DE171623C

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Publication number: DE171623C
Application number: DE1903171623D
Authority: DE
Filing date: 1903-05-25
Anticipated expiration: 1923-05-26

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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KLASSEGREAT

Endothermische chemische Verbindungen von Gasen, z. B. Stickoxyd aus Sauerstoff und Stickstoff, wurden bisher in der Weise dargestellt, daß die gasförmigen Bestandteile elektrischen Flammenbogen oder Hochspannungsfunkenstrecken ausgesetzt wurden, wobei von außen geheizte Röhren die Gase zur Entlastung der Funkenstrecke gegebenenfalls vorwärmten. Bekanntlich erfordernEndothermic chemical compounds of gases, e.g. B. Nitric oxide from oxygen and nitrogen, have hitherto been represented in such a way that the gaseous constituents electrical flame arcs or high voltage spark gaps were exposed, whereby tubes heated from outside the gases to relieve the spark gap if necessary preheated. As you know, require

ίο solche endothermische Verbindungen zur rationellen Ausbeute möglichst hohe Hitzegrade. Hierin ist man aber bei jenen bekannten Verfahren, welche kontinuierlich arbeiten, durch die Schmelzbarkeit der Vor-Wärmematerialien und Elektroden an verhältnismäßig niedrige Grenzen gebunden. Ferner verschwendet jenes Verfahren eine große Energiemenge dadurch, daß die meistens unvermeidlich mitzuführenden Ballastbestand-ίο such endothermic compounds for a rational yield as high as possible degrees of heat. But here you are with those known processes that work continuously, due to the fusibility of the pre-heating materials and electrodes tied low limits. Furthermore, that method wastes one large amount of energy due to the fact that the ballast stock, which is usually unavoidable

ao teile (z. B. überschüssige Luft bei Darstellung von Stickoxyd aus atmosphärischer Luft) mit auf die hohen Temperaturen gebracht werden müssen, um nachher künstlich abgekühit zu werden.ao parts (e.g. excess air when nitrogen oxide is represented from atmospheric air) have to be brought to the high temperatures in order to be artificially cooled afterwards to become.

as Diese Nachteile bleiben auch für ein weiteres bekanntes Verfahren der Luftstickstoffverwertung bestehen, bei welchem durch komprimierte Luft dauernd übergehende elektrische Funken sich entladen, ohne daß dabei die Kompressionserhitzung der Luft benutzt wird.as These disadvantages also remain for a Another known method of air nitrogen utilization exist, in which by Compressed air continuously passing electrical sparks are discharged without the compression heating of the air is used.

Es ist ferner bekannt, zur Verbrennung von Kohle in Druckgasgeneratoren die Kompressionswärme der Verbrennungsluft mit zu benutzen. Aber auch bei diesen zwei letzteren Verfahren wird der gewünschte chemische Vorgang nicht für genau abgemessene ^l Mengen der zu verbindenden chemischen Substanzen vollführt.It is also known to use the heat of compression of the combustion air for the combustion of coal in compressed gas generators. But even with these two latter method, the desired chemical process is not performs for precisely measured amounts of the chemical to be connected ^l substances.

Nach dem vorliegenden Verfahren wird nämlich die zur Gewinnung endothermischer Verbindungen nötige Hitze durch die Verdichtung der einzelnen Verbindungsbestandteile direkt im Innern eines Kompressionszylinders erzeugt. Die Bestandteile müssen also ebenfalls gasförmig oder mit einem komprimierbaren Gase vermischt sein, um in der für jedes Arbeitsspiel in Frage kommenden Menge zur Kompression und darauf zur Expansion zu gelangen.Indeed, according to the present process, the recovery process becomes more endothermic Connections require heat through the compression of the individual connection components generated directly inside a compression cylinder. The components must also be gaseous or with a compressible gases to be mixed in the amount in question for each work cycle for compression and then for Expansion to arrive.

Das vorliegende Verfahren soll insbesondere ermöglichen, Stickstoffsauerstoffverbindungen aus der Luft in ökonomischer Weise zu gewinnen. The present method is intended in particular to enable nitrogen-oxygen compounds from the air in an economical way.

Zur Ausführung des neuen Verfahrens wird Luft aus der Atmosphäre (am besten im Wärmeaustauschgefäß W an den heißen Abgasen des vorhergehenden Ausschubes vorgewärmt) von den Kolben A" (Fig. 1) durch das Einsaugventil e angesaugt. Während des folgenden Kolbenrückganges schließt sich das Ventil e, die Luft wird schnell und stark durch die aufgespeicherte Energie des Schwungrades verdichtet. Vor oder im inneren Totpunkte kann nun die gegebenenfalls nötige sekundäre Energie durch Flammenbildung infolge eingeblasenen Brennstoffes oder durch Bildung einer elektrischen Funkenstrecke bei / eingeführt werden. Beim sich direkt anschließenden Expansionshube bleiben die Ventile noch geschlossen, so daß der größte Teil der eingepreßten Korn-To carry out the new process, air from the atmosphere (preferably preheated in the heat exchange vessel W on the hot exhaust gases from the previous extension) is sucked in by the piston A ″ (Fig. 1) through the intake valve e . During the subsequent piston retraction, valve e closes , The air is compressed quickly and strongly by the energy stored in the flywheel. In front of or in the inner dead center, the secondary energy that may be required can now be introduced through the formation of flames as a result of injected fuel or through the formation of an electrical spark gap Valves are still closed, so that most of the pressed-in grain

