DE430091C - Apparat zur Gewinnung von Stickstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Großgewinnung von Stickstoff mit Hilfe von Reduktionsgasen, Metalloxyd und Luft oder jedem anderen Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch. Bei der Stickstoffgewinnung mittels Eisen und Reduktionsgasen ist man genötigt, in verhältnismäßig rascher Wechselfolge, bei etwa 700 ° C, gewaltige Mengen Reduktionsgase und alsdann Luft auf große Massen Eisenerz einwirken zu lassen.

Um eine möglichst innige, gleichmäßige Berührung der Heizgase und auch der Reaktionsgase mit dem Erz zu sichern, ging man dazu über, an Stelle einer einzelnen Retorte eine größere Anzahl von Reaktionsretorten oder in eine größere Anzahl von Abteilungen unterteilte Apparate zu verwenden.

Je größer die Anzahl dieser Retorten oder Abteile ist, um so sicherer werden direkte Gaswege im Erze vermieden.

Bekanntlich ist man nicht allein gezwungen, die Erzmasse in zahlreiche Zellen zu verteilen, sondern auch genötigt, die Geschwindigkeit der jede dieser Zeilen durchstreichenden Gase annähernd zu regeln. Diese Zellen stehen durch die Ein- und Austrittssammelkammern miteinander in Verbindung.

Es ist bekannt, daß ohne diese Reguliermöglichkeit die Gase das Bestreben haben, vorzugsweise in bestimmten Zellen, zum Nachteil aller anderen, zu zirkulieren, so daß sich die Reaktion nur in einem Teil der Gruppe wirtschaftlich vollzieht.

Bei bekannten Apparaten mit zahlreichen länglichen Zellen ist jede Zelle aus oben angegebenem Grunde mit Aus- und Eintrittsschieber versehen. Diese Anordnung führt jedoch große Unzulänglichkeiten mit sich.

Die Reaktion zwischen den Reduktionsgasen und dem Eisenerz vollzieht sich bei etwa 700 ° C. Die Heiz- und Reaktionsgase müssen unter j diesen Verhältnissen den Apparaten mit mehr | als 700 ° C zugeführt werden, um diese bei etwa 700 ° C 'zu verlassen. Die bei diesen hohen Temperaturen dicht schließenden Schieber sind kostspielig, sehr empfindlich und oft unzuver- : lässig, weil es sich um einen vollkommen dichten : Verschluß handelt; nun ist aber dieser voll- ! kommen dichte Verschluß während der eigentlichen Produktionsperiode des Stickstoffes unbedingt erforderlich, damit dieses Gas nicht durch Mischung mit den anderen Gasen verunreinigt wird. Die von der heutigen Industrie verwendeten Stickstoffmengen, besonders zur Fabrikation des synthetischen Ammoniaks, sind außerordentlich bedeutend, so daß Apparate von 1000 m³ Stundenleistung erforderlich sind. Derartige Produktion bedingt das bedeutende Gewicht von Eisenoxyd von etwa 50 t auf jeden Apparat. Die Verteilung der Gase auf diese gewaltige Erzmasse erfordert eine große Anzahl von Zellen, ungefähr hundert, deren jede einen Eintritts- und einen Austrittsschieber bedingt. Diese große Anzahl von Schiebern muß häufig gesteuert werden, da man beinahe stündlich nachfolgende drei Arbeitsperioden auszuführen hat, und zwar:

1. Heizung,

2. Reduktion,

3. Oxydation, wobei für jede Periode eine besondere Gasart in Frage kommt; es sei besonders auf das unsichere Funktionieren und Dichten der Schieber bei hohen Temperaturen hingewiesen, wobei sich die hieraus entspringenden Mißstände proportional zur Anzahl der Schieber verih ehren.

Gerade diese Schwierigkeiten sind die gefürchtetsten bei Großfabrikationsanlagen des Stickstoffs.

Der vorliegende Apparat ist bestimmt, diese Schwierigkeiten wirksam zu beseitigen.

Die Erfindung kennzeichnet sich durch eine Einrichtung zur Gewinnung von Stickstoff mittels Reduktionsgasen, Metalloxyd und Luft mit Metalloxyde enthaltenden länglichen Zellen, und zwar so, daß άζτα Apparat die Luft durch ein Rohr zugeführt wird, das durch einen bei hoher Temperatur dicht schließenden Hauptschieber bedient wird und in eine gemeinsame Sammelkammer mündet, von der aus die Gasströme direkt in die Zellen strömen, wobei jede dieser Zellen vorzugsweise an ihrem Austritt mit einem Regelungsschieber versehen ist, der nicht unbedingt dicht zu schließen braucht, worauf der die Zellen verlassende Stickstoff in einen Sammler geleitet wird.

In der Zeichnung ist als Beispiel eine Aus-

führungsart eines die Erfindung verwirklichenden, verbesserten Apparates schematisch dargestellt.

