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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 235299 — KLASSE 12«. GRUPPE - M 235299 - CLASS 12 «. GROUP

in GELSENKIRCHEN.in GELSENKIRCHEN.

und Stickstoffgemischen.and nitrogen mixtures.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. November 1907 ab. Patented in the German Empire on November 12, 1907.

Bei allen Verfahren, aus atmosphärischer Luft bzw. anderen Gemischen von Sauerstoff und Stickstoff einen gewissen Betrag von Stickoxyden zu erhalten durch Erhitzung dieses Gemisches auf eine möglichst hohe Temperatur und hierauf folgende rasche Abkühlung, wird bekanntlich die Ausbeute an Stickoxyd um so größer, je höher die Erhitzungstemperatur und je größer die Abkühlungsgeschwindigkeit ist.In all processes, from atmospheric air or other mixtures of oxygen and Nitrogen to get a certain amount of nitric oxides by heating this Mixture to as high a temperature as possible and then rapid cooling that follows As is well known, the higher the heating temperature, the greater the yield of nitrogen oxide the greater the cooling rate.

ίο Diese Tatsache kann beispielsweise zur Gewinnung von Stickoxyden mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens, welcher eine außerordentlich hohe Temperatur besitzt, in solcher Weise zur Benutzung kommen, daß die hocherhitzten Gase aus dem Innern des Flammbogens durch ein gekühltes Rohr angezogen werden. Dadurch ist entsprechend dem starken Temperaturgefäll in dem gekühlten Rohr die Ausbeute an Stickox3?den eine bessere, weil die Abkühlungsgeschwindigkeit gegenüber den anderen Abkühlungsverfahren eine erhebliche Erhöhung erfährt.ίο This fact can be used, for example, to attract of nitrogen oxides with the help of the electric arc, which is extraordinarily high Temperature, come to use in such a way that the highly heated gases drawn from inside the flame arc through a cooled pipe. Through this is the yield of nitrogen oxides corresponding to the strong temperature gradient in the cooled pipe a better one because of the cooling speed compared to the other cooling methods experiences a substantial increase.

Alle hierauf aufgebauten Verfahren leiden jedoch an dem Übelstande, daß die Temperatur der Flamme selbst durch das kalte Rohr .herabgedrückt wird und daß andererseits trotz des Kühlrohres die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht über ein gewisses, für die technische Ausbeutung der Reaktion noch nicht genügendes Maß zu bringen ist.However, all methods based on this suffer from the disadvantage that the temperature the flame itself through the cold pipe and that on the other hand, despite the cooling tube, the cooling rate does not exceed a certain level, for technical exploitation the reaction cannot yet be brought to a sufficient degree.

Die wissenschaftliche Erklärung für die den bisherigen Verfahren zugrunde liegende Erscheinung ist die, daß die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen Stickstoff und Sauerstoff mit Steigerung der Temperatur außerordentlich rasch zunimmt.The scientific explanation for the phenomenon on which the previous processes are based is that the rate of reaction between nitrogen and oxygen with Increase in temperature increases extremely rapidly.

Wenn also ein Sauerstoff-Stickstoffgemisch nach erfolgter Erhitzung rasch abgekühlt wird, so gelangt man schnell in Gebiete geringerer Reaktionsgeschwindigkeit und schließlich über diese hinweg in solche Gebiete, in denen die Reaktion praktisch zum Stillstand kommt und somit die weitere Verarbeitung der bisherigen Produkte möglich ist. Da die Reaktion mit steigender Temperatur im Sinne der Stickoxydbildung, mit fallender Temperatur im Sinne der Stickoxydzersetzung verläuft, so ist klar, daß eine möglichst rasche Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit einen nennenswerten rückwärtigen Verlauf der Reaktion, also eine nennenswerte Rückzersetzung verhindern muß.So if an oxygen-nitrogen mixture is cooled down quickly after it has been heated, so you can quickly get into areas of lower reaction speed and finally over these away into areas where the reaction practically comes to a standstill and thus the further processing of the previous products is possible. Since the reaction with rising temperature in the sense of nitrogen oxide formation, with falling temperature in the sense the decomposition of nitrogen oxide proceeds, it is clear that a reduction in the Reaction speed a significant backward course of the reaction, so a must prevent significant decomposition.