pressionsenergie als freie mechanische Arbeit zurückgewonnen wird. Der danach rückkehrende Kolben treibt während seines vierten Hubes den Zylinderinhalt durch das entsprechend belastete Auslaßventil α ins Freie oder nach Durchströmen des Wärmeaustauschers W in die geeigneten Absorptionsbehälter, in denen das gebildete Stickoxyd in bekannter Weise aus der überschüssigen Luftpressure energy is recovered as free mechanical work. The then returning piston drives the cylinder contents during its fourth stroke through the correspondingly loaded outlet valve α into the open or, after flowing through the heat exchanger W, into the suitable absorption container, in which the nitrogen oxide formed in a known manner from the excess air

ίο und den bei Flammenbildung erzeugten Verbrennungsprodukten ausgewaschen wird.ίο and the products of combustion generated when a flame forms is washed out.

Weil hierbei die Höchsttemperatur innerhalb des Gemisches selbst entsteht, ist deren ■ Höchstgrenze unabhängig von der Schmelzbarkeit der Kompressorwandungen. Es werden vielmehr dieselben günstigerweise ähnlich wie bei den Gasmaschinen durch Wasser oder durch die vor der Kompression um die Wandungen geführten Gemischbestandteile j künstlich abgekühlt. Weil ferner diese Höchsttemperatur nur während verhältnismäßig kleiner Zeitmomente absatzweise auftritt, können die Verluste infolge Wärmeableitung durch die Kompressorwände möglichst klein gehalten werden, zumal wenn man dieselben gegen Wärmeableitung und chemischen Angriff mit schützenden Substanzen (z. B. Blei oder Graphitanstrich gegen die Angriffe des Stickoxyds, Emaillieren der Kompressorinnenflächen) auskleidet. Hierbei können dieselben auch so gewählt werden, daß sie katalysatorisch die Bildung der beabsichtigten Verbindung unterstützen oder einleiten. Zu diesem Zweck kann man die nicht von dem Kolben bestrichenen Kompressorinnenflächen mit einem Gemenge von Carborundum mit Platinschwamm unter Beimischung geeigneter Bindestoffe, Wasserglas usw., überziehen. Da bekanntlich derartig gebaute Kompressoren außerordentlich hohe Innentemperaturen vertragen, kann man außerdem die Gemischbestandteile an passenden billigen Heizquellen möglichst hoch bereits vorgewärmt in den Zylinder einführen.Because this creates the maximum temperature within the mixture itself, its ■ Maximum limit regardless of the meltability of the compressor walls. It will rather the same favorably similar to the gas machines by water or by the before compression around the Walls guided mixture components j artificially cooled. Because furthermore this Maximum temperature only occurs intermittently during relatively small moments of time, the losses due to heat dissipation through the compressor walls can be kept as small as possible, especially if you use the same against heat dissipation and chemical attack with protective substances (e.g. lead or graphite paint against the attacks nitrogen oxide, enamelling the inside of the compressor). Here you can the same can also be chosen so that they catalyze the formation of the intended Support or initiate connection. For this purpose, one can use the compressor inner surfaces not coated by the piston with a mixture of carborundum with a platinum sponge with the addition of suitable binders, water glass etc., overlay. As is known, compressors built in this way are extraordinarily high Withstand internal temperatures, you can also adjust the mixture components to suit Introduce cheap heat sources as high as possible, already preheated, into the cylinder.

Die zur Hitzeerzeugung verwendete Kompressionsenergie kann durch gleich darauffolgende Expansion bis auf den endothermisch gebundenen Betrag ohne große äußere Verluste wieder gewonnen werden. Ist nochThe compression energy used to generate heat can be achieved by the following Expansion up to the endothermically bound amount without major external losses to be won again. Is still

