DE2134121C - Verfahren zur Zersetzung von Metallverbindungen, insbesondere Metallcarbonylen, und Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zersetzung von Metallverbindungen nie Erfindung ist besonders für die Zersetzung von Metallcarbonylen, wie Nickcltetracarbonyl oder Eisenpentacarbonyl, geeignet. Sie wird deswegen auch in Zusammenhang mit diesen Verbindungen beschrieben, doch besitzt die Erfindung eine wesentlich weitere Anwendbarkeit.

So kann beispielsweise die Erfindung dazu verwendet werden, um teüchenförmiges Material mit einer dampfförmigen Komponente zu überziehen, indem die dampfförmige Komponente auf dem teilchenförmigen Material kondensiert und verfestigt wird.

ίο Ein derartiger Kondensaiionsprozeß. der die Wechselv ^;rkung eines Dampfes und eines teilchenförmigen Materials umfaßt, wird hierin als eine Zersetzung einer metallischen Verbindung definien.

Um den ausgezeichneten Gas-Flüssigkeits-Kontakt von Fließbetten bzw. YVirbelschichtbeiten auszunutzen, sind schon verschiedene Prozesse zur thermischen Zersetzung von Metallcarbonylen in Fließbettreaktoren bzw.Wirbelschichtreaktoren entwickelt worden. Die thermische Zersetzung von Metallcarbonaten ist ein endothermes Verfahren, und

das am häufigsten auftretende Problem ist die Art und

Weise, in welcher die Wärme dem Fließbettreaktor

zugeführt werden kann.

kohlenmonoxid, das eines der Produkte der

as Meialbarbonylzersetzung darstellt, wird gleichfalls dazu verwendet, um Metallcarbonyle zu verdünnen, um die Zersetzung leichter kontrollieren zu können. Bei Temperaturen unterhalb von etwa 704X ist das Kohlenmonoxid instabil und disproportioniert zu Kohlendioxid und elementarem Kohlenstoff. Die Geschwindigkeit der Disproportionierung ist bei Raumtemperatur nicht faßbar, nimmt aber mit steigender Temperatur zu. Bei Zersetzungstemperaturen der Metallcarbonyle ist die Disproj. o^rtionierungsge-

schwindigkeit genügend hoch, um Probleme der Verunreinigung mit Kohlenstoff zu schaffen. Daher müssen innerhalb der Zersetzungskammer lokalisierte Gegenden mit hohen Temperaturen vermieden werden, um die Verunreinigung mit Kohlenstoff des Carbonyl-

metallprodukts auf einen Minimalwert zurückzuführen.

Es ist schon vorgeschlagen worden, die Fließbetten bzw. Wirbelschichtbetten indirekt zu heizen, indem durch die Reaktorwändc Wärme „^geführt wird.

Obgleich Fließbetten eine ausgezeichnete Wärmeübergangsfähigkeit besitzen, und zwar insbesondere zwischen dem suspendierten, teilchenförmigen Material und deim Aufwirbelungsgas. wurde doch festgestellt, daß der Wärmeübergang von den Reaktorwänden zu dem Fließbett nicht ausreichend ist. Es ist postuliert worden, daß zwischen den Reaktorwänden und dem Fließbett ein dünner Gasfilm oder ein laminarer Strom von Gasen gebildet wird und daß der Film oder der laminare Strom den Wärmeübergang von der Rcaktorwand zu dem Fließbett inhibiert. In manchen Fällen sind meßbare Temperaturdiffercnzen von 80 F und mehr gemessen worden. Wenn während der thermischen Zersetzung der Metallcarbonyle die Wände des Fließbettreaktors bei zu hohen Tempcratüren gehalten werden müssen, um die erforderliche Wärme für die endotherme Zersetzung zur Verfügung zu stellen, wird die Möglichkeit der Disproportionierung des Kohlcnmonoxids gesteigert. Tatsächlich wurde bei bekannten Verfahren festgestellt, daß der Kohlenstoff, der sich bei den im Fließbett gebildeten Carbonylmetallpulvern bildet, auf die höheren Temperaturen der Reaktorwände zurückgeführt werden kann.

