DE227854C

DE227854C -

Info

Publication number: DE227854C
Application number: DE1907227854D
Authority: DE
Filing date: 1907-01-10
Anticipated expiration: 1927-01-11

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei der Darstellung von Stickstoffverbindungen durch Einwirkung von' Stickstoff auf Carbide, z. B. der Erdalkali — bzw. Alkali — und Erdmetalle wurde auf Grund von Versuchen, die zu vorliegender Erfindung führten, festgestellt, daß es nicht notwendig ist, zur Erzielung der Reaktion das ganze Carbid durch Wärmezufuhr von außen auf die zur Reaktion nötige Temperatur zu bringen, daß es vielmehr

ίο genügt, diese Temperatur an einer relativ kleinen Zone bzw. in einem relativ kleinen Teil der Carbidmasse zu erzeugen, und daß dann die Reaktion in der ganzen Masse selbsttätig weitergeht, derart, daß man auf solche Weise die Herstellung von Stickstoffverbindungen aus Carbiden im Großen praktisch mit Erfolg ausüben kann.

Vorbedingung hierfür ist, daß an der einen Stelle auch die Erwärmung so weit getrieben ist, daß hier die Carbidmasse auch tatsächlich die Reaktionstemperatur aufweist.

Es war bekannt, daß in einer auf die Reaktionstemperatur erhitzten Carbidmasse bei der Einwirkung von Stickstoff die Stickstoffverbindung unter weiterer Temperatursteigerung stattfand.

Es war aber, nicht bekannt, ob diese Temperaturerhöhung genügen würde, um weiteres Carbidmaterial, welches nicht auf die Reaktionstemperatur erhitzt wird, bis auf diese Reaktionstemperatur zu bringen. Dieser Effekt war um so zweifelhafter, als Messungen ergaben, daß die bei der Reaktion von Stickstoff auf eine bestimmte Gewichtseinheit Carbides frei werdende Wärme höchstens die Erhitzung eines gleich großen Gewichtsteiles Carbid auf die Reaktionstemperatur bewirken kann. Es war bei den guten Wärmezuleitungseigenschaften des Carbides anzunehmen, daß die frei werdende Wärme sich in der übrigen Carbidmenge verteilt, ohne sie auf die Reaktionstemperatur zu bringen, oder es war zu befürchten, daß infolge Bildung isolierender Schichten aus den Einwirkungsprodukten von Stickstoff auf Carbid eine Überhitzung und infolgedessen Schmelzung der der Reaktionsmasse benachbarten Carbidschichten bewirkt wird, wodurch diese für die Stickstoffaufnahme undurchlässig werden.

Versuche haben ergeben, daß bei Anwendung gepulverten oder kleinstückigen Carbides der Prozeß so verläuft, daß die Reaktionswärme sich auf die der Reaktionszone anliegenden Carbidpartien überträgt und diese, ohne daß sie durch Schmelzung unwirksam werden, auf die Reaktionstemperatur erhitzt. Auf diese Weise wird zur weiteren Fortführung der Reaktion eine besondere weitere Erhitzung der gesamten Carbidmasse auf die Reaktionstemperatur ganz oder zum größten Teil entbehrlich, indem die frei werdende (exothermische) Wärme für die Erzielung der Reaktionstemperatur nutzbar gemacht wird. Dieses Verfahren gibt auch die Möglichkeit, die Erhitzung der Masse von ' innen auszuführen.

Bei dem bisherigen Verfahren, bei welchem die ganze Carbidmasse auf die Reaktionstemperatur besonders erhitzt wurde, bewirkte, wie festgestellt wurde, gerade diese exothermisch erzeugte Wärme den Nachteil, daß sie zu Durchschmelzungen der Retorten Anlaß gab, und daß sie in der Carbidmasse selbst

schädliche Schmelzerscheinungen verursachte, durch welche z. B. die Durchlässigkeit der Masse für den Stickstoff schädlich beeinflußt bzw. behindert wurde.

Indem nun nach vorliegender Erfindung die exothermische Wärme, zur weiteren Erwärmung der Carbidmasse auf die Reaktionstemperatur benutzt und so hierfür ihr Überschuß über diese Temperatur in Anspruch genommen wird, wird den erwähnten schädlichen Schmelzerscheinungen vorgebeugt, und hat man zur Sicherung der Durchlässigkeit der Garbidmasse für den Stickstoff es nicht notwendig, das erhitzte Carbid durchzukrahlen; auch einer unmäßigen Beanspruchung des Ofenmaterials ist hierdurch wirksam entgegengetreten, und es wird die Absorption des Stickstoffs infolge der nunmehr unbehinderten Porosität und Durchlässigkeit der Carbidmasse beschleunigt.