so eine Zusatzenergie außer der Kompressionsarbeit zur Herbeiführung der beabsichtigten Verbindung nötig, so kann dieselbe (sei es in Form elektrischer Funkenstrecken, Lichtbogen oder brennbarer Substanzen, wie verdichteten Wasserstoffes, eingeblasenen Petroleums) während oder nach der Kompression den Bestandteilen eingepreßt werden, die infolge der räumlichen Begrenzung nicht ausweichen können. Der Überschuß von Zusatzenergie, welcher also nicht von der Energie verzehrenden Verbindung mit verbraucht worden ist, wird den Kompressorinhalt über die Kompressionstemperatur erhitzen und ist also während des gegebenenfalls sofort darauffolgenden Expansionshubes als freie mechanische Energie verfügbar. Der Kompressor arbeitet dann günstig im Viertakt, d. h. in vier aufeinander folgenden Kolbenhüben saugt er an, komprimiert, expandiert und stößt aus. Da diese Zusatzenergie technisch in etwas größerem Betrage hinzugefügt werden muß, als der zum Aufbau der gewünschten chemischen Verbindung gerade notwendigen Zusatzenergiemenge entspricht, so erfordert der betreffende Kornpressor also nicht nur keine äußere Antriebskraft, er wird sogar noch als Kraftmaschine mitdienen. Die Abgase werden dann heißer als das angesaugte Gemisch sein, so daß letzteres an den Abgasen der vorhergehenden Arbeitsspiele vorgewärmt werden kann.such an additional energy besides the compression work to bring about the intended one Connection is necessary, so it can be (be it in the form of electrical spark gaps, arcs or flammable substances, such as compressed hydrogen, blown petroleum) during or after the compression the components are pressed in, which as a result cannot evade the spatial limitation. The excess of additional energy, what is not consumed by the energy-consuming connection becomes the compressor content Heat above the compression temperature and is therefore during the eventual immediately following expansion stroke available as free mechanical energy. Of the The compressor then works favorably in a four-stroke cycle, i. H. in four consecutive It sucks in piston strokes, compresses, expands and expels. Because this additional energy technically has to be added in a somewhat larger amount than that to establish the desired chemical compound corresponds to the amount of additional energy required, the respective compressor requires so not only no external driving force, it will even serve as a prime mover. The exhaust will be then be hotter than the sucked in mixture, so that the latter on the exhaust gases of the previous Work cycles can be preheated.

Ein weiterer großer Vorzug des Verfahrens besteht darin, daß der hohe Druck die Schnelligkeit und Vollständigkeit der chemisehen Reaktion günstig beeinflußt, zumal wenn man den Kompressionsraum so ausgestaltet, daß der gesamte Inhalt während der Kompression an der Zuführungsstelle der sekundären Energie vorbeigetrieben wird.Another great advantage of the process is that the high pressure reduces the Speed and completeness of the chemical reaction favorably influenced, especially since if you designed the compression space so that the entire content during the Compression is driven past the supply point of the secondary energy.

Dasselbe Ziel kann auch dadurch erreicht werden, daß man am Ende der Kompression den fertig komprimierten Inhalt unter Preisgabe der aufgewendeten Verdichtungsarbeit sofort entweichen läßt und darauf während des Kolbenausganges neue Verbindungsbestandteile ansaugt, also im Zweitakt arbeitet. The same goal can also be achieved by ending the compression the fully compressed content, revealing the compression work involved can escape immediately and then suck in new connection components during the piston exit, so works in two-stroke.

Im übrigen eignet sich die Viertaktkompression infolge Wiedergewinnung der Verdichtungsarbeit durch Expansion insbesondere für endothermische Verbindungen solcher Bestandteile, die infolge ihrer festen oder flüssigen Form der Zumischung eines indifferenten oder günstig mitwirkenden Gases bedürfen, um in Pulverform gebracht oder in Dampfform zerstäubt absatzweise der Korn-, pressionserhitzung ausgesetzt werden zu können. In addition, the four-stroke compression is suitable due to the recovery of the compression work by expansion in particular for endothermic compounds of such components, which as a result of their solid or liquid form require the addition of an indifferent or beneficial gas, to put in powder form or atomized in vapor form intermittently the grain, to be exposed to pressure heating.

Auf diese Weise wird es möglich, z. B. organische Substanzen wie aromatische Verbindungen fein zerstäubt durch die gebildeten Stickstoffverbindungen während deren Bildung zu nitrieren.In this way it becomes possible e.g. B. organic substances such as aromatic compounds finely atomized by the nitrogen compounds formed during their formation to nitride.

Claims

Patent-to sayings:

i. Process for the preparation of endothermic compounds by heating, characterized by generating the required heat in the iao Way that gases involved or not involved in the reaction in the cylinder

Ci 3 Ci 3

a compressor in the amount suitable for each game for compression and then get inside or outside the cylinder to expand, which leads to the formation of the endothermic Compound the amount of heat consumed either mechanically or through the compressed gases supplied secondary energy (electricity, flame effect) is replaced in each work cycle.

2. Embodiment of the method according to claim i, characterized in that that the compressor works according to the four-stroke cycle, for the purpose of avoiding special filling and charging pumps in the compressor.

3. Embodiment of the method according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the gas mixture to be converted is already preheated in the compressor introduces, for which purpose the waste heat from the previous charge can be used in suitable exchange devices.

4. Embodiment of the method according to claims I, 2 and 3 behufs Extraction of endothermic compounds from solid or liquid substances, thereby characterized in that these substances are in powder or vapor form according to claim 1 to be compressed gases or gas mixtures are added.

5. Compressor for performing the method according to claims 1 to 4, characterized in that its free inner surfaces with catalytic substances are lined.

1 sheet of drawings.