DE2652044C3 - Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittels - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines FeuerlöschmittelsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer feuerlöschenden Verbindung und zur Herstellung
von Mitteln bzw. Zusammensetzungen, die diese
is feuerlöschende Verbindung enthalten.
In der GB-PS 1 i 68 092 werden eine Verbindung mit
feuerlöschenden Eigenschaften und diese enthaltende Feuerlöschmittel beschrieben. Die dort beschriebene
Verbindung hat die empirische Formel MC2N2HaOs, in
der M für ein Kalium- oder Natriumatom steht. Die Verbindung hat das in der genannten Patentschrift
angegebene Infrarotspektrum. In dieser Patentschrift
wird auch ein Verfahren zur Herstellung der Verbindung mit der empirischen Formel MC2N2H)O3 und von
diese Verbindung enthaltenden Mitteln beschrieben, bei dem ein festes Gemisch aus Harnstoff und mindestens
einer Alkaliverbindung aus der Gruppe Bicarbonate, Carbonate und Hydroxide von Natrium oder Kalium auf
eine Temperatur unterhalb 1500C erhitzt wird.
Bei diesem bekannten Verfahren wird das Gemisch aus Harnstoff und Alkaliverbindung auf einem schalenartigen Einsatz in einem Ofen erhitzt. Nach einer
geeigneten Erhitzungszeit bei der gewünschten Temperatur wird das Produkt in Form eines brüchigen
Kuchens zu einem groben Pulver vermählen. Es ist vorteilhaft, das Gemisch in verdichteter Form zu
erhitzen, beispielsweise in Form von eiförmigen Körpern, die auf einer gezahnten Walzenpresse
hergestellt worden sind, da die Verwendung einer
solchen verdichteten Form gesteigerte Reaktionsraten
ergibt Der Erhitzungsprozeß wird im allgemeinen wiederholt, um die Ausbeute der gewünschten Verbindung zu erhöhen. Das Produkt des zweiten Erhitzungsvorganges wird sodann vermählen, um eine feinverteilte
freifließende Form herzustellen, die zur Verwendung für Feuerlöschmittel geeignet ist Die feinverteilte Form
kann geeigneterweise Teilchengrößen im Bereich von beispielsweise 1 bis 250 Mikron haben.
Verbindung enthaltendes Mittel in relativ feinverteilter und freifließender teilchenförmiger Form vorliegen
muß, wenn sie bzw. es zur Verwendung als Feuerlöschmittel geeignet sein soll, ist es eindeutig anzustreben, ein
teilchenförmiges Gemisch aus Harnstoff und mindest
ens einer Alkaliverbindung direkt in eine freifließende
teilchenförmige Form der Verbindung MC2N2H3O3
oder eines Mittels, das die Verbindung enthält, umzuwandeln und auf diese Weise die Vermahlungsstufen des bekannten Verfahrens zu eliminieren. Es ist
weiterhin auch anzustreben, eine der Erhitzungsstufen des bekannten Verfahrens zu eliminieren.
Es wurde jedoch gefunden, daß — wenn ein teilchenförmiges Gemisch aus Harnstoff und mindestens einer Alkaliverbindung erhitzt wird — das
f>5 Gemisch zu einer pastenartigen Masse wird, wenn eine
Temperatur im Bereich von 90 bis 1000C erreicht wird, und daß das Produkt des Erhitzens eine klumpige Masse
darstellt, die stark vermählen werden muß, um sie in
feinverteilte Form umzuwandeln. Selbst dann, wenn ein teilchenförmiges Gemisch aus Harnstoff und mindestens
einer Alkaliverbindung in einen Reaktor eingegeben wird und durchbewegt wird, indem z. B. da.c
Gemisch getrommelt oder gerührt wird, .vie es in der
GB-PS 13 15 377 beschrieben wird, wird das Gemisch immer noch pastenförmig und haftet in diesem Falle an
den Wänden des Reaktors und an den Flügeln des Rührers. Das Produkt des Erhitzens ist klumpenförmig
und es besitzt nicht die angestrebte feinverteilte freifließende teilchenförmige Form. Um diese angestrebte
Form zu erhalten, muß es vermählen werden.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, eine feuerlöschende Verbindung mit der empirischen Formel
MC2N2H3O3 oder ein diese Verbindung enthaltendes
Feuerlöschmittel in feinverteilter freifließender teilchenförmiger
Form direkt herzustellen, indem man ein teilchenförmiges Gemisch aus Harnstoff und mindestens
einer Alkaliverbindung erhitzt Dieses Verfahren hat weiterhin den Vorteil, daß es kontinuierlich oder
halbkontinuierlich durchgeführt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittels, welches eine
Verbindung mit der empirischen Formel MON2H3O3, in
der M für Kalium oder Natrium steht, enthält, durch Umsetzung eines Gemisches aus Harnstoff und einer
Alkaliverbindung aus der Gruppe Hydroxide und Kohlensäuresalze von Kalium oder Natrium, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man festen teilchenförmigen
Harnstoff oder Harnstoff und Alkaliverbindung M in fester teilchenförmigen Form zu einem durchbewegten
Bett aus festem teilchenförmigen Material gibt, wobei das Bett aus dem teilchenförmigen Material auf
eine Temperatur im Bereich von 95 bis 200° C erhitzt wird und im Falle, daß Harnstoff allein zugesetzt wird,
mindestens eine Alkaliverbindung enthält und wobei die Zugabegeschwindigkeit des Harnstoffs oder des Harnstoffs
und der Alkaliverbindung kontrolliert wird, daß das Bett in fester teilchenförmiger Form gehalten wird.
Das Infrarotabsorptionsspektrum der Verbindung mit der empirischen Formel MC2N2H3O3 wird in den
Blättern 1 und 2 der GB-PS 11 68 092 (im Falle, daß M
für Kalium steht) und in den Blättern 3 und 4 der genannten Patentschrift (im Falle, daß M für Natrium
steht) gezeigt.
