    Gegenstand der vorliegenden Erfindung       ist    ein Verfahren zur Herstellung von Blau  säure aus Methan und Ammoniak und eine  Einriehtung zur Durchführung des Verfah  rens. Letzteres ist dadurch gekennzeichnet,  dass die Umsetzung des Gasgemisches, das auf  7 Mol Methan mindestens ein halbes Mol     Am-          noniak    enthält, in mindestens einem Reak  tionsraum, mit hitzebeständiger Oberfläche  bei Temperaturen von mindestens 800  C kon  tinuierlich vorgenommen wird.

   Die Einrich  tung zur Durchführung des Verfahrens ist  dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens  einen langgestreckten Reaktionsraum auf  weist, der eine metallische     Oberfläche    besitzt,  wobei die letztere je Quadratzentimeter lich  ten, senkrecht zur Strömungsrichtung des  Gasgemisches gemessenen Querschnitts des  Reaktionsraumes eine in Richtung der Gas  strömung gemessene Länge von wenigstens  6 em aufweist und auf diese Länge mit einer  Heizvorriehtung ausgestattet ist.  



  Die Umsetzung kann an den Innenflächen  oder     Aussenflächen    hitzebeständiger,     kataly-          tisch    wirkender Metallrohre, die z. B. aus Le  gierungen von Platinmetallen, wie     Platin-          Ruthenium,    Platin-Osmium, Platin-Iridium,  Platin-Rhodium usw. bestehen, stattfinden.  Die Rohre lassen sich durch     elektrischen     Strom, Widerstandsheizung, Induktion, An  strahlung, Heizgase (z.

   B. bei der     HCN-Bil-          dung    entstehender Wasserstoff) oder in be-    liebiger Weise so beheizen, dass die Reak  tionstemperatur eingestellt wird und,     falls     die Gesamtreaktion der Blausäurebildung  endotherm verläuft, der Wärmebedarf der  selben an das Gasgemisch abgegeben wird. Bei  exothermer Blausäurebildung, wie z. B. bei  sauerstoffhaltigen Gemischen von Methan  und Ammoniak, kann die Beheizung     entspre-          ehend        niedriger    eingestellt oder     entbehrlich     werden.

   Bei Gennischen mit Wärmeüberschuss  über die zur     Einhaltung    der gewünschten       Reaktionstemperatur    erforderliche Menge  hinaus können die Metallwandungen entspre  chend gekühlt werden, gegebenenfalls unter  Ausnutzung der abgeführten Wärme, z. B.  zur Vorwärmung der Frischgase, zur Dampf  erzeugung usw. Es können auch Rohre aus  platinfreien Platinmetallen wie z. B.     Ru-          thenium    oder deren Legierungen benützt wer  den, beispielsweise Ruthenium-Osmium,     Pal-          ladium-Iridium,        Ruthenium-Osmium-Palla-          dium    oder dergleichen.  



  Es wurde nämlich     festgestellt,    dass     Ruthe-          nium    ein geeigneter Katalysator für die Her  stellung von Blausäure aus Methan und Am  moniak in Abwesenheit oder auch in Anwe  senheit von     .Sauerstoff    ist, bzw. als Bestand  teil von Katalysatoren hierfür überraschende       Vorteile        besitzt.        Bemerkenswert        ist,    dass das       Ruthenium    als Katalysator oder Katalysator  bestandteil auch in     Abwesenheit    von Platin  oder in platinarmen Katalysatoren hervorra-      gende Eigenschaften aufweist. Die Gemische  aus Ammoniak und Methan werden z.

   B. in  Abwesenheit von Sauerstoff nach der     Glei-          ehung     NHs + CH4 = HCN + 3 H2  oder in Anwesenheit von Sauerstoff nach der  Gleichung  NHs + CH4 + 1,502 = HCN + 3H2O  bei Temperaturen zwischen 800 und 1300  C,  vorzugsweisse 950 bis 1100  C, an den genann  ten Katalysatoren umgesetzt. Diese Kataly  satoren sind, wie weiter gefunden wurde,  auch in Gegenwart von Sauerstoff in den  Frischgasen sowohl hinsichtlich des Umsatzes  als auch ihrer Beständigkeit sehr geeignet.  Hervorragend bewährt haben sich Legierun  gen aus Platinmetallen oder platinhaltige Le  gierungen, die ausserdem Ruthenium enthal  ten. Diese Legierungen können in Form von  Metallfolien oder Drahtnetzen als     Wand-          oder    Durchgangskataly satoren verwendet wer  den.