Leider aber ist gerade bei einer sehr hohen Temperatur, welche aus thermischen Gründen eine sehr hohe Ausbeute geben müßte, auch die Reaktionsgeschwindigkeit außerordentlich groß, so daß bei den bisherigen Verfahren die Abkühlungsgeschwindigkeit nicht im entferntesten entsprechend groß genug gemacht werden konnte und deshalb stets ein sehr großer Teil des.erzeugten Stickoxydes während der Abkühlungsperiode wieder zerfiel.Unfortunately, it is at a very high temperature, which is for thermal reasons should give a very high yield, and the reaction rate is extremely high, so that in the previous processes the cooling rate is not remotely could be made correspondingly large enough and therefore always a very large part des.generated nitrogen oxide disintegrated again during the cooling period.

Alle diese Nachteile werden durch das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung vollständig vermieden, und zwar dadurch, daß die Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Temperatur vorgenommen wird, ε ο daß also kein Stickoxyd zerfallen kann.All of these disadvantages are eliminated by the method of the present invention avoided, in that the reduction in the reaction rate is carried out at constant temperature becomes, ε ο that so no nitrogen oxide can decompose.

Bei dem Gegenstand vorliegender ErfindungIn the subject matter of the present invention

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kommt es also darauf an, daß die möglichst hoch erhitzte Luft bzw. das möglichst hoch erhitzte Gemisch in einem unter 400 mm Quecksilbersäule evakuierten Behälter einströmt, daß dieser Behälter durch geeignete Mittel bzw. eine passende Wärmequelle genügend angewärmt ist, um die Temperatur der eintretenden Luft bzw. Gasgemische auch während der Expansion aufrecht zu erhalten, und daß erst nach erfolgter Expansion die Gase zur Kühlung gelangen. Letztere wird also erst nach erfolgter Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit vorgenommen und auf diese Weise der Gleichgewichtszustand der Gase, welche durch die höchste Reaktionstemperatur gegeben ist, praktisch voll-, ständig gerettet.So it is important that the air heated as high as possible or that as high as possible heated mixture flows in in a container evacuated below 400 mm of mercury, that this container is sufficiently warmed by suitable means or a suitable heat source is to the temperature of the incoming air or gas mixture even during the expansion to be maintained, and that only after expansion has taken place, the gases are cooled. The latter is therefore only carried out after the reaction rate has been reduced and in this way the equilibrium of the gases, which is caused by the highest reaction temperature is given, practically completely, permanently saved.

Tatsächlich geschieht dies also dadurch, daß die Gase ohne Temperaturerniedrigung einer möglichst weitgehenden Druckverminderung ausgesetzt werden, wodurch bekanntermaßen die Reaktionsgeschwindigkeit außerordentlich stark sinkt. Erst dann, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit durch diese Maßnahmen so weit gesunken ist, erfolgt die Kühlung.In fact, this is done by the fact that the gases without lowering the temperature As far as possible pressure reduction are exposed, which is known to the reaction rate drops extremely sharply. Only when the reaction speed has fallen so far as a result of these measures, the cooling takes place.

Es hat sich zur Herbeiführung dieser Druckverminderung am zweckmäßigsten gezeigt, die Flammen unter normalem Druck zu erzeugen und die hocherhitzten Flammengase in ein möglichst tiefes, mindestens aber bei 400 mm Quecksilbersäule liegendes Vakuum ausströmen zii lassen. Naturgemäß muß durch eine Pumpe dafür gesorgt werden, daß das Vakuum dauernd erhalten bleibt und die Gase in dem evakuierten Raum entsprechend gekühlt werden, damit sie der weiteren Verarbeitung zugeführt werden können.It has been found to be most expedient to bring about this pressure reduction that Generate flames under normal pressure and the highly heated flame gases in a As deep a vacuum as possible, but at least 400 mm of mercury column, flow out let zii. Naturally, it must be through a pump it must be ensured that the vacuum is permanently maintained and the gases in the evacuated Room are cooled accordingly so that they can be fed to further processing can.

Die erforderliche Erhitzung während der Expansion kann in verschiedener Weise bewirkt werden. Man kann in den expandierenden außerordentlich heißen Gasstrom, welcher bekanntlich einen großen Überschuß *an Sauerstoff haben muß, um die Stickoxydbildung herbeizuführen, durch passend angeordnete Löcher in der Expansionsdüse ein brennbares Gas in solcher Menge zuführen, daß der Temperatursturz, welcher durch die Expansion herbeigeführt wird, kompensiert wird. Dieser Zusatz braucht nur so gering zu sein, daß nur wenig von dem verfügbaren Sauerstoff verbrannt wird.The required heating during the expansion can be brought about in various ways will. One can in the expanding extremely hot gas stream, which is known must have a large excess * of oxygen in order to induce nitrogen oxide formation, through appropriately arranged holes in the expansion nozzle, supply a flammable gas in such an amount that the drop in temperature, which is brought about by the expansion is compensated. This addition need only be so small that only a little is burned by the available oxygen.