Zur Überwindung der Probleme der ungenügen- tes des teilchenförmigen Materials Hi Wärmeübergangsfähiskeit durch die Reaktor- obere, das teilchenförmige Material

»_LM1de'^"s^n^ö^chlagen "woidenT das'^be- abscheidende Zone, wobei die ^belscjuc^one eme

-- chtende, teilchenförmige Material und/oder das untere Wärmeaustauschregion und eine obere, das

XVKbelgas, z. B. Kohlenmonoxid, vorerhitzen. Es ist 5 teilchenförmige Material behandelnde Region au.

fernerhin vorgeschlagen worden, das teilchenförmige weist. AnsinRHnrichtun-

Serial im all gewirbelten Zustand und be, der ge- Der Reaktor ist m.t EJ^^J.

eigneten Temperatur zu halten, indem man eine vorer- gen für die Zufuhrung und Abnahme des ^le''^cn

l·Ce c_USpension des teilchenförmigen Materials in miaen Materials zu und von der Fließbettzont_ur

''^m Aufwirbelunssaas verwendet."Ein bloßes Vor- io hen. Der Reaktor ,st aucn mit einem t.r

M-izen des Aufwirbelur^sgases außerhalb des Fließ- Aufwirbelungsgas versehen um dieses u

^•••■■•iktors aaranf.ert nicht, daß das Carbonylmetall- bettzone einzuleiten, um die dannlenin,

;_r;^ukt von Kohlenstoff T.ei ist. da sich dasKnhlen- chenförmgen ^Male^^.^^5nd Wärmeaus-

L^o^d in dem Vorerhitzer disproportionieren kann meaustauschregion der Fließbettzone sjna

;_ini; .lie Disproportionierungsprodukte in den Reaktor »5 tauscheinrichtungen vorgesehen, um das teiieiieni

mit i-;:ieineetraeen werden können, wodurch, sich das mige NVavcnal in der IUeUi

r m^ases z.emlich unzulänglich, weil die WHr- « durch eine Einlaßemnchtung fur da. nmdum e .

* ' '-hat der Gase volumetrisch weniger «roß is, führt, so daß das te.lchenform.ge ^λ ^ ™^ .

' j; .'wärmekapazität von Feststoffen. Das" Vorer- Fluiium behandelt wird, bevor e in e Lososung

t d-s teilchenförmigen Materials bringt aber auf- zone ausgetragen wird, ohne dab t, die Warnu.u

,;■.■:■'. c Materialhandhabunesprobleme mil sich und tauscheinnchtungen beruhit. _A,_)sfiihruni,_sformcn ■::: :._r, daß das teilcheniörmiee Material kontinu- a₅ In den Zeichnungen werden Ausfuhrun^torm.

,us dem Reaktor entferntwird. und zw., „iclit der Erfindung näher beschnobtn ^s K'gt ,chend der Produktionseoschwindiekoi. son- Fig. 1 einen Langsquerschn.tt eines erf.ndun.s^

,!!ständig entsprechend d,m VS arme bed ar f.D.: mäßen Fhcßbet.re J tors "nc _{vorteilhilftcn}

-.-,ulung einer vorerhitzten Suspension des teil- Fig.- ^ ¹^; _h Zersetzung

--.-,nniaen Materials in dem Aiifwirbelungsgas. um 30 weiteren Austuhrungsfor.i. ^eiLhe zur t. .

Zuführen, erfordert, obgleich dieser Ausweg von Metallcarbonylen verwende[^^m _eines maßen gut funktioniert, zusätzliche Hiunchtun- Die F , g 1 »st ein schema abc D₁, grarnm ^ , -

',r Handhabuni! der Materialien und einen grö- Fließbeitreaktors. Der Fheßb et Faktor 10 um. aL ei

■■■ Bodenraum. Dieser Ausweg kann, wenn er vertikal angeordnet^ lang^ ^ « m.t ...um . ,ng kontrolliert wird. Kohlenstoff durch die Dis 35 konisch geformten Boden 4 Da O .ali ,zu .rtionierung des Kohlenmonoxids in den> Vorer- Boden 14 können ^^^^J^^eff ein" eleile- ; t,roduzieren. Obgleich Anstrengungen gemacht den. vorausgesetzt, daß die in ^d^ ^^Ub^^{le 1}^ _d ; ή sind, die vorstehender, Probleme und Nach- ten Reaktionste.lnehmer nx^korrou.erenusina

S^2ί^:ΐΑ ε

s^reS;:ye^nd₄

,:,,;. _w?i sie im industrielle. Maßstab durchge- dauert ^^^^

^il::-; :^nun gefunden, daß Metallcarbonyle, mit teilchenförmige Material ^las in dem B^ter 18^