   An Stelle von Legierungen eignen sich  auch Mischkontakte, die unter Verwendung  von Ruthenium hergestellt sind und z. B. auf  Trägerstoffen aufgetragen sind. Es können  daher auch keramische Wandungen oder Füll  körper Verwendung finden, die mit     ruthe-          niumhaltigen    Metallsalzlösungen behandelt  worden sind.  



  Ruthenium bewirkt eine überraschende  Verbesserung sowohl der katalytischen Wirk  samkeit als auch insbesondere der Halt  barkeit und Lebensdauer der Katalysatoren.  Bereits kleine Gehalte unterhalb 1% sind in  dieser Richtung von Wert, doch werden im  allgemeinen wesentlich höhere Gehalte bevor  zugt, z. B. das Gebiet oberhalb 5 bis etwa  35% Ruthenium in Platin oder     Platinlegie-          rangen,    z. B. aus Pt-Pd, Pt-Ir oder derglei  chen. In dieser Hinsicht sind besonders dem  Ruthenium chemisch nahestehende Elemente,  z. B. Osmium, als Legierungsbestandteile oder  Bestandteile von Mischkontakten möglich.  Auch rutheniumreiche Legierungen bzw.  Überzüge bis zu reinem Ruthenium kommen  in Betracht.    Bei der Auswahl der Zusammensetzung ist  auch z.

   B. auf die Verarbeitbarkeit Rücksicht  zu nehmen, die etwa bei der Herstellung von  Drahtnetzen oder dergleichen, z. B. aus     Pla-          tin-Ruthenium-Legierungen,    gut durchführ  bar ist, die aber nicht. bei allen     Ruthenium-          gehalten    ohne Schwierigkeiten bleibt, während  z. B. Imprägnierungen von den niedrigsten  bis zu den höchsten Rutheniumgehalten und  auch bei Benutzung beliebiger anderer Mi  schungsbestandteile, z. B. Verwendung an  derer     Platinmetalle,        temperaturbeständiger     Edelmetalle usw. leicht herzustellen sind.

    Durch die Anwendung dieser neuen Kataly  satoren und ihre überraschend gute Halt  barkeit und Wirksamkeit wird die Durchfüh  rung von Blausäurebildungsprozessen in ein  fachster Weise ermöglicht, was eine grund  legende Änderung dieses Arbeitsgebietes zur  Fole hat.  



  Bei einmaligem Überleiten der Gas  gemische über die beschriebenen Katalysatoren       werden    hohe     Ausbeuten    bis in das Gebiet  oberhalb 95% erzielt, und die Gasgeschwin  digkeit kann bei einer der angegebenen Tem  peraturen so hoch eingestellt werden, dass  eine entsprechende Ausbeute über 90%, z. B.  von 95 bis 96%, erreicht wird. Beispielsweise  werden an Platin-Ruthenium-Folien mit 10  bis 20% Ru-Gehalt mit     Ainmoniak-Methan-          Gemischen    im Mischungsverhältnis 1:1,05 bei  1000 bis 1100  C Ausbeuten von 96 bis 98%,       bezogen        auf    Ammoniak, erreicht.

   Trotz des       Überschusses    des kohlenstoffhaltigen     Gases     ist eine C-     Absclieidung,    vermeidbar, wenn der  Katalysator überall die genannte hohe Tem  peratur aufweist.  



  Das neue Verfahren gestattet auch     eine     technisch     günstige        Blausäureherstellung,    wenn  das Methan zusammen mit. Ammoniak in     CTe-          genwart    von gasförmigem Sauerstoff     Lind     gegebenenfalls weiteren Gasen über bzw.  durch einen     Rutlieniumgehalt    aufweisende  Massen geleitet wird.  



  Weitere     Vorteile    ergeben sich, wenn man  hitzebeständige Metallrohre oder metallische  Kammern, die     katalytiseli    nicht wirksame      Wandungen besitzen, mit katalytisch     wirken-          clen    Wandungen oder Überzügen oder der  gleichen besonders auskleidet bzw. bedeckt,  was innen oder bzw. und aussen geschehen  kann. Beispielsweise können Rohre aus hitze  beständigen Stählen wie Chrom-Nickel-Stäh  len oder dergleichen an der Innenwandung  mit Platinmetalle enthaltenden Katalysatoren  bedeckt, z. B. mit Platinfolie ausgekleidet  oder mit einem Platinmetall enthaltenden  Überzug bedeckt werden. Man kann auch ein  z. B. platinhaltiges Kontaktrohr in ein hitze  beständiges Stahlrohr stecken.

