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Verfahren zur Darstellung endothermischer Verbindungen durch Erhitzung.
Chemische, insbesondere ondothermischo Verbindungen von Gasen, z. B. Stickoxyd aus Sauerstoff und Stickstoff, wurden bisher in der Weise dargestellt, dass die gasförmigen Bestandteile. elektrischen Flammenbügen oder Hochspannungsfunkenstrecken ausgesetzt wurden, wobei von aussen geheizte Röhren die Gase zur Entlastung der Funlenstrecko ge- gebenenfalls vorwärmen. Bekanntlich erfordern solche endothormische Verbindungen zur rationollen Ausbeute möglichst hohe Hitzegrado. Hierin ist man aber bei jenen bekannten Verfahren, welche kontinuierlich arbeiten, durch die Schmelzbarkeit der Vorwärmemateriatien und Elektroden an verhältnismässig niedrige Grenzen gebunden.
Ferner verschwendet jenes Verfahren eine grosse Energiemenge dadurch, dass die meistens unvermeidlich mitzuführenden
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Luft) mit auf die hohen Temperaturen gebracht werden müssen, um nachher künstlich ab- gokühlt zu werden.
Diese Nachteile bleiben auch für ein weiteres bekanntes Verfahren der Luftstickstoff- verwertung bestehen, bei welchem durch komprimierte Luft dauernd übergehende elektrische
Funken sich entladen, ohne dass dabei die Kompressionserhitzung der Luft benutzt wird.
Es ist ferner bekannt, zur Verbrennung von Kohle in Druckgasgeneratoren dio Komprcssionswärmo der Verbrennungsluft mit zu benutzen. Aber auch bei diesen zwei letzteren Verfahren wird der gewünschte chemische Vorgang nicht für genau abgemessene
Mengen der zu verbindenden chemischen Substanzen vollführt.
Nach dem vorliegenden Verfahren wird nämlich die zur Gewinnung chemischer, ins- besondere endothermischer Verbindungen nötige Hitze durch die Verdichtung der einzelnen
Verbindungsbestandteile direkt im Innern eines Kompressionszylinders erzeugt. Die Bestand- teile müssen also ebenfalls gasförmig oder mit einem komprimierbaren Gase vermischt sein, um in der für jedes Arbeitsspiel in Frage kommenden Menge zur Kompression und darauf zur Expansion zu gelangen.
Das vorliegende Verfahren soll insbesondere ermöglichen, stickstoffsauerstoff- verbindungon aus der Luft in ökonomischer Weise zu gewinnen.
Zur Ausführung des nonen Verfahrens wird Luft aus der Atmosphäre (am besten im Wärmeaustauschgefäss W an den heissen Abgasen des vorhergehenden Ausschubes vorgewärmt) von dem Kolben A : durch das Einsaugventil e angesaugt. Während des folgenden Kolben- rückganges schliesst sich das Ventil e, die Luft wird schnell und stark durch die auf- gespeicherte Energie des Schwungrades verdichtet. Vor oder im inneren Totpunkte kann nun die gegebenenfalls nötige sekundäre Energie durch Flammenbildung infolge eingeblasenen
Brennstoffes oder durch Bildung einer elelitrischen Funkenstrecke bei f eingeführt werden.
Beim sich direkt anschliessenden Expansionshube bleiben die Ventile noch geschlossen, so dass der grösste Teil der eingepressten Kompressionsenergie als freie mechanische Arbeit zurück- gewonnen wird. Der danach rüclikehrendo Kolben treibt während seines vierten Hubes den
Zylinderinhalt durch das entsprechend belastete Auslassventil a ins Freie oder nach Durch- strömen des Wärmeaustauschers 1T in die geeigneten Absor1Jtionsbehälter, in denen das gebildete Stickoxyd in bekannter Weise ans der überschüssigen Luft und den bei Flammen- bildung erzeugten Verbrennungsprodukten ausgewaschen wird.
