CH95838A - Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen im Innern von Kolbenmaschinen. - Google Patents

Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen im Innern von Kolbenmaschinen.

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CH95838A
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Brutzkus Markus
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Brutzkus Markus
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/06Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
    • B01J3/08Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances

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Description


  



  Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen im Innern von Kolbenmaschinen.



   Die Ausf hrung von chemischen Reak    ti. onen    im Innern von Kolbenmaschinen, z. B. von Verbrennungsmotoren, ist   beka. nnt.    Dabei aber wurde nur an die Erwärmung der Stoffe durch Kompression und Umwandlung der    W   irme    in Arbeit bei der Expansion ge dacht.



   Bei dem vorliegenden Verfahren werden nttn chemische Reaktionen im Innern von
Kolbenmaschinen zwecks Gewinnung der
Endstoffe ausgeführt, und zwar beruht clas Verfahren darauf, dass man im Innern der Kolbenmasohine die einen eindeutigen Verlauf der Rea-ktion   begünstigenden Zustands-    bedingungen herstellt und bis zum   Schlusse    aufrecht erhält.



   Befindet sich ein System von chemischen Körpern, die aufeinander chemisch einwirken können, im   Gleichgewiclit,    so finden bei Än  derung    der Zustandsbedingungen, d. h.



  Druck und Temperatur, wie bekannt, zwischen den chemischen Körpern solche Reaktionen statt, die den   entspreehenden Ände-    rungen   entgegenwirken.    Haben wir zum Bei spiel ein System von N, H und   NE3    bei be    stimmtem    Drucke und bei bestimmter
Temperatur im Gleichgewicht, so wird sich bei Vergrösserung des Druckes bei gleichbleibender Temperatur aus den Gasen
Ammoniak bilden ; umgekehrt wird bei Ver    kleinerung    des Druckes bei gleichbleibender Temperatur Ammoniak in die Gase zerfallen.



  Lassen wir den Druck konstant und erhöhen wir die Temperatur, so wird Ammoniak zerfallen ; umgekehrt, erniedrigen wir die Temperatur, so wird sich Ammoniak bilden. Daraus kann die Folgerung gezogen werden, dass in einem System von N, H und   N1I3    sich Ammoniak bildet, wenn wir den Druck in kon  tinuierlichem    Steigen   und-gleichzeitig die    Temperatur in kontinuierlichem Fallen hal  ten.    In der gleichzeitigen Änderung des Druckes und der Temperatur in bestimmten Richtungen haben wir ein Mittel in der Hand, chemische   Reaktionen in bestimmter Rich-    tung mit   nötiger    Geschwindigkeit zu leiten.



  F r den Gang einer chemischen Reaktion ist nicht allein die   Hoche    des Druckes und der Temperatur massgebend, sondern auch deren VerÏnderlichkeit wÏhrend der Reaktion.



   Die für den eindeutigen Verlauf einer Reaktion günstigen Bedingungen lassen sich nun bei deren Durchführung im Innern von Kolbenmaschinen leicht herstellen und   auf-    recht erhalten. Ist die Reaktion eingeleitet, so mu¯ sich der Kolben in solcher Richtung bewegen, da¯ bei Reaktionen mit Vergrösserung der Zahl der Moleküle der Druck in   l. ontinuierliehem    Fallen, bei Reaktionen mit Verminderung der Zahl der ZIoleküle der Druck in kontinuierlichem Steigen sich befindet und gleichzeitig, wenn die Reaktion   exothermisch    ist, die Temperatur sich in kontinuierlichem Fallen, wenn sie   endother-    misch ist, die Temperatur sich in   kontinuier-    lichem Steigen befindet.



   Zur Erreichung des erforderlichen Verlaufes der Zustandsbedingungen kann eine entsprechende,   allmähliche Einfuhrung    eines oder einiger noch fehlender reagierender Stoffe viel beitragen.



   Die Erwärmung und Abkühlung müssen, wenn sie nicht durch gleichzeitige Kompression resp. Expansion erzeugt werden oder nieh't   geniigend    erzeugt werden, durch besondere Mittel bewerkstelligt werden. Es können dazu folgende Mittel angewandt werden : Einf hrung erwärmender, resp. abk hlender Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten in den Zylinder ; K hlung resp. Erwärmung durch Flächen, die von au¯en direkt geheizt oder gekühlt werden, oder durch Schlangenrohren, die im   Kompressionsraume unterge-    bracht sind. Das reagierende Gemisch kann auch durch elektrische Flammenbogen und durch elektrische Heizkörper erhitzt werden.



   Die für manche Reaktion notigen   Rata-    lyten können im   Rompressionsraum unterge-    bracht werden. Dabei können diese Katalyten zum Beispiel durch elektrische Heizkörper geheizt resp. durch naheliegende Röhren gekühlt werden, damit sie mit einer f r ihre Wirkung geeigneten Temperatur arbeiten.