   Das umzu  setzende Gasgemisch wird dann durch das  innere Kontaktrohr geleitet, während das  hitzebeständige Stahlrohr von aussen, z. B.  durch Heizas, erhitzt wird. Umgekehrt kön  nen auch die Aussenwände hitzebeständiger  Metallrohre oder -kammern mit katalytisch  wirkenden Wandungen oder Überzügen oder  dergleichen besonders bedeckt werden, z. B.  mit Platinmetalle enthaltenden Folien um  kleidet oder mit einer platinmetallhaltigen  Masse überzogen werden oder dergleichen,  und das umzusetzende Gasgemisch wird dann  an den Bedeckungen der Aussenwände umge  setzt, während die hitzebeständigen Rohre  oder Kammern von innen beheizt werden. An  den Kontaktwandungen setzt sich dann das  Ammoniak und Methan enthaltende Gas  gemisch zu Blausäure um. Das hitzebestän  dige Metallrohr kann auch mit oxydisehen  Katalysatoren, z. B. Aluminiumoxy d bzw.

    aluminiumoxydreichen Massen, ausgekleidet  sein. An Stelle von Rohren lassen sich ent  sprechend ausgekleidete Metallkammern ver  wenden, z. B. aus Nickel-Chromstahl oder  Nickel mit Platinfolie.  



  Es können auch andere Metalle oder Le  gierungen je nach Reaktionstemperatur, an  gewendetem Gasgemisch usw. benützt werden,  z. B. Kupfer, Gold oder deren Legierungen  enthaltende Wände, bzw. Eisen und andere  Eisenlegierungen enthaltende Wände. Die  Anwendung von Metallrohren ermöglicht  eine wesentlich bessere Durchführung der Hei  zung oder Kühlung bzw. Temperaturregulie  rung, Wärmewirtschaft usw. und fortschritt-    liehe Bauweise der Apparaturen, gleichzeitig  beste katalytische Wirksamkeit.  



  Das Verfahren nach der Erfindung ge  stattet insbesondere, die Reaktion mit Gasmi  schungen in der näheren Umgebung bzw. bei  der stöchiometrischen Zusammensetzung der  selben durchzuführen, d. h. mit Methan-Am  moniakmischungen, die auf ein Volumteil  Methan mehr als 0,5, z. B. 0,8 bis 1,2     Volum-          teile    Ammoniak enthalten. Die Verarbeit  barkeit nahezu bzw. stöchiometrischer Ge  mische     erübrigt    die     Anwendung    erheblicher  Überschüsse eines Reaktionsteilnehmers, der  nicht umgesetzt wird und ausserdem durch  die Möglichkeit der Zersetzung den     Gesamt-          prozess    behindern kann.  



  Die Metallrohre bzw. Kammern lassen  sich leer oder mit eingefüllten, den Strö  mungsquerschnitt ausfüllenden Kontaktmas  sen verwenden. Es ist ein besonderer Vorzug  des Verfahrens, hohe     Ausbeuten    z. B. ober  halb     951/o    des angewandten Ammoniaks in  Form von Blausäure und hohe Durchsätze in  überraschendem Ausmass erreichen zu können,  ohne den Strömungsquerschnitt ausfüllende       Kontaktmassen    zu benötigen, und diese Ar  beitsweise ohne eingefüllte     Kontaktmassen     wird besonders bei     endothermer    Gesamtreak  tion bzw. in den Fällen empfohlen, in denen  Wärme     zugeführt    wird.

   Sie ist ebenso dann  wesentlich,     -wenn    ein     Wärmeüberschuss    ab  geführt werden muss. In besonderen Ausfüh  rungsformen werden die Metallrohre oder       -kammern    auch mit Metallfolien, Katalysator  netzen und dergleichen, die nur teilweise an  der     Rohrwandung    anliegen,     ausgerüstet    sein  und bieten so hohen Wärmeübergang auch  bei grösserem     Querschnitt,    unter teilweiser  oder     gegebenenfalls    weitgehender Ausfüllung  des Strömungsquerschnittes.

