-
Verfahren zur Synthese des Ammoniaks mittels Hyperdrucks. Bekanntlich
entwickelt bei der synthetischer Darstellung von Ammoniak unter sehr hohen Drucken,
genannt »Hyperdrucken;, die Reaktion eine große Wärmemenge in einem sehr kleinen
Raum, und es ist notwendig, den Gasen im Laufe der Reaktion Wärme zu entziehen,
um eine bedeutende Temperatursteigerung zu verrneiaen, die in jeder Hinsicht schädlich
wäre. Es ist gleichfalls bekannt, daß die Wandungen der Reaktionskammer trotz der
ziemlich hohen Temperatur, der sie ausgesetzt sind, mechanische Eigenschaften behalten
müssen, durch die sie den sehr hohen Drucken, denen sie von innen her ausgesetzt
sind, widerstehen können.
-
Ein bekanntes Verfahren, das diese Forderung erfüllt, besteht darin,
daß diese Wandung oder wenigstens ihre Außenfläche vor zu hohen Temperaturen geschützt
wird, indem die Außenfläche auf Temperaturen gehalten wird, die niedriger sind als
die Reaktionstemperatur. Es wird so ein Temperaturgefälle zwischen der Innen- und
Außenseite der Wand geschaffen, das gleichzeitig gestattet, an der Außenseite Wärme
abzuführen, die von der Kühlflüssigkeit, die die Außenfläche der Wandung umspült,
aufgenommen wird. Dieses Verfahren zur Wärrneabführutig hat gleichzeitig den Vorzug,
daß es zur Erhaltung der Festigkeit der Wandung mitwirkt.
-
Wenn nun auch in der Praxis. mit diesem ,'erfahren beachtliche Ergebnisse
erzielt sind, besonders mit ziemlich kleinen Apparaten mit verhältnismäßig dünnen
Wandungen, bei denen nur verhältnismäßig geringe Wärmemengen abzuführen sind, so
hat sich doch in manchen Fällen, und besonders bei größeren und dickwandigen Apparaten,
gezeigt, daß Brüche von Reaktionsrohren auftraten, obgleich diese Rohre ihrer Beschaffenheit
nach geeignet schienen, sowohl dem inneren Druck und der hohen Temperatur, der sie
unterworfen waren, als auch der Einwirkung der Gase zu widerstehen.
-
-Nun ist festgestellt, daß diese Rohrbrüche durch innere Spannungen
verursacht werden, die infolge der Ausdehnung der inneren Schichten der Wandungen
unter dem Einfluß des Temperaturunterschiedes zwischen Innen-und Außenfläche auftreten.
Derartige Spannungen wirken auf die Widerstandsfähigkeit der Wandungen in dem gleichen
Sinne wie (ier innere Überdruck.
-
LTtn dieser Gefahr zu begegnen, wird gemäß .der Erfindung auf diese
bekannte Art 7ler Wärmeabführung verzichtet; die Wärme, «-elche bisher durch die
Wandung der Reaktionskammer hindurch abgeführt ward, wird
durch
andere, an sich bekannte Mittel abgeführt, z. B. durch Abgabe an die für die Reaktion
bestimmten Gase, die in mittelbare Berührung mit der Katalysatormasse kominen, unr1
es werden gleichzeitig ebenfalls an sich bekannte Vorkehrungen getroffen, durch
die jeder nennenswerte Wärmestrom durch die Wandung hindurch von innen nach außen
vermieden wird, beispielsweise dadurch, daß diese Wandung außen mit einem Wärmeschutzinantel
umgeben wird, mit denn Ergebnis, daß auf dein ganzen Querschnitt des Rohres eine
gleichförmige Temperatur aufrechterhalten wird.
-
Ein anderes Mittel als dieser Wärmeschutz, um die gefährliche Wärmeströmung
von innen nach außen zu verhindern, besteht rlarin, daß die Außenfläche der Wandung
auf eine Temperatur erhitzt wird, die ein wenig höher ist als die an der Innenfläche,
was z. B. durch den zur Inbetriebsetzung des Verfahrens dienenden, außenliegenden
elektrischen Heizdraht geschehen kann. Auf diese Weise entsteht ein schwacher Wärmestrom
durch die Wand von außen nach innen, der .gegebenenfalls entgegenkommenden Wärmeströmen
entgegenwirkt. In diesem Falle muß im Tunern der Kammer durch bekannte Hilfsmittel
auch die geringe Wärmemenge abgeführt werden, die auf diese Weise durch die Heizung
der Außenwand eingeführt worden ist: Es müssen allerdings unter Anwendung bekannter
:Mittel plötzliche beträchtliche Änderungen der Betriebszustände vermieden werden,
die dann ebenso plötzlich die Temperatur der Innenseite der Wand heraufsetzen und
infolge dieses augenblicklich geschaffenen Temperaturunterschiedes Wirkungen hervorufen
können, die ähnlich den oben beschriebenen sind.
-
Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführung
einer Vorrichtung für das Verfahren nach der Erfindung.
-
H ist ein :dickes Metallrohr, das aus einer Speziallegierung von folgender
Zusammensetzung besteht:
| Nickel ....... (3o bis 7o Prozent, |
| Chrom ....... i o - 1 |
| Wolfram ..... 2 - 5 - |
| :Mangan ... i - z - |
| Kohlenstoff ... 0,3- 0,6 - |
| Eisen ........ Rest. |
Dieses Rohr ist .an seinen Enden durch aufgeschraubte Deckel verschlossen und bildet
zusammen mit diesen Deckeln die Wandung der Hyperdruckkammer. F ist -der äußere
Wärmeschutzmantel dieser Wandung. S ist ein elektrischer Heizwiderstand, der in
dein Wärmeschutzmantel eingebettet ist und auf der Außenfläche der Wand liegt. T
ist ein dünnes Innenrohr, das .mit der Katalys.ätormasse C angefüllt und von einem
Wärmeschntzinantel F umgeben ist. .d i.st der Eintritt für .die kalten Reaktionsgase.
R ist der Austritt für die Reaktionsprodukte.
-
Die Reaktionsgase treten unter eirein Druck von ungefähr i ooo Atm.
in :rlen Reaktionsapparat bei A ein und «-eulen, bevor sie zu der Katalysatormasse
C gelangen, auf die Reaktionstemperatur gebracht, indem sie das Rohr T, das diese
Substanz enthält, umströmen; der Wärmeschutzmantel F_ reguliert die Wärmeabgabe
bei diesem Vorgang.
-
Der Wärmeschutzmantel F des Rohres I1 verhindert die Wärmeabgabe nach
außen und hält die Außenfläche der Kammer auf einer Temperatur, die praktisch gleich
der Temperatur an der Innenfläche ist.
-
Die Außenfläche des Rohres wird mit Hilfe der Heizspirale S leicht
erhitzt, wenn diese Fläche auf einer etwas höheren Temperatur gehalten werden soll
als die der Innenfläche, um das Auftreten von gefährlichen Spannungen zu vermeiden.