DE143828C - - Google Patents

Description

&'vniwfiiqt hat oinwtvwMie

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE

Bei dem nach dem Engländer Deakoη benannten Prozesse zur Gewinnung von Chlor wird Salzsäure, mit Luft gemengt, bei höherer Temperatur über Tonkügeln geleitet, die mit Kupferchlorid getränkt sind, und es findet dabei eine mehr oder weniger vollkommene Umsetzung zu Chlor und Wasserdampf statt. Man hat nun gefunden, daß das Kupfersalz allmählich aus den Tonkugeln verschwindet, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist. daß das intermediär gebildete Kupferchlorid bei der Temperatur des Prozesses flüchtig ist. Es ist daher notwendig, die unwirksam gewordenen Tonkugeln öfter zu erneuern oder neu zu imprägnieren, was nicht nur zu Betriebsstörungen führt, sondern auch mit nicht unerheblichen Kosten verknüpft ist.

Ein näheres Studium dieser Vorgänge bei Ausführung der Versuche im Glasrohr zeigt nun das folgende Bild: Leitet man das erhitzte Salzsäureluftgemisch durch das mit Kontaktsubstanz gefüllte Rohr hindurch, so findet die lebhafteste Reaktion zunächst im ersten Teile desselben statt, wobei durch die Reaktionswärme die Temperatur hier stark ansteigt. Dadurch wird ein großer Teil des Kupfersalzes verflüchtigt und von dem Gasstrom mit fortgerissen, um sich, sobald es an kältere Stellen kommt, wieder in der Tonsubstanz abzusetzen.

In dem Maße nun, wie die vorderen Tonkörper an Kupfersalz verarmen, verschiebt sich die Hauptreaktionsstelle und damit auch die Maximaltemperatur in der Längsrichtung des Rohres, so daß das Kupfersalz immer weiter vorgetrieben wird. Wenn schließlich auch die letzten Partien des Rohres auf eine Temperatur gekommen sind, die über der Verflüchtigungstemperatur des Kupferchlorürs liegt, geht dasselbe zum mehr oder weniger großen Teile mit dem Gasstrom hinaus. Das gleiche ist auch bei den für die technische Ausführung des Verfahrens dienenden Apparaten der Fall. Nach Angabe von Lunge (Sodaindustrie Bd. 3) gehen im Laufe weniger Wochen etwa ²/₃ bis ³/₄ des in den Apparaten befindlichen Kupfersalzes verloren. Selbstverständlich nimmt damit die Ausbeute an Chlor erheblich ab.

Die nähere Erkenntnis dieser Verhältnisse legt den Gedanken nahe, die zur Ausführung des Prozesses dienenden Zersetzer so zu konstruieren, daß sie ein in sich selbst zurückkehrendes Apparatensystem bilden, in dem das Kupfersalz wandert, ohne es jedoch Verlassen zu können. Den einfachsten Fall eines solchen bildet ein System von zwei Zersetzern A und B, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt. Dieselben sind einfache cylindrische oder sonstwie geformte Gefäße, in denen sich die mit Kupferchlorid imprägnierten porösen Tonkörper befinden, die event, auf geeigneten Rosten oder zwischen solchen gelagert sind. Sie stehen durch zwei mit Schiebern oder anderen Absperrvorrichtungen versehene Rohre α und b in Verbindung, und jedes hat außerdem eine ebenfalls verschließbare Gaseintritts- und -Austrittsöffhung (e und f bezw. c und d). Beim Beginn des Prozesses wird das Gasgemenge durch e in A eingeleitet, und es ist c, / und b geschlossen, α und d offen. Dann nimmt der Gasstrom seinen Weg von e durch A, α und B_r um von da durch d nach außen zu treten. Die stärkste Reaktion und damit auch die

stärkste Erwärmung findet zunächst in A bei der Gaseintrittsstelle statt, und das hier verflüchtigte Kupfersalz wird sich an kälteren Stellen von A wieder absetzen. Schreitet nun die Hauptreaktiori und Erhitzung weiter nach unten vor, so wird auch das Kupfersalz immer weiter vorgetrieben, bis es schließlich durch A hindurch in B eintritt und sich hier zunächst in den unteren Partien absetzt. Läßt man