In der Zeichnung bedeutet 2 die zur Aufnähme des Metalloxydes bestimmten länglichen Zellen. Diese Zellen sind im Block 1 aus feuerfestem Mauerwerk geformt und können im Innern mit einem Mantel aus dünnem Blech gefüttert werden. Der ganze Apparat kann mit einem Mantel 5 aus Blech von 2 bis 3 mm Stärke umgeben werden.

Die Zellen 2 sind am oberen Ende durch eine Decke abgeschlossen, die.abnehmbar sein kann und gewöhnlich die Eintrittssammelkammer für die dem Apparat zugeführten Gase bildet. Die Decke ist mit verschließbaren Öffnungen 3 versehen, die das periodische Auffüllen mit Eisenerz sowie die Instandhaltung des Apparates gestatten. Das Gaszuführungsrohr 6 mündet in die Eintrittssammelkammer 7. Rohr 6 steht mit den Rohren in Verbindung, durch die die verschiedenen Gasarten zugeführt werden: Heizgase, Raduktionsgase und Luft. Das untere Ende der Zellen 2 mündet in eine Kappe, die mit einer Entleerungskappe und einem Gasaustrittsrohr 8 versehen ist. Das Metalloxyd kann auf einem perforierten Boden oder Rost auflagern, der die Zelle von der Kappe trennt.

Jede Zelle 2 ist mit besonderem Gasregelungssystem versehen, das aus einem Regelungsschieber (Register o.dgl.) 9 besteht, der nicht unbedingt dicht zu schließen braucht. Diese Schieber können aus irgendeinem hitzebeständigen Material oder Metall bestehen und sowohl am Eintritt als auch am Austritt der Zelle angeordnet werden.

Die Austrittsrohre der Kappen münden in die Sammelkammer 11, die zum Ableiten der verbrannten Heizgase, der überschüssigen Reduktionsgase und des gebildeten Stickstoffes dient. Die Geschwindigkeitsunterschiede der Gase, die infolge der ungleichen Schichtung des Erzes in den einzelnen Zellen j

auftreten können, können durch geeignete, \ entsprechend abgezweigte Meßapparate beobachtet werden. Hierfür kann z. B. die Mano- ^! meterröhre von P i t e t verwendet werden. Diese 1 Verschiedenheiten werden sogleich durch entsprechende Regelung mittels der Schieber 9 ausgeglichen. i

I.Heizperiode. ;

Die etwa erforderliche Heizung des in Frage ; kommenden Apparates kann durch Zufuhr bereits heißer Gase erfolgen. Die Heizung kann selbstverständlich auch im Apparat selbst erfolgen, und zwar mittels in der oberen Sammelkammer eingebauter Brenner. In beiden Fällen durchströmen die verbrannten Heizgase den Apparat und erhitzen das in den Zellen 1 befindliche Metalloxyd.

2. Reduktionsperiode.

Sobald die Heiztemperatur den erforderlichen Wärmegrad erreicht hat, schließt man die Heizgasezufuhr und öffnet die Reduktionsgaszufuhr. Die Reduktionsgase durchströmen die Zellen und entweichen durch 12.

Während der Reduktionsperiode kann die Heizung durch eine innere Teilverbrennung der Reduktionsgase weiter fortgesetzt werden, indem man die Gaszufuhröffnungen bei den obenerwähnten Brennern schließt und durch deren Luftzufuhröffnungen eine geringe Luftmenge einströmen läßt.

3. O xy d a t i on s ρ e rio d e.

Sobald die Oxydmasse zu Eisen reduziert ist, schließt man die Reduktionsgaszufuhr und öffnet die Luftzufuhr. Die Luft oder ein anderes Stickstoff-Sauerstoff-Gemisch durchströmt die Zellen, woselbst sie durch Oxydation des Eisens ihren Sauerstoff abgibt. Der Stickstoff entweicht in 12.

Das Material, aus dem der Apparat besteht, kann mehr oder weniger feuerfest sein, gegebenenfalls auch lackiert werden. Die Zellen können senkrecht, wagerecht oder schräg angeordnet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Apparat zur Gewinnung von Stickstoff aus Luft oder einem anderen Sauerstoff 95· und Stickstoff enthaltenden Gasgemisch und Metall und Reduktion des hierbei gebildeten Metalloxyds durch Reduktionsgase in großem Maßstabe, bestehend aus mit einem Metalloxyd gefüllten länglichen Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes der betreffenden Gase eine besondere oder gemeinsame Leitung vorgesehen ist, die durch einen bei hoher Temperatur dicht schließenden Hauptschieber bedient wird und in eine gemeinsame Sammelkammer mündet, von der aus die Gasströme direkt in die Zellen strömen, wobei jede dieser Zellen vorzugsweise an ihrem Austritt mit einem Regulierechieber versehen ist, der nicht unbedingt dicht zu schließen braucht und durch den die die Zellen verlassenden Gase in einen gemeinsamen Sammler geleitet werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.