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Verfahren zur Herstellung von Chlorwasserstoff. Die Erfindung betrifft
die Darstellung von Chlorwasserstoff und Kohlenoxyd.
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Es ist bei der Herstellung von Chlorwasserstoff bekannt, ein Gemisch
von Chlor und Wasserdampf durch eine von außen erhitzte Retorte zu leiten, die kohlenstoffhaltiges
Material, z. B. Koks, enthält. 'Es haben sich bisher - erhebliche Schwierigkeiten
ergeben, zufriedenstellende Retorten zu erzielen. Eine an außen erhitzte Retorte
aus feuerfestem Material hat sich aus verschiedenen Gründen als ungenügend erwiesen.
Besser war eine auf elektrischem Wege erhitzte Retorte. Deren Unterhaltung wird
aber durch die Kosten unmöglich, und die Hitzeverteilung ist nicht vollkommen gleichmäßig,
da die-
Hitze stets in der Nähe der Elektroden am größten ist.
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Der durchschnittliche Prozentsatz der Bestandteile eines gewöhnlichen
Generatorgases beträgt 6o Prozent Stickstoff, 22 Prozent Kohlenoxyd, 15 Prozent
Wasserstoff und etwas Kohlendioxyd, Sauerstoff und leuchtende Bestandteile. Für
manche Zwecke, beispielsweise für die Herstellung von aminsauren Salzen, ist es
erwünscht, einen höheren Gehalt an Kohlenoxyd zu haben. Außerdem macht die Gegenwart
einer großen Menge von Wasserstoff, wenn dieser auch die chemische Reaktion nicht
beeinträchtigt, das Verfahren in erheblich höherem Maße von Zufälligkeiten abhängig.
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Ein Zweck der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung
von Chlorwasserstoff zu schaffen, bei dessen praktischer Ausführung eine wirksamere
und billigere .Retorte benutzt werden kann. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht
in der Herstellung eines kohlenoxydhaltigen Gases durch ein Verfahren, mittels dessen
ein verhältnismäßig höherer Gehalt an Kohlenoxyd und ein verhältnismäßig geringerer
Gehalt an Wasserstoff, Kohlendioxyd und anderen Gasen erzielt werden kann als bei
Generatorgasen und anderen kohlenoxydhaltigen Gasen.
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Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß das Gemisch aus Chlor
und Wasserdampf, aus dem der Chlorwasserstoff und das Kohlenoxyd hergestellt werden,
durch eine in einer geschlossenen Retorte enthaltene glühende Masse von kohlenstoffhaltigem
Material hindurchgeleitet wird. Dabei wird zweckmäßig gerade so viel Luft zusammen
mit der Chlorwasserdampfmischung eingeführt, als erforderlich ist, um das kohlenstoffhaltige
Material bei derjenigen Temperatur zu erhalten, die zur Durchführung der gewünschten
chemischen Reaktion geeignet ist. Es ist ersichtlich, daß, trotzdem die chemische
Reaktion zwischen dem Chlor und dem Wasserstoff des Wasserdampfs exothermisch ist,
weitere Wärme zugeführt werden muß, weil der in Form gewöhnlichen Dampfs eingeleitete
Wasserdampf andauernd die Temperatur unter den Punkt zu erniedrigen sucht, bei dem
die Reaktion stattfindet.
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Man hat schon vorgeschlagen, ein Gemisch von Chlor und Wasserdampf
durch einen Generator zu leiten, der mittels Luft heißgeblasenen Koks enthält, und,
nachdem die Temperatur unter das für die Reaktion erforderliche Maß gesunken ist,
den Koks von neuem heißzublasen, dann wieder Chlor und Wasserdampf hindurchzuleiten
und so fort. Bei diesem Verfahren soll nach den dafür gegebenen Vorschriften ein
gleichzeitiges Durchleiten von Luft und Chlorwasserdampfgemisch vermieden und dafür
Sorge getragen werden, daß sich die zur Zuführung von Luft und Chlor dienenden Ventile
nicht gleichzeitig öffnen lassen. Das Verfahren ist also wesentlich umständlicher
als das vorliegende und liefert keinen ununterbrochenen Strom von Chlorwasserstoff
und Kohlenoxyd.
