AT128791B - Verfahren zur Aufheizung von Gasen. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Aufheizung von Gasen. 



   Bei der Ammoniaksynthese und   ähnlichen   Verfahren, bei denen   wasserstoffhaltige   Gase unter hohem Druck und erhöhten Temperaturen, die insbesondere über 400  C liegen, angewandt werden, ergeben sich Schwierigkeiten dadurch, dass die Apparateteile aus Eisen und eisenhaltigen Legierungen mit der Zeit durch die Einwirkung des Wasserstoffes in ihren Festigkeitseigenschaften nachteilig beeinflusst 
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  Bei den Apparateteilen, in denen Reaktionen vor sich gehen, d. h. in den Autoklaven oder Kontaktöfen, hat man schon Wege gefunden, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Eine besondere Schwierigkeit bildet indessen noch der Schutz derjenigen Apparateteile, in denen die Gase aufgewärmt werden. Hier ergeben sich die   Schwierigkeiten hauptsächlich dadurch,   dass man den Aufheizvorrichtungen grössere Ausdehnungen geben muss, damit die aufzuwärmenden   Gasmengen genügend Oberfläche   haben, die Wärme aufzunehmen. 



   Durch die   grosse   Ausdehnung dieser Apparate war es bisher kaum möglich, die Wärmeübertragung derartig gleichmässig zu gestalten, dass l'berhitzungen auf diejenigen Temperaturen nicht eintraten, bei denen die   Zerstörung der Apparate stark beschleunigt   wurde. Um eine gewisse mittlere Temperatur zu erreichen, war es nicht möglich, bisher diese mittlere Temperatur stellenweise nicht zu   überschreiten.   



   Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt, deren wesentliches Merkmal darin besteht, dass die   Aufheizung   von Gasen, insbesondere auf Temperaturen, die unter   5000 liegen, dadurch   bewirkt wird, dass sie in   Wärmeaustauschern   im Gegenstrom mit heissen,   zweckmässigerweise   komprimierten inerten Gasen, insbesondere Stickstoff, in Wärmeaustausch gebracht und dadurch aufgewärmt werden. 



  Dieser Stickstoff bzw. die andern inerten Gase können nun ihrerseits durch irgendwelche andere Heizvorrichtungen auf die entsprechende Temperatur gebracht werden, die, um Wärmeverluste durch Ab-   strahlung   zu decken, um einige Grade höher liegt als die Temperatur, auf die das wasserstoffhaltige Gas, das zur Ammoniaksynthese oder einem ähnlichen Prozess benutzt wird, aufgeheizt werden soll. Die Aufheizung des Stickstoffs durch eine fremde Wärmequelle kann in einer beliebigen Weise erfolgen, wobei vor allen Dingen auch die kritische Temperatur von 500 , bei der ein Angriff des wasserstoffhaltigen Gases auf die eisenhaltigen Baustoffe einzutreten beginnt, nicht derartig   sorgfältig vermieden   zu werden 
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 ausübt. Die Erhitzung des Stickstoffes kann z.

   B. durch eine direkte Gasfeuerung erfolgen oder durch flüssiges Blei, wobei der Stiekstoff durch eine Rohrschlange strömt, die in einem Bad von flüssigem Blei liegt, wobei das Blei selber wieder durch eine   Kohlen-oder Gasfeuerung oder   eine sonstige Feuerung auf der entsprechenden Temperatur gehalten wird. 



   Zweckmässig benutzt man die Heizung mittels heissem Stickstoff nur dazu, um die letzten hohen Temperaturgrade, auf die die Gase gebracht werden sollen, zu erzeugen. Man wird also die aus den Reak-   tionsräumen   austretenden heissen Gase zunächst in   Wärmeaustausch   zweckmässig im Gegenstrom zu den   ankommenden   kalten Gasen bringen. Dadurch werden diese Gase schon auf eine gewisse Temperatur aufgeheizt, wobei   man   zweckmässig den Austausch der Temperaturen nur so weit vornimmt, dass die wasserstoffhaltigen Gase nicht heisser als   4000 werden.   Bei dieser Temperatur findet ein Angriff des Wasserstoffes noch nicht statt. Die nun auf zweckmässigerweise nicht   über 400  vorgewärmten,   zur Reaktion 
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 ist, erhitzt.

   Die beschriebene Aufheizung kann bei der Ammoniaksynthese nicht nur bei den Gasen angewandt werden, die in den   Katalysatoröfen   eintreten und für diesen Zweck vorgewärmt werden sollen, sondern auch, u. zw. ist dieses eine Anwendung, die aus verschiedenen Gründen vielleicht wichtiger ist, bei der Reinigung der Gase über Reinigungskatalysatoren bei erhöhter Temperatur, insbesondere bei erhöhtem Druck. Da die Reaktionen, die über den Reinigungskatalysatoren vor sieh gehen, insbesondere dann, wenn die zur Reinigung gelangenden Gase von vornherein nur wenig   Verunreinigungen   besitzen, nur mit einer verschwindend geringen   Wärmeentwicklung   verbunden sind, müssen die   Wärmeabstrahlul1gs-   verluste durch eine besondere Zusatzheizung gedeckt werden.