   Es können auch  Metallrohre bzw.     -kammern    aussen mit     katar          lytisch    wirkenden Wandungen bedeckt und  die     umzusetzenden    Gase entlang den kataly  tisch wirkenden     Alrssenflä:c-hen    geführt werden.  



  Eine weitere Ausführungsform ergibt  sich, indem man keramische, z. B. Tonerde  oder     tonerdereiche    Rohre, die innen mit Edel  nretallkontakten bedeckt sind, direkt von      aussen beheizt oder in hochhitzebeständige Me  tallrohre, z. B. Nickel-Chromstahlrohre oder  dergleichen, einbringt, wobei die     hoehhitze-          beständigen    Metallrohre in beliebiger Weise,  z. B. durch Heizgase, von aussen beheizt wer  den. Das in einem Metallrohr angebrachte  und durch innere Bedeckung mit einer metal  lischen Katalysatorfläche ausgerüstete kera  mische Rohr ist dadurch geschützt, und selbst  bei einer Beschädigung wird eine unmittel  bare Betriebsstörung durch Undiehtigkeit  nach aussen vermieden.  



  Metalle oder deren Legierungen, die die  Blausäurebildung katalytisch begünstigen,  sind ohne Auskleidung oder dergleichen ge  eignet, während solche, die eine     unerwünscht     hohe Ammoniakzersetzung ergeben oder an  denen nicht genügend Blausäure entsteht,  wie z. B. Eisen oder Nickel, mit Katalysatoren       bedeckt,    plattiert,     überzogen    oder dergleichen  werden können, z. B. mit     Platin-Ruthenium-          Folie,    Platin-Rhodium-Plattierung,     Kupfer-          legierurng,    Ceroxyd usw.

   Es können daher die  jeweils nach Beständigkeit, Verarbeitbarkeit,  Temperaturregulierung usw. günstigsten me  tallischen Materialien für die Metallrohre  oder Metallkammern verwendet werden, ohne  Ammoniakzersetzung oder Ausbeutevermin  derung befürchten zu müssen, was einen we  sentlichen technischen Fortschritt bedeutet.  



  Es ist bereits erwähnt worden, dass die  Blausäure bildenden Gasgemische zweckmässig  durch solche langgestreckte Räume mit metal  lischen Oberflächen wie Rohre, Kammern  oder dergleichen geleitet werden, die pro  Quadratzentimeter Strömungsquerschnitt eine  wirksame Länge von wenigstens 6 cm auf  weisen, wobei vorzugsweise mit einer solchen  Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet wird,  dass die Reaktionsgase mit einer tatsächlichen  linearen Geschwindigkeit von mehr als  ö Meter/Sekunde die Kontaktzone verlassen.  Durch diese Bemessung der Reaktionsräume  und die hohe Durchsatzgeschwindigkeit wer  den hohe Stoff- und Raumzeitausbeuten  gleichzeitig erzielt.  



  Hervorragend geeignete Vorrichtungen  zur     Ausübung    des Verfahrens bestehen in    teilweise innerhalb eines     innen    aus feuerfesten  Steinen, feuerfester Stamptmasse, kerami  schem Material oder dergleichen bestehenden  bzw. damit ausgekleideten Heizraumes ange  ordneten Rohren bzw. Rohrbündeln mit we  nigstens einer metallischen bzw. metallisierten  Oberfläche,     aus        ausserhalb    des Heizraumes  und/oder des Ofens gelegenen Kühleinrich  tungen mit Durchlässen für die Katalysator  rohre und     aus    ausserhalb des     Heizraumes     bzw. Ofens oder/und der Kühleinrichtungen  gelegenen Gaszuführ- und Gasableitungs  einrichtungen.

   Das Verfahren kann natürlich  auch in andern V orrichtungen, z. B. solchen  ohne Kühleinrichtungen, ausgeübt werden.  



  Besondere Ausführungsformen einer Ein  richtung zur Durchführung des Verfahrens  ergeben sieh, indem man z. B. Metallrohre  bzw. Rohrbündel durch die Wände eines Heiz  raumes derart führt, dass mindestens eine der  Durchführungswände aussen durch gekühlte  metallene Platten, gekühlte Metallkammern,  Kühlschlangen oder dergleichen abgedeckt ist.  und dass sich die Anschlüsse bzw. Walzstellen  oder dergleichen der Reaktionsrohre ausser  halb des Heizraumes befinden.  