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In der Abbildung ist schematisch eine Vorrichtung dargestellt, in
der das vorliegende Verfahren zur Herstellung von Chlorwasserstoff und Kohlenoxyd
ausgeführt werden kann.
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Die Retorte, durch die das Chlor und der Wasserdampf zwecks Bildung
von Chlorwasserstoff und Kohlenoxyd hindurchgeleitet werden, kann in ihrer allgemeinen
Bauart irgendeine übliche Form haben. Die in der Abbildung dargestellte Retorte
besteht aus einem stehenden Gefäß i, das innen mit säure- und feuerfestem Material
2 ausgekleidet ist. Der Boden 3 der Retorte, der das kohlenstoffhaltige Material
q., z. B. Koks, trägt, ist mit einer Öffnung 5 in der Mitte versehen, durch die
die durch die Verbrennung des Koks gebildete Asche 6 hindurchfällt. Das untere Ende
der Retorte hat einen sich nach unten erstreckenden Flansch 7@ der in einen Flüssigkeitsverschluß
8 eintaucht, der vorzugsweise aus einer Chlornatriumlösung in einem napfartigen
Gefäß 9 besteht. Letzteres hat einen kegel- oder pyramidenförmigen Teil io, der
nach oben in die Öffnung 5 der Retorte hineinragt, so daß die Asche in geeigneter
Weise abgeleitet wird. Zwischen der Oberfläche des '\@'asserv erschlusses und dem
Boden der Retorte befindet sich ein freier Raum i i, durch den hindurch das Gemisch
von Chlor und Wasserdampf nach oben in die Retorte treten kann. Der Koks wird der
Retorte absatzweise durch einen Schütttrichter 12 zugeführt, dessen untere Öffnung
mit einem unter der Einwirkung eines Gewichts 14 stehenden Ventil 13 verschlossen
werden kann. Die obere Öffnung des Trichters ist mit einem Deckel 15 verschlossen.
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Das Chlor wird durch ein Rohr 16 und der Wasserdampf als gewöhnlicher
Dampf durch ein Rohr 17 zugeführt, dessen unteres Ende 18 in das Rohr 16 hineinreicht
und dort eine Injektordüse bildet. Die Luft, die notwendig ist, um das kohlenstoffhaltige
Material auf der richtigen Temperatur zu halten, wird durch ein Rohr i9 zugeführt.
Die Injektordüse dient zur Herstellung einer innigen Mischung zwischen Chlor und
Wasserdampf, die durch ein Schauglas 2o beobachtet werden kann. Die Rohre 16, 17
und i9 sind je mit Ventilen 2i, 22 und 23 versehen, mittels deren man das richtige
Verhältnis zwischen
Chlor, Wasserdampf und Luft einstellen kann.
Aus der mit dem Schauglas 2o versehenen Mischkammer 24 gelangt das Gemisch durch
ein Rohr 25 in den freien Raum r r und von dort durch die öffnung 5 durch die glühende
Masse von kohlenstoffhältigem Material hindurch.
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Beim Durchgang durch die glühende Masse von kohlenstoffhaltigem Material
wird das Wasser in seine Bestandteile gespalten, und sein Wasserstoff verbindet
sich mit dem Chlor unter Bildung von Chlorwasserstoff, während der Sauerstoff sich
mit dem Kohlenstoff verbindet und eine Mischung von Kohlenoxyd und Kohlendioxyd
bildet. Aus der. Retorte gelangen die Gase durch ein Kühlrohr 26 in eine Kühlschlange
27 aus Steinzeug, die in, einem Wassergefäß 28 steht. Das Chlorwasserstoffgas wird
beim Durchgang durch das Kühlrohr teilweise kondensiert und beim Eintritt in die
Kühlschlange 27 mit Dampf aus einem Rohr 29 gemischt. Die infolge der Kondensation
entstehende Chlorwasserstoffsäure wird in einem Gefäß 30 gesammelt. Die größere
Menge der Säure kondensiert sich in der Schlange 27 und läuft in das Gefäß 3o. Die
Teile des Chlorwasserstoffgases, die mit dem Kohlenoxyd und Kohlendioxyd gemischt
bleiben, werden daraus entfernt, indem man die Gase durch einen Skrubber oder Absorptionsturm
31 leitet, der mit einer Saugpumpe 32 und einer Wasserumlaufpumpe 33 versehen ist.