Weil hieboi die Höchsttemperatur innerhalb des Gemisches selbst entsteht, ist deren
Höchstgrenze unabhängig von der Schmelzbarkeit der Komprossorwandungon. Es werden dieselben vielmehr günstigerweise ähnlich wie bei den Gasmaschinen durch Wasser oder durch die vor der Kompression um die Wandungen geführten Gemischbestandteile künstlich abgekühlt. Weil ferner diese Höchsttemperatur nur während verhältnismässig kleiner
Zeitmomente absatzweise auftritt, können die Verluste infolge Wärmeableitung durch die
Kempresserwände möglichst klem gehalten werden, zumal wenn man dieselben gegen Wärme- ableitung und chemischen Angriff mit schützenden Substanzen (z. B. Blei oder Graphit- anstrich gegen dei Angriffe des Stickoxyds, Emaillieren der liompressorinnenflächen) aus- ktfidet.
Hioboi können dieselben auch so gewählt worden, dass sie katalysatorisch die Bildung der beabsichtigten Verbindung unterstützen oder einleiten. Zu diesem Zweck kann man die nicht von dem Kolben bestrichenen Kompressorinnenflächen mit einem Gemenge von Karborundum mit Platioscbwamm unter Beimischung geeigneter bindestoffe, Wasserglas, Graphit mit fluor.
'hahigen Beimengungen usw. überziehen. Da bekanntlich derartig gebaute Kompressoren ausser- ordentlich hohe Inncntempcraturen vertragen, kann man ausserdem die Gemischbestandteile an passenden billigen heizquellen möglichst hoch bereits vorgewärmt in den Zylinder einführen.
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Diezur, Hitzeerzougung verwondete Kompressionaonergie kann durch gleich darauf folgende Expansion'bis auf den ondothormisch gebundenen Beitrag ohne grosse äussere Verluste wieder gewonnen werden. Ist noch eine Zusatzenergie ausser der Kompressions.
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gegebenenfalls sofort darauffolgenden Expansionshubes als freie mechanische Energie verfügbar. Der Kompressor. arbeitet dann günstig im Viertakt, d. h. in vier aufeinanderfolgenden Kolbenhüben saugt er an, komprimiert, expandiert und stösst aus.
Da diese Zusatzenergie technisch in etwas grösserem Betrage hinzugefügt werden muss, als der zum Aufbau der gewünschten chemischen Verbindung gerade notwendigen Zusatzenergiemenge entspricht, so erfordert der betreffende Kompressor also nicht nur keine äussere Antriebskraft, er wird sogar noch als Kraftmaschine mit dienen. Die Abgase werden dann heisser als das angesaugte Gemisch sein, so dass letzteres an den Abgasen der vorhergehenden Arbeitsspiele vorgewärmt werden kann.
Ein weiterer grosser Vorzug des Verfahrens besteht darin, dass der hohe Druck die Schnelligkeit und Vollständigkeit der chemischen Reaktion günstig beeinflusst, zumal wenn man den Kompressionsraum so ausgestaltet, dass der gesamte Inhalt während der Kompression an der Zuführungsstetle der sekundären Energie vorboigetrieben wird.
Dasselbe Ziel kann auch dadurch erreicht werden, dass men am Ende der Kompression den fertig komprimierten Inhalt unter Preisgabe der aufgewendeten Verdichtungsarbeit sofort entweichen lässt und darauf während des Kolbenausganges neue Verbindungsbestandteile ansaugt, also im Zweitakt arbeitet.
Im übrigen eignet sich die Viertaktkompression infolge Wiedergewinnung der Verdichtungsarbeit durch Expansion insbesondere für endothermische Verbindungen solcher
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oder günstig mitwirkenden Gases bedürfen, um in Pulverform gebracht oder in Dampfform zerstäubt absatzweise der Kompressionserhitzung ausgesetzt worden zu können.
Auf diese Weise wird es möglich, z. B. organische Substanzen wie aromatische Verbindungen fein zerstäubt durch die gebildeten Stickstoff verbindungen während deren Bildung zu nitrieren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Darstellung endothermischen Verbindungen durch Erhitzung, gekennzeichnet durch die Erzeugung der erforderlichen Hitze in der Weise, dass an der Reaktion beteiligte oder nichtbeteiligte Gase in dem Zylinder eines Kompressors in der für jedes Spiel in Frage kommenden Menge zur Kompression und hierauf innerhalb oder ausserhalb der Zylinder zur Expansion gelangen, wobei die zur Bildung der endothermischen Verbindung aufgebraucht Wärmemenge entweder auf mechanischem Wege oder durch dem komprimierten Gase zugeführte sekundäre Energie (Elektrizität, Flammwirkung) in jedem Arbeitsspiel ersetzt wird.