Das Kohlensäuresalz kann z. B. ein Carbonat, ein Bicarbonat oder ein Sesquicarbonat sein. Gemische von
Carbonsäuresalzen sowie Gemische aus Carbonsäuresalzen und Hydroxiden können ebenfalls verwendet
werden. Es wird jedoch bevorzugt, als Alkaliverbindung ein Bicarbonat zu verwenden, da die bei der
Verwendung eines Bicarbonats möglichen Nebenreaktionen im allgemeinen geringer sind als die Nebenreaktionen,
die auftreten können, wenn andere: Alkaliverbindungen verwendet werden. Weiterhin wird, da ein Teil
der Alkaliverbindung als Komponente des erfindungsgemäßen Mittels zurückbleiben kann und da ein Teil der
Alkaliverbindungen, die verwendet werden können, hygroskopisch sind und somit beim Stehenlassen
Wasser aufnehmen können, wodurch die Freifließeigen- fco
schäften des Mittels beim Stehenlassen verschlechtert werden können, bevorzugt eine solche Alkaliverbindung
verwendet die höchstens nur geringfügig hygroskopisch ist. Aus diesem Grunde wird ein Bicarbonat
bevorzugt.
Das Bett aus dem teilchenförmigen Material kann ein Material enthalten, das im wesentlichen gegenüber dem
Harnstoff und dem Alkali bei Reaktionsbedingungen inert ist und das vorzugsweise als Komponente des
Feuerlöschmittels, aas durch die Umsetzung von Harnstoff mit Alkaliverbindungen erzeugt wird, zurückbleiben
kann, wenn letzteres Mittel als Feuerlöschmittel verwendet wird. So kann z. B. das Bett aus teilchenförmigem
Material aus feinverteilter Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid, z. B. einem feinverteilten Sand oder
einem anderen feinverteilten Material, z.B. Aluminiumoxid, bestehen. Das Bett aus dem teilchenförmigen
Material kann auch ein Material enthalten, das dem durch Reaktion von Harnstoff mit der Alkaliverbindung
hergestellten Mittel freifließende Eigenschaften verleiht
Wenn Harnstoff allein in kontrollierter Weise zu dem Bett aus teilchenförmigen Material zugesetzt wird, dann
muß letzteres eindeutig eine Alkaliverbindung enthalten. In diesem Falle enthält das Bett aus dem
teilchenförmigen Material geeigneterweise ein Bicarbonat von Kalium oder von Natrium. Das Bett aus dem
teilchenförmigen Material kann im wesentlichen aus der Alkaliverbindung bestehen oder es kann z. B. ein
Gemisch aus Alkaliverbindung und einem inerten Material oder vorzugsweise ein Gemisch aus einer
Alkaliverbindung und einer vorgebildeten teilchenförmigen Form einer Verbindung mit der empirischen
Formel MC2N2H3O3 enthalten.
Wenn sowohl Harnstoff als auch Alkaliverbindung zu dem Bett aus dem teilchenförmigen Material zugesetzt
werden, dann kann das Bett ein inertes Material enthalten oder es kann alternativ oder zusätzlich hierzu
eine Alkaliverbindung enthalten. So kann z. B. das Bett aus dem teilchenförmigen Material ein Bicarbonat von
Kalium oder von Natrium enthalten, daß solche Bicarbonate nutzbare Komponenten von Feuerlöschmitteln
bilden. In diesem Falle wird es jedoch bevorzugt, daß das Bett des teilchenförmigen Materials eine
vorgenormte teilchenförmige Form einer Verbindung mit der empirischen Formel MC2N2H3O3 oder ein
Gemisch davon mit einer Alkaliverbindung, insbesondere einem Gemisch mit einem Bicarbonat von Kalium
oder Natrium, enthält. Die vorgebildete Verbindung der empirischen Formel MC2N2H3O3 kann beispielsweise
nach dem Verfahren gemäß der GB-PS 1168 092 hergestellt werden.
Wenn sowohl Harnstoff als auch Alkaliverbindung zu dem Bett des teilchenförmigen Materials gegeben
werden, dann liegen der Harnstoff und die Alkaliverbindung geeigneterweise in Form eines teilchenförmigen
Gemisches vor. Nachstehend wird die Erfindung für den Fall beschrieben, daß sowohl Harnstoff als auch
Alkaliverbindung zugesetzt werden, wobei auf die Verwendung eines solchen Gemisches Bezug genommen
wird.
Die Zugabegeschwindigkeit des Harnstoffes oder des Gemisches aus Harnstoff und der Alkaliverbindung zu
dem Bett des teilchenförmigen Materials sollte so bemessen sein, daß das Bett in teilchenförmiger Form
gehalten wird. Sie sollte nicht so groß sein, daß das Bett nicht länger in teilchenförmiger Form verbleibt.