  Die Wände der feuerfesten Heizräume be  stehen z. B. innen aus feuerfester Masse, um  geben von wärmeisolierenden Massen, wie  z. B. Chamottesteinen, Magnesia usw., und  sind aussen gegebenenfalls von einem Metall  mantel umschlossen. An den Durchführungs  wänden, die die Öffnungen zur Aufnahme der  Metallrohre enthalten, besteht die äussere Ab  deckung dann aus mit Flüssigkeit (z. B.       Kühlwasser,    Speisewasser)     bzw.    Dampf (z. B.       Wasserdampf)    oder gasförmigen     Kühlmedien          (z.    B. Luft)     gekühlten    Metallplatten,     Metall-          kammern    oder dergleichen.

   Die Kühlung  kann insbesondere bei kleinen Apparateein  heiten von aussen durch Flüssigkeitsrinnen,       Kfihlrippen    usw.     erfol;-en,    wird aber im all  gemeinen bei     grösseren    Apparateeinheiten       zweckiriässigei@weise    als     Durehflusskühlung     ausgebildet sein, wofür entsprechende Boh  rungen, Kanäle,     eingegossene    Rohre usw. in  den gekühlten     Meta.llstüeken    vorgesehen sind.  Für die     Kühlr        einriehtung    können     z.    B. Eisen,      Kupfer, Eisenlegierungen, Kupferlegierungen,  gegossen oder geschmiedet, verwendet werden.  



  Im einfachsten Fall würde es sich z. B.  um ein Reaktionsrohrbündel handeln, dessen  Rohre die Heizkammerwände durchdringen,  welche selbst aus keramischem Material beste  hen, wobei die Durchtrittsöffnungen für die  Reaktionsrohre mit gekühlten Walzplatten ab  gedeckt sind. Die Heizkammer wird dann z. B.  mit Feuergasen einer Kohlen- oder Gas  feuerung unter     bedarfsweiser    Anwendung  von Massnahmen wie Wärmeaustausch, Heiz  gaskreislauf, Vorwärmung, Vorkammern usw.  beheizt.  



  Statt die Walzplatten selbst zu kühlen,  können. auch besondere, zwischen     Heizkam-          merwand    und Walzplatte eingefügte Kühl  elemente verwendet werden, was den Vorteil  hat, die Walzplatten selbst nicht durch     Kühl-          vorrieltungen    zu komplizieren, bzw. die Flä  che ganz für die Anbringung von Reaktions  rohren ausnützen zu können.  



  Ebenso kommen solche Ausführungen in  Betracht, bei denen die Reaktionsrohre z. B.  in einer obern Platte hängen, während die  unten aus der     Heizkammer    ragenden Enden  mit beweglichen bzw. Spannungen nachge  benden Verbindungen an Registerleitungen  oder dergleichen angeschlossen sind.  



  Die Gaszufuhr und/oder Gasabfuhr der  Reaktionsrohre kann vorteilhaft durch in die  Reaktionsrohre eingeschobene Rohre vorge  nommen werden. Der Aussendurchmesser die  ser eingeschobenen Rohre ist dann kleiner  oder     höchstens    gleich dem Innendurchmesser  der Reaktionsrohre. Dadurch wird erreicht,  dass der Gasstrom beim Eintritt in das mit  katalytischer Wandung versehene Reaktions  rohr nicht die kühleren Enden, sondern  sogleich die in dem Heizraum liegenden Wan  dungen trifft und entsprechend beim Austritt  verlässt. Zur Erreichung bester Ausbeuten  und Vermeidung von Zersetzungen hat sich  diese Massnahme als überraschend wirksam  erwiesen.  



  Beispiel 1:  Ammoniak und Methan im Volumenver  hältnis etwa 1:1, z. B. 1:1,05, werden mit be-    trächtlicher Strömungsgeschwindigkeit durch  ein hochhitzebeständiges Metallrohr von z. B.  10 oder 60 mm lichtem Durchmesser aus  Kruppschem Material  Niehrotherm 3  (Mar  kenprodukt) geleitet, das mit     Platin-Ruthe-          nium-Folie    von 10% Rutheniumgehalt so  ausgekleidet ist, dass das Gasgemisch nur mit  der Folie in Berührung kommt. Das hitze  beständige Metallrohr wird mit Heizgas oder  anderweitig derart beheizt, dass die Tempe  ratur der reaktionsgasberührten Folie zwi  schen 950 und 1150  C, z. B. bei 1050  C,  liegt. Es werden über 95, z. B. 97% des ein  geleiteten Ammoniaks bei einmaligem Durch  gang mit Methan zu Blausäure und Wasser  stoff umgesetzt.

