DE1151490B

DE1151490B - Verfahren zur Durchfuehrung von Gasreaktionen

Info

Publication number: DE1151490B
Application number: DET18934A
Authority: DE
Inventors: Yukio Tanaka
Original assignee: To A Kako K K
Current assignee: To A Kako K K
Priority date: 1959-09-01
Filing date: 1960-08-31
Publication date: 1963-07-18
Also published as: FR1266183A; SE300965B; CH378294A; GB916122A; NL255356A; BE594654A

Description

Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen Es ist bereits bekannt, Gasreaktionen dadurch durchzuführen, daß man elektrische Bogen- oder Funkenentladungen in einem zur Reaktion bestimmten Rohgas erzeugt. Hierbei ist jedoch die Ausdehnung der elektrischen Bogen- oder Funkenentladungen in dem Gas so gering, daß keine ausreichende Berührung des Gases mit den Funkenentladungen stattfindet und deshalb mit den Reaktionsprodukten vermischtes Rohgas die Reaktionskammer verläßt. Deshalb sind derartige Methoden mit dem Nachteil behaftet, daß die Ausbeute gering ist.
Andererseits ist ein Verfahren zur Durchführung chemischer und physikalischer Prozesse mit Hilfe elektrischer Entladungen vorgeschlagen worden, bei dem elektrisch leitende körnige Feststoffe in aufgelockertem Zustand verteilt sind. Zwar kann die Auflockerung der Feststoffteilchen durch einen von außen zugeführten Gasstrom unterstützt werden, aber die eigentliche Auflockerung geschieht durch eine Flüssigkeit, in der die Feststoffe verteilt sind und die mit einer die Auflockerung der Feststoffteilchen fördernden Strömungsgeschwindigkeit bewegt wird. Ferner geht die Entladung in Form von Lichtbögen zwischen den einzelnen Körnern durch Anlegung einer festen Wechselspannung an die Elektroden vor sich.
Es findet hier also zwar eine räumlich verteilte elektrische Entladung statt, an der gegebenenfalls auch das durchströmende Gas teilnehmen kann, aber grundsätzlich wird in der flüssigen Phase gearbeitet.
Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen in einer Wirbelschicht, wobei elektrische Entladungen zwischen den aufgewirbelten elektrisch leitenden Feststoffteilchen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Entladungen durch einen Impulsgenerator hervorgerufen werden.
Dadurch ergeben sich keine Lichtbogenentladungen, sondern kurzzeitige Funkenentladungen. Dies hat den Vorteil, daß die erzeugte Joulesche Wärme vernachlässigbar gering ist, so daß es der zusätzlichen Kühlwirkung durch eine Flüssigkeit nicht bedarf. So wird die Anordnung gegenüber dem älteren Vorschlag wesentlich vereinfacht.
Zwar ist es bekannt, Reaktionen und Zustandsänderungen von Stoffen mit Hilfe der Einwirkung von diskontinuierlichen elektromagnetischen Schwingungen niedriger Frequenz zu beeinflussen. Hierbei tritt aber keine Funkenentladung und keine Ionisierung auf, sondern nur atmosphärische Entladungen. Demgemäß wird auch nur die Reaktionsgeschwindigkeit erhöht, nicht aber die Reaktion überhaupt erst hervorgerufen, wie es erfindungsgemäß der Fall ist.
Schließlich ist eine Einrichtung zur Durchführung chemischer Umsetzungen in Gasen oder Dämpfen bekannt, bei der die Gase oder Dämpfe durch ein elektrisches Büschelfeld geleitet werden. Die Gase sollen hierbei durch die poröse Gegenelektrode hindurchgeführt werden, die gleichzeitig als Träger für Katalysatoren ausgebildet ist. Es werden also hier weder aufgewirbelte Feststoffteilchen noch Impulsspannungen verwendet, sondern das Büschelfeld ist rein elektrostatischer Natur. Funkenentladungen zwischen Feststoffteilchen treten hierbei nicht auf.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer zur Durchführung der Erfindung geeigneten Wirbelschichtkammer schematisch im Schnitt dargestellt.
Die Wirbelschichtkammer 1 ist mit einer porösen Bodenplatte 2 versehen. Das Rohgas strömt durch einen Einlaß 3 zum Boden der Wirbelschichtkammer.
Es wirbelt das in der Kammer befindliche Pulver 4 auf. In der Kammer 1 befinden sich Elektroden 5 und 5', die so angeordnet sind, daß sie im Betriebszustand in die Wirbelschicht eintauchen. Sie sind mit einem Impulsgenerator 6 über einen Schalter 7 verbunden. Der Generator 6 gibt elektrische Impulse ab.