Insbesondere sollte sie nicht so groß sein, daß das Bett eine klebrige Konsistenz annimmt. Die Zugabegeschwindigkeit,
die zur Aufrechterhaltung des Bettes in teilchenförmiger Form toleriert weraen kann, häbgt
unter anderem vom Durchbewegungsgrad des Bettes, von der Zusammensetzung des Bettes und von der
Menge des teilchenförmigen Materials in dem Bett ab. Im allgemeinen ist es so, daß — je größer der
Durchbewegungsgrad ist — desto größer diejenige
Geschwindigkeit ist, mit welcher der Harnstoff oder das Gemisch aus Harnstoff und Alkaliverbindung zugesetzt
werden kann, während das Bett in teilchenförmiger Form gehalten wird. Wenn das Bett eine relativ geringe
Menge von teilchcrsförmigem Material z. B. beim Beginn der Reaktion enthält, dann kann es sein, daß die
Zugabegeschwindigkeit von Harnstoff oder das Gemisch von Harnstoff und Alkaliverbindung relativ klein
sein muß. Wenn andererseits das Bett eine relativ große Menge von teilchenförmigen! Material enthält, beispielsweise
nachdem die Reaktion eine gewisse Zeil lang fortgeschritten ist, dann kann die Zugabegeschwindigkeit
von Harnstoff oder des Gemisches aus Harnstoff und Alkali entsprechend erhöht werden und das Bett
wird immer noch in teilchenförmiger Form gehalten. Es kann auch auch möglich sein, eine höhere Zugabegeschwindigkeit
zu tolerieren, wenn ein Gemisch aus Harnstoff und der Alkaliverbindung zu einem vorgebildeten
Bett von teilchenförmigen! Material gegeben wird, welches die Verbindung der empirischen Formel
MC2N2H3O3 enthält, als es der Fall ist, wenn nur
Harnstoff allein zu dem Bett aus Aikaliverbindung gegeben wird.
Obgleich es nicht möglich ist, genaue obere Grenzen hinsichtlich der Zugabegeschwindigkeiten des Harnstoffs
oder eines Gemisches aus Harnstoff und Alkaliverbindung anzugeben, die nicht überschritten
werden dürfen, wenn das Bett ip teilchenförmiger Form verbleiben soll, ergeben sich doch geeignete Zugabegeschwindigkeiten
ohne weiteres aufgrund orientierender Vorversuche. Es ist ferner möglich, Beispiele für
geeignete Zugabegeschwindigkeiten anzugeben, die zur Bildung einer geeigneten teilchenförmigen Form eines
Feuerlöschmittels geführt haben, welches die Verbindung der empirischen Formel MC2N2H3O3 enthält.
Wenn z. B. das Bett des teilchenförmigen Materials aus. 3 bis 6 kg eines Gemisches aus ungefähr 75 Gew.-°/c
Verbindung der empirischen Formel KC2N2H3Os und
25Gew.-% Kaliumcarbonat besteht und wenn die
Durchbewegung des Bettes in einem Reaktor bewirkt wird, der eine Vielzahl von rotierenden Flügeln enthält,
dann wurde festgestellt, daß bei einer Zugabegeschwindigkeit eines Gemisches aus Harnstoff und Kaliumcarbonat
im Bereich von 3 bis 6 kg/h das Bett in geeigneter teilchenförmiger Form verbleibt. Diese Zugabegeschwindigkeiten
sollen an dieser Stelle jedoch nur beispielhaft gegeben werden und sie sind in keiner
Weise als einschränkend gedacht.
Die Zugabe des Harnstoffs oder des Gemisches aus Harnstoff und Alkaliverbindung zu dem erhitzten Bett
des teilchenförmigen Materials kann in Teilmengen oder kontinuierlich erfolgen. Nach beendigter Zugabe
kann es zweckmäßig sein, das Erhitzen des Bettes des teilchenförmigen Materials weiterzuführen, um den
Verhältnisanteil der Verbindung mit der empirischen Formel MCjN2H3O3 in der resultierenden Zusammensetzung
zu erhöhen. Gewünschtenfalls kann ein teilchenförmiges Mittel, das die Verbindung mit der
empirischen Formel MC2N2H3O, enthält, in Teilmengen
oder kontinuierlich entnommen werden. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren eine in Teilmengen
erfolgende oder kontinuierliche Zugabe eines Gemisches aus Harnstoff und Alkaliverbindung, insbesondere
eines Gemisches aus Harnstoff und einem Bicarboat von Kalium oder Natrium, zu einem Bett aus teilchenförmigem
Material, insbesondere zu einem Bett das eine Verbindung mit der empirischen Formel MC2N2H3O3 in
einem Reaktor enthält, und die in Teilmengen erfolgende oder kontinuierliche Entfernung des teil
chenförmigen Mittels, das die Verbindung MC2N^HjO
enthält, aus dem Reaktor, beispielsweise durch einet Schneckenbeförderer umfassen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Bet des teilchenförmigen Materials in einem geeignetei
Reaktor enthalten sein. Die Durchbewegung des Bettei kann mittels eines Rührers oder vorzugsweise mittel·
einer Vielzahl von Rührern, die in dem Reaktoi
ίο angeordnet sind, erfolgen. Eine heftige Durchbewegunj
des Bettes des teilchenförmigen Materials win bevorzugt. Alternativ kann das Bett des teilchenförmi
gen Materials auch ein Wirbelschichtbett sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Bet des teilchenförmigen Materials vorzugsweis auf eini
Temperatur von mindestens 10O0C und vorzugsweisi
auf eine Temperatur von nicht mehr als 170° C erhitzt
Eine besonders gut geeignete Temperatur des Bette aus dem teilchenförmigen Material, bei der dii
Umsetzung zwischen dem Harnstoff und der Alkaliver bindung bewirkt wird, ist eine Temperatur im Bereicl
von 100 bis 1500C. Da die Reaktionsgeschwindigkeit in allgemeinen bei Alkaliverbindungen, die Natriumsalz«
darstellen, niedriger ist als im Falle von Kaliumalkaliver
bindungen. werden höhere Reaktionstemperaturei begünstigt, wenn Harnstoff mit einer Natriumalkaliver
bindung umgesetzt wird.
