DE457563C

DE457563C - Process for performing chemical reactions in gases and vapors with the help of electrical discharges

Info

Publication number: DE457563C
Application number: DEB115812D
Authority: DE
Inventors: Dr Otto Eisenhul; Dr Walter Frankenburger
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1924-09-25
Filing date: 1924-09-25
Publication date: 1928-03-19

Description

Verfahren zur Ausführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen mit Hilfe elektrischer Entladungen.Process for carrying out chemical reactions in gases and vapors with the help of electrical discharges.

Es wurde gefunden, daß man chemische Reaktionen in Gasen und Dämpfen vorteilhaft in elektrischen Entladungen herbeiführen kann, die dadurch erzeugt werden, daß man ein leitendes flüssiges Medium, das zwei oder mehrere Elektroden mit beliebiger Spannungsdifferenz verbindet, fortwährend unterbricht. Als flüssiger Leiter kommt jeder bei den Arbeitsbedingungen flüssige Stoff mit metallischer oder elektrolytischer Leitfähigkeit in Frage. Die Unterbrechungen im flüssigen Leiter können durch die zu behandelnden Gas-bzw. Dampfgemische selbst hervorgerufen werden. Die Unterbrechungen können aber auch unabhängig von den-zur Reaktion zu bringenden Gasen, z. B. durch Wirkung der Schwerkraft, durch mechanische Maßnahmen oder elektromagnetische Kräfte erzeugt werden und zeichnen sich dann durch große Stabilität und Unbeeinflußbarkeit gegenüber äußeren Eintvirkungen, z. B. starkes Anblasen mit Luft oder anderen Gasen. It has been found that there can be chemical reactions in gases and vapors can advantageously bring about electrical discharges, which are generated by that one is a conductive liquid medium that has two or more electrodes with any Voltage difference connects, continually interrupts. Comes as a liquid conductor any substance that is liquid under the working conditions with metallic or electrolytic Conductivity in question. The interruptions in the liquid conductor can be caused by the to be treated gas or. Vapor mixtures are caused by themselves. The interruptions but can also be independent of the gases to be reacted, eg. B. by Effect of gravity, through mechanical measures or electromagnetic forces are generated and are then characterized by great stability and unaffectability against external influences, e.g. B. strong blowing with air or other gases.

Druck, Abkühlung oder Gegenwart von Wasser, aus und haben dadurch gegenüber den sollst gebräuchlichen Arten des Lichtbogens zur Erzeugung chemischer Reaktionen wesentliche Vorteile. Man kann das Gas- oder Dampfgemisch, das einer Reaktion unterworfen werden soll, in gleichmäßigem Strom mit oder ohne Vorbehandlung bei gewöhnlichem, erniedrigtem oder erhöhtem Druck oder seine Bestandteile getrennt, sei es quer durch die Reaktionsquelle oder längs, an, ihr vorbei, hindurchleiten. Geeignete Wahl der Form und Größe des Entladungsraumes und der Geschwindigkeit des durchströmenden Gases gewährleisten bestmögliche Ausnutzung der elektrischen Energie für die in Frage kommende Reaktion.Pressure, cooling or the presence of water, and have thereby compared to the common types of arcing used to generate chemical Reactions are significant advantages. One can choose the gas or vapor mixture that one Reaction is to be subjected in a steady stream with or without pretreatment at normal, reduced or increased pressure or its components separately, be it across the reaction source or along, past, through it. Appropriate choice of the shape and size of the discharge space and the speed of the gas flowing through ensure the best possible utilization of electrical energy for the reaction in question.

So lassen sich z. B. aus Wasserstoff, Stickstoff und Kohlenoxid oder aus Methan und Stickstoff Blausäure, aus Wasserstoff und Stickstoff Ammoniak und aus Stickstoff und Sauerstoff Stickoxyde bzw. bei Gegenwart von Wasserdampf Salpetersäure, aus Methan allein Wasserstoff und ungesättigte Kohlenwasserstoffe herstellen. Auch kann man zwecks Anreichern des Reaktionsproduktes das Gasgemisch oder eine seiner Komponenten mehrmals durch die Reaktionskammer leiten, gegebenenfalls unter kontinuierlicher Entfernung, des. Reaktionsproduktes. Die Reaktion kann durch- die Gegenwart katalytisch wirkender Stoffe beeinflußt werden. Die Reaktionskammer kann jede geeignete Form besitzen, mit mehreren Reaktionsquellen hinter-oder nebeneinaiider ausgestattet sein und bei jedem Druck und jeder Temperatur, soweit es die leitende Flüssigkeit, als welche in erster Linie Quecksilber in Betracht kommt, zuläßt, betrieben werden. So z. B. from hydrogen, nitrogen and carbon oxide or from methane and nitrogen prussic acid, from hydrogen and nitrogen ammonia and nitrogen oxides from nitrogen and oxygen or nitric acid in the presence of water vapor, produce hydrogen and unsaturated hydrocarbons from methane alone. Even you can for the purpose of enriching the reaction product, the gas mixture or one of its Pass components several times through the reaction chamber, if necessary with continuous Removal of the reaction product. The reaction can be catalytic due to the presence acting substances are influenced. The reaction chamber can be of any suitable shape have, equipped with several reaction sources behind or next to one another be and at any pressure and any temperature, so far it the senior Liquid, as which primarily mercury comes into consideration, allows operated will.