   Als Grenzfall können wir den Fall    bye-    trachten, bei welchem die durch die ange  wandten, mechanischen    Mittel hervorge  braclite    Änderung der Zustandsbedingungen durch die Änderungen, die durch die   Reak-    tion   hervorgebraclit werden,    gerade kompensiert werden.



   Ist der Kolben am Ende des   entsprechen-    den Hubes angelangt, so werden die Gase resp. DÏmpfe aus dem   Zylinder herausgelas-      sen und neue    zu bearbeitende Mengen eingeführt.



   Alle chemischen Reaktionen können in Hinsicht auf Veränderliehlieit in der Wärme und der   Molekülzahl    in sechs Gruppen eingeteilt werden. F r jede dieser Gruppen wird sich das Verfahren folgendermassen gestalten :    I.    Gruppe :   Exothermische    Reaktionen mit Vergrösserung der Zahl der Moleküle.



   Diese Reaktionen müssen bei kontinuierlich fallendem   Druek    und kontinuierlich fallender Temperatur ausgeführt werden. Sie müssen daher im Expansionshube ausgeführt werden.



   II. Gruppe : Exothermische Reaktionen mit gleichbleibender Zahl der Moleküle.



   F r solche Reaktionen ist die Veränderlichkeit des Druckes belanglos. Die Temperatur aber muss in kontinuierlichem Fallen gehalten werden. Diese Reaktion ist im Expansionshube auszuführen.



   III. Gruppe : Exothermische Reaktionen mit Verkleinerung der Zahl der Moleküle.



   Diese Reaktionen müssen bei   kontinuier-    lich steigendem   Drueke und kontinuierlich    fallender Temperatur ausgeführt werden. Es ist diese Reaktion im   Kompressionshube aus-    zuführen. Das Fallen der Temperatur,   unge-    achtet der freiwerdenden WÏrme und der   Kompressionswärme    muss durch   energische    Kühlung erzielt werden.



   IV. Gruppe : Endo'thermisehe Reaktionen mit Vergr¯¯erung der Zahl der Moleküle.



   Diese   Peaktionen sind    bei kontinuierlich fallendem Drucke, aber gleichzeitig steigender Temperatur auszuführen. Sie sind im Ex  pansionshube    auszuführen. Das Steigen der Temperatur, ungeachtet der Expansion und der Bindung der WÏrme, ist durch Heizung zu bewerkstelligen. 



   V. Gruppe : Endothermische Reaktionen mit gleichbleibender Zahl der   Molekiil.    e.



   Für diese Reaktionen ist die   Veränderlich-    keit des Druckes belanglos. Die Temperatur   aber mué    in kontinuierlichem Steigen gelialten werden. Diese Reaktionen sind im Kom  pressionshube    auszufiihren.



   VI. Gruppe : Endothermische Reaktionen mit Verkleinerung der Zahl der Moleküle.



   Diese Reaktionen müssen bei   kontinuier-    lich steigendem Drucke und gleichze¯tig kon  tinuierlich    steigender Temperatur ausgeführt werden. Diese Reaktionen sind im   Kompres-    sionshube auszuführen.



     1.    Anlagerungs und Synthesereaktionen.



   Diese Reaktionen, wie z.   B.    verschiedene Anlagerungen von Wasserdampf, Stickstoff oder Ammoniak an   Azethylen,    Anlagerungen von Wasserdampf ocler Wasserstoff an   Koh-      lenoxyd    und Kohlensäure, die Synthese von   ameisensaurem Natron    aus CO und Ätznatron, die Synthese von Ammoniak aus den Gasen Stickstoff und Wasserstoff und an  dere      ähnliche    Reaktionen, sind exothermische   Reaktionen mit Verkleinerung der Zahl    der Moleküle, sie gehoren der Gruppe III an, sie müssen daher im Kompressionshube mit    gleichzeitiger energischer Kühlung ausge-    führt werden, damit der Druck im Steigen,

   die Temperatur aber   ungeachtet der Kom-    pression und dem Freiwerden von Wärme sich im Fallen befindet.



   Diese Reaktionen erfolgen meistens durch   Einwirkung von Eatalyten    oder   physikali-      schen    Agenzien, die im   Endkompressions-    raum untergebracht werden können.



   Soll Ammoniak aus den Gasen N und   H    hergestellt werden, so   muR      der Wompressor    das   Gemiseh    der Gase ansaugen, die zuerst bei einer gewissen Temperatur und bei einem   gewissen Druck vorkomprimieren.   



   Beim weiteren Gang des Rolbens soll der Druck weiter steigen, die Temperatur aber im Fallen erhalten werden, was durch die Einführung von   vorkomprimiertem    Gemisch der beiden Gase oder auch durch Einführung einer Fl ssigkeit erreicht werden kann. Es wird sich Ammoniak auf diese Weise auch ohne Katalyten bilden.



