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Verfahren zur Unterdrückung von Verbrennungsvorgängen bei der Berührung
von ozonhaltigem Sauerstoff mit Ozonisationsprodukte der ungesättigten aliphatischen
Monocarbonsäuren oder des a-Pinens enthaltenden Filmen Die Erfindung betrifft Verfahren
zur Verhinderung von Verbrennungsvorgängen bei der Berührung von ozonhaltigem -Sauerstoff
mit Ozonisationsprodukten der ungesättigten aliphatischen Monocarbonsäuren oder
des a-Pinens enthaltenden Filmen und insbesondere ein Verfahren zur Verhinderung
von Verbrennungsvorgängen in durch organische Ozonide oder deren Zersetzungsprodukte
verunreinigten Sauerstoff-Ozon-Gemischen, wobei sich diese Ozonidzersetzungsprodukte
während der Ozonisation ungesättigter. aliphatischer Carbonsäuren oder des a-Pinens
mit Sauerstoff-Ozon-Gemischen gebildet haben.
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Es ist bekannt, daß die Leistung eines Ozonisators um nahezu 100%
gesteigert wird, wenn an Stelle von Luft zur Ozonerzeugung Sauerstoff verwendet
wird. Diese Leistungssteigerung erzielt man ohne Erhöhung der elektrischen Energiezufuhr
zu dem Ozonisator. Es ist auch bekannt, daß mehr als 20% Sauerstoff und bestimmte
inerte Gase wie Stickstoff Kohlendioxyd enthaltende Gemische ebenfalls die Leistung
des Ozonisators steigern. Die bei der Verwendung von Sauerstoff zur Herstellung
von Sauerstoff-Ozon-Gemischen auftretenden Gefahren werden überraschend vergrößert,
wenn die Sauerstoff-Ozon-GemiSChe anschließend zur Ozonisation ungesättigter, organischer
Verbindungen verwendet werden, wobei sich in dem Ozonisationsgemisch Ozonide oder
Ozonidzersetzungsprodukte enthaltende Filme bilden. Es wurde gefunden, daß diese
Filme und die sie umgebende Sauerstoff-Ozon-Atmosphäre sich wie- ein Brennstoffgemisch
verhalten, obwohl viel zu wenig organische Dämpfe zur Bildung eines brennbaren Dampfgemisches
aus Ozoniden, deren Zersetzungsprodukten und ozonhaltigem Sauerstoff zugegen zu
sein scheinen. Wenn diese Ozonide oder Ozonidzersetzungsprodukte in einer Sauerstoff-Ozon-Atmosphäre
durch einen Funken oder anderweitig gezündet werden, erfolgt eine äußerst rasche
Verbrennung, die in einem geschlossenen Gefäß leicht zu einer heftigen Explosion
führen kann. Es ist nicht genau bekannt, warum diese Filme in einer Sauerstoff-Ozon-Atmosphäre
so reagieren, weshalb theoretische Erläuterungen hier unterlassen werden.
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Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die Verbrennung dieser
Filme in einer Sauerstoff-Ozon-Atmosphäre dadurch verhindert werden kann, daß man
diese Sauerstoff-Ozon-Atmosphäre mit einem inerten Gas verdünnt. Die Menge und die
Art des zu verwendenden inerten Gases ändert sich je nach der Art des indem Film
enthaltenen Ozonids oder Ozonidzersetzungsprodukts, nach der Zündtemperatur des
Ozonids oder des Zersetzungsprodukts in dem Gemisch und nach der Form und -den Abmessungen
des Reaktionsgefäßes. Das inerteGas ist auf das Ozonid oder das Ozonidzersetzungsprodukt
abzustimmen. Beispiele für als Verdünnungsmittel geeignete Gase werden nachstehend
angegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines neuen Verfahrens
zur Verhinderung von Verbrennungserscheinungen bei der Berührung von aus Ozoniden
oder Ozonidzersetzungsprodukten bestehenden Filmen mit enthaltenden Sauerstoff-Ozon-Gemischen,
wobei gemäß der Erfindung das Sauerstoff-Ozon-Gemisch mit einem inerten Gas verdünnt
wird.
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Gemäß der Erfindung kann ferner die zur wirksamen Unterdrückung der
Verbrennung erforderliche Menge des inerten Gases leicht für ein Film aus bekannten
Ozoniden oder Ozonidzersetzungsprodukten mit feststellbaren Zündtemperaturen enthaltendes
Reaktionsgemisch bestimmt werden.
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Die Erfindung kann in verschiedenen Ausführungsformen angewendet werden.