Der Harnstoff und die Alkaliverbindung werdet geeigneterweise in einem Verhältnis von 1 Mo
Harnstoff pro 0,25 Mol bis 2,0 Mol Alkaliverbindunj umgesetzt. Wenn somit Harnstoff zu einem Bett de
teilchenförmigen Materials, das die Alkaliverbindunj enthält, zugesetzt wird, dann liegt das Verhältnis voi
Harnstoff, der zu dem Bett zugesetzt wird, zu de Alkaliverbindung, die sich in dem Bett befinde!
geeigneterweise in dem obengenannten Bereich. Wem ein Gemisch aus Harnstoff und Alkaliverbindung zi
einem Bett aus teilchenförmigen Material zugesetz wird, dann liegt das Verhältnis von Harnstoff in den
Gemisch zu der Gesamtmenge der Alkaliverbindung ii dem Gemisch und gegebenenfalls in dem Bet
geeigneterweise in dem obigen Bereich. Ein bevorzug ter Bereich ist insbesondere dann, wenn die Alkaliver
bindung ein Bicarbonat von Natrium oder Kalium isl ein Mol Harnstoff pro 0,5 Mol bis 2,0 Mol Alkaliverbin
dung.
Ein stärker bevorzugter Bereich von Harnstoff zt Alkaliverbindung ist ein MoI Harnstoff pro 0,75 bi:
1,25 Mol Alkaliverbindung, was insbesondere dam
zutrifft, wenn die Alkaliverbindung ein Bicarbonat voi Natrium oder Kalium ist Im wesentlichen äquimolan
Verhältnismengen von Harnstoff und Alkaliverbindunj werden am meisten bevorzugt.
Das Bett des teilchenförmigen Materials sollt« feinverteilt sein. Zweckmäßigerweise hat es eini
durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von ' Mikron bis 1 mm. Gleichermaßen sollten auch dei
Harnstoff und die Alkaliverbindung und das Gemiscl aus Harnstoff und Aikaliverbindung feinverteilt sein um
zweckmäßigerweise eine durchschnittliche Teilchen größe im Bereich von 1 Mikron bis 1 mm haben
obgleich auch Teilchengrößen außerhalb dieser Berei ehe verwendet werden können. So kann z. B. de
Harnstoff allein oder im Gemisch mit der Alkaliverbin dung geeigneterweise eine durchschnittliche Teilchen
größe im Bereich von 1 Mikron bis 5 mm haben obgleich die durchschnittliche Teilchengröße de:
Harnstoffs sogar außerhalb dieses Bereiches lieget
kann und insbesondere großer sein kann als die obere Grenze dieses Bereichs.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bett aus dem teilchenförmigen Material
mit Wasserdampf kontaktiert. Somit wird die Umsetzung von Harnstoff mit der Alkaliverbindung vorzugsweise
in Gegenwart von Wasserdampf durchgeführt. Es wurde gefunden, daß durch Durchführung des Verfahrens
auf diese Weise verbesserte Ausbeuten der Verbindung mit der empirischen Forme! MC2N2H3O3 in
erhalten werden. Gecigneterwcise enthält die Atmosphäre, die sich im Kontakt mit dem Bett des
teilchenförmigen Materials befindet, mindestens 5 Vol.-°/o Wasserdampf und vorzugsweise 5 bis
30 Vol.-% Wasserdampf. Der Rest der Atmosphäre kann aus Luft bestehen.
Das Erhitzen des Bettes aus dem teilchenförmigen Material kann nach beendigter Zugabe des Harnstoffes
oder des Gemisches aus Harnstoff und Alkaliverbindung weitergeführt werden, um die Ausbeute der
Verbindung mit der empirischen Formel MC2N2H iOi zu
verbessern, was insbesondere dann der Fall ist, wenn der Prozeß absatzweise durchgeführt wird.
Es ist jedoch nicht notwendig, das erfindungsgemäße Verfahren in einer solchen Weise durchzuführen, daß
die Verbindung MC2N2H3O) in im wesentliehen reiner
Form erhalten wird. Es wird jdoch bevorzugt, daß das erfindungsgemäß hergestellte Mittel 60Gew.-% oder
mehr, mehr bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, MC2N2H3O3 enthält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
wird Kalium- oder Natriumcarbonat mit Harnstoff umgesetzt, da diese Bicarbonate selbst
Feuerlöschmittel darstellen und sie vorteilhafterweise einen Teil des bei dem Verfahren hergestellten Mitteis
bilden können. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren in einer solchen
Weise bewirkt, daß ein Mittel erhalten wird, welches 60 Gew.-% oder mehr, mehr bevorzugt mindestens
75Gew.-%, MC2N2H3O1 und bis zu 40Gew.-% und
mehr, bevorzugt nicht mehr als 25 Gew.-°/o Natrium- oder Kaliumbicarbonat enthält. Solche bevorzugten
Zusammensetzungen können durch Anwendung eines Überschusses der Alkaliverbindung, vorzugsweise des
Bicarbonats, gegenüber dem Harnstoff in der Reaktion hergestellt werden, oder indem man eine unvollständige
Reaktion zwischen dem Harnstoff und der Alkaliverbindung bewirkt und nichtumgesetzten Harnstoff aus dem
Mittel entfernt. Es wird bevorzugt, daß das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Mittel nicht
mehr als 2 Gew.-% nichtumgesetzten Harnstoff enthält, da sonst die freifließenden Eigenschaften des Mittels
vermindert werden können. Überschüssiger Harnstoff kann aus dem Mittel in der Weise entfernt werden, daß
man das Mittel mit Methanol wäscht oder daß man das Mittel Wasserdampf aussetzt um den Harnstoff zu
hydrolysieren.
Gewünschtenfalls kann die Verbindung MC2N2H3O3
in im wesentliehen reiner Form hergestellt werden, indem man bei der Umsetzung einen Überschuß des
Harnstoffs gegenüber der Alkaliverbindung verwendet und danach aus dem Mittel den nichtumgesetzten
Harnstoff entfernt.
Obgleich die erfindungsgemäß hergestellte Zusammensetzung in teilchenförmiger Form vorliegt und
vorzugsweise eine solche Teilchengröße hat, daß sie direkt in einem Feuerlöschmittel verwendet werden
kann, kann die Zusammensetzung gewünschtenfalls weiter zerkleinert werden, beispielsweise durch Kugelvcrmahlcn,
bevor sie als Feuerlöschmittel verwendet wird.