!.■„,„„„β von Nickclcarbonyl und Eisencarbonyl, in ager(_fwird w.rd du ch un Dr h ^ntil JBun

.-„- „, speziell gestalteten Fließbettreaktor thermisch 45 laßoffnung 22 fur das ^¹^™'^,^ ,eüchenför-

;, ί. ,m werden können, wobei die Bildung von Koh- Fließbett 16 e:ngele,tet Da be and te ^e ch

JnstofT Qurch Disproportionierung von Kohlenmon- m.ge Ma.enal wird aus d ¹^ ^ ™_m^_{e Material}

_oxi(, auf einen Minimalwert zurückgeführt wird. ^'^^ " cn fern und zu? pÄtlagcrung

f ,^enstand der Erfindung ist daher ein Vertahren und das Ventil -0 cntienu

_/Ur Zersetzung von Metallverbindungen, iusbeson- 50 geleitet geformte» Bodens 14 des

der. Metallcarbonylen, durch Zersetzung des erhitz- _R.^οϊ 0 ist mk einem Venturirohr 28 versehen,

,cn. teilchenförmigen Materials in einem Fheßbet ^R^ °^rS. " ^_n" _öpse_lartiges Ventil 30 kontrolliert

. Wirbelschichtbett, das dadurch gekennzeichnet welches du^h e. top e a g _{Reak(of J()}

daß man die Mctallverbi idung der oberen Zerset- wird. Das ^A^* ^r^^luJJM _{Geblase durch das} Rohr

i i Flißbtt bw Wirbelschicht^ 55 ^" ^™^^^^lli

man die Mctallverbi idung der oberen Zerset ^ ^JJM _{Geblase durch das} Rohr

»,.^region eines Fließbettes bzw. Wirbelschicht^= 55 ^" ^™^^^^Ventil 34 kontrolliert

_tcs ,uführt, welche eine untere Lrhitzungsrcgion fur ^ J^ JJ _Lc, _{36 cingpIcite}t

die Ieilchen besitzt. _{Wnr Wc in F}i c 1 gezeigt ist, definiert der Fließbettre-

Nach der Erfindung w.rd auch em Fließbettreaktor V■ c in I 1 g.^ gez -y , teilchenförmige

/ur Durchführung des Verfahrens zur Verfugung ge- akto 10 eine Absetzzone _{Fließbctlzone} ß. Das

stellt der durch einen Einlaß in der oberen Region des 60 Mat er ia ^{und c}J^as ^^as ""^α/"^ _{von dem} Fließbett 16

Reaktors und einen Auslaß für das tei.chenförmige teilchen ormige Ma er„l das ^n ^^,

Material in dem unteren Te.l und einen Warmeaus- *^"^Β'" *'g_{rsct2ung de}s Metallcarbonyls in der

tauscher in dem unteren Teil des Reaktors go.kenn- ^^^^SmJ^oM losgelöst und fäll«

zeichnet ist. . ^ .,. . .* , Fließbett 16. Innerhalb der FHcßbcttzo-

Der Fließbettreaktor umfaßt allgemein gesprochen 6₅ zurück .n ^"^ ^^^_{h rcnzU ist e}ine obere, das

ein vertikal angeordnetes, längliches Gefäß, das eine ne B, d.c das F .eßbett 16 ^B .^ _Q ^

Si^r ni^t^s^fSJÄcnteJubt eiÜetr^ärmeaustauschregion η ausgebildet. Die

5 6

Region D kann ausgebildet werden, indem im unteren gleichförmige Verteilung des Aufwirbelungsgases zu Teil des Fließbettes 16 Wärmeaustauschschleifen 38 gewährleisten (nicht gezeigt), oder sie kann so konangebracht werden. Die Wärmeaustauschschleifen 38 struiert sein, daß sie Aufwirbelungs-Winddüsen 74 können entweder Kühlschleifen oder Heizschleifen aufnimmt, die eine gleichförmige Gasverteilung erge- bzw.-schlangen sein, die aus einem abricbbeständigen 5 ben und wobei der Rückstrom des teilchenförmigen Material hergestellt sind oder damit beschichtet sein Materials in die Verteilerkammer 76 auf einen Minikönnen. Die Behandlungsregion C ist der Teil des malwert zurückgeführt wird. Das Aufwirbelungsgas Fließbettes 16, wo das teilchenförmige Materia! mit wird in die Verteilerkammer76 durch die öffnung 78 fließfähigen Substanzen behandelt wird. Die fließfähi- und einen nicht gezeigten Kompressor eingeleitet. Das gen Substanzen werden von einer nicht gezeigten io teilchenförmige Material, das in die Verteilerkammer Quelle entweder in konzentrierter oder verdünnter 76 zurückfließt, wird periodisch durch den ventilier-Form durch eine Pumpe 40 durch das Ventil 42 in das ten Ablaß 80 entfernt.