   2. Kondensationsreaktionen.



   Diese Raktionen, wie z. B. die Kondensa  tionen    von Aze'thylen, sind   exothermische    Reaktionen mit Verkleinerung der Zahl der Moleküle, sie gehören folglich der Gruppe III an. Sie   kÏnnen    daher auf dieselbe Weise ausgeführt werden wie die oben beschriebenen   Synthesereaktionen.   



   3. Spaltungsreaktionen.



   Die wichtigsten technologischen Spal  tungsreaktionen    sind die Spaltungen von Erdund   Teerölen.    Spaltungen sind   mit Vergro-      sserungen    der Zahl der Moleküle verbunden, es gibt wie   exothermische    so auch   endother-    mische Spaltungen. Die ersteren gehören der Gruppe I, die letzteren der Gruppe IV an.



  Sie können alle daher im Expansionshube vorgenommen werden.



     4.    Hydrierungen.



   Dieselben sind exothermische Vorgange mit Verkleinerung der Zahl der Moleküle, sie gehören folglich der Gruppe III an. Sie m ssen daher im Kompressionshube mit   Arme-    abführung vorgenommen werden. Die technologisch wichtigste dieser Reaktionen ist die Hydrierung der ungesättigten Fettsäuren zu gesättigten, die zum Beispiel wie folgt ausgeführt werden kann :
Der Kolben saugt Wasserstoff an und komprimiert denselben bis zu einem gewissen   Druck-und Temperaturzustand.    Dann wird noch im   Eompressionshube    durch Uberdruck die ungesättigte, fein ver'teilte Fettsäure all   mählich eingeführtundweiterkomprimiert.   



  Das Fallen der Temperatur kann dadurch bewerkstelligt werden, dass das Öl in   Flüssig-      keitsform    verbleibt.



   5.   Verseif2tngen.   



   Diese VorgÏnge verlaufen meistens mit gleichbleibender Zahl der Moleküle. Sie gehören der Gruppe II an, wenn sie exothermisch sind, und der Gruppe V, wenn sie endo 'thermisch sind. Im ersten Falle müssen sie nach dem Vorhergehenden im Expansionshube ; im zweiten Falle im   Kompressionshube    ausgeführt werden. Der Kolben saugt das   Yerseifungsmittel    in Dampfform an und   kom-      primiert    es bis zu einem gewissen Druck-und Temperaturzustand. Das Verseifungsmaterial wird im ersten Falle am Anfang des Expan  sionshubes,    im zweiten Falle noch im Kompressionshube, fein verteilt, in den   vorkom-      primierten    Dampf eingef hrt.



   6. Oxydationsreaktionen.



   Diese Reaktionen sind fast ausschliesslich   exothermische    Reaktionen, meistens mit Ver  kleinerung    der Zahl der Moleküle. Sie gehören dann der Gruppe III an und müssen dann im   Kompressionshube    mit stark innerer Kühlung ausgeführt werden. Zu dieser Gruppe gehören die Oxydation der Kohlenwasserstoffe zu Alkoholen,   die Uberführung    von SO2 in SO und die Oxydation von Chlorwasserstoff zur   Gewinnung    von Chlor. Diese beiden Reaktionen sind im   Kompressionshube    mit starker innerer Kühlung auszuführen.



   7. Substitutionsreaktionen.



   Diese Reaktionen können sehr verschiedener Art sein. Als Beispiel soll hier die Herstellung von Soda beschrieben werden.



   Die Herstellung von Soda ist ein   exother-    mischer Vorgang mit Verkleinerung der Zahl der   Moleküle.    Sie gehört der Gruppe III an.



  Die P. eaktion muss daher im   Kompressions-    hube mit innerer K hlung ausgef hrt werden.



  Der Kolben saugt Kohlensäure an und komprimiert sie bis zum   neitigen Druek-und      Temperaturzustand.    Nun wird im Zylinder, noch im   Kompressionshube    eine fein verteilte,    ammoniakalische Koclsalzlösung eingefiihrt.   



  Die   Menge der eingeführten Flüssigkeit muB    so bemessen werden, dass der nötige Verlauf der Temperatur zustande kommt. Die gewon  nenen    Produkte können am Ende des Kom  pressionshubes    herausgeführt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Ausführung von chemi- schen Reaktionen im Innern von Kolbenmaschinen, dadurch gelcennzeichnet, dass ¯ während des Verlaufes der Reaktion im Innern der Kolbenmaschine die einen eindeu tigen Verlauf der Reaktion begünstigenden Zustandsbedingungen hergestellt und bis zum Schlusse aufrecht erhalten werden.
CH95838D 1919-12-22 1920-12-21 Verfahren zur Ausführung von chemischen Reaktionen im Innern von Kolbenmaschinen. CH95838A (de)

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DE95838X 1919-12-22

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CH95838A true CH95838A (de) 1922-08-16

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ID=5645643

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3105017A1 (fr) * 2019-12-23 2021-06-25 Andreas Doering Procédé et appareil pour la préparation de composés chimiques

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