DE217079C - - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVI 217079 -KLASSE 12 f. GRUPPE

OSCAR BENDER in POTSDAM.

Verfahren zur Darstellung von Stickoxyden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. November 1908 ab.

Systematische Versuche, Stickoxyde durch Oxydation von atmosphärischem Stickstoff bei den durch Verbrennung von kohlenstoff- oder wasserstoffhaltigen Brennstoffen in Luft oder Luftsauerstoff gemischen erzeugten hohen Temperaturen in technisch nutzbringender Ausbeute zu gewinnen, haben ergeben, daß die Ausbeute an Stickoxyden außer von der Temperatur und der raschen Abkühlung der Reaktionsgase in

ίο wesentlicher Weise abhängig ist von einer möglichst vollkommenen Mischung der Brennstoffe mit den der Verbrennung zugeführten Gasgemischen im Augenblick der Flammenbildung. Die theoretische Begründung dafür liegt darin, daß das Zustandekommen der Reaktion N + O eine meßbare Zeit erfordert, welche kaum kürzer ist als diejenige, welche den Gasen vom Beginn der Flammenreaktion bis zur Spitze der Flamme zur Verfügung steht. Wenn von dieser Zeit ein Teil für die Diffusion der Gase ineinander beansprucht, wird, so ist der Rest ungenügend, um das theoretisch mögliche Gleichgewicht zwischen Stickoxyd und den übrigen Bestandteilen der brennenden Gase herbeizuführen. Die Ausbeute an Stickoxyd wird sich demgemäß um so mehr der Theorie nähern, je vollkommener die Zeit des Durchströmens der Gase durch die Flamme für die Bildung des der gegebenen Temperatur entsprechenden Gleichgewichtes ausgenutzt wird.

Bei denjenigen bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Darstellung von Stickoxyden, bei denen man der durch Verbrennen von Brennstoffen gebildeten Flamme die anderen Komponenten (Luft oder sauerstoffreichere Stickstoffsauerstoffgemische) teils durch Einpressen von der Seite, teils durch Entgegenblasen zuführte, ist diesem Moment nicht genügend Rechnung getragen worden, infolge-, dessen auch die Ausbeute eine verhältnismäßig bescheidene blieb.

Man hat zwar auch schon vorgeschlagen, vergasten Brennstoff zunächst mit Luft oder einem anderen Sauerstoffstickstoffgemenge zu mischen und dieses fertige Gemisch einem Brenner zuzuführen. Dies kann jedoch nur unter bedeutendem Druck geschehen, und selbst dann ist die Gefahr eines Zurückschiagens der Flamme und damit einer Explosion so groß, daß auf diese Weise kein technisch befriedigendes Verfahren geschaffen wird. -

Gemäß vorliegender Erfindung wird die als wesentlich erkannte vollkommene Mischung der Brennstoffe mit Luft oder Luftsauerstoffgemischen während der Verbrennung dadurch in gefahrloser und vor allem in besonders wir- ■·. kungsvoller Weise erzielt, daß man im Gegensatz ζμ dem .bisher Bekannten die Flamme in zahlreiche kleine Stichflammen zerteilt, wobei man die Mischung entweder durch bunsenbrennerartige Vorrichtungen in den Brennern bewirkt oder aber später im Anfang der Flamme, indem man jeder einzelnen Stichflamme die erforderliche Menge Stickstoff und Sauerstoff in dem Maße zuführt, daß die vollkommene Vermischung bereits im. Anfang der Flamme beendet ist. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines Brenners geschehen, der aus einem den ganzen Querschnitt eines schachtartigen Ofens ausfüllenden Hohlrost besteht, aus welchem der Brennstoff, durch zahlreiche kleine Öffnungen austritt, deren Querschnitt im einzelnen so

gering ist, daß beim Ausströmen des reinen Heizgases in das durch den rostartigen Brenner hindurch in den Verbrennungsraum eingeblasene Luftsauerstoffgemisch augenblicklich eine vollkommene Durchmischung des Heizgases mit dem Stickstoff und dem zweckmäßig in genügendem Überschuß vorhandenen Sauerstoff erfolgt. Noch zweckmäßiger erwies sich die in der Zeichnung in Fig. ι im Vertikalschnitt und