   Für diese Zusatzheizung ist die oben beschriebene indirekte Heizung vermittels Stickstoff oder andern inerten Gasen besonders geeignet. 



   Die eigentliche Ammoniaksynthese ist bei Anwendung hoher   Volumenkonzentrationen mit   einer derartigen Wärmeentwicklung verbunden, dass die aus dem Synthesenofen austretenden Gase eine viel höhere Temperatur besitzen als die eintretenden Gase, so dass die eintretenden Gase durch   Wärmeaustausch   
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 synthese von besonderer Bedeutung, dann, wenn bei niedrigen Konzentrationen gearbeitet wird, bei denen nicht das erwähnte   Wärmegleichgewicht   eintritt. Bei der Inbetriebsetzung, d. h. bei der Aufheizung der   Kontaktöfen   oder nach längerer Benutzung eines Kontaktes oder bei Verwendung von schlecht wirkenden Kontakten überhaupt sind solche Verhältnisse vor allem gegeben. 



   Es ist indessen auch möglich, bei der katalytischen Reinigung der Gase bei erhöhten Temperaturen eine   Wärmeentwicklung   in einem Reinigungskatalysator selbst zu erzeugen bzw. die darin erzeugte Wärme-   e.ltvicklung   um einen beträchtlichen Grad zu erhöhen. Dadurch wird die beschriebene   Stickstoffheizung   in wesentlich geringerem Masse belastet, sie kann sogar in Ausnahmefällen ganz beiseite gelassen werden. 



  Dies geschieht dadurch, dass man die zur Reinigung gelangenden Gase vor der katalytischen Reinigung mit einem gewissen Gehalt an Kohlenoxyd oder zweckmässig an Sauerstoff versieht, der jedoch bei Sauerstoff wesentlich unterhalb der Explosionsgrenze liegt. 3-5% Sauerstoff genügen in der Regel. Im all-   e, emeinen   dürfte ein Höchstgehalt an Sauerstoff vor der Reinigungskatalyse von   2% die Abstrahlunss-   verluste decken. Durch den Zusatz wird eine Vereinigung von Kohlenoxyd mit Wasserstoff zu Methan und Wasser bzw. von Sauerstoff und Wasserstoff zu Wasser ohne Flammenbildung erreicht, u. zw. unter Vermittlung der katalytischen   Reinigungsmasse.   Diese wird daher zweckmässig derart gewählt, dass sie diese beschriebenen Reaktionen, insbesondere bei erhöhtem Druck, günstig beeinflusst.

   Insbesondere verwendet man Katalysatoren, die als wesentlichen Bestandteil die Metalle der achten Gruppe des periodischen Systems, d. h. die Eisenmetalle und die Platinmetalle, oder Verbindungen, die unter ihren Anwendungsbedingungen in diese Metalle übergehen, enthalten. 



   An sich bedeutet der Zusatz von Kohlenoxyd oder Sauerstoff eine Herabminderung der zur Verfügung stehenden Wasserstoffmengen. Es ist daher in den meisten Fällen zweckmässiger, diese Heizmethode durch chemische Reaktion durch die beschriebene Aufheizung vermittels heisser, inerter Gase 
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 keine wesentlichen neuen Apparaturen erfordert, so dass sie für den technischen Betrieb eine sehr wertvolle Reserve für die Aufheizungsvorrichtung bei der Reinigung darstellt. Das durch die chemischen Reaktionen gebildete Wasser wird in bekannter Weise durch Trocknen oder Ausfrieren durch bekannte Mittel aus den Gasen entfernt. 



   Man kann natürlich auch die chemische Heizmethode mit der durch heisse inerte Gase   in geeigeter   Weise kombinieren. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Aufheizen von Gasen bei der Ammoniaksylthese oder andern mit wasserstoffhaltigen Gasen unter erhöhtem Druck arbeitenden Prozessen, insbesondere bei der katalytischen Reini- 
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 gewünschte Reaktionstemperatur mittels inerter, an der Reaktion nicht teilnehmenden Gase erhitzt werden, die ihrerseits durch eine von dem Reaktionsverlauf unabhängige Wärmequelle, wie ein Bleibad, auf die erforderliche Temperatur gebracht werden.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der katalytischen Reinigung der Gase bei erhöhten Temperaturen eine Wärmeentwicklung in dem Reinigungskatalysator erzeugt oder die Wärmeentwicklung erhöht wird, u. zw. zweckmässig durch Zusatz von Kohlenoxyd oder Sauerstoff.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Katalysatoren, die als wesentlichen Bestandteil Metalle der achten Gruppe des periodischen Systems oder Verbindungen, welche in diese Metalle übergehen, enthalten.