<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerlegung eines Gases bzw. zur Synthese eines
Gases aus verschiedenen Komponenten.
Von den verschiedenen üblichen Methoden, die für die genannten Zwecke bekanntgeworden sind, seien die erwähnt, die mittels eines elektrischen Lichtbogens oder einer elektrischen Funkenentladung durchgeführt werden. Diese Verfahren sind jedoch insofern nachteilig, als die räumliche Ausdehnung des Lichtbogens bzw. der Funkenentladung gering ist, so dass nur eine ungenügende Berührung zwischen
Gas und Entladungsfunken vorliegt. Dies hat zur Folge, dass nur ein Teil des gesamten Gases der ge- wünschten Reaktion unterworfen wird, was einen sehr schlechten Wirkungsgrad des Verfahrens ergibt.
Durch die vorliegende Erfindung soll der Wirkungsgrad solcher Verfahren wesentlich verbessert werden.
Der eingangs erwähnte Nachteil bei Verfahren, die sich elektrischer Entladungen bedienen, wird dadurch vermieden, dass in einer Schwebekammer zwischen schwebenden Teilchen eine räumliche Funkenentladung verursacht wird, in die das dem Verfahren zu unterwerfende Gas durch eine mikroporöse Platte eingeblasen und so in innigen Kontakt mit der Funkenentladung gebracht wird. Durch die räumliche Verteilung der Funkenentladung innerhalb der Schwebekammer kommt das gesamte, der Reaktion zu unterwerfende Gas in innigen Kontakt mit den elektrischen Entladungsfunken und wird somit zur Gänze umgewandelt.
Dadurch wird der Wirkungsgrad im Vergleich zu dem der bekannten Verfahren bedeutend verbessert.
Der Begriff der Schwebekammer wird im folgenden erläutert.
Die beiliegende Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch eine Schwebekammer, die zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient.
In der Bodenpartie der eigentlichen Kammer 1 ist eine mikroporöse Platte 2 eingebaut. Diese Platte 2 lässt wegen ihrer Porösität zwar das Gas durch, versperrt jedoch festen Teilen wie z. B. Kohlenstaub den Weg nach unten. Im Boden der eigentlichen Kammer 1 ist ein Einlass 3 für das dem Verfahren zu unterwerfende Gas vorgesehen. Die Schwebeteilchen sind mit 4 bezeichnet. Zwei Elektroden 5 und J'sind in der Kammer 1 so angeordnet, dass sie von den schwebenden Teilchen bedeckt werden. Die Spannungsquelle 6 ist über den Schalter 7 an die beiden Elektroden angeschlossen.
Die Korngrösse des Kohlenstaubes wird vorteilhaft so gewählt, dass die Teilchen durch ein Sieb hindurchgehen, das auf 2, 54 cm 60-100 Maschen besitzt. Ist der Kohlenstaub in die Kammer 1 eingebracht, so wird das dem Verfahren zu unterwerfende Gas unter Druck durch die Öffnung 3 eingeblasen. Das Gas strömt in zahlreichen Teilströmen durch die Platte 2 und wirbelt Teilchen über der Platte 2 hoch, so dass Gas und die Teilchen miteinander innig vermischt werden.
Dieser Zustand wird als Schwebezustand und die Teilchen, die diesem Zustand unterworfen sind, als Schwebeteilchen bezeichnet. Wird während des Schwebezustandes der Teilchen 4 mittels des Schalters 7 elektrische Spannung an die beiden Elektroden 5 und J'gelegt und diese allmählich gesteigert, so entsteht an allen Schwebeteilchen eine Funkenentladung. Diese Entladung ist über die ganze Kammer 1 räumlich verteilt und kommt so mit dem einströmenden Gas bestens in Berührung. Nach der Reaktion sammelt sich das Gas im oberen Teil der Kammer 1. Bei der Berührung mit der Funkenentladung wird entweder ein Gas zerlegt oder aus einem Gasgemisch ein neues Gas gebildet.
Das erfindungsgemässe Verfahren, wonach das Gas in Berührung mit einer räumlich ausgedehnten elektrischen Entladung zwischen schwebenden Teilchen gebracht wird, ist wesentlich verschieden von jenen bekannten Verfahren, bei denen Funkenentladungen verwendet werden. Ferner wirkt die Funkenentladung als Katalysator. Schwebezustände, wie sie bei bekannten chemischen Reaktionsverfahren verwendet werden, sind grundlegend verschieden von dem Schwebezustand bei der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist seinem Wesen nach und in der Art des Schwebezustandes von den bekannten Verfahren verschieden. Die staubförmigen Teilchen zerstreuen sich in alle Richtungen in der Kammer, sobald das Gas durch den porösen Boden strömt. Das Gas breitet sich in der Kammer aus und verwirbelt die staubförmigen Teilchen. Ausserdem erfordert das Verfahren gemäss der Erfindung keine so hohen Gasdrücke wie die üblichen Verfahren. Es genügt hier ein Druck, der den Druckabfall
<Desc/Clms Page number 2>
in der Kammer deckt. Um die Verwirbelung der Partikeln zu fördern, wird die Gasströmgeschwindigkeit erhöht.