Die Ausführung des Verfahrens kann hiernach in der verschiedensten Weise erfolgen, so z. B. dadurch, das eine hinreichende Reaktipns- oder Absorptionseinleitung an einer Stelle durch besondere chemische oder mechanische Zündkörper hervorgerufen wird.

Es können aber auch dem Stickstoff Gase, wie Sauerstoff (Luft), Chlor, beigemengt werden, die durch Einwirkung auf das Carbid, welches auf mäßige, unterhalb der Reaktionstemperatur liegende Grade erhitzt ist, lokale, hohe Temperaturen erzeugen. Es können auch dem Carbid Substanzen, z. B. Aluminiumpulver, zugesetzt werden, welche solche lokale, hohe Temperaturen hervorbringen. Infolge dieser lokalen Erhitzungen kann die Absorption des weiter hinzugeleiteten Stickstoffs weiter vor sich gehen.

Die Reaktion kann auch derart ausgeführt werden, daß in ein mit Carbid gefülltes, wärmeisoliertes Gefäß, z. B. in Form einer Mulde, ein elektrischer Heizkörper gebracht wird, welcher aus Kohlenstoff gebildet wird, z.B. die Form ^: eines Kohlenkörpers besitzen, oder auch ein Metall- oder Halbleiter sein kann, der vermittels des elektrischen Stromes auf oder über die Reaktionstemperatur erhitzt wird. Man kann auch die Zündung an mehreren Stellen in dieser Weise ausführen, so daß die Absorption von mehreren Stellen' aus in der Carbidmasse fortschreitet. Beim Einleiten von Stickstoff, eventuell nmter Druck, geht sodann die Reaktion von dem oder den Heizkörpern ab weiter, bis die ganze Masse des Carbides in die entsprechende Stickstoffverbindung verwandelt ist. Ist die Wärmeisolierung eine genügende, so kann die Stromzuleitung nach Eintritt der Reaktion unterbrochen werden; ist,sie aber nicht genügend, so kann der Wärmeverlust dadurch gedeckt werden, daß man durch den Leiter während der ganzen Dauer der Reaktion Wärme zuführt.

Auch auf die Weise kann man diese lokale Reaktionseinleitung hervorrufen, daß das Carbid im feinverteilten Zustande kalt oder mäßig erwärmt in hoch erhitzten Stickstoff gebracht wird, wobei es in Glut gerät und mit dem weiter zugeführten Stickstoff reagiert.

Bei allen diesen Reaktionen können die Carbide sowohl in reinem Zustande als auch gemengt mit anderen Stoffen zur Reaktion gelangen, welche eine Auflockerung der Carbidmasse dadurch bewirken, daß sie mechanisch oder chemisch auf die den technischen Carbiden beigemengten Oxyde bei höherer Temperatur einwirken. Solche Substanzen sind: Halogenide, Sulfate, Sulfide, Cyanide, fertig gebildeter Kalkstickstoff, Kohle. Ebenso wie durch die Auflockerung der Carbidmasse, wird auch durch eine gleichmäßige Zufuhr des Stickstoffs oder durch seine Anwendung unter Druck das Fortschreiten der Reaktion begünstigt. · -

Das Carbid selbst wird in gepulvertem wie auch kleinstückigem Zustande verwendet, der Stickstoff kann rein oder gemengt mit anderen Gasen und Dämpfen sein. Auch in gebundenem Zustande, wie z. B. in Form von Ammoniak, kann der Stickstoff verwendet werden, falls die Zerfalltemperatur einer solchen Verbindung niedriger liegt als die Reaktionstemperatur bei der Einwirkung von Stickstoff auf Carbid. Das Carbid kann gleichfalls nicht als fertig gebildetes Carbid, sondern in Form seiner Komponenten enthalten sein, falls nicht unter diesen Komponenten Verbindungen sind, deren Zerfalltemperatur an sich bzw. unter Einwirkung der anderen Komponenten höher ist wie die Reaktionstemperatur bei der Einwirkung von Stickstoff auf Carbid.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren zur Herstellung von Stickstoff-Verbindungen aus Carbiden durch Einwirken von Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil des zu behandelnden gepulverten bzw. kleinstückigen Carbides auf die zur Reaktion nötige Temperatur gebracht, im übrigen aber das Carbid unterhalb der Reaktionstemperatur angewendet wird.