Fließbett 16 auf dem Wege über einen Einlaß 44 und Wie vorstehend im Zusammenhang mit F i g. 1 beeine nach außen und innen sich erweiternde Düse 46 schrieben wurde, ist auch in dem Reaktor 60 der geleitet. Da alle gasförmigen Reaktionsteilnehmer mit 15 F i g. 2 eine Loslösungszone A und eine Fließbettzo-Einschluß des Aufwirbelungsgases und der fließfähi- nt B ausgebildet. In der Absatzzone A wird, nachdem gen Substanz im wesentlichen nach oben sich bewc- ein großer Teil des mitgerissenen, teilchenförmigen gen, kommt die fließfähige Substanz mit den Wärme- Materials zurück in das Fließbett 82 gefallen ist, das austauschschleifen 38 nicht in Kontakt, so daß die bis- verbrauchte Aufwirbelungsgas durch den Gasauslaß her aufgetretenen Probleme der Abscheidung oder 90 84 zur weiteren Behandlung ausgetragen, um das mit-Verstopfung auf den Schleifen 38 vermieden werden. gerissene, teilchenförmige Material wiederzugewin-Die Düse 46 wird vorteilhafterweise konzentrisch auf nen und eine darauffolgende Reinigung vorzunehmen, der vertikalen Achse des Reaktors 10 oder mindestens bevor es in den Reaktor 60 zuriickgeleitet wird,
mit genügendem Abstand von den Wänden des Reak- Wenn oor Reaktor 60 zur Zersetzung von Metalltors angeordnet, um die Ansammlung von Ansätzen, »5 carbonylen verwendet wird, dann werden die Erhit-Verstopfungen u. dgl. auf einen Minimalwert zurück- zungsregion E und die Zersetzungsregion F innerhalb zuführen. Als eine weitere Ausführungsform werden des Fließbettes 82 in der Fließbetfzone B ausgebildet. Her Einlaß 44 für das fließfähige Medium und die Heizschleifen 85, die Röhren sein können, die abrieb Düse 46 so konstruiert, daß sie unabhängig voneinan- fest beschichtet sind und durch die erhitzte Flüssigder temperaturkontrolliert werden können, so daß die 30 ketten oder Gase geleitet werden oder die elektrische fließfähige Substanz entweder oberhalb oder unter- Widerstandsschleifen, die mit einem abriebfesten Mahalb der Reaktionstemperatur gehalten werden kann, terial beschichtet sind, darstellen können, sind in der bevor sie in das Fließbett 16 ausgetragen wird. Region E des Fließbettes 82 fest angebracht. Die

