DE374777C

DE374777C - Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Zersetzung von Nitriden

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Publication number: DE374777C
Application number: DEM76303D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1921-07-29
Filing date: 1922-01-07
Publication date: 1923-05-07
Also published as: FR550116A

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 7. WAl 1923

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 12 k GRUPPE 5

(M 76303 IVj 12k)

Leon Mourgeon in Paris.

Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Zersetzung von Nitriden. Patentiert im Deutschen Reiche vom 7. Januar 1922 ab.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Frankreich vom 29. Juli 1921 beansprucht.

Man weiß, daß sich gewi'slse Stickstoffverbindungen, ζ. B. Titannitride, beim Hindurchleiten eines heißen Stickstoffstromes durch ein Gemenge von Kohle und Metalloxyd bilden und daß andererseits die so gebildeten

Stickstoffverbindungen durch die Wirkung von überhitztem Wasserdampf zersetzt werden können unter Erzeugung von" Akntnoniak und Wiederbildung von Metalloxyden.

Gemäß vorliegender Erfindung wird das

Metalloxyd ohne Kohle in den zur Erzeugung der Stickstoffverbindung dienenden Ofen eingeführt, und die für die Reaktion erforderliche Wärme wird einem heißen Gasstrom entnommen, der durch den Ofen geblasen oder gesaugt wird und aus einem Gemisch von Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und etwas Kohlensäure besteht, mit anderen Worten ein armes Gas bildet, das von einem Koks- oder Holzkohlegenerator herrührt.

Die Wärme dieses Gasstromes vereinigt sich mit der \^rerbrennungswärme eines Teiles des armen, durch den Sauerstoff des Metalloxydes verbrannten Gases und auch mit der Erzeugungswärme der Stickstoffverbindung, um die Zersetzung des Oxydes zu ermöglichen.

Der übrige Teil des armen Gases, d. h. der als Überschuß in der aus dem Ofen herstammenden gashaltigen Masse enthaltene Teil dieses Gases wird nach dem Austreten verbrannt und dient zum Überhitzen des für die Zersetzung der Stickstoffverbindung notwendigen Dampfes und für die Erzeugung eines Teiles dieses Dampfes selbst.

Die beiliegende schematische Zeichnung zeigt beispielsweise eine Gruppe von Vorrichtungen, die die Anwendung des vorliegenden Verfahrens ermöglicht.
Der Ofen 1 bzw. 2 wird im Innern in solcher Weise ausgebildet, daß er ein dauerndes Umrühren der festen Masse, des Oxydes oder der Stickstoffverbindung innerhalb der reduzierenden Gasmischung (g) ermöglicht unter Herbeiführung einer möglichst innigen Berührung aller Teile des einen Bestandteils mit dem andern. Es läßt sich an der Seite des Ofens mit dem Mantel ein senkrechter Becherelevator 4 verbinden, der von einem dichtschließenden Gußmantel umgeben ist, welcher oben und unten mit den Eintrittsund Austrittsöffnungen des festen Produkts in den und aus dem Ofen verbunden ist, wobei die beiden Mündungsstellen durch geeignete Verbindungsstücke vollkommen! abgedichtet sind. Auf diese Weise kreist die Masse dauernd von oben nach unten in dem Ofen und wird dann durch den Elevator wieder von unten nach oben geführt; das Rührai und die innige Berührung werden dabei dauernd aufrechterhalten, und es besteht keinerlei Verbindung zwischen der Außenluft und der Innenatmosphäre des Ofens.

Die Zersetzung der Stickstoffverbindung durch den überhitzten Wasserdampf (s'rf) wird in dem zweiten Ofen 2 bzw. 1 ausgeführt, welcher demjenigen genau gleicht, in dem die Bildung der Stickstoffverbindung stattfindet,

da bei beiden Operationen die besten zu verwirklichenden Bedingungen die gleichen sind.

Statt aber den ersten Ofen ausschließlich zur Herstellung der Stickstoffverbindung aus dem Oxyd zu verwenden und den zweiten ausschließlich zur Zersetzung der Stickstoffverbindung unter Wiedergewinnung des Oxydes, was dazu zwingen würde, von Zeit zu Zeit die feste Masse aus dem ersten Ofen in den zweiten überzuführen und aus dem zweiten wieder in den ersten, ist es vorteilhafter, in jedem der Öfen dauern! die feste Masse zu belassen, die er enthält, und die bald aus Stickstoffverbindung, bald aus Oxyd besteht und dementsprechend abwechselnd in jeden der Öfen bald den Strom armen Gases, bald den von überhitztem Wasserdampf eintreten zu lassen. Es genügt zu diesem Zweck, daß der eine der Öfen zwischen dem Gas-' erzeuger 3 und die Gasseite der Gruppe Überhitzer 5 und Dampfkessel 6 (durch die Lei- _| rung g·) eingeschaltet ist, während der andere zwischen die Dampfseite dieser Gruppe und die Ammoniakgewinner 7, 8 (durch die Leitung· a) eingeschaltet ist und umgekehrt. In regelmäßigen Zeitabständen wechseln so die beiden Öfen gleichzeitig ihre Tätigkeit.

