Verfahren zur katalytischen Verbrennung eines explosiblen Gasgemisches. Le Chatelier hat erkannt, dass das Zurück schlagen der Explosion eines explosiblen Gas gemisches durch ein langes Rohr von sehr geringem Querschnitt verhindert werden kann. Für die technische Durchführung solcher katalytischen Gasreaktionen, bei denen das reagierende Gasgemisch explosive Eigen schaften besitzt, ist diese Feststellung jedoch praktisch wertlos, sowohl als Folgen des sehr beträchtlichen Gaswiderstandes, als auch auf Grund der Schwierigkeit der Anordnung eines Katalysators in derartig engen Röhren.
Es wurde nun gefunden, dass der gleiche explosionsverhindernde Effekt bei der kata lytischen Verbrennung eines explosiblen Gas gemisches dadurch erreicht werden kann, dass man das Gasgemisch in einer dünnen Gas schicht verbrennen lässt, indem man zum Beispiel das Reaktionsgemisch anstatt durch Röhren von kleinem Durchmesser durch einen Zwischenraum zwischen der innern Wandung des zur Verbrennung dienenden Kontakt apparates und einem in diesem befindlichen Katalysator von geeigneter Form hindurch presst.
Das zur Erreichung des Effektes not wendige Mindestmass der Schichtdicke ist etwas verschieden bei verschiedenen Reak tionen, muss aber auf alle Fälle so klein sein, dass Explosionen auch bei Überschreitung der kritischen Entzündungstemperatur des betref fenden Gasgemisches nicht eintreten können. Im allgemeinen kommen Schichtdicken von 0,1-1 Millimeter in Betracht.
Im Gegensatz zu der Le Chatelierschen Beobachtung lässt sich die oben erwähnte Feststellung technisch verwerten, da der Gas widerstand solcher dünnen Schichten nicht sehr beträchtlich ist und die Artordnung eines geeigneten Katalysators ohne weiteres mög lich ist.
Bei einer praktischen Ausführung des Verfahrens lässt man zum Beispiel das Gas gemisch mit grosser Strömungsgeschwindigkeit durch den geringen Zwischenraum zwischen zwei zweckmässig gekühlten Metallplatten und einem in diesem befindlichen Katalysator in Form eines Metalldrahtnetzes hindurch gehen. Die vom Gasgemisch bestrichene, wirksame Oberfläche des Katalysators kann durch geeignete Formgebung dieses letzteren in weiten Grenzen verändert werden.
Das Verfahren ist besonders geeignet zur katalytischen Verbrennung von Ammoniak mit Sauerstoff.
Infolge der starken Explosivität von Am- moniak-Sauerstoffgemischen mit einem Am moniakgehalt von 15 bis 79 Volumenprozent müssen nämlich besondere Massnahmen ge troffen werden, um derartige Gemische zwecks Herstellung von Stickoxyden bezw. Salpeter säure, katalytisch verbrennen zu können und gerade hierbei hat sich das Verfahren be sonders bewährt.
Die Wirksamkeit des Verfahrens in bezug auf die Verhinderung von Explosionen bei der Verbrennung von Ammoniak-Sauerstoffgemi- sehen ergibt sich daraus, dass die Reaktion durch Anzünden des aus dem oben erwähnten Zwischenraum herausströmenden, explosiblen Gasgemisehes eingeleitet werden kann, indem die entstehende Explosionsflamme nicht zu rückschlägt, sondern nach kurzer Zeit von selbst auslöscht, nachdem die katalytische Verbrennung im Innern des Kontaktapparates begonnen hat.
Process for the catalytic combustion of an explosive gas mixture. Le Chatelier has recognized that a long pipe with a very small cross-section can prevent an explosion of an explosive gas mixture from striking back. For the technical implementation of such catalytic gas reactions, in which the reacting gas mixture has explosive properties, this finding is practically worthless, both as a consequence of the very considerable gas resistance, as well as due to the difficulty of arranging a catalyst in such narrow tubes.
It has now been found that the same explosion-preventing effect in the catalytic combustion of an explosive gas mixture can be achieved by letting the gas mixture burn in a thin gas layer by, for example, the reaction mixture instead of through tubes of small diameter through a The space between the inner wall of the contact apparatus used for combustion and a catalyst of suitable shape located in it is pressed through.
The minimum layer thickness required to achieve the effect is slightly different for different reactions, but must in any case be so small that explosions cannot occur even if the critical ignition temperature of the gas mixture in question is exceeded. In general, layer thicknesses of 0.1-1 millimeters are possible.
In contrast to Le Chatelier's observation, the above-mentioned finding can be used technically, since the gas resistance of such thin layers is not very considerable and the species order of a suitable catalyst is readily possible, please include.
In a practical implementation of the process, for example, the gas mixture is allowed to pass at high flow speed through the small space between two suitably cooled metal plates and a catalyst in the form of a metal wire mesh. The effective surface of the catalyst coated by the gas mixture can be changed within wide limits by suitable shaping of the latter.
The process is particularly suitable for the catalytic combustion of ammonia with oxygen.
As a result of the strong explosiveness of ammonia-oxygen mixtures with an Am monia content of 15 to 79 percent by volume, special measures must be taken to prevent such mixtures for the production of nitrogen oxides respectively. Nitric acid, to be able to burn catalytically and this is where the process has proven to be particularly effective.
The effectiveness of the method in terms of preventing explosions in the combustion of ammonia-oxygen mixtures results from the fact that the reaction can be initiated by igniting the explosive gas mixture flowing out of the space mentioned above, in that the resulting explosion flame does not flash back , but extinguishes itself after a short time after the catalytic combustion has started inside the contact apparatus.