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders Metallcarbonyle werden in die Zersetzungszone F geeignet für die Zersetzung von Metallverbindungen, 35 durch wassergekühlte Winddüsen 86 eingeleitet. Vordie thermisch zu Metallen zersetzt werden können. teilhafterweise sind die Heizregion E und die Zerset-Verbindungen, die thermisch zersetzt werden können, zungsregion F volumetrisch so ins Verhältnis gesetzt, schließen, obgleich die Erfindung hierauf nicht be- wobei das von den Heizschleifen 85 in der Heizreschränkt ist, die Carbonyle des Nickels, Kobalts und gion E eingenommene Volumen beachtet wird, daß des Eisens, die Nitrosyle oder Nitrosylcarbonyle des 4° die Geschwindigkeit des Aufwirbelungsgases plus der Kupfers und Kobalts, die Hydride des Zinns und An- zugesetzten Gase und solcher, die in situ in der Zersettimons und die Metallalkyle, wie Chromylchlorid, ein. zungsregion F gebildet werden, im wesentlichen der Wenn ein reduzierendes Gas, wie Wasserstoff, als Geschwindigkeit des Aufwirbelungsgases in der Heiz-Aufwirbelungsgas verwendet wird, dann können die region E gleich ist, wobei der Fluß des teilchenförmiflüchtigen Halogenide des Kupfers, Nickels, Kobalts 45 gen Materials zwischen diesen Regionen und f' lher und Eisens gleichfalls in der erfindungsgemäßen Vor- die Wärmekontrolle ausgebildet wird. Das Kernmaterichtung reduziert werden. Naturgemäß kann die Vor- rial oder das teilchenförmige Material, das beschichtet richtung auch mit Kühlschleifen betrieben werden, so werden soll, wird in das Fließbett 82 durch die öffdaß die fließfähigen Substanzen kondensiert und auf nung 88 für die Feststoffe aus einem Vorratsbehälter dem teilchenförmigen Material in dem Fließbett 16 50 und ein nicht gezeigtes Beschickungsventil eingeleitet, verfestigt werden können, um das abgekühlte, teil- Das Produkt, das entweder ein beschichtetes Pulver chenförmige Material mit einem verfestigten Überzug oder ein Metallpulver darstellt, wird aus dem Fließzu versehen. bett 82 durch den Produktablaß 90 entnommen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet aber ihre Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorgrößte Verwendung für die thermische Zersetzung 55 richtung werden in dem Fließbett des teilchenförmivon Metallcarbonylen. Für diesen Zweck wird vorteil- gen Materials eine untere Erhitzungsregion und eine hafterweise die in Fig.2 dargestellte Ausführungs- obere Behandlungsregion ausgebildet Das teilchenförm verwendet. Der Reaktor 60 besteht aus einer förmige Material wird in der Erhitzungsregion auf vertikal angeordneten, länglichen, zylindrischen Hülle eine vorgewählte Temperatur erhitzt. In die Behand-62 aus weichem Stahl, die — wie in F i g. 2 gezeigt — 60 lungsregion wird ein reaktionsfähiger Dampf mit einer aus einer Vielzahl von zylindrischen Zonen 64 mit ab- Temperatur unterhalb der Reaktionstemperatur eingeflanschten Enden 66 bestehen kann. Die Zonen 64 geleitet, wobei der reaktionsfähige Dampf sich mit sind zusammengestellt, um eine gasdichte Kammer zu dem teilchenförmigen Material in der Behandlungsrebilden, indem zwischen die Flansche 66 Dichtungen gion umsetzt, ohne daß er in die Heizregion eintritt. 68 eingesetzt werden, bevor die Zonen 64 mit einer 65 Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zur ZerVielzahl von Bolzen 70 zusammengeschraubt werden. Setzung mindestens eines Metallcarbonyle aus der

Der Reaktor 60 ist mit einer Gasverteilungsplatte Gruppe der Carbonyle des Nickels, Kobalts und

72 versehen, die multiperforiert sein kann, um die Eisens verwendet wird, dann wird ein Fließbett aus

<o

einem teilchenförmigen Material, welches aus dem durch die Zersetzung gebildeten Metall oder einem zu beschichtenden teilchenförmigen Matcria bestehen kann, ausgebildet. In dem unteren Teil des lheßbeUes wird eine Krhitzungsregion ausgebildet, um das te.lclicnförmiiic Material mindestens auf die Zersetzungstempcratur des Mctallcailnmyls zu crhuzen. innerhalb des MiCBbCtIeS wird eine obere Zcrsclzungsrcgion ausgebildet, und das Metallcarbonyl wird in die Zerseizungsrcgion durch eine wassergekühlte Lanze eingeführt, so daß das Metallcarbonyl auf dem tcilchciifönniucn Material, das in der l-rh.t/ungsrcg.on crlm/.l wurde, zersetzt wird. Wenn das V erfahren konlinuicrlich geführt wird, dann wird das Kcriimattrial oik· das frische, zu beschichtende Material kont.nuierk-h zu dem Fließbett mit einer vorbest. mm ten Glscln-, HKhgkcit gegeben, nährend das P™^du.^kt.^au.^^m Fh llbett mit einer entsprechenden Geschwindigkeit enturnt wird. Die Zuriickführung der Fcinstoffc fur da·- Kern- bzw. Impfungsmatcrial sowie die Gescl-,Bindigkeit, mit welcher das Material aus dem Ri ,!.tor entfernt wird, wird in erster Lime hinsichUiih do liefe des Beiles und nicht entsprechend dem Warnt, .dan ausccwählt. »4„,m11,·

