DE298846C - - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß sowohl' bei stetiger als auch bei intermittierender explosionsartiger Verbrennung . stickstoffsauerstoff haltiger Gasgemische ' sowie auch bei der Erhitzung von Sauerstoff-Stickstoffgemischen im elektrischen Flammenbogen bei Atmosphärendruck oder auch unter höherem Druck eine teilweise Oxydation des Stickstoffes stattfindet Bei allen Laboratoriumsversuchen und bei allen praktischen Anlagen im Großbetrieb hat sich ergeben, daß man danach trachten muß, das erhaltene Gemenge nach erfolgter Reaktion bei höchster Temperatur so schnell als angängig bis unter die Temperatur des Zerfalles des Stickoxyds abzukühlen. Beispielsweise wurde dies dadurch zu erreichen gesucht, daß man das erhaltene Gemisch nitroser Gase durch plötzliche Entspannung oder durch Wassereinspritzung auf etwa 1300 bis 1000⁰ abkühlte. Diese

'. Arbeitsweise hat den Übelstand, daß intermittierend mit stark ansteigendem und plötz-

. lieh fallendem Druck und mit Einführung von Wasser in den Arbeitsgang gearbeitet werden muß, daß bei dem unterbrochenen Betriebe die Explosionskammer einer ab-, wechselnden Beheizung und Abkühlung ausgesetzt und dadurch die schnelle Einstellung der Gleichgewichtslage bei jeder Verbrennungsperiode verzögert wird, so daß man zur Vermeidung der dadurch bedingten Nachteile zu immer größeren Verbrennungsbomben hat schreiten müssen.

. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der stetigen Verbrennung in S auerstof flammen und bei derjenigen in elektrischen Flammenbogen. Dort erfolgt die plötzliche Abkühlung oder Abschreckung gleichfalls durch Wassereinspritzung oder durch langsam wir-, kende Außenkühlung.

Um nun die Abschreckung durch Wassereinspritzung zu vermeiden, gleichwohl aber die Vorteile der Abschreckung durch Mischungskühlung zu behalten, soll nach vorliegendem Verfahren bei der Bildung nitröser Gase unter konstantem höherem Drück in einer Verbrennungskammer, gleichgültig, ob die Vereinigung durch rasch intermittierende Verbrennung behufs Einhaltung konstanten Druckes oder durch stetige Verbrenriung oder durch elektrischen Flammenbogen erfolgt, die plötzliche Abkühlung von der Gleichgewichtstemperatur auf die Temperatur der Zerfallgrenze dadurch bewirkt werden, daß die unter Druck stehenden heißen nitrosen. Gase mit in dieselben unter gleichem oder höherem Druck fein verteilt einströmender vorgekühlter Druckluft, deren Menge mehr als die Hälfte, und zwar ungefähr gleich derjenigen der nitrosen Gase oder einem vielfachen, aber höchstens gleich dem Sechsfachen derselben ist, rasch innig gemischt werden und erst hierauf das abgekühlte Gemisch in einer geeigneten Expansionsmaschine unter Leistung von Nutzarbeit expandiert wird. Die austretenden

nitrosen Gase werden alsdann in bekannter Weise zu Salpetersäure oder Salpeterverbin^' düngen, wie Kalksalpeter, Natronsalpeter, Kalisalpeter usw. verarbeitet. Um Stöße in dem Redaktionsraum zu'vermeiden, wird man zweckmäßig als "Expansionsmaschine eine geeignete Rundlauf-, kolbenmaschine benutzen.

Um bei der vorliegenden Art der Ab- schreckung wirtschaftlich und sicher zu arbeiten, ist es erforderlich, daß, sofern brennende Gase benutzt werden, dieselben und die Verbrennungsluft oder etwa 70 bis o.oprozentiger Sauerstoff in getrennten Leitungen in die A^erbrennungskammern eingeleitet werden und sogleich hinter dem Eintritt innig miteinander sich mischen, um hohe Verbrennungstemperaturen zu erhalten und¹ plötzliche schädliche Explosionen zu vermeiao den. Die Kammer kann mit sonst bekanntgewordenen feuerfesten Katalysatoren oder auch bloßen feuerfesten Wärmeakkumulatoren gefüllt werden, wodurch sich eine konstante Temperatur leichter einstellen und der Prozentgehalt an Stickstoff konstant erhalten läßt.

Es unterscheidet sich· das beanspruchte Verfahren von dem. bekannten, bei welchen zum Abschrecken Wasser dient, dadurch, daß statt Wasser in dem Gasgemisch zur raschen Verteilung zu bringende vorgekühlte Druckluft (evtl. flüssige Luft), und zwar von solcher Spannung verwendet wird, daß der ursprüngliche Druck bzw. die Arbeitsfähigkeit des Reaktionsgases während und bis nach der Abschreckung im wesentlichen erhalten bleibt. Die größere mechanische Energie, welche hierdurch gegenüber jenem bekannten Verfahren - erhalten wird, wird nicht durch denjenigen Aufwand an Energie aufgezehrt, der zur Erzeugung der Druckluft erforderlich ist.