Die erfindungsgemäß hergestellte Zusammensetzung kann auch mit anderen Komponenten, als sie zuvor
beschrieben wurden, vermischt werden. Insbesondere kann die Zusammensetzung bzw. das Mittel freifließendc
Mittel enthalten, die die Austragung des Mittels aus einem Feuerlöscher unterstützen, z. B. feinverteilte
Kieselsäure bzw. Siliciumdioxid und andere feinverteilte kieselsäurehaltige Materialien. Das Mittel kann auch
Antizusammenballungsmittel.Calciumhydroxyphosphate.
Fettsäuren und ihre Salze, z. B. Stearinsäure und Calciumstearat, oberflächenaktive Mittel mit Einschluß
von Verschäumungsmitteln, wasserabstoßende Materialien, z. B. Silikone, und Additive, die eine Verträglichkeit
mit Feuerbekämptungsschäumen verleihen, enthalten. Andere Materialien, die ihrerseits selbst feuerlöschende
oder feuerverzögernde Eigenschaften, um eine Verbrennung zu bekämpfen, aufweisen, können ebenfalls
in den Mitteln vorliegen, wie z. B. Ammoniumsulfat, Zinksulfat, Phosphate und Borate von Ammoniak,
Alkalimetallen Zink, Aluminium und Calcium, nichtentflammbare Harnstoff/Formaldehyd- und Phenol/Formaldehyd-Kondensationsprodukte
in Pulverform und nichtentflammbare halogenhaltige Verbindungen, z. B. chlorierter Kautschuk und chloriertes oder bromiertes
Paraffinwachs. Diese anderen Komponenten können zu der erfindungsgemäß hergestellten Zusammensetzung
gegeben werden oder sie können im Falle, daß sie im wesentliehen gegenüber dem Harnstoff und der
Alkaliverbindung bei den Reaktionsbedingungen inert sind, das Bett des teilchenförmigen Materials oder einen
Teil desselben bilden, indem der Harnstoff und die Alkaliverbindung miteinander umgesetzt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Mittel sind besonders gut geeignet, um Flammen zu löschen, die bei
der Verbrennung von flüssigen und gasförmigen Brennstoffen, z. B. flüssigen Kohlenwasserstoffen, Wasserstoff
und Methan, entstehen.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. In den Beispielen 1 und 2 und 4 bis 8 war das Bett des
teilchenförmigen Materials in einem Winkworth-Kontra-Fließmischer (Modell Nr. DB 9) enthalten. Diese
Vorrichtung umfaßte einen im wesentliehen zylindrischen Trog, der außen mit einer elektrischen Heizeinrichtung
ausgestattet war, und der zwei Sätze von Mischblättern hatte. Ein Satz der Mischblätter trieb das
teilchenförmige Material in Richtung auf die Endplatten des Mischers und der andere Satz der Mischblätter trieb
das Material gegen das Zentrum des Mischers, wodurch auf das teilchenförmige Material eine intensive Mischwirkung
ausgeübt wurde.
Eine Atmosphäre aus Wasserdampf und Luft in dem Misscher wurde in der Weise hergestellt, daß Luft und
Wasser durch einen Schnellverdampfer zudosiert wurden und daß das resultierende Gemisch aus Luft und
Wasserdampf einer Einlaßöffnung auf dem Deckel des Mischers zugeführt wurde. Der Deckel des Mischers
enthielt eine Austrittsöffnung, durch die Gase abgelassen werden konnten. Der Harnstoff oder das Gemisch
aus Harnstoff und Alkaliverbindung wurde dem Mischer durch eine Einlaßöffnung auf dem Deckel des Mischers
zugeführt
In diesen Beispielen wurde das Gemisch aus Luft und Wasserdampf in den Mischer eingeleitet wenn der
Mischerinhalt sich bei einer Temperatur von mehr als 110°C befand, d.h. wenn der Mischerinhalt sich auf
einer Temperatur von mehr als 1100C während des
Zeitraums, bei dem das Bett des teilchenförmigen Materials während der Reaktion auf die Reaktionstemperatur
aufgeheizt wurde, und in den Beispielen 1 und 2 während des Zeitraums, in dem der Mischerinhalt
abkühlen gelassen wurde, befand. In den Beispielen 4 bis 8 wurde der Mischerinhalt bei der Reaktionstemperatur
ausgetragen und nicht in dem Mischer abkühlen gelassen.
4 kg eines teilchenförmigen Materials, enthaltend 81 Gew.-% einer Verbindung mit der empirischen
Formel KC2N2H3O3, 17,2Gew.-% KHCO3 und
l,8Gew.-% K2CO3. wurden in den Mischer gegeben.
75 Gew.-% des teilchenförmigen Materials hatten eine Teilchengröße im Bereich von 45 Mikron his 250
Mikron, 18Gew.-% eine Teilchengröße von mehr als 250 Mikron und 7 Gew.-% eine Teilchengröße von
weniger als 45 Mikron.
Das Gemisch aus Luft (90 Vol.-%) und Wasserdampf (10 Vol.-%) wurde in den Mischer mit einer Geschwindigkeit
von 1670 l/h eingeführt.
Das Bett des teilchenförmigen Materials in dem Mischer wurde gerührt und auf eine Temperatur von
1400C erhitzt, bevor die Zugabe eines äquimolaren Gemisches von Harnstoff und Kaliumbicarbonat begonnen
wurde. Der Harnstoff in dem Gemisch hatte zu 98,5 Gew.-% eine Teilchengröße im Bereich von 125 bis
600 Mikron und zu t,5 Gew.-% eine Teilchengröße von mehr als 600 Mikron. Das Kaliumbicarbonat in dem
Gemisch hatte zu 94,4 Gew.-°/o eine Teilchengröße im Bereich von 45 bis 250 Mikron, zu 3,7 Gew.-% eine
Teilchengröße von mehr als 250 Mikron und zu l,9Gew.-% eine Teilchengröße von weniger als 45
Mikron. 4 kg des Gemisches wurden über einen Zeitraum von 30 min in den Mischer eingegeben. Das
Molverhältnis Harnstoff: Gesamtkaliumbicarbonat betrug 1 : 1,28.