Λ cn mindestens ein Metallcarbonyl der Mca Nk,ei. Kobalt und Bisen zersetzt wird, dann wird un Ϊ k-Kbelt aus dem teilchenförmigen Material gebildet. un.! innerhalb des Fließbettes wird eine obere Zersc-..-un_Cs«jnc und eine untere I-rhitzungszonc dusgtb.l.k-t.' Das tcilchenformige Material in der Zerset-7.U -sregion wird zwischen etwa 149 und 260 C voMeiihailerweise 204 und 232 C fur Nickelund ziehen 204 und 316" C. vorteilhaftcrwc.se 232 und 2 ι C- für Eisen gehalten. In den meisten Fallen k..n„cn diese Temperaturen aufrechterhalten werden, imk-m das teilchcnförmige Material auf cmc Tcmpcra.ur zwischen 15 und 112 C vorte.lhafterweisc zwischen 28 und 56' C, oberhalb der Temperatur die .η do /ersetzungsregion aufrechterhalten wirrhjzt «ird (vorteilhafterweise beträgt die remper urdilteren/. für die Zersetzung von Nickclcarbonyl -8 C und für Eisenpentacarbonyl etwa 56 C) Wenn,du. Vorrichtung und das Verfahren der brimdung^Vubindung mit einem Gesamtprozeß zur B. dung.eines Gemisches von Nickel- und Eisencarbonyl«! ^endet wird, welches Gemisch in flüssigem ^J"*' carbonyl gesammelt und hieraus fraktiomer dc Ulliert wird dann müssen die Metallcarbonyle nicht

vollständig »netzt sein (d. h. »™ff?*™te Ab wenieer als 99·/., z. B. weniger als 90*/.), da die AD gase für die fraktionierte Destillation verwende^e den können, wenn das Eisenpcntacarbon unvo ständig .ersetzt ist oder in flüssigem p^sc"P^_n ^a™ nvl «Sammelt ist, wenn das Nickelcarbonyl unvoj ständig zersetzt ist. Gasförmiges MetaHcarbonyl,^ or teilhaben, eise durch eine wassergekühlte Lanze eiimespeist. wird in die Zcrsctzungsrcaktion mit einer Temperatur unterhalb der Zcrselzungstempcratur eingeleitet. Vorteilhafterweise wird das gasförmige Mclallcarbonyl mit einem Inertgas, wie Wassersiolf oder Kohlenmonoxid, verdünnt. F.s ist vorteilhafter, KoIilenmonoxid als Verdünnungsmittel zu verwenden, da eines der Reaktionsprodukte Kohlenmonoxid ist ur"¹ dadurch nachfolgende Stufen zur F.ntfernung des Kohlcnmonoxids von anderen Verdünnungsmitteln nicht erforderlich sind.

li' Wenn die gasförmigen Metallcarbonyle mit Verdünnungsmitteln verdünnt werden, dann werden technische Pro'Juktionsgeschwindigkeiten, die Prozeßkontrollc und eine im wesentlichen vollständige Zersetzung erhalten, wenn man Metallcarbonyl-Kon/eniralionen im Bereich /wischen etwa 100 g pro Standardkubikmeter und 2477 g pro Standardkubikmetcr. vorteilhafterweise Mctallearbonyl-Konzcntralionen so hoch wie möglich, verwendet. Selbst flüssige Metallcarbonyle werden verwendet, um die höchstmögliche Produktionsgcschwindigkcit zu erhalten und das Risiko der Bildung von elementarem Kohlenstoff zu \ ermeiden, und zwar insbesondere dann, wenn Hiscnpenlacarbonyl zersetzt w»rd.

Die 1 rlindung wird in den Beispielen erläutert.

'⁵ Beispiel 1

Uin Fließbett aus etwa 540 kg teilchenförmigcni Nickel wurde mit 2,18 Standardkubiknieter pro Minute Kohlenmonoxid, das auf 204 ¹C erhitzt worden war. in einem Reaktor entsprechend der F i g. 2 aufgewirbelt. Der Reaktor hatte einen Durchmesser von 35.6 cm. Im unteren Teil der Fließbettzone wurde durch Wärmeaustauschrohre, durch welche eine erhitzte organische Flüssigkeit geleilet wurde, cine Erhitzungsregion aufgebaut, um das Fließbett auf .twa 204 C zu erhitzen. In eine Zersetzungsregion unmittelbar oberhalb der Frhitzungsrcgion in dem Fließbett wurden 0.34 Standardkubikmetcr pro Minute Kohlenmonoxid mit 405 g Nickel als Carbonyl pro Standardkubikmeter (16 Volumprozent Nickel) in das Fließbett durch eine wassergekühlte Winddüse eingeleitet. Während einer 12stündigen Betriebsperiode betrug die Nickelcarbonyl-Zuführuugsgcschwindigkeit 9.9S kg pro Stunde. Die Temperatur der organischen Flüssigkeit war durchschnittlich etwa 243°C. Die Fließbett-Temperatur war in der Zersetzungsregion durchschnittlich etwa 217°C und in der Erhitzungsregion durchschnittlich etwa 232°C. Die ausströmenden Gase aus dem Fließbett enthielten 2,0 g Nickel pro 50 Standardkubikmetcr bei einer Zersetzungsausbeute von 96.7". 0. Während des Versuchs wurden 90.7 kg des Bettes entfernt, und 20.9 kg einer Fraktion mit 0.295 mm plus 4,54 kg verunreinigter Nickclcyclonstaub wurden der Einheit zur Größenkontrolle zuge-55 fügt. Die chemischen imd physikalischen Analysen des Kcrnmaterials und des Endbcltcs sind in Tabelle zusammengestellt.