Bei dem bekannten Verfahren wird die abgeführte Wärmemenge in das Kühlwasser übergeführt und verliert dadurch ihre Arbeitsfähigkeit, wie auch ohne weiteres ersichtlich durch das Sinken des Druckes der im abgeschlossenen Reäktionsraum befindlichen verbrannten Gasmenge angezeigt wird. Bei dem vorliegenden Kühlverfahren mittels Druckluft oder unter Druck stehender flüssiger Luft erhält das kühlende Mittel die zugeführte Wärmemenge in der Weise, daß die die Arbeitsfähigkeit bedingende Spannung erhalten bleibt, und zwar in dem Gemisch aus den verbrannten Gasen und dem zugeführten Gasgemisch, das von vornherein die Spannung des Gasgemisches besitzt. Das brennbare Gas und die Verbrennungsluft werden dabei in die Verbrennungskammer mit konstantem Druck getrennt eingeführt. Ks wird im -vorliegenden Falle aus dem arbeitenden Betriebsmittel Wärme in ein nicht arbeitsfähiges Betriebsmittel wie Wasser nicht übergeführt, sondern auf eine größere Arbeitsfähigkeit besitzende gespannte Gasmenge übertragen. Es kann somit die gesamte verfügbare Reaktionswärme von einem tieferen Temperaturniveau aus, nämlich einem solchen von 1200⁰ und darunter, in einer Expansionsmaschine nutzbar gemacht werden.' . ·

Außerdem kann bei dem vorliegenden Verfahren der zur Vervollständigung des chemischen Prozesses erforderliche Sauerstoff mit dem Kühlmittel unter Druck eingeführt werden. Bei der Wasserkühlung wird dagegen der beabsichtigte Prozeß, wie ja bekannt ist, gestört und daher mehrfach von der Einspritzung des Wassers selbst Abstand genommen und etwa im Reaktionsraum befindliches Wasser aus.diesem ■ durch Kondensation entfernt.

Schematisch ist die Vorrichtung in beiliegender Figur für Arbeiten mit Kohlenoxydgas o. dgl. dargestellt.

In die Verbrennungskammer α wird durch Leitung b unter Druck stehendes brennbares Gas und durch Leitung c unter gleichem Druck stehende Verbrennungsluft oder sauerstoffreiche Druckluft eingeführt. Die Verbrennungskammer α ist von einem Mantel d umgeben, in. dessen Hohlräume-ß durch Leitung f gekühlte Druckluft oder auch flüssige Luft unter gleichem oder etwas höherem Drucke wie in der Verbrennungskammer eingeführt wird. Nachdem die eingeführte Druckluft die Kammer α umspült hat, tritt sie in den Auspuffkanal g der Verbrennungskammer durch Leitung h ein, wo sie sich mit den Reaktionsgasen mischt und diese abkühlt. Das Gasgemisch wird weiter in die Expansionsmaschine i geführt; in dieser leistet es Arbeit und kühlt sich dadurch weiter von der Abschreckungstemperatur stark ab. Die abgekühlten Auspuffgase werden . in eine Absorptionsanlage geleitet und in bekannter Weise zu Salpetersäure verarbeitet. Die in i erzeugte Energie wird durch Arbeitswelle k auf die Antriebswellen no der nicht gezeichneten Kompressoren zur Erzeugung von Druckluft oder, flüssiger Luft übertragen. Der Überschuß der mechanischen Energie der Welle k über die zum Betriebe der Kompressoren erforderliche mechanische Energie wird beliebig zu anderen Zwecken verwendet.

Es kann auch durch Leitung /' gekühlte Druckluft oder flüssige Luft in die Leitung g eingeführt werden, um unmittelbar hinter

der Verbrennungskammer den erforderlichen starken Temperatursturz durch Mischungskühlung zu bewirken.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Kühlverfahren zum plötzlichen Abschrecken von durch \^erbrennen von Stickstoff unter möglichst konstantem ίο und hohem Druck gewonnenen heißen nitrosen Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß man diese Gase mit unter gleichem oder höherem Druck stehender, zweckmäßig vorgekühlter Druckluft rasch innig mischt und dann das erhaltene kältere, unter gleichem Druck befindliche Gasgemisch in einer Expansionsmaschine zwecks Wiedergewinnung der im Gemisch enthaltenen Energie möglichst in Form von nutzbarer mechanischer Arbeit in sonst bekannter Weise expandieren läßt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.