ίο dann den frischen Gasstrom durch f eintreten und schließt e, α und d, während man b und c öffnet, so nimmt derselbe nun den Weg von f durch B, b, A und c nach außen, und das sich verflüchtigende Kupfersalz wandert in B nach oben, um schließlich durch b hindurch wieder nach A überzutreten usw. Man treibt also auf diese Weise das Kupfersalz immer im Kreise herum, ohne etwas davon zu verlieren, indem man die Reaktionsprodukte Chlor und Wasserdampf erst an solchen Stellen austreten läßt, wo sie infolge der Abkühlung kein flüchtiges Kupfersalz mehr enthalten. Um ein Absetzen des Kupfersalzes an den Enden des Apparates oder an den Übergangsstellen zu verhüten, kann man hier besondere Heizvorrichtungen anbringen, ebenso wie man die ganzen Apparate heizen oder auch zum Schütze gegen Wärmeverluste in geeigneter Weise umhüllen kann.

Neben der Verhütung von Kupferverlusten hat man bei dieser Arbeitsweise den weiteren großen Vorteil einer möglichst vollkommenen Ausnutzung der Reaktionswärme des Prozesses. Denn das durch die Reaktionswärme beträchtlieh über die ursprüngliche Temperatur erhitzte Gasgemenge gibt auf dem Wege bis zur Austrittsstelle aus dem Apparat den größten Teil seiner Wärme an die Kontaktmasse ab, die es auf diesem W^rege passiert. Andererseits streicht das frisch eintretende Gasgemenge, ehe es zur Hauptzone kommt, durch solche Schichten der Kontaktsubstanz hindurch, die vorher der Sitz der Hauptreaktion und damit der Maximaltemperatur waren, und vermag sich an ihnen vorzuwärmen. Infolgedessen bedürfen die eintretenden Gase, nachdem einmal der Prozeß im Gange ist, einer verhältnismäßig geringen oder gar keiner Vorwärmung mehr.

Eine ähnliche Ausnutzung der Reaktionswärme beim Deakon- oder anderen Kontaktprozessen beschreibt schon das Patent 59556. Auch hiernach soll die auf die Kontaktsubstanz übertragene Reaktionswärme von den nachfolgenden kälteren Gasen aufgenommen werden, wobei die Hauptreaktion und Maximaltemperatur sich in der Weise, wie oben beschrieben, in der Richtung des Gasstroms verschieben. Ist in diesem Falle die Hauptreaktion am Ende des Apparates angekommen, so soll sie durch Umkehrung der Richtung des Gasstroms in entgegengesetzter Richtung wie bisher verschoben und auf diese Weise wieder zu dem ursprünglichen Ausgangspunkt zurückgeführt werden. Es liegt aber auf der Hand, daß auf diesem Wege die eben geschilderten Übelstände nur sehr unvollkommen beseitigt werden. Einmal treten auch bei diesem Verfahren noch erhebliche Wärmeverluste auf. Denn je mehr sich die Hauptreaktion dem Ende des Apparates nähert, um so heißer verlassen ihn die Gase, ohne daß es möglich ist, die in ihnen enthaltene Wärme nutzbar zu machen. Ferner geht auch hier ein erheblicher Teil der Kontaktsubstanz mit den heißen Gasen aus dem Apparat heraus, und zwar um so mehr, je mehr sich die Maximaltemperatur dem Ende desselben nähert. Der Verlust an Kontaktsubstanz und die zunehmende Verkürzung der reagierenden Schicht der Kontaktmasse bedingen aber gleichzeitig eine Verringerung der Leistungsfähigkeit des Apparates.

Alle diese Übelstände fallen bei dem vorher beschriebenen, in sich zurückkehrenden Apparate weg. Die Wärmeverluste lassen sich dabei auf ein Minimum reduzieren, Verluste an Kontaktsubstanz treten überhaupt nicht ein, und die Leistungsfähigkeit bleibt infolgedessen stets die gleiche.

Die Konstruktion dieses Apparates im einzelnen kann sehr verschieden sein. Statt zweier Zersetzer kann man deren beliebig viele und in beliebiger Weise miteinander verbinden, man kann sie neben- oder übereinander stellen und statt eines Gasein- und -austritts jedem mehrere geben. Auch kann sich der Gasstrom statt in vertikaler in horizontaler oder anderer Richtung durch die Apparate bewegen. Man kann ferner statt mehrerer miteinander verbundener einen einzigen, in sich zurückkehrenden Apparat von beliebiger Form nehmen, der mit geeigneten Gaseintritts- und -austrittsöffnungen versehen, event, durch Scheidewände in zwei oder mehr Abteilungen geteilt ist und dazu Vorrichtungen enthält, die dem Gasstrom seine Richtung vorschreiben. Ein solcher Apparat kann z. B. nach dem System des Ringofens konstruiert sein und in ähnlicher Weise wie dieser funktionieren. Kurz, es sind die verschiedensten Ausführungsformen möglich. Wesentlich ist allein nur, daß der Prozeß immer in der gleichen Richtung fortschreitet und so immer wieder zu dem ursprünglichen Ausgangspunkt zurückkehrt.

