DE476380C - Verfahren einer fuer die Hyperdrucksynthese des Ammoniaks geeigneten Kontaktmasse - Google Patents

Description

• Verfahren einer für die Hyperdrucksynthese des Ammoniaks geeigneten Kontaktmasse Schmilzt man eine im voraus auf W eißgiut erhitzte Stange käuflichen Eisens oder gewöhnlichen Stahls mittels eines aus .einem vorzugsweise mit großen Querschnitt versehenen Rohr entweichenden Sauerstoffstrahles ab, so kann man wahrnehmen, daß das abfließende Oxyd einen erheblichen Anteil geschmolzenen Eisens mit sich führt. Wird die Flüssigkeit in einem Tiegel aus Eisen oder Magnesia aufgefangen und dann auf eine Metallplatte gegossen, so verbleibt das teigige Eisen auf den Tiegelboden, und die abgegossene Flüssigkeit besteht ausschließlich aus Eisenoxyduloxyd. Bisher hatte man allgemein angenommen (vgl. beispielsweise die französische Patentschrift 429 696), daß der in dieser Weise in einer oxydierenden Atmosphäre gewonnene Körper aus Eisenoxyduloxyd Fes04 gebildet sei. Es konnte jedoch nachträglich festgestellt werden, daß es sich liier um Eisenoxydul Fe0 mit geringen Beimengungen von Fe304 handelt.
• Nichtsdestoweniger ist es möglich, durch direkte Einwirkung des Sauerstoffs ein auf einer höheren Oxydationsstufe stehendes, dem Fe304 näher kommendes und diese Oxydstufe sogar erheblich übersteigendes Oxyd zu erhalten. Gemäß vorliegender Erfindung kann dies schon dadurch erreicht werden, daß man gegen das noch im Schmelzzustande befindliche vorerwähnte Eisenoxydul einen Sauerstoffstrahl richtet und in dieser Weise eine beträchtliche Temperaturerhöhung verursacht, die zweifellos von der Verbindung neuer Sauerstoffmengen mit dem Eisenoxydul herrührt.
• Die vorgeschilderten -*vValirnehmungeil sind von hoher Bedeutung für die synthetische Ammoniakdarstellung, welche vor sich geht durch Einwirkung von Kontaktstoffen auf das aus .einem Volumen Stickstoff und drei Volumen Wasserstoff bestehende, hyperkomprimierte und auf ungefähr 50o bis 70o° C erhitzte Gemisch. Während nämlich das Eisenoxydul sich als Katalysator sehr schlecht -eignet und im allgemeinen bei Drucken von i ooo Atmosphären ,einen Ammoniakgehalt von 1/,,o00 bis i oder a o,ö ergibt, liefert der beim Abschmelzen einer Eisenoxydulstange (mittels Stichflamme und Sauerstoffstrahles) gewonnene Körper bei sonst unveränderten Gemischmengen, Druck- und Temperaturbedingungen durchweg einen Gehalt von io oder 15 %.
• Aber selbst beim Arbeiten mit sehr reinen Reaktionsgasen ist die Lebensdauer dieses Katalysators -sehr kurz, schon innerhalb einiger Stunden sinkt der Ammoniakgehalt auf die Hälfte seines Wertes hinab.
• Im Anscbluß an dieses befriedigende Ergebnis wurde das Verfahren in nachfolgend beschriebener Weise weiter vervollkommnet: Das mit geschmolzenem Eisen vermischte Eisenoxydul, welches unter Einwirkung eines Sauerstoffstrahles von einer Eisenstange abfließt, wird in einem Tiegel aus Magnesiuni.-oxyd aufgefangen. Sobald eine genügende Menge, z. B. ein Quantum von einigen Kilogrammen, aufgefangen ist, wird gegen die noch im Schmelzzustande befindliche Masse ein Sauerstoffstrahl gerichtet, der so stark sein muß, daß durch ihn die gesamte Masse kräftig gerührt wird. Hierbei tritt eine enorme Temperatursteigerung, ein, die sowohl von der Verbrennung des metallischen Eisens als von der Höheroxydation des Oxyds herrührt. Diese Temperatursteigerung ist derart, daß ein beträchtlicher Teil des Magnesiumoxyds des Tiegels sich in der Flüssigkeit auflöst, was schon an sich die Notwendigkeit auferlegt, einen außergewöhnlich feuerfesten Stoff, wie Magnesiumoxyd, zu verwenden. Die so gewonnene, auf eine Eisenplatte gegossene Substanz bildet Beinen vorzüglichen Katalysator zur Ammoniakherstellung.
• Es leuchtet jedoch ein, daß die vorbeschriebene Arbeitsweise zufolge der erreichten hohen Temperatur und der energischen Rührung der Masse ein äußerst wirksames und überraschendes Mittel bildet, mit dessen Hiefe selbst die schwerst schmelzbare, Körper in flüssigem Zustande in Eisenoxyd gelöst werden können.
• Durch den Zusatz von Kalk wind der Erfindungserfolg noch gesteigert. Werden 5 bis io O p Kalk in getrennten Bruchteilen nach und nach in den Tiegel eingebracht, während das Einfüllen des geschmolzenen Eisenoxyds vor sich geht, und wird ein Sauerstoffstrahl. von großer Stärke auf die im Schmelzzustande befindliche Masse mit einer zum kräftigen Durchrühren derselben ausreichenden Geschwindigkeit gerichtet, so löst sich der Kalk sehr rasch, zeitweilig unter starker 'Aufblähung. Die Peroxydation muß in dem Maße weitergetrieben werden, als das Metall schädliche Verunreinigungen enthält und in dem Zeitpunkt abgestellt werden, wo die Oberfläche des flüssigen Bades zu erstarren beginnt, Andernfalls kann man die Operation abstellen, sobald das Gemisch völlig homogen ist und das gesamte teigige Eisen des Tiegeibodens in Oxydform übergegangen ist. Jedoch kann auch hier 'die maximale, d. h. die bis zur Erstarrung der Badoberfläche getriebene überoxydation im allgemeinen ohne jeglichen Nachteil durchgeführt werden, ja, diese LJberoxydation ist hinsichtlich der Lebensdauer des Katalysators und dies Gehalts an zu erzeugendem Ammoniak sogar fast immer wünschenswert. Die Masse wird dann in Pltten. gegossen und - zerkleinert. Sie bildet' einen Katalysator, welcher außer einer äußerst höhen Anfangsw9rksamkeit eine beträchtliche Lebensdauer besitzt. Dem Kalk können vorteilhaft alkalische Oxyde in geri;ngen Gewichtsverhältnissen beigefügt werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i, Verfahren zur Herstellung einer für die Hyperdrucksynthese des Ammoniaks geeigneten Kontaktmasse, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst unter Einwirkung eines Savexstoflstrables eine bis auf Weißglut .erhitzte- Eisen- oder Stabsmasse abschmilzt und darr, auf diese Masse -einen staken, aufxührenciq=: Sauerstoffstrahl, behufs weiterer Oxydation (flberoxydation) richtet. z. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch x, dgdurcli g*kepnzei.chnet, daß die übieroxydation, ,gegebenenfalls unter Zusatz eines Alkali- oder Erdalkalioxyds, in: einem aus feuerfestem Material, z, B. aus Magnesia, bestehenden Tiegel vorgenommen wird.