DE228539C

DE228539C -

Info

Publication number: DE228539C
Application number: DE1908228539D
Authority: DE
Filing date: 1908-02-26
Anticipated expiration: 1928-02-27

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

Vi 228539 KLASSE 12 A\ GRUPPE

in DARMSTADT

von Cyan wasserstoff säure.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. Februar 1908 ab.

Es ist bekannt, daß beim Durchleiten eines Gemenges von Stickstoff und Wasserstoff durch den zwischen zwei Kohlenspitzen übergehenden elektrischen Lichtbogen, eine Vereinigung der genannten Gase mit -dem im Lichtbogen verdampften Kohlenstoff zu Cyanwasserstoffsäure stattfindet.

Bei dem Versuch, dieses Verfahren ins Große zu übertragen, erweist es sich als Mißstand,

ίο daß eine erhebliche Bildung von Cyanwasserstoffsäure nur bei verhältnismäßig langsamem Durchgang der Gase durch den Lichtbogen erreicht werden kann, da diese bei raschem Passieren des Bogens nicht hoch genug erhitzt werden. Zwecks Erzielung einer guten, Ausbeute ist es daher von wesentlichem Vorteil, wenn die Gase vor dem Eintreten in den Lichtbogen bereits auf hohe Temperatur vorgewärmt sind. Dies wird gemäß vorliegender Erfindung in folgender Weise erzielt:

Läßt man den von einem geeigneten Gleichstrom- oder Wechselstromgenerator erzeugten Lichtbogen nicht zwischen zwei Kohlenstäben übergehen, sondern verwendet nur als obere, vertikal gestellte Elektrode einen Kohlenstab, als untere dagegen eine mehr oder weniger hohe Schicht von ungeformten Koksstücken, so. wird durch den Lichtbogen die oberste Lage dieser Koksstücke auf sehr hohe Temperatur erhitzt, und auch die tiefer gelegenen Schichten kommen durch -Leiten der Hitze und da sie selbst den Stromdurchgang erheblichen Widerstand entgegensetzen, zu starkem Glühen. Läßt man nun das Gemenge von Stickstoff und Wasserstoff, ehe es in den Lichtbogen eintritt, diese hochglühende Koksschicht durchströmen, so wird es hier auf sehr hohe Temperatur vorgewärmt, so daß es nun beim Eintreten in die Zone des Lichtbogens weit rascher auf die gewünschte Maximaltemperatur kommt als ohne diese Vorwärmung.

Gleichzeitig wird durch die Verwendung von ungeformter Kohle als unterer Elektrode eine für den Prozeß sehr günstige Form des Lichtbogens erzielt. Zwischen zwei Kohlenstäben springt der Lichtbogen meist nur an einer Stelle über und wechselt öfter seinen. Standort, so daß es schwer ist, die Gase überhaupt durch ihn hindurchzuführen. Besteht dagegen die untere Elektrode aus einer Schicht von hinreichend zerkleinerten Koksstücken, so nimmt die Lichtbogenbasis eine breite Fläche ein. Der Lichtbogen bestreicht und bestrahlt mit seinem unteren Ende eine Koksschicht, deren Ausdehnung den Querschnitt der oberen geformten Elektrode erheblich übertrifft.

Infolgedessen müssen alle Gase, die von unten her zwischen den Koksstücken in die Höhe steigen, an irgendeiner Stelle durch die Lichtbogenbasis hindurchgehen, insbesondere, -wenn

