DE205351C - - Google Patents

Description

rütrt bet (So

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 205351 KLASSE 12«. GRUPPE

und GEORG HEINRICH KETTLER in OSTERNBURG b. OLDENBURG i. Groszh.

mit Sauerstoff.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 17. Februar 1906 ab.

Salpetersäure oder salpetersaure Salze unter Nutzbarmachung des Stickstoffes der Luft kann man in der Weise gewinnen, daß man den Stickstoff sich mit Sauerstoff in einer Flamme verbinden läßt, deren Temperatur 2500 bis 3000 ° C. beträgt. Die Flamme erzeugt man durch Verbrennung eines Brennstoffes mit Sauerstoff. Das Oxydationsprodukt leitet man in Wasser, in dem die Bildung der Salpetersäure erfolgt.

Das vorliegende Verfahren zeichnet sich nun dadurch aus, daß die durch die Verbrennung entstehende Flamme unmittelbar im Wasser brennt. Hierdurch wird eine energischere Reaktion erreicht, indem die Herabsetzung der Temperatur des Stickoxydes dabei rascher vonstatten geht, sich letzteres mit überschüssigem Sauerstoff, der dem brennbaren Gemisch beigegeben wird, infolge der Abkühlung sicherer in Stickstoffdioxyd umwandelt _und dieses in innigere und raschere Berührung mit dem Wasser gelangt, wodurch die Bildung der Salpetersäure bewirkt wird.
Am wirkungsvollsten gestaltet sich das Verfahren, wenn die Verbrennung unter höherem Druck vorgenommen wird, weil die größere Dichte der verbrennenden Gase neben der Entwicklung von mehr Wärme im nämlichen Räume und die Pressung selbst die chemischen Vorgänge, welche sich abspielen, wesentlich befördern helfen.

Zur Bildung von Stickoxyd ist eine Temperatur von 2500 bis 3000° C. erforderlich. Diese hohe Temperatur erreicht man am leichtesten außerhalb des Wassers.

Den brennenden Gasen muß aber noch überschüssiger Sauerstoff beigemengt sein, weil sich das bei besagter hoher Temperatur gebildete Stickoxyd in höhere Oxydationsstufen des Stickstoffes verwandeln muß. .

Letztere bilden sich aber nur dann, wenn das heiße Stickoxyd schnell abgekühlt wird. Dies wird am vollkommensten bewirkt,, wenn die Flamme unmittelbar nach Erreichung ihrer Höchsttemperatur in das abkühlende Wasser schießt.

Das Stickstoffdioxyd verwandelt sich bei Berührung mit dem Wasser sofort zu Salpetersäure ; enthält das Wasser Basen, so bilden sich sofort salpetersaure Salze.

In beiliegender Zeichnung ist als Beispiel ein zur Ausübung des Verfahrens brauchbarer Apparat dargestellt. α ist ein geschlossener, druckwiderstandsfähiger Behälter, er ist teilweise mit Wasser angefüllt; b ist ein Wasserspeiserohr, c das Abzugsrohr für verbrannte Gase (hauptsächlich Kohlensäure); e sind Zuflußrohre für Sauerstoff, dem schon eine genügende Menge Stickstoff beigemischt sein soll; h sind Brennstoffleitungen; d ist eine mit feuerfester Schamotte oder Magnesia ausgekleidete Verbrennungskammer mit einer

Mündung f; g ist ein Einfüllhahn, welcher zur Entzündung bei Einleitung des Verfahrens benutzt werden kann.

Der Apparat arbeitet folgendermaßen:
Das durch die Rohre e zugeleitete Gemenge von Sauerstoff und Stickstoff mischt sich mit dem durch Rohre h eintretenden Brennstoff. Als solcher dient in der Regel Petroleum, doch kann auch Kohlenstaub, Leuchtgas oder

ίο ein anderer flüssiger Brennstoff als Petroleum Verwendung finden. Die Rohre e sind in den Ofenraum hinein verlängert eingeführt, damit das Temperaturmaximum in seinem Zentrum entwickelt wird und die Ofenwandungen dem Einflüsse der höchsten Hitze nicht ausgesetzt und geschont werden.

Vor Inbetriebsetzung des Apparates, also solange noch kein Druck darin herrscht, öffnet man den Hahn g und gießt durch ihn etwas Benzin oder Spiritus ein. Diese Zündflüssigkeit wird mittels Streichholz angezündet.

... Hierauf läßt man durch die Rohre h Brennstoff und durch die Rohre e ein Gemisch von Stickstoff und Sauerstoff einströmen. Da die brennende Spiritus- öder Benzinflamme durch den offenen Hahn, und in die Rohre e sich nach innen fortpflanzt, entzündet sich das Gemisch, welches in der Verbrennungskammer d die höchste Temperatur erlangt. Sofort nach der Entzündung des Gemisches ist der Hahn g zu schließen. Die Verbrennungskammer d ist so bemessen und die Geschwindigkeit der durchströmenden Gase so berechnet bzw. geleitet, daß die Gase noch flammend, in Form einer Stichflamme, durch die Mündung f in das Wasser eindringen. Die Verbrennung wird dabei so geleitet (durch Länge des Ofens, Mischung und Geschwindigkeit der Gase), daß die höchste Temperatur bereits erreicht ist, bevor die Flamme mit dem abkühlenden Wasser in Berührung kommt. Zur praktischen Leitung des Verfahrens gibt folgendes Beispiel eine Handhabe.

Zur Verbrennung komme 1 kg Öl (KohlenWasserstoff), das 80 Prozent Kohlenstoff und 20 Prozent Wasserstoff enthalten soll.

800 g Kohlenstoff benötigen zur vollständigen Verbrennung 2,133 kg Sauerstoff. 200 g Wasserstoff erfordern zur vollkommenen Verbrennung 1,600 kg Sauerstoff. . .

Es bilden sich also

2,933 kg 'Kohlensäure und
1,800 kg Wasserdampf

zusammen 4,733 kg verbrannte Gase,

deren Temperatur über 3000 ° C. betragen würde. Diesen Gasen ist Stickstoff mit ungefähr der dreifachen Menge Sauerstoff beigemischt. Sobald die Temperatur noch innerhalb des Brenners ihr Maximum erreicht, bildet sich Stickoxyd (N 0). Dringt die Flamme in das Wasser ein, so herrschen in ihr alle Temperaturen zwischen 2500 ° C. im Zentrum und etwa 600°.C. an der Peripherie der Flamme. Sämtliche Moleküle von Stickoxyd durchlaufen in raschester Zeit diese sinkende Temperaturskala und verbinden sich mit dem noch zur Verfügung stehenden Sauerstoff zu höheren Oxydationsstufen, welche in bekannter Weise bei Berührung mit dem Wasser Salpetersäure bilden. Stickstoff und Sauerstoff sind in solcher Menge dem brennbaren Gemische beigegeben, daß die Maximaltemperatur etwa 2500 ° C. beträgt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Salpetersäure durch Verbrennung von Stickstoff mit Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß außer diesen Stoffen ein gasförmiger, flüssiger oder pulverförmiger Brennstoff in einen Ofen geleitet und dort verbrannt wird, welcher mit einer Mündung in Wasser eintaucht, wodurch die gebildeten Oxyde des Stickstoffes innerhalb der zweckmäßigen Temperäturgrenzenund ohne Verlust durch Zurückzersetzung in das Wasser gelangen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.