Als Schwebeteilchen können verschiedene Stoffe verwendet werden. So zeigt der Einsatz von Kohlenstaub, der durch ein Sieb, welches auf 2, 54 cm 60-100 Maschen besitzt, hindurchgeht, gute Ergebnisse.
Um den Potentialgradienten zwischen den schwebenden Teilchen zu erhöhen, wird vorteilhaft eine pulsierende Spannung an die Elektroden gelegt. Das einzublasende Gas braucht nicht immer von derselben Art zu sein. Es kann auch ein Gasgemisch aus den verschiedensten Komponenten eingeführt werden.
Im nachstehenden sind Zahlenwerte für ein Beispiel angeführt. In einer Kammer mit den Abmessungen 160 x300 X 400 mm war eine Porzellanplatte mit einer Dicke von 30 mm eingelassen. Der Kohlenstaub, der durch ein Sieb, welches auf 2, 54 cm 60-100 Maschen besitzt, hindurchgeht, wurde durch Methan verwirbelt. Zwei Eisenelektroden mit je einer Oberfläche von 9000 cm2 wurden im Abstand von 10 cm voneinander in der Schwebekammer angeordnet. Verwendet wurde eine pulsierende Spannung mit einem Scheitelwert von 400 V und mit einer Frequenz von 10 Hertz. Die Leistungsaufnahme war 0, 8 kW.
Dabei wurden 77 l/min eines Gasgemisches aus Wasserstoff und Azetylen gewonnen. Das Methan wurde unter einem Druck von 0, 4 kg/cm2 eingeblasen.
Die chemische Reaktion verläuft nach der Gleichung
EMI2.1
EMI2.2
EMI2.3
verläuft, so verhindert der Kohlenstaub vorteilhaft die Oxydation des Wasserstoffes.
Das erwähnte Beispiel zeigt die Zerlegung eines Gases durch das erfindungsgemÅasse Verfahren. Dieses Verfahren kann aber auch zur Synthese von Gasen verwendet werden.
Durch Anwendung von einem oder mehreren Katalysatoren kann die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht oder der Volt- und Kraftaufwand vermindert werden. Z. B. kann Nickel entsprechender Beschaffenheit zur Anwendung gelangen.
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemässe Verfahren, wenn als Katalysator schwammförmiges Nickel verwendet wird : Am Boden einer Kammer im Ausmass von 160x300x400mmwirdeine20mm starke Platte aus porösem Porzellan eingesetzt und in diese Kammer schwammförmige Nickelkörner von etwa 10 bis 20 mm Durchmesser etwa 200 mm hoch eingefüllt und Kohlenstaub mit einer Korngrösse von etwa 60 Maschen auf 2, 4 cm dem schwammförmigen Nickelkörnern zugesetzt, welcher Kohlenstaub durch Methangas aufgewirbelt, wird, das durch die poröse Porzellanplatte von unten eingepresst wird. Die aus Eisenplatten mit 9000 cm2 Oberfläche bestehenden Elektroden sind in einer Entfernung von etwa 10 cm voneinander angeordnet.
Wird ein pulsierender elektrischer Strom mit einem Scheitelwert von 280 Volt und einem Periodenwechsel von einer o Sekunde zwischen den Elektroden eingeschaltet, so können mit 0, 5 Kilowatt in einer Minute 771 einer Mischung von Wasserstoff und Azetylen gewonnen werden. Es wird sohin nach Beispiel 2 die gleiche Ausbeute erhalten, wie nach Beispiel 1 vorliegender Erfindung, jedoch ist nach Beispiel 2 ein geringerer Volt- und Kraftaufwand erforderlich.
Als elektrischer Strom wird erfindungsgemäss weder Gleichstrom noch normaler Wechselstrom, sondern ein pulsierender Strom angewendet, welcher ein gleichgerichteter Wechselstrom ist, der mit regelmässigen Unterbrechungen in gleicher Richtung fliesst. In vorliegendem Fall erleichtert der pulsierende Strom die Funkenentladung, während durch das hohe Spannungsgefälle die Spaltung des Gases in Atome und deren Ionisierung gesteigert wird. Pulsierender Strom wird auch deshalb zwischen den Elektroden übertragen, um die bei der Funkenentladung im Scheitelpunkt der pulsierenden Spannung gebildete Joule'sche Wärme so niedrig als möglich zu halten. Wenn die Perioden des pulsierenden Stromes ausserordentlich kurz sind, ist auch die entwickelte Joule'sche Wärme sehr klein.
Da aber bei einer gesteigerten Entwicklung der Joule'schen Wärme das bei der Reaktion zerlegte Gas rückgebildet wird, so soll in diesem Fall die Reaktionskammer gekühlt werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.