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Verfahren zur H e r s t e l l u n g v o n S t i c k s t o f f v e r b i n d u n g e n.
Es ist eine seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannte Tatsache, dass die Alkaliund Erdalkalimetalle ebenso wie die Hydrate, Oxyde oder Karbonate dieser Metalle, bei Gegenwart von Kohlenstoff auf erhöhte Temperatur gebracht und einer Stickstoffatmosphäre ausgesetzt, diesen chemisch zu binden vermögen. Viele auf dieser Kenntnis beruhende Verfahren zur Bindung von Stickstoff sind patentiert worden. Aber da, wo diese Patente im fabrikatorischen Massstab ausgeübt werden sollten, stellten sich grosse Übelstände ein : es war schwierig und äusserst kostspielig, die für die Reaktion notwendige Temperatur zu erreichen, wobei zudem noch die Retorten, in denen die Reaktion vorgenommen wurde, infolge des basischen Charakters der Beschickung stark angegriffen wurden.
Laut vorliegender Erfindung soll die Erhitzung der Masse auf elektrischem Wege erfolgen, und zwar in einer Weise, die einen kontinuierlichen Betrieb gestattet.
Dieses geschieht der Erfindung zufolge so, dass das Reaktiunsgemenge, d. h. ein Gemenge
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Masse durch den elektrischen Strom entwickelte Warmemenge zur Bildung von Karbid benutzte und erst das Karbid bei unterhalb seiner Bildungstemperatur liegender Temperatur mit Stick- stoff zur Umsetzung brachte. Da zur Bildung des Karbids eine wesentlich höhere Temperatur erforderlich ist als zur Bundung von Stickstoff durch ein bekanntes Reaktionsgemenge, so ergibt sich hiebei eine ungünstige Warmeökonomie und infolge der starken Bildungstemperatur des
Karbids eine starke Beanspruchung der Ofenwandung.
Diese Nachteile werden bei dem vorliegenden Verfahren vermieden, welches sich von den oben erwähnten vorbekannten Verfahren der Bindung von stickstoff durch Erhitzung von Reaktiongemengen ohne deren Umwandlung in Karbid ausser durch die Anwendung der elektrischen Heizung an sich dadurch unterscheidet, dass das Reaktionsgemenge in einem besonderen Vorbereitungszustande benutzt wird, m welchem es stromleitend und auch bei der Reaktionstemperatur gasdurchlässig ist, wovon der Erfolg des Verfahrensabhängt.
Um dem Reaktionsgemenge eine Form zu geben, in welcher es mit Erfolg zur Strunileitung als Widerstandsmasse benutzt werden kann. unterwirft man das aus Alkali-oder ErdalkaliverbindungennebsteventuellenZuschlägenundausSteinkohlebestehendestaubfeineGemenge, vorzugsweise nach Brikettierung desselben, einem Verkokungsprozess. Dadurch erhält das Gemenge stuckige Form, eine gegenüber dem unverkokten Gemisch erhöhte elektrische Leitfähigkeit und eine poröse gasdurchlässige Struktur und damit die für die Gasbehandlung wünschenswerte grosse Oberfläche, welche e auch durch die Erhitzung nicht verliert.
Geht man beispielsweise von einem Gemenge von gleichen Gewichtsteilen Bariumkarbonat und Steinkohle aus, so erhält man einen Mischkoks, wie er für die Durchführung der Stickstoffbindung in einer elektrischen Erhitzungszone geeignet ist, und dessen Zusammensetzung einem Gemenge von zirka 60% Ba. numkarbonat und zirka 40% Koks entspricht.
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Die kontinuierliche Erhitzung beliebiger Mengen des so hergestellten Materials, zwecks Bindung von Stickstoff, kann zweckmässig in einem Schachtofen der aus der Zeichnung er. sichtlichen Konstruktion erfolgen.
Etwa in halber Höhe des Schachtes e sind durch zwei gegenüberstehende Wandungen a des Schachtes Elektroden b quer durchgeführt, die in den Beschickungaraum hineinragen. Um zu erreichen, dass in der Hauptsache nur der soeben zwischen den Elektroden liegende Teil der Beschickung am Stromtransport teilnimmt, ist der Schacht durch Zwischenwände c aus nicht leitendem Material bis in die Nähe der Elektrodenzone von oben und von unten her geteilt. Die Elektroden können aus Kohle, Graphit usw., zweckmässig aber aus gekühltem Metall bestehen.
Die Entnahme des Materials geschieht an der Sohle des Schachtes, in demselben Masse wird an der Gicht neues Material aufgegeben.
Der Stickstoff oder das stickstoffhaltige Gas wird an der Sohle d eingeblasen und durchstreicht die nach unten sinkende Beschickung von unten nach oben. Die Abgase verlassen den Ofen bei f.