   An Stelle eines Rohres kön  nen mit gleichem Erfolg und entsprechend  vervielfachter     Leistung    Rohrbündel, z. B.       zwischen    Registern oder Walzplatten oder  sonst beliebiger Anordnung und Verbindung,  verwendet werden. An Stelle unverdünnter       .c!Lusgangsgase    lassen sich in der gleichen  Weise auch technische, Ammoniak und  Methan enthaltende Gasgemische verarbeiten,  die gleichzeitig z. B. Stickstoff,     Wasserstoff     und sonstige Bestandteile technischer Gas  gemische enthalten.  



       Beispiel.   <I>2:</I>  Ein Rohr aus einer     hochtonerdigen        Alumi-          niumsilikatmasse        (Sillimanitrohr)    wurde auf  der     Innenseite    imprägniert mit einer Platin  chloridlösung und anschliessend mit einer Am  moniumosmiatlösung.

   Das Rohr wurde darauf  langsam auf mässige Temperatur erhitzt und  alles Wasser ausgetrieben, hierauf unter  Durchleitung     eitles        Wasserstoff-        Stickstoff-          Gemisehes    weiter erwärmt,     bis    die letzten  Chlorreste ausgetrieben waren, und hierauf  bis auf 1000 bis 1200  C     gebracht.    Der Kata  lysator bestand schliesslich aus 3,6 mg Platin  und 0,4 mg     Osmium;

  em2.    Dann wurde der  Katalysator langsam aktiviert, indem begon  nen wurde, ein Gasgemisch, bestehend aus  1     Volumteil        Ammoniakgas    zu 0,1 bis 0,2     Vo-          lumteil    Methangas,     zuzuteilen.    Langsam  wurde darauf der Methangehalt gesteigert,  bis schliesslich das Verhältnis von     Ammoniak         zu Methan 1 Volumteil zu 1 Volumteil  erreicht hatte.  



  Schon nach 17 Stunden wurde ein Umsatz  zu Blausäure in bezeg auf CH4 von 90 bis  95 %, in bezug auf NH3 bis auf 70 %  erreicht. Nach 62 Stunden betrug der Umsatz  sowohl an CH4 wie an NH3 zu Blausäure  schon 90%. Der Katalysator erweist sich also  als ausserordentlich wirkungsvoll.  



  Ein     Ausführungsbeispiel    der zur Durch  führung des Verfahrens dienenden Einrich  tung ist auf beiliegender Zeichnung schema  tisch in     senkrechtem    Schnitt dargestellt.  



  Mit 1 ist der feuerfest ausgekleidete Heiz  raum bezeichnet. 2 sind die Reaktionsrohre,  die im Innern mit metallischen Oberflächen  versehen sind, indem sie z. B. mit einer     Pla-          tin-Ruthenium-Lösung    inwendig imprägniert  wurden. 3 ist die elektrische Heizung und 4  sind in Abständen angeordnete Öffnungen in  der Heizraumwandung, durch welche die  Rohre 2 nach aussen geführt sind. Mit 5 sind  Platten, z. B. aus Asbest, bezeichnet, welche  die Rohre dicht umschliessen und die Öffnun  gen 4 nach aussen abdichten. 6 sind An  schlüsse mit Stopfbüchsen und Kühlvorrich  tungen, an denen die Rohre 2 gasdicht auf  gehängt sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Blau säure aus Methan und Ammoniak, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung des Gas gemisches, das auf 1 Mol Methan wenigstens ein halbes Mol Ammoniak enthält, in minde stens einem Reaktionsraum mit hitzebestän diger Oberfläche bei Temperaturen von min destens 800 C kontinuierlich vorgenommen wird. II.

   Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen langgestreckten Reaktionsraum aufweist, der eine metallische Oberfläche besitzt, wobei die letztere je Quadratzentimeter lichten, senk recht zur Strömungsrichtung des Gasgemi sches gemessenen Querschnitts des Reak tionsraumes eine in Richtung der Gasströ- mang gemessene Länge von wenigstens 6 cm aufweist und auf diese Länge mit einer Heiz- vorrichtung ausgestattet isst. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch durch Rohre geleitet wird, deren 3V andungen aus hitzebeständigen, katalytisch nicht oder nur wenig wirksamen Metallen gebildet sind. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch die Metallrohre mit einer linearen Geschwindigkeit von mehr als 5 m pro Sekunde verlässt. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Reaktions räume langgestreckte Kammern verwendet werden, deren Wandungen ans hitzebestän digen, katalytisch nicht oder nur mässig wirk samen Metallen gebildet sind. 4.

   Verfahren nach Patentansprueh I, da durch gekennzeichnet, dass die Reaktions räume hitzebeständige metallische Oberflä chen aufweisen, die noch mit katalytisch wir kenden Bedeckungen versehen sind, und die Umsetzung an diesen katalytisch wirkenden Bedeckungen erfolgt. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und dem Unteranspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die hitzebeständigen metallischen Wandungen mit oxydischen Massen und letz tere mit Edelmetallkatalysatoren bedeckt sind und dass die katalytische Blausäurebil- dung an diesen Edelmetallüberzügen vorge nommen wird. 6.

   Verfahren nach Pateiitansprueli I, da durch gekennzeichnet, dass als langgestreckte hitzebeständige Reaktionsräume keramische Rohre mit katalytisch wirkenden I4letallbedek- kungen verwendet werden, die vom umzuset- zenden CTasgeiniseli bestrichen werden. 7.

   Verfahren, nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der wenigstens ein Met.ail der Platingiaippe des periodischen Systems der Elemente enthält. B. Verfahren nach Patentansprueh 1 und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass platinfreie Katalysatoren verwendet werden. 9. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprueh 7, dadurch gekennzeichnet, dass platinarme Katalysatoren verwendet werden. 10. Verfahren nach Patentanspruch 1 und Unteransprueh 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ruthenium enthaltende Katalysatoren ohne Verwendung von Platin benutzt werden. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch I und L nteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dlass Katalysatoren verwendet werden, die aus Ruthenium und Platin hergestellt sind. 12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 7 und 11, dadurch gekenn zeichnet, dass rutheniumhaltige Platinlegie rungen mit etwa 10 % Rutheniumgehalt ver wendet werden. 13. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der Osmium als Bestandteil enthält. 14. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der als Bestandteil wenigstens ein Element der 1. Ne bengruppe des periodischen Systems der Ele mente enthält. 15.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 7 und 14, dadurch ge kennzeichnet, dass als Element der ersten Ne bengruppe des periodischen Systems Kupfer verwendet wird. 16. Verfahren nach Patentanspruch I unter Verwendung von Katalysatoren, da durch gekennzeichnet, dass die Gasströme mindestens beim Eintritt in die Kontaktzone unmittelbar mit Kontaktflächen von so hoher Temperatur in Berührung gebracht werden, dass eine Blausäurebildung ohne Kohlenstoff abscheidung eintritt. 17. Verfahren nach Patentanspruch I unter Verwendung von Katalysatoren, da durch gekennzeichnet, dass das Reaktions gemisch beim Verlassen der Kontaktzone un- mittelbar von mindestens so heissen Kontakt flächen abgeführt wird, dass dort keine Zer setzung auftritt. 18.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 16 unter Verwendung von Rohren als Reaktionsräume, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kontaktzone mindestens an der Gaszufuhrseite Führungsmittel für den Gasstrom in die Reaktionsrohre eingeschoben werden und die Gasströmung durch diese Führungsmittel erfolgt. 19. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Methan und Am moniak enthaltendes Gas in Gegenwart von gasförmigem Sauerstoff an einen Ruthenium- gehalt aufweisenden Massen zu Blausäure umgesetzt wird. 20.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 16 und 19, dadurch ge kennzeichnet, dass Methan und Ammoniak enthaltende, sauerstoffhaltige Gasgemische über Platin und Ruthenium enthaltende Kata lysatoren geleitet werden, wobei die zur Auf rechterhaltung der Katalysatortemperaturen zuzuführende Wärme wenigstens teilweise durch die exotherme Umsetzung des Sauer stoffes mit Wasserstoff zu Wasser gedeckt wird. 21. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Temperaturen der von reagierendem Gasgemisch berührten, mindestens eines der Platinmetalle enthalten den Oberflächen zwischen 900 und 1300 C gehalten werden. 22.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch ?1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturen zwischen 950 und 1150 C gehalten -werden. 23. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet-, dass Methan und Am moniak enthaltende Gasgemische, die auf ein Volumteil Methan 0,8 bis 1,\? Volturteile Am moniak enthalten, bei Temperaturen von 900 bis 1300 C über Platin-Rtithenitun-Kontakte geleitet werden.