Das Röhrenwerk wird mit einem System von zwei Zweiwegeschiebern 9 verbunden, um diesen Umlauf wechselnder verschiedener Gase und Dämpfe mittels der Leitungen g, a und Zi'd zu ermöglichen. So werden die \~erkiste an fester Masse und die Wärmeverluste vermieden, welche die periodische Überführung von einem Ofen in den andern zur Folge haben würde. Natürlich würde ein derartiger Wechselbetrieb nicht möglich sein, wenn das Metalloxyd mit gepulverter Kohle vor jeder Behandlung mit Stickstoff gemischt werden müßte, denn der Überschuß an Kohle, der dann in der gebildeten Stickstoffverbindung bliebe, würde bei der darauffolgenden Zersetzung dieser Stickstoffverbindung in Gegenwart von Wasserdampf eine schädliche Erzeugung von Zyan oder Zyanammonium oder auch von anderen Gasen bewirken, ganz abgesehen davon, daß diese innige Mischung der beiden festen Massen eine schwierige und umständliche Arbeit sein würde.

Die aus dem Ammoniakofen 2 bzw. 1 (wenn ι bzw. 2 als Nitridofen dient) austretenden Dämpfe durchstreichen einen Oberflächenaustauscher 7, in dem die fühlbare Wärme eine kostenlose Dampferzeugung gestattet; dieser Dampf geht gemeinsam mit demjenigen, welcher von dem Kessel 6 kommt, der von den Verbrennungsgasen der Fabrikation der Stickstoffverbindungen beheizt wird, durch den Überhitzer 5, bevor er in den Ammoniakofen eintritt. Indem man zwischen den Kessel und den Überhitzer eine Antrieblsmaschine einschaltet, nutzt man sogar die mechanisehe Energie noch aus, die durch den Druckabfall des Dampfes geliefert wird. Der

Claims

Strom von Wasserdampf und Ammoniak durchschreitet beim' Austritt aus dem Austauscher 7, wo er abgekühlt wird, einen Ammoniakabsorptions\väsciher 8, d. h. einen Behälter, der eine Schwefelsäurelösung enthält. Diese wird bewegt, um in der 'bestmöglichen Weise und mit den geringsten A⁷Crlusten die Aufnahme der Dämpfe in der Lösung herbeizuführen.

ίο Hier findet gleichzeitig die Vereinigung j des Ammoniaks mit der Schwefelsäure und j eine neue Abkühlung des Dampfes statt. Diese Abkühlung verursacht die Verdampfung einer gewissen Wassermenge aus der Säurelösung, und dies gestattet, als Ausgangsmaterial für 'diese Fabrikation, eine verhältnismäßig verdünnte Schwefelsäure anzuwenden.

Die dargestellte Anlage ist nur als Ausführungsbeispiel gegeben, und man kann, ohne sich vom Wesen der Erfindung zu entfernen, alle geeigneten Apparate benutzen, um die verschiedenen Phasen des Verfahrens auszuführen und kann auch die Art der Anordnung dieser Vorrichtungen ändern.

Die Zersetzung der Stickstoffverbindung durch den Wasserdampf kann bei Atmosphärendruck, bei Überdruck oder endlich bei Unterdruck vorgenommen werden; in letzterem Falle enthält die Einrichtung eine Vakuumpumpe und einen Kondensator.

Andererseits kann man an Stelle des Gases aus Gaserzeugern auch jedes andere Gas ähnlicher Zusammensetzung verwenden, das aus beliebigen Quellen stammt und durch irgendwelche geeigneten Mittel auf die gewünschte Temperatur gebracht ist.

Patent-Akt Sprüche:

i. Verfahren zur Herstellung von Ammoniak durch Zersetzung von Nitriden in Gegenwart von überhitztem Wasserdämpf - und bei Unterdruck, gekennzeichnet durch die Vereinigung der nachfolgenden Operationen:

a) das in den" Nitriderzeugungsofen ohne Kohle eingeführte Metalloxyd wird durch kohlenstoff- und stickstoffhaltige Heizgase reduziert und gleichzeitig azotiert unter Ausnutzung der Wärme der Heizgase, der Reaktionswärme und der durch entsprechend geregelte Luftzufuhr entstehenden Verbrennungswärme eines Teiles der Heizgase;

b) die Verbrennung des brennbaren Restes der aus diesem Ofen austretenden Gase und Verwendung von deren Verbrennungswärme zur Überhitzung des Wasserdampfes, der für die Zersetzung des Nitrids erforderlich ist, sowie auch zur Erzeugung eines Teiles dieses Dampfes selbst;

c) die aus dem Zersetzungsofen kommenden Ammoniakdämpfe gehen zunächst durch einen Wärmeaustauscher, der zur Erzeugung eines Teiles des Dampfes von niedrigem Druck dient, welcher für die Zersetzung erforderlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im laufenden Betriebe die in jedem Ofen befindliche feste Reaktionsmasse unter Abschluß gegen die Außenluft und unter Berührung mit den für die Bildung bzw. Zersetzung erforderlichen Reaktions'gasen ständig durch den Ofen hindurch und wieder in ihn zurückgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet " durch die Anwendung zweier gleichartiger Öfen für die Herstellung von Nitriden einerseits und deren Zersetzung unter Ammoniäkblildung andererseits, die umschichtig nacheinander der eine der Nitridbildung, der andere der Nitridzersetzung dienen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der nach Anspruch 1 erhaltene Dampf von niedrigem Druck dem Auspuffdampf einer Antriebsmaschine hinzugesetzt wind, die durch einen Dampfkessel gespeist wird, welcher seinerseits von den vom Dampfüberhitzer kommenden Heizgasen erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch diie Verwendung eines mit einem Kondensator und einer Vorrichtung zur Herstellung des Unterdrucks verbundenen Wäschers, wodurch in letzterem eine gewisse Wasserverdampfung und da- ioo mit eine Konzentration der zum Waschen verwendeten Schwefelsäure bewirkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.