Beiliegende Zeichnungen stellen einige Ausführungsformen für das vorliegende Verfahren dar. Für die Beispiele wird Quecksilber als Flüssigkeit angenommen. The accompanying drawings show some embodiments for the present methods. For the examples, mercury is assumed as the liquid.

Abb. I. Es wird ein Quecksilberstrahl durch Ausspritzen von Quecksilber aus einer zweckmäßig gekühlten feinen Düsea erzeugt. Das Quecksilber kommt aus dem Behälter b, der die eine Elektrode darstellt, und trifft gegen die andere, wenn nötig ebenfalls gekühlte Elektrode c. Die Auflösungsstelle bzw. -stellen d des Flüssigkeitsstrahles in Tropfen sind in kurzer Entfernung von c eingestellt. Es wird nun Spannung an die beiden Elektroden gelegt, die sehr niedrig sein kann, worauf bei der angegebenen Einstellung des Quecksilb erstrahles eine leuchtende Lichtsäule entsteht, deren Größe und Leuchtdauer von der Stromstärke und vom Querschnitt des Strahles abhängt. Das Quecksilber fließt zwischen c und f ab und kann durch eine Pumpe wieder in das Sammelgefäß b hochgebracht werden. In der Zeichnung stellen gß, g2, g5 Zu ; und Ableitungsrohre dar, durch welche die zu behandelnden Gasgemische -durchgeleitet werden. Gleichzeitig mit dem Gas kann man eine abschreckende Flüssigkeit oder eine Flüssigkeit, die das Reaktionsprodukt absorbiert, einspritzen. Fig. I. A jet of mercury is generated by ejecting mercury generated from a suitably cooled fine nozzle. The mercury comes from the Container b, which represents one electrode, and hits the other when also cooled electrode necessary c. The dissolution point or points d of the liquid jet in drops are set a short distance from c. There is now tension on the two electrodes placed, which can be very low, prompting at the specified Adjustment of the mercury shines a luminous column of light, whose Size and duration of light depends on the current strength and the cross-section of the beam. The mercury flows off between c and f and can be returned to the by a pump Collection vessel b are brought up. In the drawing, put gß, g2, g5 to; and Discharge pipes, through which the gas mixtures to be treated -passed will. Simultaneously with the gas you can have a deterrent liquid or a Inject liquid that absorbs the reaction product.

Abb. 2. An dem Rohra, durch welches das Gasgemisch oder eine seiner Komponenten in die Reaktionskammer bei i zur oder abgeführt wird, liegt die eine Stromzuführung, an den Elektroden b die andere. Das bei c diskontinuierlich eintretende Quecksilber tropft zwischen a und b bei i durch und schließt so für einen Augenblick den Stromkreis. Durch geeignet rasch aufeinanderfolgende Quecksilbertropfen läßt sich eine leuchtende Säule ausbilden; d, e und f stellen Zu-und Ableitungen für Gase dar. Fig. 2. On the Rohra, through which the gas mixture or one of its Components in the reaction chamber at i is added or removed, is one Power supply, at the electrodes b the other. That which occurs discontinuously at c Mercury drips through between a and b at i and thus closes for a moment the circuit. By suitably rapidly successive drops of mercury a luminous column is formed; d, e and f represent supply and discharge lines for Gases.

Eine ähnliche Ausführungsform wie Abb. 2 zeigt Abb. 3. a und b sind die beiden Elektroden. Es sind zwei halbkreisförmige,-voneinander isolierte metallische Sektoren mit einer lochförmigen offnung c in der Mitte. A similar embodiment to Fig. 2 is shown in Fig. 3. a and b are the two electrodes. There are two semicircular metallic ones isolated from one another Sectors with a hole-shaped opening c in the middle.

Das aus d diskontinuierlich austretende Quecksilber schließt die Elektroden vorübergehend kurz. e, f und g sind Zu- und Ableitungen für evtl. zu behandelnde Gasgemische. The mercury emerging discontinuously from d closes the Electrodes temporarily short. e, f and g are supply and discharge lines for possibly to treating gas mixtures.

Bei Abb. 4 treten Quecksilberstrallen aus den rotierenden Düsena aus, welche die einen Elektroden darstellen. Der Quecksilberstrahl trifft zunächst auf die gegenüberstehende geeignet angeordnete metallische Wand b, die die andere Elektrode bildet, und schließt den Stromkreis kurz. Im nächsten Augenblick entfernt sich der Strahl von der Wandungb und löst sich auf seiner längeren freien Bahn in Tropfen auf, was ein Öffnen der Strombahn bewirkt. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn der Raum zwischen den einzelnen Elektroden b mit einer isolierenden Masse ausgefüllt ist oder wenn die Düsen feststehen und die Wände b sich um a drehen. In Fig. 4, streams of mercury emerge from the rotating nozzlesa which represent the one electrodes. The mercury beam hits first on the opposite suitably arranged metallic wall b, which the other Electrode forms, and shorts the circuit. Removed in the next instant the beam moves away from the wallb and dissolves on its longer free path in Drops on what causes the current path to open. A similar effect is achieved when the space between the individual electrodes b is filled with an insulating compound is or when the nozzles are stationary and the walls b rotate about a.