Wenn z. B. Kohleteilchen mit einer Korngröße von 24 bis 40 Maschen je Zentimeter in die Wirbelschichtkammer gebracht werden und ein Rohgas unter Druck durch den Einlaßstutzen3 eingelassen wird, so strömt das Gas in feinen Strömen durch die poröse Platte 2 und wirbelt das Kohlepulver auf der Platte 2 auf. Wenn in diesem fluidisierten Zustand der Schalter 7 geschlossen wird und eine elektrische Impulsspannung von der Stromquelle 6 über die Elektroden 5 und 5' gegeben wird, so treten Funkenentladungen zwischen den fluidisierten Teilchen in der ganzen Wirbelschicht auf, d. h., die Funkenentladungen haben eine räumliche Ausdehnung über die gesamte Wirbelschichtkammer und kommen mit dem gesamten durchströmenden Gas in Berührung. Das Rohgas wird durch diesen innigen Kontakt mit den Funkenentladungen je nach seiner Zusammensetzung zersetzt oder polymerisiert.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das Verfahren gemäß der Erfindung wesentlich verschieden von den bekannten Gasreaktionsverfahren ist, bei denen Funkenentladungen verwendet werden.
Bei diesen findet nämlich niemals eine in einem größeren Raum gleichmäßige Funkenentladung statt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wirken die Funkenentladungen wie Katalysatoren.
Für die aufzuwirbelnden Teilchen können verschiedene Stoffe verwendet werden. Beispielsweise ist Kohlepulver von einer Korngröße von etwa 24 Maschen je Zentimeter vorteilhaft. Das Rohgas braucht kein einheitlicher Stoff zu sein, sondern kann aus einem Gasgemisch bestehen.
Erfindungsgemäß werden weder Gleichströme noch Wechselströme, sondern Impulsströme verwendet.
Während der Impulse wird die Feldstärke zwischen den einzelnen Kohleteilchen kurzzeitig erhöht, wodurch Funken überschlagen. Dadurch wird das Rohgis dissoziiert und ionisiert. Es handelt sich hierbei nicht um eine thermische Dissoziation, da keine merkliche Erwärmung auftritt. Die Impulse sind nämlich so kurz, daß keine merkbare Joulesche Wärme erzeugt wird. So wird gewährleistet, daß die Reaktionsprodukte sich nicht wieder zersetzen können. Sollte eine größere Joulesche Wärme auftreten, so müßte die Reaktionskammer gekühlt werden.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Eine poröse Porzellanplatte von 20 mm Dicke wurde als Boden einer Wirbelschichtkammer verwendet, deren Rauminhalt 160 300 400 mm be trug. Kohlepulver mit einer Korngröße von etwa 24 Maschen je Zentimeter wurde durch Methangas aufgewirbelt. Zwei Elektroden, die je aus einer Eisenplatte mit einer Oberfläche von 9000 cm2 bestanden, waren einander gegenüber mit einem Zwischenraum von 10 cm in der Wirbelschichtkammer angeordnet.
Das Methangas wurde unter einem Druck von 0,4 kg/cm2 durch die poröse Porzellanplatte hindurch- gepreßt. Wenn eine Impulsspannung mit der Scheitelspannung 400 V und der Impuisperiode von t/loo Sekunde zwischen den Elektroden angelegt wurde, so konnte Wasserstoffgas mit einer Strömungsmenge von 771/Min. erzeugt werden. Der Leistungsverbrauch betrug hierbei 0,8 kW.
Das erzeugte Gas hatte folgende Zusammensetzung: 82°/oH2, 17O/o GH4, 1 O/o C2H2 und Rest. Das Füllgewicht des Kohlepulvers betrug 4 kg.
Die chemischen Reaktionen in diesem Falle werden etwa durch die Formeln 2 CH4 + C2H2 + 3 3H2 und 3CHC2H2 + C+5H2 dargestellt.
Während sich das obige Beispiel auf die Zersetzung von Gasen bezieht, ist das erfindungsgemäße Verfahren ebenso für die Gassynthese anwendbar. Ferner läßt sich den fluidisierten Teilchen ein Katalysator beimischen, um die Gasreaktion zu beschleunigen.
Beispielsweise eignet sich Nickelschwamm für diesen Zweck sehr gut.
Als Stromquelle kann eine Hochfrequenzwechselstromquelle dienen. Vorzugsweise sollen die Wirbelschichtteilchen elektrisch leitend sein. Bei Verwendung eines Hochfrequenzstromes können aber auch nichtleitende Teilchen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen in einer Wirbelschicht, wobei elektrische Entladungen zwischen den aufgewirbelten elektrisch leitenden Feststoffteilchen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Entladungen durch einen Impulsgenerator hervorgerufen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Feststoffteilchen der Wirbelschicht ein Katalysator beigemischt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen der Wirbelschicht aus Kohlepulver bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 871 598, 595 615; deutsche Auslegeschrift Nut 1 071059.

In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1 065 385.