Kern-

material
F.iulbelt

Zmsamnicnsrtzting, "10 Mi ·■>-■

w. 1

0.81
O₁OS

+ 0.589 mm

0 0,05

-0.Ϊ89

-0,417

0.3

Tabelle I

teilchengröße. Gewichtsprozent

-0 417 i -0 295 I -0.208 i -0.147 j -0.074 | -0.044 j-il"-")S (UOS ' 4 0.147 I 10,074 t +0.044 mm

0.8

MJ.3

1.2

3,4 0,1

1,3 0.05

Dichte

ε. cm^:

ίο

B C i s ρ i e I 2

Dieses Heispiel bestätigt, daß HiseiHeilchen mil einer Ferro-Nickel-Legiepmg unter Verwendung des erfindungsgcmäßen Verfahrens überzogen werden können.

Hin Fließbellreaktor entsprechend F^;ig2 mit einem Durchmesser von 35.6cm wurde mit elektrischen Widerstands-Heizschleifcn ausgestattet. Ein Fließbett aus Schwammeisen wurde mit etwa 450 kg teilchenförmigen! Schwammeisen aufgebaut, wobei die Wirbelschichtbildung mit 1.13 Standardkubikmetcr Kohlenmonoxid erfolgte, welches auf einen Druck von 0,91 atü komprimiert und auf etsva 177 C vorerhitzt worden war. Das Fließbett wurde in der Erhitzungsregion auf 260' C erhitzt, bevor etwa 0,78 Standardkubikmetcr Kohlenmonoxid pro Minute mit 120 g Nickel als Carbonyl pro Standardkubikmeler (5 Volumprozent Nickelcarbonyl) und 355 g Eisen als Carbonyl pro Standardkubikmeter (15 Volumprozent EisenpentacarhonyP durch eine wassergekühlte Winddüse eingeleitet wurden. Während der Bclriebsperiode von 3"·.· Stunden betrug die Besehickungsgeschwindigkeit 25.4 kg Nickel plus Eisen pro Stunde. Die Temperatur der Erhitzungsregion war im Durchschnitt 310 C, und die Temperatur der Zcrselzimgsregion war im Durchshnitt 271⁰C. Die aus dem Fließbett austretenden Gase enthielten 0,31g Eisen pm Standardkubikmetcr und 0.05 g Nickel pro Stan dardkubikmcter, was eine Zersetzungsausbeute für Eisen und Nickel von 99.7 bzw. 99,9°/o bedeutet. Die chemischen und die physikalischen Analysen des Endbettes sind in Tabelle II zusammengestellt:

Tabelle

+ 0,295 mm Teilchengröße, Gewichtsprozent
-0.295 ! -0,208 . -0.147 -0,074

+ 0.20H . +0,147 ! +0,074 I +0,044

-0.044 mm

Endbett

0,4

21,6

51,9

9,3

4,5

Beispie! 3

Dieses Beispiel bestätigt, daß Eisenpenlacarbonyl in einem Fließbettreaktor ähnlich dem in der Fig. 2 zersetzt werden kann. Der Reaktor hatte einen Innendurchmesser von 12,7 cm, und er war mit einem elektrischen Widerstandsheizer versehen.