Für eine Arbeitsweise, bei der die Unterbrechungen in dem flüssigen Leiter durch das zu behandelnde Gas- bzw. Dampfgemisch erzeugt werden, gibt Abb. 5 eine Ausführungsform. Die Wirkungsweise ist folgende: Durch das Quarzrohr strömt das Gas ein, tritt in Blasen, die den ganzen Querschnitt des weiteren Rohres erfüllen, an Stelle b aus und unterbricht hierdurch die Quecksilbersäule. Da die Quecksilbersäule von dem bei e1 und e2 zugeleiteten Gleichstrom durchflossen wird, so bilden sich in den bei b austretenden Blasen Entladungen. Das Gasgemisch tritt durch den großen, mit Quecksilber gefüllten Raum w aus und wird dadurch rasch abgekühlt. Durch entsprechende Stellung des Niveaugefäßes kann man die Menge des Quecksilbers in diesem Raum und damit dessen Wärmekapazität beliebig vergrößern. An Stelle des Niveaugefäßes wird zweckmäßigerweise ein zweites, im Stromkreis hinter das erste geschaltetes Reaktionsgefäß verwendet und der Gasstrom so reguliert, daß im periodischen Wechsel Stromschluß durch Quecksilber und Entladung in den beiden Gefäßen sich folgen; hierdurch wird die verwendete elektrische Energie voll für;die Entladung und damit für die Reaktion ausgenutzt. For a way of working in which the interruptions in the liquid Conductors are generated by the gas or vapor mixture to be treated, Fig. 5 shows an embodiment. The mode of action is as follows: flows through the quartz tube the gas enters, enters bubbles that fill the entire cross-section of the further pipe, at point b and thereby interrupts the mercury column. Because the mercury column is traversed by the direct current supplied at e1 and e2, then form discharges in the bubbles exiting at b. The gas mixture passes through the large, space w filled with mercury and is thereby rapidly cooled. Through appropriate Position of the level vessel you can see the amount of mercury in this room and thus increase its heat capacity as desired. Instead of the level vessel expediently a second reaction vessel connected in the circuit behind the first is used and the gas flow is regulated in such a way that the current is closed in periodic alternation follow each other through mercury and discharge in the two vessels; this will the electrical energy used fully for; the discharge and thus for the reaction exploited.

Beispiel I. Example I.

Bei einer Reaktionsanlage gemäß Abb. 1 wurde durch den Reaktionsraum von mehreren Kubikzentimetern Größe ein Gasgemisch von Methan und Stickstoff unter Atmosphärendruck kontinuierlich durchgesandt. Die pro Stunde durchgeleitete Menge war beispiels. weise 0,75 cbm, der elektrische Stromverbrauch 1 Kilowatt; die Ausbeute betrug hierbei pro Iilowattstunde 9,6 g Blausäure oder mehr. In einer Reaktionskammer, in der gleichzeitig acht wirkende Reaktionsquellen dieser Art angeordnet sind, wurden weit höhere. Konzentrationen, beispielsweise von 5,4 Prozent, an Blausäure erreicht. In the case of a reaction system according to Fig. 1, the reaction chamber several cubic centimeters in size, a gas mixture of methane and nitrogen below Atmospheric pressure sent through continuously. The amount passed per hour was for example. wise 0.75 cbm, the electrical power consumption 1 kilowatt; the yield was 9.6 g hydrocyanic acid or more per kilowatt hour. In a reaction chamber, in which eight acting reaction sources of this type are arranged at the same time far higher. Concentrations, for example of 5.4 percent, reached at hydrocyanic acid.

Beispiel 2. Example 2.

Mit einer Versuchsanordnung gemäß Abb. 5 erhält man aus Methan, das wenige Prozente Stickstoff enthält, bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 Liter/Stunde ein Gas, das 2 Prozent, Acetylen, I,6 eines weiteren flüchtigen Kohlenwasserstoffes, daneben Blaue säure und ein Isonitril enthält. Der Stromverbranch beträgt etwa o, 5 I (; lowatt. With an experimental set-up according to Fig. 5, methane results in contains a few percent nitrogen at a flow rate of 50 liters / hour a gas that contains 2 percent, acetylene, 1.6 of another volatile hydrocarbon, next to it contains blue acid and an isonitrile. The electricity consumption is about o, 5 I (; lowatt.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for performing chemical Reactions in gases and vapors with the help of electrical discharges, characterized by that the electrodes in the reaction chamber are connected by a liquid conductor, whose inner connection is continually interrupted.

2. The method according to claim I, characterized in that the interruptions in the liquid conductor regardless of the gases to be reacted by the Gravity or generated by mechanical measures or electromagnetic forces will.

3. The method according to claim I, characterized in that the interruptions in the liquid conductor by the gases or vapors to be reacted or a indifferent gaseous substance itself can be generated.