Der auf der Zeichnung veranschaulichte Ofen ist als mit zwei Elektroden b ausgestattet angenommen. Es hindert natürlich nichts, eine grössere Zahl von Elektroden, beispielsweise bei Anwendung von Drehstom drei Elektroden, anzuwenden, wobei zweckmässig auch die Zahl der isolierenden Zwischenwände c entsprechend gewählt wird, so dass senkrecht zu jeder im Ofenschacht auftretenden Hauptstromrichtung eine Querwand im Schacht vorgesehen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Stickstoffverbindungen aus Reaktionsgemengen von Verbindungen der Alkalien oder Erdalkalien nebst eventuellen Zuschlägen und Kohle unter Hindurchführung derselben durch eine elektrische Erhitzungszone, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemenge durch Verkokung eines kohlehaltigen Gemisches seiner Bestandteile in eine zur Stromleittmg fähige, auch in der Hitze gasdurchlässige Form gebracht. und in der elektrischen Erhitzungszone als Widerstandsmasse benutzt wird.
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Process for the c o rm u n g o f S t i c k s t o f f v e r b i n d u n g s.
It has been a fact that has been known since the middle of the last century that the alkali and alkaline earth metals, as well as the hydrates, oxides or carbonates of these metals, are able to bind them chemically in the presence of carbon and exposed to a nitrogen atmosphere. Many methods of binding nitrogen based on this knowledge have been patented. But where these patents were to be exercised on a manufacturing scale, great problems arose: it was difficult and extremely expensive to reach the temperature necessary for the reaction, and the retorts in which the reaction was carried out were also due to the basic character of the charge were strongly attacked.
According to the present invention, the mass is to be heated electrically, in a manner that allows continuous operation.
According to the invention, this is done in such a way that the reaction quantity, d. H. a mixture
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Mass used the amount of heat developed by the electric current to form carbide and only reacted the carbide with nitrogen at a temperature below its formation temperature. Since a significantly higher temperature is required for the formation of the carbide than for the binding of nitrogen by a known reaction mixture, this results in an unfavorable heat economy and due to the high formation temperature of the
Carbide puts a heavy load on the furnace wall.
These disadvantages are avoided in the present method, which differs from the above-mentioned previously known methods of binding nitrogen by heating reaction mixtures without converting them into carbide except through the use of electrical heating itself, in that the reaction mixture is used in a special preparatory state is, m which it is conductive and gas-permeable even at the reaction temperature, on which the success of the process depends.
In order to give the reaction mixture a form in which it can successfully be used as a resistance mass for conducting Struni. the fine dusty amount consisting of alkali or alkaline earth compounds as well as possible additives and coal is subjected to a coking process, preferably after briquetting the same. This gives the mixture a lumpy shape, an increased electrical conductivity compared to the uncoked mixture and a porous, gas-permeable structure and thus the large surface area that is desirable for gas treatment and which does not lose due to heating.
Assuming, for example, a mixture of equal parts by weight of barium carbonate and hard coal, a mixed coke is obtained, as it is suitable for carrying out the nitrogen fixation in an electrical heating zone, and its composition is a mixture of about 60% Ba. carbonate and about 40% coke.
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The continuous heating of any amount of the material produced in this way, for the purpose of binding nitrogen, can expediently in a shaft furnace as shown in the drawing. visible construction.
About halfway up the shaft e, electrodes b are passed transversely through two opposing walls a of the shaft and protrude into the loading space. In order to ensure that mainly only the part of the charge just lying between the electrodes takes part in the current transport, the shaft is divided from above and below by partition walls c made of non-conductive material up to the vicinity of the electrode zone. The electrodes can be made of carbon, graphite, etc., but are expediently made of cooled metal.
The material is extracted at the bottom of the shaft, and new material is added to the same extent at the gout.
The nitrogen or the nitrogen-containing gas is blown in at the bottom d and sweeps through the downwardly sinking feed from bottom to top. The exhaust gases leave the furnace at f.
The furnace illustrated in the drawing is assumed to be equipped with two electrodes b. Of course, there is nothing to prevent the use of a larger number of electrodes, for example three electrodes when using three-phase current, whereby the number of insulating partition walls c is expediently selected accordingly, so that a transverse wall is provided in the shaft perpendicular to each main flow direction occurring in the furnace shaft.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of nitrogen compounds from reaction mixtures of compounds of alkalis or alkaline earths together with any additives and coal while passing them through an electrical heating zone, characterized in that the reaction mixture is converted into a current conduction by coking a carbonaceous mixture of its constituents Heat gas-permeable form brought. and used as a resistive mass in the electrical heating zone.