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Dadurch, daß man gerade genügend Luft zur Unterhaltung der Verbrennung
zuleitet, wird der Gehalt an entwickeltem Kohlendioxyd verhältnismäßig niedrig gehalten
und umgekehrt eine erhebliche Menge Kohlenoxyd entwickelt. Durch die Spaltung des
Wasserdampfes in seine Bestandteile wird praktisch die Gesamtmenge des Wasserstoffs
beseitigt, weil dieser sich mit dem Chlor verbindet. Es bleibt also nur der Stickstoff
der Luft, die verhältnismäßig große Menge von Kohlenoxyd und eine verhältnismäßig
kleine Menge von Kohlendioxyd übrig, ferner -Wasserstoff und derjenige Chlorwasserstoff,
der beim Durchgang durch die Kühlschlangen nicht kondensiert wird und möglicherweise
noch eine Spur von Sauerstoff. Es ist anzunehmen, daß der Sauerstoff sich in dem
unteren Teil der Retorte mit dem Kohlenstoff zu Kohlenoxyd verbindet und dieses
Gas dann in dem Maße, wie es durch die heißeste Zone hindurchgeht, in Kohlenoxyd
umgewandelt wird.
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Bei der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird die Retorte
mit Koks gefüllt und dieser unter Durchblasen von Luft allein in Brand gesetzt.
Sobald die unteren Schichten des Koks zum Glühen kommen, werden Chlor und Dampf
in geeigneten Mengenverhältnissen mit gerade so viel Luft zugeleitet, daß die für
die gewünschte chemische Reaktion notwendige Temperatur aufrechterhalten wird. In
dem Maße, wie der Koks verbraucht wird, wird die Asche aus dem Gefäß 9 entfernt,
ohne daß die Durchführung des Verfahrens gestört wird, und ebenso wird von Zeit
zu Zeit Koks durch den Schütttrichter 12 nachgefüllt. Die Chlorwasserstoffdämpfe
enthaltenden Gasdampfgemische gelangen durch das Rohr 26, das mit einer Nebenleitung
29 versehen ist, in die in dem Kühlgefäß 28 befindliche Rohrschlange 27 und verdichten
sich darin zum größten Teil zu wässeriger Salzsäure, die in die Vorlage 30 läuft;
die noch Salzsäuredämpfe enthaltenden Gase geben erstere schließlich in dem Absorptionsturm
31 an durch die Pumpe 33 im Kreislauf zugeführtes Wasser ab.
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Es ist ersichtlich, daß durch die vorliegende Erfindung die Erhitzung
der Retorte vereinfacht und wirtschaftlicher gemacht wird. Dies liegt daran, daß
die Ausgangsstoffe, aus denen sich Chlorwasserstoffgas und Kohlenoxyd bilden, durch
die Verbrennungsgase hindurchgeführt werden und sich mit ihnen mischen. Auf -diese
Weise wird offenbar bei der Ausführung des Verfahrens in einer Retorte mit Innenbeheizung
eine erhebliche Menge an Brennstoff gespart und die Hitze gleichförmiger verteilt.
Es ist ferner ersichtlich, daß die aus dem Absorptionsturm 3i durch die Saugpumpe
32 abgezogenen Gase besonders für solche Zwecke geeignet sind, für die ein verhältnismäßig
reines Kohlenoxyd notwendig ist, weil dieses Gas 99 Prozent Stickstoff und Kohlenoxyd
und nur eine Spur anderer Gase enthält.