DE485951C - Verfahren zur Ausfuehrung photochemischer Reaktionen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Ausführung photochemischer Reaktionen Zusatz zum Patent 458756 Im Patent 458 756, Zusatz zum Patent 457 563, ist ein Verfahren zur Ausführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen mit Hilfe elektrischer Entladungen beschrieben, wobei man das zur Reaktion zu bringende Gas- bzw. Dampfgemisch mit Metalldampf belädt und dieses Gemisch der Strahlung aussetzt, welche von einer in. Metalldampf erzeugten elektrischen Entladung emittiert wird.
• Es hat sich nun gezeigt, daß die bei derartigen Reaktionen erzielbaren Ausbeuten an eaktionspc-odukten, bezogen auf die Einheit der in der Bestrahlungslampe verbrauchten Energie, von den Stromverhältnissen bei der Belastung dieser Lampe weitgehentd abhängig sind; vor allem ist die dort herrschende Stromdichte von wesentlichem Einfluß. Es wurde nämlich gefunden, daß d'ie Menge der pro Einheit aufgewendeter Stromenergie entstehenden Produkte um so größer ist, je kleiner die Stromdichte in der Bestrahlungslampe gewählt wird. Naturgemäß kann die Verminderung der letzteren nur bis zu dem Grenzwert erfolgen, der sich für eine Lampe gegebener Form bei der Spannung einstellt, mit der sie noch ohne Gefahr spontanen Auslöschens betrieben werden kann. Bei gegebener Klemmenspannung der Lampe kann eine Verminderung der in ihr herrschenden Stromdichte auch dadurch erzielt werden, daß man den Querschnitt des Raumes, in welchem die Entladung im Metalldampf sich abspielt, entsprechend reichlich bemißt. Ferner gelingt es, bei gegebener Klemmenspannung und I) imensionierung der Lampe die Stromdichte dadurch herabzusetzen, daß der Druck des von der Entladung durchsetzten Metalldampfes niedriggehalten wird; dies kann z. B. durch Kühlung des Entladungsraumes erreicht werden oder auch derart, daß eine Elektroenentladung im Hochvakuum ausgebildet und diese mit Metalldampf von niedrigem Druck beschickt wird. Die Stromdichte soll in allen Fällen weniger als 0,35 Amp.imm2 betragen.
• Beispiel I Als Strahlungsquelle dient der in einer Quarzquecksilberlampe sich selbständig ausbildende Vakuumbogen; die Lampe ist ähnlich der in dem Hauptpatent 458756 beschriebenen konstruiert. Der diese Lampe konzentrisch umgebende Reaktionsraum wird von einem mit Quecksilber beladenen Wasserstoff-Koh-Ienoxyd-Gemisch von Mischungsverhältnis 3 : 4 durchströmt, das von Fremdgasen weitgehend befreit ist. Die Lampe wird mit einer Klemmenspannung von etwa 60 Volt betrieben, wobei sich eine Stromdichte von 0,3 Amp./mm2 einstellt. Wird durch Erhöhlung der Klemmenspannung, z. B. auf I30 Volt, die Stromdichte auf etwa 0,5 Amp./mm2 erhöht, so erniedrigt sich die pro Kilowattstunde erzielte Ausbeute um 5001c gegenüber den Ausbeuten im ersten Falle.
• Beispiel 2 Wird unter Beibehaltung Ider sonstigen Bedingungen des Beispiels 1 der Durchmesser des Leuchtrohres der Lampe bei einer Klemmenspannung von etwa 80 Volt auf das Doppelte erhöht, so steigern sich die pro Einheit der zugeführten Energie erzielten Ausbeuten um 40 %.
• Beispiel 3 Wird als Bestrahlungsvorrichtung eine durch Glühkathode gespeiste Elektronenentladung benutzt und diese mit Quecksilberdampf von Zimmertemperatur beschiciot, so sind die pro Einheit zugeführter elektrischer Energie erzielten Ausbeuten sowohl bei der Bildung von Aldehyden aus Wassergas als auch bei der Gewinnung von Wasserstoffsuperoxyd aus Knallgas erheblich höher als bei Verwendung des normalen, mit erheblichen Metalldampfschichten betriebenen Quecksilberbogens als Strahlungsquelle.
• Beispiel 4 Ein mit Quecksilberdampf von etwa t/1oo mm Partialdruak beladenes Gasgemisch von Äthylen und Wasserstoff im Mischungsverhältnis 1 : 1 strömt mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 l/Std. an einem gemäß Beispiel 1 betriebenen Quecksilberlichtbogen vorüber; hierbei bilden sich höher siedende kohlenwasserstoffe. Durch Erniedrigung der Stromdichte von 0,5 Amp./mm2 auf 0,2 Amp./mm2 steigt die Ausbeute pro Kilowattstunde un; etwa 30 0/0 an.
• Beispiel 5 Ein mit Quecksilberdampf von etwa tllOO mm Partialdruck eladener Ammoniakstrom wurde durch Bestrahlung mit einer Quarzquecksilberlampe der üblichen Art zu etwa 0,1 °/0. in Stickstoff und Wasserstoff sowie wertvolle wasserstoffärmere Stickstoffverbindungen, wie Hydrazin, umgesezt. Wird statt der üblichen, mit Quecksilberdampf von einigen 100 min Druck betriebenen und infolge der dabei auftretenden Einschnürung der Entladungszone mit der hohen Stromdichte von 4 Amp./mm2 arbeitenden Bestrahlungslampe ein mit einer Stromdichte von 0,2 Amp./mm2 und guter Wasserkühlung arbeitender Quecksilberlichtbogen verwendet, so erhöhen sich die Ausbeuten an Zersetzungsprodukten ungefähr auf das Zehnfache. Weiterhin lassen sich die pro Kilowattstunde verbrauchter Lampenenergie erzielbaren Ausbeuten auf etwa 2% steigern, wenn eine mit etwa 0,002 Amp/mm2 gespeiste Glühkathodenentladung in Quecksilberdampf von einigen hundertstel mm Druck als Lichtquelle gewählt wird. Entsprechendes gilt für die bei Zersetzung von dampfförmigem Benzol, Äthylalkohol, Ameisensäure und anderen Substanzen erhaltenen Ausbeuten.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Ausführung photochemischer Reaktionen nach Patent 458 756, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte der die Anregungsstrahlung liefernden elektrischen Entladung möglichst niedrig, nämlich niedriger als 0,35 Amp./mm2, gehalten wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Klemmenspannung der Lampe die Stromdichte durch entsprechende Dimensionierung des Entladungsraumes erniedrigt wird.
3. 3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des in der Lampe befindlichen Metalldampfes niedriggehalten wird.
4. 4. Ausführungsform des Verfahrens nach Ansprüchen I und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungslampe gekühlt wird.
5. 5. Ausführungsform des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Metalldampf von niedrigem Druck in eine von Elektronen vermittelte Vakuumentladung verbracht wird.