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Abscheidung von Sauerstoff aus technischem Argon Bei der Rektifikation
flüssiger Luft wird nach verschiedenen, zum Teil patentierten, Verfahren ein Rohargon
gewonnen, das als Handelsargon mit einem Sauerstoffgehalt vors etwa 5o o-o vertrieben
wird. Die Glühlampenindustrie benötigt jedoch ein Argongas, das von Beimengungen,
besonders von Sauerstoff, völlig befreit ist.
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Zur Abscheidung des Sauerstoffes aus technischem Argon -sind in der
Technik in der Hauptsache noch drei Verfahren bekannt: i. Verbrennung des Sauerstoffes
mit der zur Wasserbildung nötigen Menge Wasserstoff im Knallg.asgebläse; a. Verbrennung
mit der zur Wasserbildung nötigen Menge Wasserstoff durch Überleiten des Gasgemisches
über glühendes Kupfer; Verbrennung des im Rohargon enthaltenen Sauerstoffes mittels
geschmolzenem Natrium oder Kalium.
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Bei den beiden zuerst genannten Verfahren, bei denen dem Argon-Sauerstoff-Gemisch
Wasserstoff beigemengt wird, hat man es mit einem durch Argon verdünnten, erheblich
explosiven Knallgasgemisch zu tun. Auch bei der Verbrennung des Gemisches in einem
Knall gasgebläse ist die Gefahr einer Explosion noch hinreichend groß. Die Verbrennung
des Argon-Sauerstoff-Gemisches mit Wasserstoff an glühendem Kupfer ist ferner nur
dann vollständig, wenn das Gasgemisch genügend langsam bei hoher Temperatur über
das Kupfer geleitet wird. Das zuletzt erwähnte Verfahren, bei dem der Sauerstoff
von geschmolzenem Natrium oder Kalium aufgenommen wird, eignet sich nur zur Reinigung
kleiner Gasmengen, da das Arbeiten mit größeren Mengen der genannten Metalle, besonders
in geschmolzenem Zustande, für den technischen Betrieb zu gefahrvoll ist.
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Vorliegende Erfindung beseitigt die genannten Nachteile. Da ein Knallgasgemisch
bekanntlich unterhalb eines Druckes von i q.6 mm Quecksilbersäule nicht mehr explosiv
ist, wird nach dem vorliegenden Verfahren das Argon-Sauerstoff-Gemisch mit der zur
Verbrennung des Sauerstoffes zu Wasser nötigen Menge Wasserstoff bei einem Druck
unterhalb i q.6 mm Quecksilber verbrannt. Als Katalysator für die quantitative Verbrennung
des Gasgemisches wird eine elektrische Glimmentladung einer Entladungsröhre benutzt.
Die zur Unterhaltung der Glimmentladung nötige Energie braucht nur sehr gering zu
sein, da die Reaktion a H @ + O#= z H20 stark exotherm ist. Wesentlich ist, daß
der Wasserstoff dem Argon-Sauerstoff-Gemisch erst in der Entladungsröhre selbst,
in der schon der niedere Druck herrscht, zugemischt wird, wodurch eine Explosion
des Knallgasgemisches unmöglich gemacht ist. Das Gasgemisch wird mit großer Geschwindigkeit
durch die Entladungsröhre gesaugt, wobei durch die Glimmentladung ein quantitativer
Umsatz selbst bei einem Sauerstoffgehalt des technischen Argons bis zu 5o % sicher
bewirkt wird.
Außer als Katalysator bei der quantitativen Verbrennung
des Wasserstoffes und Sauerstoffes wird die Glimmentladung in vorliegendem Verfahren
auch als Betriebskontrolle verwendet, indem z. B. durch ihr Aussetzen Betriebsstörungen,
z. B. zu hoher Druck, angezeigt wird.
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Die Form der verwendeten Entladungsröhre ist nach ausgeführten Versuchen
in sehr weiten Grenzen variierbar. Die verdünnte Flamme des brennenden Gasgemisches
erfüllt ziemlich gleichmäßig den Entladungsraum, gleichgültig, welche Form er hat..
Der Abstand der Elektroden muß jedoch mindestens so groß sein, daß bei einer gegebenen
Größe der vom Induktorium oder Transformator gelieferten Spannung eine Zündung der
Entladung und damit des Gasgemisches erst eintritt, wenn der Druck unterschritten
ist, bei dem das Gasgemisch noch explosibel ist. Bei benutzten Röhren war der Elektrodenabstand
meist wesentlich größer. Die Entladungsröhre muß eine genügend weite Verbindungsleitung
mit einer Pumpe haben, die eine möglichst große Ansaugleistung hat und ständig den
verminderten Druck im Entladungsraum aufrechterhält. Das Gemisch von Argon- Sauerstoff
sowie der Wasserstoff werden durch zwei getrennte Zuleitungen, die je ein Ventil
zur Drosselung des Gasstromes enthalten, in den Reaktionsraum geleitet. Die Röhren
können aus isolierendem Material, wie Glas, Quarz usw., mit zwei Metallelektroden
hergestellt sein; sie können aber auch aus Metall bestehen, wenn man die Entladung
zwischen einher isoliert ins Innere eingeführten Elektrode und dem neetallischen
Gehäuse als zweiter Elektrode übergehen läßt.
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Die Betriebskontrolle ergibt sich von selbst daraus, daß mit steigendem
Druck, also mit zunehmender Explosibilität, die gegebene Spannung nicht mehr ausreicht,
um die Entladung aufrechtzuerhalten.