ίο in Fig.-2 im Horizontalschnitt dargestellte Ausbildung dieses Brenners, bei welcher die Öffnungen des Hohlrostes α zunächst in dünne Röhrchen b münden, an deren Ende dann erst die Verbrennung erfolgt. Hierdurch wird einmal eine zu starke Erhitzung des Rostes und damit dessen rascher Verschleiß hintangehalten, dann aber wird gleichzeitig eine noch gleichmäßigere Verteilung des durch den Rost und zwischen den Röhrchen hindurchströmenden sauerstoffhaltigen Gasgemisches und eine vorteilhafte Vorwärmung dieser Gase erreicht.

Die Ausgestaltung des Brenners ist- selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; so kann man beispielsweise die zahlreichen den Brennstoff zuführenden Röhrchen nicht auf einem im Ofen befindlichen Hohlrost anordnen, sondern diese auch direkt in den Ofen einmünden lassen und das Luftsauerstoffgemisch durch gleichmäßig zwischen den Röhren vorgesehene Öffnungen zuführen.

Wie bereits erwähnt, kann die Durchmischung des Brennstoffs mit dem Luftsauerstoffgemisch auch ganz oder doch zum größten Teil bereits in den Brennern erfolgen, indem man diese bunsenbrennerartig ausgestaltet, so daß sie das sauerstoffreiche Luftgemisch ansaugen und im Brennerrohr mit dem Brennstoff vermischen, wobei die Vermischung noch durch eingebaute Widerstände o. dgl., welche eine wirbelnde Bewegung erzeugen, befördert werden kann.

Anstatt den Brenner mit unvermischtem Brennstoff zu speisen und den erforderlichen Stickstoff der Flamme durch den Rost hindurch in Form eines entsprechenden Luftsauerstoffgemisches zuzuführen, kann man auch den Stickstoff in Mischung mit dem Brennstoff in den Brenner leiten und durch den Rost Sauerstoff zuführen.

Durch das Zerteilen einzelner großer Flammen in zahlreiche kleine Stichflammen, denen die zur Erzielung günstiger Gleichgewichtsverhältnisse erforderlichen Mengen Stickstoff und Sauerstoff bereits im Anfang der Flamme vollkommen beigemischt werden können, sind in der Praxis ganz überraschend günstige Ergebnisse gezeitigt worden. Die Ausbeute an Stickoxyden steigt gegenüber derjenigen bei Verwendung der bekannten, mit massiven Flammen arbeitenden Brenner auf das Zehn- und Mehrfache, und zwar unter sonst gleichen Verhältnissen, insbesondere gleicher Temperatur und gleichmäßig rascher Abkühlung der Gase nach der Flammenreaktion in beiden Fällen.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Stickoxyden durch Verbrennen von atmosphärischem Stickstoff in einem mit kohlenstoff- oder wasserstoffhaltigen Brennstoffen befeuerten Ofen unter rascher Abkühlung der Reaktionsgase, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brennstoff in Form zahlreicher kleiner, in ihrer Brennlänge im wesentlichen getrennt gehaltener Stichflammen zur Verbrennung bringt.

2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Benutzung eines mit zahlreichen Öffnungen zum Ausströmen des Brennstoffes versehenen Hohlrostes, durch den das Stickstoffsauerstoff gemisch hindurchtritt.

3. Das Verfahren gemäß Anspruch 2 unter Benutzung eines Hohlrostes, auf dessen zahlreiche Öffnungen zur Erzielung einer gleichmäßigen Verteilung des zutretenden Stickstoffsauerstoffgemisches Röhrchen aufgesetzt sind.

4. Das Verfahren gemäß Anspruch 2 unter Benutzung eines Hohlrostes, dessen zahlreiche Öffnungen in bunsenbrennerartig eingerichtete Röhren münden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.