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Es wurde gefunden, daß der gefährliche Ozonidanteil in der Ozon-Sauerstoff-Atmosphäre
nicht feststeht,
sondern sich je nach der Art des Ozonids und dem
Sauerstoffgehalt im Gasraum über dem Film ändert. Diese Filme entstehen bei der
Ozonisation, besonders bei Kreislaufführung der Reaktionsteilnehmer, entweder aus
den sich in dem Reaktionsbehälter selbst auf dessen Oberflächen bildenden Ozonisations-
und/ oder -zersetzungsprodukten oder durch deren Versprühung oder Mitreißen in den
Gasstrom.
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Die gefährliche Natur dieser Filme war bisher nicht bekannt, und die
Unterdrückung der Verbrennungserscheinungen an solchen Filmen durch mäßige Verdünnung
des Sauerstoffs in dem Sauerstoff-Ozon-Gemisch mit einem inerten Gas ist äußerst
überraschend.
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Gemäß der Erfindung wird das Sauerstoff-Ozon-Gemisch nicht so Zweitgehend
verdünnt, daß die Sauerstoffkonzentration unter dem Explosionspunkt liegt, sondern
sie wird je nach der Art des vorliegenden Ozonids und der verwendeten Vorrichtung
gemäß der Erfindung auf etwa 20 bis 80 Gewichtsprozent Sauerstoffkonzentration verdünnt,
um eine Verbrennung zu unterdrücken. Die angegebenen Zahlen gelten mindestens für
bestimmte Ozonide, die im folgenden untersucht worden sind.
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Bei einem derartigen Verdünnungsdraht ist so viel Sauerstoff zugegen,
um eine normale Verbrennung, nicht jedoch eine Verbrennung in den beschriebenen
Ozonidfilmen zu unterhalten.
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Die Erscheinung, welche erfindungsgemäß vermieden werden soll, ist
als ob ein brennbares Gemisch zugegen wäre, obwohl im Gasraum zu wenig organischer
Stoff vorhanden ist, um tatsächlich ein brennbares Gemisch ergeben zu können. Dies
wird durch Experimente erläutert, bei welchen ein Film aus Ölsäure auf einer kalten
Oberfläche in reinem Sauerstoff keine Verbrennung unterhält. Hier ist kein brennbares
Gemisch zugegen, da der Gasraum im wesentlichen aus reinem Sauerstoff besteht. Ein
Film aus Ölsäureozonid unterhält andererseits auf einer kalten Oberfläche in reinem
Sauerstoff leicht eine Verbrennung, obwohl man auf Grund des Dampfdrucks des ölsäureozonids
unter den herrschenden Bedingungen kein brennbares Gemisch erwarten kann und der
Gasraum im wesentlichen nur reinen Sauerstoff enthält. Man beobachtet ferner, daß
ein Film aus Ölsäureozonid auf einer kalten Oberfläche in Luft keine Verbrennung
unterhält. Auch hier ist keine brennbare Mischung zugegen. Es ist daher anzunehmen,
daß die Verbrennung des Ozonids auf Oberflächenerscheinungen beruht, deren Natur
jedoch nicht bekannt ist.
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Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Temperaturen sind
die für das jeweilige Ozonid und die verwendete Vorrichtung sowie für die vorstehend
besprochenen anderen Faktoren bestimmten »Zündtemperaturen«. Diese »Zündtemperatur«
ist keine charakteristische Stoffeigenschaft des Ozonids oder des Ozonidzersetzungsprodukts
in dem Film und hängt auch von der Zusammensetzung der Gasatmosphäre und von der
Form und den Abmessungen der Vorrichtung ab. Beispiel 1 Eine Explosion durch Funkenzündung
von Ölsäure-. ozonidfilmen wurde in einer aus etwa 3 Gewichtsprozent Ozon, 42 Gewichtsprozent
Sauerstoff und 55 Gewichtsprozent CO, bestehenden Atmosphäre bei Erhöhung
der Temperatur des Ozonids auf etwa 180° C verursacht. Setzte man die Sauerstoffkonzentration
auf 37 Gewichtsprozent herab und erhöhte die Kohlendioxydkonzentration auf 60 Gewichtsprozent,
so konnte unter genau den gleichen Bedingungen durch Funkenzündung keine Explosion
hervorgerufen werden.
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Beispiel 2 Eine Explosion durch Funkenzündung von Filmen aus Ölsäureozonid
erfolgte in einer aus 100 Gewichtsprozent Sauerstoff bestehenden Atmosphäre bereits
bei etwa Raumtemperatur. Wurde der Sauerstoff mit etwa 50 Gewichtsprozent Kohlendioxyd
verdünnt, so konnte unter genau den gleichen Bedingungen durch Funkenzündung keine
Explosion hervorgerufen werden.
