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Verfahren und Vorrichtung zur Vornahme der direkten Ammoniaksynthese.
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Gegenstand der Erfindung ist ein'katalytisehes Velfahren zur Vornahme der direkten Hochdrucksynthese des Ammoniaks unter Benutzung eines einzigen Apparates, im Gegensatz zum vorerwähnten bekannten Verfahren, dessen Durchführung mehrere hintereinander angeordnete Apparate erfordert.
Bei der Durchführung wird der grosse unterschied in der Dichte des Genusches von Stickstoff
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anderseits nutzbar gemacht. De. nn da das gasförmige Stickstoff- und Wasserstoffgemisch bei seiner Um- setzung zu Ammnniak eine Zusammenziehung erleidet und die Kompressibilität des Ammoniaks gegenüber der seiner Komponenten besonders hoch liegt, so tritt nach erfolgter Kataly@e, eine Steigerung der Dichte
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Substanz, in den Kontaktraum zurückgeführt zu werden, was durch den Dichtigkeitsunterschied zwischen den Gasen vor und nach Abscheidung des Ammoniaks bewirkt wird.
Ausserdem wird das der Katalyse zu unterwerfende Gasgemisch, vor seiner ersten direkten Kontakt-
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erhitzt u. zw. lediglich durch indirekte Berührung des Katalysatorraumes, infolge der darin auf Grund der exothermisch verlaufenden Ammoniakbildung entwickelten Wärme, wobei jeder Wärmeüberschuss nach aussen abgeleitet wird.
Fig. 1 bis. 3 der Zeichnung veranschaulichen drei verschiedene zur Ausführung des neuen Ver- fahrens geeignete Vorrichtungen.
Bei der Ausführungsfoirn nach Fig. l ist Ti ein nahtloses, sehr dickes, aus geeignetem Metall her- gestelltes Rohr, z. B. ein Stahlrohr, das an dem auf der Zeichnung nicht dargestellten rechten Ende
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zu bringenden Gasen, einen hinreichenden Temperaturaustausch zu ermöglichen.
Jenseits des Endes von T3 ist das Schutzrohr Ta vollstandig von der Kontaktsubstanz ausgefüllt.
Das linke Ende des Rohres T1 ist mittels eines eingeschraubtn Metalls topfens verschlossen, dessen mittlerer Teil stromleitende Klemmen trägt, an die ein an der Aussenseite des Rohres T3 angeordneter, nach einer Schraubenlinie gewundener Heizdraht S angeschlossen ist.
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des die Kontaktmasse enthaltenden Rohres Ta verbindet. Die Aussenseite des Rohres t ist an den der Aussenluft zugänglichen Stellen mit Wärmesehutzmasse bekleidet ; r ist ein Zapfhalm.
Etwas weiter davon ist ein zweiter Sammelbehälter angeordnet, der in ähnlicher Weise wie der erste mit Zapfhahn und ineinandergeschobenen, durch den Stopfen K. a hindurchgeführten Rohren versehen ist. Noch etwas weiter befindet sich abermals eine Vorrichtung dieser Art und so fort. Die Zahl dieser Vorrichtungen hängt von den jeweiligen Verhältnissen ab und muss ausreichend sein, damit am Ende des Rohres Ta die Verbindung der Gase praktisch vollständig ist.
Der Apparat arbeitet folgendermassen :
Die in Reaktion zu bringenden Gase strömen durch den Stutzen K in den zwischen den Rohren Ta und T 3 befindlichen Ringraum und gelangen nach dem dem Vorderende der Rohre vorgeschalteten Raum A, da der Ring M das Abströmen nach den hinteren Rohrenden verhindert. Beim Zurücklegen dieses Weges werden diese Gase bis auf die Reaktionstemperatur erwärmt, u. zw. geschieht dies, wenn der Apparat sich in normalem Betrieb befindet, durch Wärmeübertragung vom Rohre T3 oder, wenn die Einleitung der Reaktion noch nicht stattgefunden hat, durch den Heizdraht S. Hierauf strömen die Gase in das Rohr T3'wo sie sich in Berührung mit der Kontaktsubstanz nach und nach verbinden.
In den das Ende des Rohres T3 verlasenden Gilsen befinden sich bereits nennenswerte Ammoniakmengen. Für den Fortgang der Reaktion ist es daher von Interesse, dass das gebildete Ammoniak ganz oder zum Teil abgeführt wird. Diese Ableitung erfolgt mittels der oben beschriebenen Sammelbehälter C. Infolge der niedrigen Temperatur der Wandungen dieses Sammelbehälters strömen die mit Ammoniak beschwerten Gase abwärts
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auf gleicher Höhe steht, wie die der durch t1 ziehenden Gase. In dieser Weise wird verhütet, dass die Temperatur unterhalb derjenigen sinkt, die zur Durchführung der Reaktion erforderlich ist.
Gerade mit Rücksicht auf diesen Wärmeaustausehvorgang erhält die Aussenseite des Rohres t die bereits erwähnte Wärme-
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herabgesetzt und dadurch die Reaktion beschleunigt. Etwas weiter davon wird mittels des zweiten an den Stutzen K2 angeschlossenen Sammelbehälters eine neue Ammoniakabzapfung vorgenommen usf. Diese Abzapfungen wiederholt man in die3er Weise so oft als nötig ist um zu erreichen, dass am Ende des Rohres Ta die Vereinigung der Gase praktisch vollständig ist. Die die Verunreinigungen der ursprünglichen Gase enthaltenden restlichen Gase strömen durch den bei der Beschreibung des Apparates erwähnten, am rechten Ende des Rohres Ti angebrachten Rohrstutzen ab.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Apparates nach Fig. 1, gemäss welcher das bei diesem vorgesehene Rohr Tg in Wegfall gekommen ist. Diese Ausführunsgform findet in den Fällen Anwendung, in denen der durch die innere Wärmeschutzbekleidung verursachte Temperaturabfall so weit reicht, dass kein Anlass vorliegt, ihn um den zwischen Tz und T3 vorhanderen Temperaturunterschied zu erhöhen.
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Stutzen E, der mit dem Ende des Rohres Ta in Verbindung steht.
Die in Reaktion zu bringenden Gase strömen durch den Stutzen D an dem rechten Ende des Rohres T 4 ein und werden durch dieses Rohr an die Anfangsstelle des die Kontaktsubstanz enthaltenden Rohres Ts geleitet. Beim Zurücklegen dieses Weges werden sie, wenn sieh der Apparat bereits in normalem Betriebe befindet, durch die Reaktionswärme, während der Ingarigsetzungsperiode dagegen durch den Heiz- draht auf Reaktionstemperatur erhitzt. Die zur Reaktion zu bringenden Gase durchstreichen darauf das den Katalysa tor en thaltende Rohr, wobei dasgebildete Ammoniak in dem Masse als es entstehtmittels der Sammel- behälter abgezapft wird. Schliessich werden die Rückstände wie beim Apparat nach Fig. 1 abgeleitet.
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