Ein Fließbett aus 49,9 kg von mit Fcrronickel plattiertem Schwammeisen, hergestellt gemäß Beispiel 2, wurde mit etwa 0,17 StandardkuMkmcter pro Minute Kohlenmonoxid aufgewirbelt. Das Fließbett wurde durch die elektrischen Widerstands-Heizelemente auf 204' C erhitzt, bevor 0,24 Standardkubikmeter pro Minute Kohlenmonoxid durch eine wassergekühlte Winddüse eingeleitet wurden. Das Kohlenmonoxid enthielt 152 g Eisen als Carbonyl pro Standardkubikmeter (6,4 Volumprozent Eiscnpentacarbonyl). Während einer Betriebsperiode von 48 Stunden war die Beschickungsgcschwindigkeit im Durchschnitt 2.27 kg Eisen pro Stunde. Die Temperatur in der Zei setzungsregioii des Fließbettes war im Durchschnitt 227 'C. Die ausströmenden Gase enthielten 6,3 g Eisen pro Standardkubikmeter, was einer Zersetzungsausbeute von 92°/o entspricht. Währenddes Versuches wurden etwa 133 kg des Produkts entfernt, und zur Größeneinstellung wurden 57,1 kg einer Fraktion mit — 0,208 mm und 9,98 kg Schwammeisen-Kcrnmaterial zugesetzt. Das plattierte Eisen enthielt l,8°/n Kohlenstoff, bezogen auf das Gcsamtgleichgcwicht. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Kernmaterials des Endbcttcs und des Produkts sind in Tabellen! zusammengestellt.

	Zusammen setzung, 0Zo Ni i Fe	0.11 1,65 1,73	+ 0,589 mm	-0,589 + 0.417	Tabelle III	44,4 ' 57,7 ι 55,5	40,7 14,0 10,1 0,6 4,8 i 0,2	-0,074 f 0.044	-0,044 mm	Dichte ■ g-'cnv1
	0,14 1,76 2,44		0,2 0,4	4,9 3,9			0,4	0,4	3,24 5,07 4,94
Kern material Endbett Produkt		Teilchengröße, Gewichtsprozent -0.417 ! -0.295 ! -0.208 ; -0.147 + 0.295 ; +0.20K I !((.147 ! +0.074
	0,1 26,5 35.2

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zersetzung von Metallverbindungen, insbesondere Metallcarbonylen, in einem Fließbett bzw. Wirbelschichtbett aus festem, teilchenförmigem Material, dadurch gekennzeichnet. Ou-J man die Metallverbindung der oberen Zersetzungsregion des Fließbettes bzw. Wirbelschichtbettes zuführt, welche eine untere Erhitzungsregion für die festen Teilchen besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metallcarbonyl durch einen wassergekühlten Einlaß in die Zersetzungsregion einleitet, welche sich bei Nickelcarbonyl auf einer Temperatur vcv. 149 bis 260 C und bei Eisenpentacarbonyl von 204 bis 316' C befindet.

3. Verfahren nacii Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß man das Metallcarbonyl in die Zerseizungsregion bei Nickelcarbonyl mit einer Temperatur von 204 bis 260 C und bei Eisencarbon\ I mit 232 bis 260 C einleitet.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß man das Eisenpentacarbonyl als flüssiges Eisenpentacarbonyl einleitet.

5. Fließbettreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4. gekennzeichnet durch einen Einlaß (46) für die Metallverbindung in der obiren Region des Reaktors und einen Auslaß für das teilchenfc,.nige Material (24) :n dem unteren Teil und einen Wärmeaustauscher (38) in dem unteren Teil der, Reaktors.

6. Fließbettreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß eine wassergekühlte Lanze (86) ist, die im wesentlichen auf der vertikalen Achse des länglichen Gefäßes angeordnet ist.

7. Reaktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher ein hohles Rohr mit einer erhitzten Flüssigkeit (38. 85) ist.

8. Reaktor nach einem der Anspruches bis Ί, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher einen elektrischen Widerstand einschließt.

9. Fließbettreaktor nach einem der Ansprüche 5 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor ein vertikal angeordnetes, längliches Gefäß ist.

KJ. Verfahren zum Betrieb eines Reaktors nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennreichne;, daß die Wärmeaustauschregion und die obere Region volumetrisch kontrolliert werden, wodurch die Geschwindigkeit des Aufwirbelungsgases in dem Erhitzungsteil im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des Aufwirbelungsgases plus eines in der Zersetzungsregion etwa gebildeten Gases ist, wodurch die Geschwindigkeit der durch das Fließbett aufsteigenden Gase so kontrolliert wird, daß das teilchenförmige Material von der Wärmeaustauschregion in die Behandlungsregion befördert wird.