Während des Einspeisens des Gemisches aus Harnstoff und Kaliumbicarbonat blieb das Bett des
Materials in dem Mischer teilchenförmig und nichtklebrig. Nach beendigtem Einspeisen des Gemisches
wurde der Mischerinhalt durchbewegt und weitere 90 min auf eine Temperatur von 140° C erhitzt.
Der Mischerinhalt wurde sodannn abkühlen gelassen und ein freifließendes feinverteiltes teilchenförmiges
Material wurde aus dem Mischer entnommen. Das Material, das ein Feuerlöschmittel war, enthielt
83 Gew.-% einer Verbindung mit der empirischen Formel KC2N2H3O3, O,8Gew.-°/o K2CO3, 16,1 Gew.-%
KHCO3 und 0,1 Gew.-% freien Harnstoff.
Bei einem Vergleichsversuch ergab sich, daß — wenn ein äquimoiares ♦eilchenförmiges Gemisch aus Harnstoff
und Kaliumbicarbonat in den Mischer eingegeben wurde und durchbewegt und auf eine Temperatur von
135 bis 1400C erhitzt wurde — das Gemisch an den Wänden des Mischers und an den Mischflügeln des
Mischers in Form einer weichen Kruste haftete. Das aus dem Mischer entnommene Material, das 78Gew.-°/o
einer Verbindung mit der empirischen Formel KX^N2H3O3 enthielt, lag in klumpenförmiger Form vor,
und es stellte kein freifließendes Pulver dar.
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit
der Ausnahme, daß der Mischer am Anfang mit 4 kg eines teilchenförmigen Materials, welches 83Gew.-%
einer Verbindung mit der empirischen Formel KC2N2H)O3, 0,3Gew.-% freien Harnstoff, O,6Gew.-u/o
K2CO3 und 16,1 Gew.-% KHCO3 enthielt, sowie mit
2,5 kg teilchenförmigen KHCO3 beschickt wurde. 1,5 kg
teilchenförmiger Harnstoff wurden dem Mischer im Verlauf von 30 min zugesetzt. Das Molverhältnis
Harnstoff :Gesamt-KHCO) betrug somit 1 : 1,26. Das Gemisch aus Luft (90 Vol.-°/o) und Wasserdampf
(10 Vol.-%) wurde in den Mischer mit einer Geschwindigkeit von 1110 l/h eingeführt.
ίο Während des Einleitens des Harnstoffs blieb das Bett
des teilchenförmigen Materials in dem Mischer teilchenförmig und nichtklebrig. Nach beendigter
Zugabe des Harnstoffs wurde der Mischerinhalt durchbewegt und weitere 45 min auf 140°C erhitzt.
Das freifließende feinverteilte teilchenförmige Material, das aus dem Mischer herausgenommen wurde,
enthielt 85 Gew.-°/o einer Verbindung mit der empirischen Formel KC2N2HiOi. 0,9 Gew.-% K2CO3,
0,1 Gew.-% freien Harnstoff und 14Gew.-% KHCO3.
Das teilchenförmige Material stellte ein Feuerlöschmittel
dar.
In diesem Beispiel wurde die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung verwendet. Die Vorrichtung
enthielt einen Gardencr-Mischer (Reih.· H, Modell 1200), der einen Trog i mit einer Länge von 2,4 m und
einer Breite von 0.9 π. enthielt, welcher im Inneren mit einem sechsflüg^'i^en Rührer 2 in Form einer
unterbrochenen Spirale versehen war. Ein Trichter 3 war oberhalb des Mischers angeordnet. Ein Ventil 4
kontrollierte den Fluß des Materials von dem Trichter zu dem Mischer. Eine Wasserdampfleitung 5 und eine
Luftleitung 6 führten in den Mischer und der Mischer war mit einem Thermopaar 7 und außen mit einer
elektrisch heizbaren Decke 8 versehen. In der Nähe des Grundes des Mischers führte eine Austrittsöffnung 9 zu
einem Schneckenförderer 10. Der Schneckenförderer 10 war von einem Kühlmantel 11 umgeben, durch den
Wasser geleitet werden konnte. Der Schneckenförderer führte zu einem Trichter 12, der mit einem Ventil 13
versehen war. Ein Aufnahmegefäß 14 für das aus dem Reaktor ausgetragene Material war unterhalb des
Fülltrichters angeordnet.
Beim Betrieb wurde ein Bett des teilchenförmigen Materials in den Mischer 1 auf dem Wege über den
Fülltrichter 3 eingebracht und das Bett wurde mittels des Rührers 2 durchbewegt und mittels der elektrischen
Decke 8 erhitzt. Wasserdampf und Luft wurden, wie erforderlich, in den Mischer eingeleitet Der Trichter 3
wurde mit Harnstoff oder einem Gemisch aus Harnstoff und Alkaliverbindung, wie erforderlich, beschickt. Als
das Bett des teilchenförmigen Materials die erforderliche Temperatur erreicht hatte, wurde der Inhalt des
Fülltrichters in den Mischer in kontrollierter Weise eingegeben. Nach beendigter Umsetzung wurde der
Mischerinhalt durch die Austrittsöffnung 9 und den Schraubenförderer 10 entnommen. Gewünschtenfalls
konnte das aus dem Mischer entnommene Material während des Durchlaufs durch den Schneckenförderer
gekühlt werden, indem durch den Mantel 11 Wasser geleitet wurde. Der Inhalt des Mischers wurde zu dem
Fülltrichter 12 geleitet und sodann zu einem Aufnahmegefäß 14.