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Beispiel 3 Durch Funkenzündung von Filmen aus Ölsäureozonid in einer
aus 2 Gewichtsprozent Ozon und 98 Gewichtsprozent Sauerstoff bestehenden Atmosphäre
erfolgte eine Explosion. Wurde der Sauerstoff mit Kohlendioxyd auf etwa 42 Gewichtsprozent
verdünnt, so konnte unter genau den gleichen Bedingungen durch Funkenzündung keine
Explosion hervorgerufen werden.
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In dem vorstehenden Beispiel und in anderen wurde die Ozonkonzentration
absichtlich konstant auf etwa 1 bis 3°/o gehalten. Verwendet man für das erfindungsgemäße
Verfahren bekannte Ozonisatoren, so Übersteigt die Ozonkonzentration voraussichtlich
nie den Bereich von 0,5 bis 5%. Beispiel 4 Explosionen durch einen Funken in einem
Film aus a-Pinenozonid konnten in einem aus 1 Gewichtsprozent Ozon enthaltendem
Sauerstoff bestehenden Gasraum hervorgerufen werden. Weniger heftige Explosionen
traten auf, wenn der Kohlendioxydgehalt des Gasraumes auf etwa 50 bis 65 Gewichtsprozent
erhöht wurde und überhaupt keine Explosion konnte hervorgerufen werden, wenn die
Kohlendioxydkonzentration im Gasraum 70 bis 80 Gewichtsprozent betrug.
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Die Zugabe des verdünnenden, inerten Gases zu dem Sauerstoff-Ozon-Gemisch
kann gemäß der Erfindung auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Beispiel wird nahezu
reiner Sauerstoff durch den Ozonisator geleitet, wobei sich ozonhaltiger Sauerstoff
bildet, der dann mit der erforderlichen Menge eines unter den Reaktionsbedingungen
inerten Gases verdünnt wird. Dieses Gasgemisch wird dann zur Ozonisation verwendet.
Nach dem Verbrauch des Ozons gelangt das aus Sauerstoff und dem inerten Gas bestehende
Gemisch in eine geeignete Wasch- oder Kühlvorrichtung, wo das inerte Gas von dem
Sauerstoff abgetrennt und der Sauerstoff komprimiert und gegebenenfalls gereinigt
wird, bevor er in den Ozonisator zurückgeführt wird.
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Eine andere Möglichkeit zur Einführung des inerten Gases in das Sauerstoff-Ozon-Gemisch
besteht darin, daß man einen Strom nahezu reinen Sauerstoffs mit soviel Kohlendioxyd
verdünnt, daß eine spätere Zündung der Filme unterdrückt wird, worauf man dieses
Gasgemisch durch den Ozonisator schickt. Das ozonhaltige Gasgemisch wird dann zur
Ozonisation verwendet und das verbleibende ozonfreie Sauerstoff-Kohlendioxyd-Gemisch
gegebenenfalls gereinigt und in den Ozonisator zurückgeführt. Vor der Rückführung
des Gasgemisches in den Ozonisator wird ein etwaiger Verlust an Kohlendioxyd wieder
ausgeglichen.
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Natürlich kann an Stelle von Kohlendioxyd jedes andere gegen Ozon
inerte Verdünnungsgas, wie Argon und Helium, verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren können bekannte Ozonisationsvorrichtungen,
bekannte Apparate
und Anlagen zur Reinigung des Sauerstoffs und bekannte Anlagen zur Reinigung der
Sauerstoff-Verdünnungsgas-Gemische verwendet werden.
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Beispiel 5 Durch Funkenzündung der Filme des Tallölfettsäureozonids
wurde in einer aus etwa 2 Gewichtsprozent Ozon und 98 Gewichtsprozent Sauerstoff
bestehenden Atmosphäre eine Explosion verursacht. Wurde die Sauerstoffkonzentration
durch Verdünnung mit Helium auf etwa 79 Gewichtsprozent erniedrigt, so konnte unter
genau den gleichen Bedingungen durch Funkenzündung keine Explosion hervorgerufen
werden. Beispiel 6 Die Explosion durch Funkenzündung der Filme aus Ölsäureozonid
erfolgte in einer aus etwa 2 Gewichtsprozent Ozon und 98 Gewichtsprozent Sauerstoff
bestehenden Atmosphäre. Wurde die Sauerstoffkonzentration durch Verdünnung mit Argon
auf etwa 25 Gewichtsprozent erniedrigt, so konnte unter genau den gleichen Bedingungen
durch Funkenzündung keine Explosion hervorgerufen werden.