Man kann auch in den Kompensationsraum einen elektrischen Flammenbogen mit wassergekühlten Platinelektroden o. dgl. anordnen in solcher Weise, daß die Temperatur vom Anfang bis zum Ende der Expansionsdüse konstant bleibt.. Endlich kann man die Wände der Expansionsdüse mittels Heizkanäle auf die erforderliche hohe Temperatur erhitzen.You can also use a water-cooled electric flame arc in the compensation room Platinum electrodes o. The like. Arrange in such a way that the temperature from the beginning remains constant until the end of the expansion nozzle .. Finally you can see the walls of the expansion nozzle Heat to the required high temperature using heating channels.

! Es genügt praktisch, bei Temperaturen von j etwa 2000° C. zu arbeiten ; ein bei dieser Temperatur genügend widerstandsfähiges Material ist u. a. die geschmolzene Magnesia.! In practice, it is sufficient to work at temperatures of about 2000 ° C .; one at this temperature sufficiently resistant material is inter alia. the molten magnesia.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des beschriebenen Verfahrens schematisch veranschaulicht, und zwar ι ist neben dem Ofen bzw. dem Reaktionsraume 1, J in welchem die zu behandelnde Luft bzw. das zu behandelnde Sauerstoff-Stickstoffgemisch beispielsweise durch die Düse 2 einströmt, der Raum oder der Behälter 3 angeschlossen, und zwar derart, daß die Austrittsöffming 4 des Ofens ι direkt in den Behälter 3 einmündet.On the accompanying drawing is a device for performing the method described schematically illustrated, namely ι is next to the furnace or the reaction space 1, J in which the air to be treated or the oxygen-nitrogen mixture to be treated, for example flows in through the nozzle 2, the space or the container 3 connected, in such a way that the Ausittsöffming 4 of the Oven opens directly into container 3.

Dieser Behälter 3 wird, falls die vom Ofen 1 ausstrahlende Hitze nicht genügend sein sollte, mittels in den Wänden des Behälters 3 angeordneter Heizkanäle so stark erwärmt, daß eine Herabminderung der Temperatur der in den Behälter 3 eintretenden Gase während der Expansion derselben unter allen Umständen ver-', hindert wird.This container 3 is, if the heat radiating from the furnace 1 should not be sufficient, heated so much by means of heating channels arranged in the walls of the container 3 that a decrease in the temperature of the gases entering the container 3 during the Expansion of the same is prevented under all circumstances.

Im unteren Teil des Behälters ist der Kühlapparat 7 angeordnet, und am Boden ist durch das Rohr 5 die Luftpumpe 6 angeschlossen. Die in den Ofen 1 durch die Düse 2 eingetretene und hocherhitzte Luft strömt direkt hinter der Stelle ihrer Höchsterhitzung durch die Austrittsöftnung 4 in den möglichst weit unter 400 mm Quecksilber evakuierten Raum 3 ein und wird, nachdem hierdurch die Reaktionsgeschwindigkeit stark zurückgegangen ist, durch die Kühlvorrichtung 4 zur Abkühlung gebracht.In the lower part of the container the cooling device 7 is arranged, and at the bottom is through the tube 5 is connected to the air pump 6. The entered furnace 1 through nozzle 2 and Highly heated air flows through the outlet opening directly behind its point of maximum heating 4 into the room 3 evacuated as far as possible below 400 mm of mercury and, after the reaction rate has been greatly reduced as a result, through brought the cooling device 4 to cool.

Claims

; Patent Claims:

i. Process for the production of nitrogen oxide from air or other oxygen and Mixtures of nitrogen, characterized in that the air heated as high as possible or the mixture heated as high as possible during expansion while maintaining the temperature is subjected in such a way that a decrease in the rate of the reaction takes place without cooling the highly heated gases.

2. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that that to a furnace for high heating of air or other oxygen-nitrogen mixtures or a vessel evacuated to below 400 mm of mercury at its outlet or The container is connected under the arrangement of the highly heated air ο. like. during against the overflow into the vessel and during the expansion in this vessel Cooling protective device.

1 sheet of drawings.