Claims

man ihnen dadurch den weiteren Weg vorschreibt, daß man als obere Elektrode ein Kohlerohr nimmt, durch das man sie nach dem Durchströmen des Lichtbogens aus dem Ofen ableitet. Besondere Versuche mit Gleichstrom und Wechselstrom ergaben nun, daß die kegelförmige Gestalt des Lichtbbgenbereiches sich dann als besonders vorteilhaft erweist, wenn ίο man zum Betrieb des Ofens Gleichstrom verwendet und die obere Elektrode zur Kathode, die untere zur Anode nimmt. Dabei wird zweckmäßig die Spannung des Stromes niedrig gehalten. Die Versuche zeigten, daß trotz der i'5 Ausdehnung der Koksfläche unter diesen Umständen auch die Hitzewirkung des Lichtbogens an der unteren Elektrode weit größer ist als an der oberen, und daß daher der für die Bildung der Cyanwasserstoffsäure nötige Kohlenstoff dampf fast ausscMießlich an der unteren ungeformten Elektrode gebildet und verbraucht wird, während die obere geformte nur wenig angegriffen wird. Arbeitet man dagegen mit vertauschten Polen (also Anode oben), so entsteht ein Verschleiß an Kohle, der den (nach Analogie etwa zu den Bogenlampen) erwarteten dermaßen übertrifft, daß das Verfahren kaum mehr wirtschaftlich zu nennen ist. Es hat sich ferner als zweckmäßig erwiesen, die als untere Elektrode dienende Koksschicht nicht flach auszubreiten, sondern als mehr oder weniger vertiefte Heizkammer auszubilden, die ■ sich direkt an eine die obere Elektrode umgebende Kammer aus geformter Kohle oder anderem widerstandsfähigen Material anschließt. In dieser Heizkammer muß sich die ganze Lichtbogenhitze konzentrieren, so daß der in sie von unten her eintretende Gasstrom gleichzeitig höchste. Temperatur und reichliche Mengen von verdampftem Kohlenstoff vorfindet. Diese zugleich als Elektrode dienende Heizkammer kann leicht in dem Maße, wie sie durch Verdampfen von Kohlenstoff abgenutzt wird, wieder erneuert werden, indem man von der Seite her, am besten auf der Außenseite der die obere Elektrode umgebenden Kammer, neuen Koks in der Weise nachfüllt, daß er, unter dem natürlichen Böschungswinkel nach unten rutschend, an die Stelle des verbrauchten Kokses tritt. Der beschriebene Ofen ist für die Herstellung der Cyanwasserstoffsäure auch dann anwendbar, wenn man als Ausgangsmaterialien neben Stickstoff bereits fertige Kohlenwasserstoffe von geeigneter Zusammensetzung verwendet. Ebenso kann er für andere Verfahren Verwendung finden, bei denen Gasreaktionen in der Hitze des elektrischen Lichtbogens stattfinden sollen, sofern dabei die Anwesenheit von dampfförmigem Kohlenstoff erforderlich oder doch nicht nachteilig ist, wie z. B. bei der Bildung von Azetylen ■ aus den Elementen, Cyan und anderen endothermen Verbindungen. Die beiliegende Zeichnung gibt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Ofens. Der aus feuerfestem Material und einem Metallmantel f bestehende Ofen weist oben die rohrförmige Elektrode c und unten die andere aus ungeformter Kohle (Koks) bestehende und mit einer rohrartigen Strom- und Gaszuführungsvorrichtung g ausgestattete Elektrode auf. Der Koks α wird dem Ofen durch eine Schnecke b dem Verbfauch entsprechend zugeführt. Die in Reaktion zu bringenden Gase werden bei m eingeführt, und die Reaktionsprodukte verlassen den Ofen bei n. k ist ein die obere Elektrode umgebender Mantel aus feuerfestem Material, an dessen Außenseite der Koks nach unten gleitet. Pa te ν t- Ansprüche:

1. Verfahren zur Durchführung von Gasreaktionen, im besonderen zur Herstellung von Cyanwasserstoffsäure aus den Elementen oder aus Stickstoff und Kohlenwasserstoffen im elektrischen Lichtbogenofen, dadurch gekennzeichnet, daß hierbei als untere Elektrode eine Schüttung ungeformter Kohle angewendet wird und die in Reaktion zu bringenden Gase durch diese Kohleschicht go durchgeleitet werden. ·

2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Verwendung von Gleichstrom die obere Elektrode aus geformter Kohle zur Kathode, die untere Elektrode . aus ungeformter Kohle zur Anode macht.

3. Ofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode mit einem Mantel aus geformter Kohle oder anderen, bei der während des Betriebes auftretenden Hitze beständigen Materialien umgeben ist, an dessen Außenseite die im Laufe des Betriebes aufgegebenen frischen Koksmengen heruntersinken und unter dem natürlichen Böschungswinkel abrutschen, wodurch Boden und Wände der Heizkammer in dem Maße, wie sie durch den Prozeß aufgebraucht werden, wieder erneuert werden. -

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.