Die gleiche Apparatur und Arbeitsweise läßt sich auch auf beliebige andere Kontaktverfahren , insbesondere auch für die Herstellung von Schwefelsäurenhydrid verwenden. Aller^ dings findet hierbei keine Verflüchtigung der Kontaktsubstanz statt, wohl aber eine ebensolche Verschiebung der Hauptreaktion und Maximaltemperatur wie beim Deakon-Prozeß.

Infolgedessen müssen, falls nicht besondere Maikegeln angewendet werden, auch hierbei mehr oder weniger beträchtliche Wärmeverluste entstehen, ebenso wie durch die Verkürzung de~r reagierenden Schicht die Leistungsfähigkeit des Apparates zurückgehen muß. In welcher Weise das Verfahren das Patentes 59556 diese Übelstände zu beseitigen sucht, ist vorher auseinandergesetzt, und ebenso, daß die Wirkung dieses Verfahrens nur eine unvollkommene ist. Bessere Erfolge hat das Verfahren des Patentes 113932, bei dem ein Fortschreiten der Maximaltemperatur durch äußere Kühlung der Apparate vermieden und die Reaktionswärme dadurch nutzbar gemacht wird, daß sie auf die zum Kühlen der Apparate benutzten Röstgase übertragen wird, die einer Vorwärmung vor ihrem Eintritt in die Kontaktrohre bedürfen. Aber das erfordert sehr komplizierte Vorrichtungen, denen gegenüber der eben beschriebene kontinuierliche Apparat sich durch wesentlich größere Einfachheit in Konstruktion und Handhabung auszeichnet. Die Ausnutzung der Reaktionswärme ist dabei jedenfalls so günstig wie überhaupt nur möglich. Denn indem man, wie oben beschrieben, die Hauptreaktioii und Maximaltemperatur im Kreise herumtreibt und die Gase stets in genügender Entfernung von der Zone der Hauptreaktion ein- und austreten läßt, kann man in sehr vollkommener Weise die Reaktionswärme zunächst auf die Kontaktkörper und von diesen auf die frisch eintretenden Gase übertragen, welch letztere daher mit verhältnismäßig niedriger Temperalur in den Prozeß eingeführt werden können.

Dazu ist die Leistungsfähigkeit des Apparates stets die gleiche, da trotz der fortwährenden Verschiebung der Hauptreaktionszone die Länge der reagierenden Schicht stets die gleiche bleibt.

Die Anwendbarkeit des beschriebenen Apparates und Verfahrens ist, wie schon gesagt, eine sehr vielseitige; sie erstreckt sich auf alle beliebigen chemischen Kontaktverfahren, und es seien nur beispielsweise noch genannt: die Herstellung von Essigsäure aus Alkohol und Sauerstoff, von Salpetersäure aus Ammoniak und Sauerstoff, von Formaldehyd, Phosgengas usw.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Die Ausführung chemischer Kontaktverfahren in der Weise, daß man zwecks Erzielung eines gleichmäßigen Betriebs, einer möglichst vollkommenen Ausnutzung der Reaktionswärme, einer Verbesserung der Ausbeuten, der Vermeidung von Verlusten an Kontaktsubstanz usw. solche Apparate oder Apparatensysteme anwendet, bei denen die in der Richtung des Gasstroms sich verschiebende Hauptreaktion bezw. Maximaltemperatur _^tejs__in_ijder^ gleichen Ricjjtung fortschreitet, um auf diese Weise im Kreisl"äuT"imifier wieder zu dem ursprünglichen Ausgangspunkt zurückzukehren und dabei entsprechend der Verschiebung der Hauptreaktion die Gasein- und -austrittsstellen derart verschiebt, daß die Gase stets in zur Erreichung des vorgesehenen Zwecks genügender Entfernung von der Zone der Hauptreaktion ein- und austreten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.