   ?4. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspl@ieh 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktionsräume keramische Rohre von 10 bis 60 mm lichter Weite verwendet wer den, deren Innenflächen mit Platin und Ruthenium enthaltenden Bedeckungen ver sehen sind. 25. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass nur teilweise an der Wandung des Reak tionsraumes anliegende Metallkontakte unter wenigstens teilweiser Ausfüllung des Strö mungsquerschnittes verwendet werden. 26.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Reaktions räume langgestreckte hitzebeständige Rohre verwendet werden, deren Strömungsquer schnitte wenigstens teilweise mit Kontakt massen ausgefüllt sind. 27. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die hitzebestän digen metallischen Wandungen der Reak- tionsräume beheizt werden. 28. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass als Reaktions räume Rohre aus katalytisch wirkenden, min destens ein Metall der Platingruppe enthalten den Metallegierungen verwendet werden, die an der beheizten Seite durch ein hitzebestän diges Rohr abgedeckt sind. 29.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Platin-Ruthenium-Legierung hergestellte Katalysatorrohre verwendet wer den. 30. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Trägerstoffe ver wendet werden, mit denen langgestreckte Reaktionsräume mit hitzebeständiger Ober fläche gefüllt sind und welche mit katalytisch wirkenden Metallen imprägniert sind. 31. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass Drahtnetze als Katalysatoren verwendet werden. 32. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtnetze aus Katalysatormetall elektrisch beheizt werden. 33.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 7 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Katalysator verwendet wird, der einen Ruthenhungehalt bis 35% Ru aufweist. 34. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktions räume aus keramischen Rohren mit metalli schen innern Oberflächen bestehen. 35. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die hitzebestän digen Oberflächen der Reaktionsräume mit katalytisch wirksamen Stoffen versehen sind, die teilweise in den Strömungsquersehnitt hineinragen. 36. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 35, dadurch gekenn zeichnet, dass die Wandungen der Reaktions räume nur teilweise mit katalytisch wirk samen Stoffen ausgekleidet sind. 37.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die langgestreck- ten Reaktionsräume mit Kühleinrichtungen versehen sind. 38. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch teilweise innerhalb eines innen aus feuerfestem Werkstoff beste henden Heizraumes angeordnete hitzebestän dige Rohre, ausserhalb des Heizraumes gele gene Kühleinrichtungen mit Durchlässen für die Rohre sowie ausserhalb des Heizraumes und der Kühleinrichtung gelegene Gaszufuhr- und Gasableitungseinrichtungen.

   39. Einrichtung nach Patentau aprueh 1I und Unteranspruch 38, dadurch gekennzeich net, dass die Rohre im Innern wenigstens an der Wandung Katalysatoren. für die Blau- sIer ebildung aufweisen. 40.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeielniet, dass Rohrbündel durch die Wände eines Heizraumes geführt sind, d!ass mindestens eine der Durehfüh- rungswände aussen durch gekühlte Metall körper abgedeckt ist und dass sich die An schlüsse der Reaktionsrohre an die Gas zufuhr- und Gasableitungen ausserhalb des Heizraumes befinden.

   41. Einrichtung nach Patentausspruch II und Unteranspruch 40, dadurch gekennzeich net, dass sich die Anschlüsse der Reaktions rohre noch ausserhalb der gekiiblten, die Durchführungswände des Heizraumes aussen abdeckenden Metallkörper befinden. 42. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 40, dadurch gekennzeich net, dass die gekühlten Metallkörper selbst als Ansehlussvorrichttungen ausgebildet sind. 43.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verbindungen zwischen den Reaktions- räumen und den für die Gaszufuhr und die Gasabfuhr vorgesehenen Leitungen nicht starr und daher spannungsfrei ist. 44. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen Oberflächen mindestens ein Metall der Pla tingruppe mit Schmelzpunkt über 24400C und mindestens ein weiteres Metall der Pla tingruppe enthalten.