Unter Verwendung der obigen Vorrichtung wurde der Mischer mit 400 kg eines teilchenförmigen Materials
beschickt, das 83 Gew.-% einer Verbindung mit der empirischen Formel KC2N2H3O3, 0,2Gew.-% freien
Harnstoff. 0,7 Gcw.-% K2COj und l6Gcw.-u/o KHCOj
enthielt.
Das Gemisch wurde durchbewegt und auf eine
Temperatur im Bereich von 140 bis I45'C erhitzt. Ein üquimoiares Gemisch aus Harnstoff und Kahumcarbonat
wurde sodann in den Mischer mit einer Geschwindigkeit von 165 kg/h eingegeben. Die Temperatur des
Mischcrinhaits wurde bei 108 bis 112°C gehalten. Während dr.r Zugabe des Harnstoff/Kaiiumcarbonat-Gemisches
wurde Wasserdampf durch Umsetzung von iü Harnstoff mit Kaliumcarbonat erzeugt. Luft wurde in
das Gemisch eingeleitet, um die Wasserditmpfkonzcntration
in der Atmosphäre im Mischer bei 30 Vol.-% zu halten. Nach 3'/2h war die Zugabe des Harnstoff/K aliumcarbonat-Gemisches
beendigt Das Molverhältnis i> Harnstoff: KHCO3 betrug 1 1,14
Die Temperatur des Mischerinhalts wurde sodann auf Ί45' C erhöht und Wasserdampf und Luft wurden in den
Mischer eingeleitet, um in dem Mischer eine Atmosphäre aufrecht7Merh,ilk·!. die 10Vol.-% Wasserdampf
enthielt. Der Inhalt des Mischers wurde 35 min lang auf eine Temperatur von 145°C in Gegenwart der
Wdsserdampf/Luft-Atmosphäre und schließlich 10 min in einer Luftatmosphäre erhitzt.
Das Material, das sodann aus dem Mischer entfernt 2Ί
wurde, stellte ein freifließendes, feinverteiltes teilchenförmiges Material dar, das 82 Gew -% der Verbindung
mit der empirischen Formel KC2N2H.1O3, l,2Gew.-%
K2COi, 16,5Gew.-% KHCOj, 0,05Gew.-°/o Wasser,
0,1 Gew.-% freien Harnstoff und kein feststellbares so Kaliumcyanat enthielt, das Material stellte ein Feuerlöschmittel
dar.
Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde wiederholt, J^
mit der Ausnahme, daß der Mischer am Anfang mit 4 kg eines teilchenförmigen Materials, welches eine Verbindung
der empirischen Formel KC2N2H3O3, KHCO, und
K2COs gemäß Beispiel 1 enthielt, sowie mit weiteren
2,85 kg KHCO3 beschickt wurde. Das Gemisch aus Luft (90 Vol.-%) und Wasserdampf (10 VoI.-%) wurde in den
Mischer mit einer Geschwindigkeit von 800 l/h eingeleitet. 1,15 kg Harnstoff wurden anstelle des im Beispiel 1
verwendeten Gemisches aus KHCO3 und Harnstoff in den Mischer im Verlauf von 29 min eingegeben. Das
Molverhältnis Harnstoff: Gesamt-KHC03 betrug somit 1 :1,84.
Während des Einleitens des Harnstoffs blieb das Bett des teilchenförmigen Materials in dem Mischer
teilchenförmig und nichtklebrig. Nach beendigter Zugabe des Harnstoffs wurde der Mischerinhalt
durchbewegt und weitere 60 min bei 1400C in Gegenwart des Stromes aus Luft und Wasserdampf und
weitere 10 min lang bei 1400C in Abwesenheit des Stromes aus Luft und Wasserdampf erhitzt
Sodann wurde ein freifließendes feinverteiltes teilchenförmiges Material aus dem Mischer ausgetragen.
Das Material enthielt 71 Gew.-% einer Verbindung mit
der empirischen Formel KC2N2H3O3, 26,8Gew.-%
KHCO3, 2Gew.-% K2CO3 und 0,2Gew.-0/o freien'60
Harnstoff. Das teilchenförmige Material stellte ein Feuerlöschmittel dar.
Die Arbeitsweise des Beispiels 4 wurde wiederholt, mit
der Ausnahme, daß der Mischer mit 23 kg KHCO3 und
4 kg eines teilchenförmigen Materials, welches eine Verbindung der empirischen Formel KC2N2H3O3,
KHCO3 und K2CO3 gemätf Beispiel 1 enthielt, beschickt
wurde. 1,71 kg Harnstoff wurden in den Mischer im Verlauf von 37 min eingeführt. Das Molverhältnis
Harnstoff zu Gesami-KHCO3 betrug somit 1 : 1,05.
Das freifließende feinverteilte ttüuhenförmige Feueriuvjhmittel,
das aus dem Mischer ausgetragen wurde, enthielt 85,b Gew.-% einei Verbindung mit der empirischen
Formel KC2N2H)O3, 11,45 Gew.-% KHCO3,
0,8 Gcw.-% K2CO3 und 2,15 Gew.-°/o freien Harnstoff.
Die Arbeitsweise des Beispiels 4 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Mischer mit 2,5 kg KHCO3
und mit 4 kg freifließendem Buckiand-Sand beschickt
wurde. 1.6 kg Harnstoff wurden in den Mischer im Verlauf von 40 min eingegeben. Das Molverhäitnis
Harnstoff: KHCO3 betrug somit 1 : 0,9.76,5 Gew.-% des
Sandes hatten eine Teilchengröße im Bereich von 45 bis 250 μηι und 23,5 Gew.-% eine Teilchengröße von mehr
als 250 μπι.
Während der Zugabe des Harnstoffs zu dem Material in dem Mischer haftete eine geringe Menge des
Mischerinhalts an den Wänden des Mischers. Nach beendigter Zugabe des Harnstoffs und nach dem
Erhitzen des Mischerinhalts gemäß Beispiel 4 wurde jedoch der größte Teil des Mischerinhalts als freifließendes
feinverteiltes teilchenförmiges Material ausgetragen.
Das Material, das ein Feuerlöschmittel darstellte, enthielt 50Gew.-% Sand, 37,25 Gew.% einer Verbindung
mit der empirischen Formel KC2N2H3O1,
11,2Gew.-% KHCO3, 0,8Gew.-% K2CO3 und
0,75 Gew.-°/o freien Harnstoff.
Es wurde wie im Beispiel 4 verfahren, mit der Ausnahme, daß der Mischer mit 1,74 kg K2CO3 und 4 kg
eines teilchenförmigen Materials, das eine Verbindung der empirischen Formel KC2N2H3O3, KHCO3 und
K2CO3 gemäß Beispiel 1 enthielt, beschickt wurde.
2.26 kg Harnstoff wurden in den Mischer im Verlauf von 75 min eingegeben. Das Molverhältnis Harnstoff:
Gesamt-K2CO3 betrug somit 2,88 :1. Das Molverhältnis
Harnstoff: Gesamt-K2CO3 plus KHCO3betrug 1,88 :1.
Das freifließende feinverteilte teilchenförmige Feuerlöschmittel, das aus dem Mischer ausgetragen wurde,
enthielt 83,3 Gew.-% einer Verbindung mit der empirischen Formel KC2N2H3OjAS Gew.-% freien Harnstoff
und 12,2 Gew.-% K2CO3 plus KHCO3.
Die Verfahrensweise des Beispiels 4 wurde wiederholt,
mit der Ausnahme, daß der Mischer am Anfang mit 4 kg NaHCO3 (wobei 38,7 Gew.-°/o eine Teilchengröße
im Bereich von 45 bis 125 Mikron und der Rest eine Teilchengröße von weniger als 45 Mikron hatte)
beschickt wurde. Der Mischerinhalt wurde durchbewegt und auf eine Temperatur von 155°C erhitzt 2,61 kg
Harnstoff wurden zu dem Mischer im Verlauf von 41Mi
gegeben. Das Molverhältnis Harnstoff: NaHCO3 betrug
somit 1 :1,1. Weiterhin wurde nach beendigter Zugabe des Harnstoffs der Mischerinhalt auf 155°C in
Gegenwart des Stromes von Luft und Wasserdampf 1 h lang und weitere 10 min lang in Abwesenheit eines
Stromes von Luft und warmen Dampf erhitzt.
Ein freifließendes feinverteiltes teilchenförmiges
Feuerlöschmittelmaterial wurde sodann aus dem Mischer ausgetragen. Das Material enthielt 54,2 Gew.-%
einer Verbindung m't der empirischen Formel NaC2N2H3O3, V Gew.-% freien Harnstoff,
37,8 Gew.-% NaHCOj und2,6 Gew.-% NaCO3.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung eines Feuerlöschmittels, welches eine Verbindung mit der empirischen
Formel MC2N2H3O3, in der M für Kalium oder
Natrium steht, enthält, durch Umsetzung eines Gemisches aus Harnstoff und einer Alkaliverbindung aus der Gruppe Hydroxide und Kohlensäuresalze von Kalium oder Natrium, dadurch
gekennzeichnet, daß man festen teilchenförmigen Harnstoff oder Harnstoff und Alkaliverbindung in fester teilchenförmiger Form zu einem
durchbewegten Bett aus festem teilchenförmigen Material gibt, wobei das Bett aus dem teilchenförmigen Material auf eine Temperatur im Bereich von 95
bis 2000C erhitzt wird und im Falle, daß Harnstoff allein zugesetzt wird, mindestens eine Alkaliverbinduüg enthält und wobei die Zugabegeschwindigkeit
des Harnstoffs oder des Harnstoffs und der Aikaliverbindung kontrolliert wird, daß das Bett in
fester teilchenförmiger Form gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlensäuresalz ein Bicarbonat
verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlensäuresalz ein Kaliumsalz verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bett des teilchenförmigen Materials ein Material verwendet wird, das
bei den Reaktionsbedingungen gegenüber dem Harnstoff und der Alkaliverbindung im wesentlichen
inert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bett des teilchenförmigen Materials
Sand verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man den Harnstoff zu
dem Bett eines teilchenförmigen Materials zusetzt, welches ein Bicarbonat von Kalium oder Natrium
enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Bett des teilchenförmigen Materials eine vorgebildete teilchenförmige Form der Verbindung mit der empirischen
Formel MC2N2H3Oi verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bett des teilchenförmigen Materials ein solches verwendet wird, das
eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 1 Mikron bis 1 mm aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bett des
teilchenförmigen Materials auf eine Temperatur im Bereich von 100 bis 17O0C erhitzt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Harnstoff und
die Alkaliverbindung im Verhältnis von 1 Mol Harnstoff pro 0,25 bis 2,0 Mol Alkaliverbindung
miteinander umsetzt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß man das Bett des teilchenförmigen Materials mit einer Atmosphäre
kontaktiert, die Wasserdampf enthält.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man in
Teilmengen oder kontinuierlich Harnstoff und die
Alkaliverbindung zu einem Reaktor zusetzt, der ein
Bett des teilchenförmigen Materials enthält, und daß man in Teilmengen oder kontinuierlich aus dem
Reaktor eine teilchenförmige Zusammensetzung, die eine Verbindung mit der empirischen Formel
MC2N2H1O3 enthält, entnimmt.
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