Verfahren zur Ausführung photochemischer Reaktionen mittels Resonanzstrahlung
Bei den mittels Anwendung der Resonanzstrahlen ausgeführten photochemischen Gasreaktionen,
wie sie beispielsweise in den Patenten 457 563 und 458 756 beschrieben sind, ist
es für die technische Wirtschaftlichkeit des Verfahrens von grundlegender Bedeutung,
daß die Einstrahlung der in Form von Resonanzlinien emittierten wirksamen Energie
in den Reaktionsraum in optimalem Maße erfolgt.Process for carrying out photochemical reactions using resonance radiation
In the photochemical gas reactions carried out by using the resonance beams,
as described, for example, in patents 457,563 and 458,756
it is of fundamental importance for the technical economy of the process,
that the radiation of the effective energy emitted in the form of resonance lines
takes place in the reaction space to an optimum extent.
Es wurde nun gefunden, daß eine derartige optimale Einstrahlung der
Resonanzemission sich erzielen läßt, wenn man so arbeitet, daß der die Strahlung
emittierende Metalldampf die im Reaktionsraum bestrahlten Gase allseitig umgibt.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß man strahlende Entladungen der Form, wie sie sich
zur Hervorrufung einer großen Anzahl von Reaktionen besonders eignen, in ausgedehnten
Räumen derart erzeugen kann, daß eine gleichmäßige Erfüllung derselben mit strahlendem
Metalldampf erfolgt. Hierdurch läßt sich eine optimale Einstrahlung der wirksamen
Resonanzlinienenergie in vom Reaktionsgemisch durchströmten Reaktionsräumen erzielen,
die, von lichtdurchlässigen Wänden umgeben, in solche Strahlungsräume eingebaut
und allseitig von dem strahlenden Metalldampf umgeben sind. Unter Anwendung normaler
Bogenentladungen ist eine derartige Erfüllung großer Räume mit Strahlung schwierig
durchführbar. Dies läßt sich aber leicht mit den durch niedrige Strom- und Metalldampfdichten
charakterisierten Vakuum-Glühkathoden-Entladungen in Metalldampf niedrigen Drucks
erreichen, welche für die Behandlung von gewissen Gas- und Dampfgemischen bei weitem
am besten geeignet sind. Es lassen sich so an Stelle vieler kleiner Bestrahlungseinheiten
in technisch vorteilhafter Weise große Bestrahlungsräume herzustellen, die mit besonders
günstiger Energiebilanz brauchbare Raum-Zeit-Ausbeuten liefern. Zur Erzeugung solcher,
auf große Volumina ausgedehnter Vakuum-Glühkathoden-Entladungen ist es nur nötig,
die Glühkathode so zu dimensionieren, daß der emittierte Glühelektronenstrom und
demzufolge auch der zur Strahlung erregte Metalldampf den Strahlungsraum völlig
ausfüllt. Die die Glühelektronen beschleunigende Spannung kann zwischen dem Glühdraht
und beliebig angebrachten Anoden angelegt sein, z. B. kann das ganze Gehäuse, in
dem die Entladung stattfindet, metallisch leitend und als Anode geschaltet sein.
Die Anwesenheit des anzuregenden Metalldampfes wird dadurch erreicht, daß im Entladungsraum
selbst oder in einem mit ihm verbundenen Seitengefäß das Metall
auf
einer bestimmten dem gewünschten Dampfdruck entsprechenden Temperatur gehalten wird. It has now been found that such an optimal irradiation of the
Resonance emission can be achieved if one works in such a way that the radiation
emitting metal vapor surrounds the irradiated gases in the reaction chamber on all sides.
It has been shown that there are radiant discharges of the form as they are
particularly suitable for eliciting a large number of reactions, in extended
Spaces can produce in such a way that a uniform fulfillment of the same with radiant
Metal vapor occurs. This allows an optimal irradiation of the effective
Achieve resonance line energy in reaction spaces through which the reaction mixture flows,
which, surrounded by translucent walls, built into such radiation spaces
and are surrounded on all sides by the radiating metal vapor. Using normal
Arc discharges, it is difficult to fill large spaces with radiation in this way
feasible. However, this can easily be done with the low current and metal vapor densities
characterized vacuum hot cathode discharges in metal vapor at low pressure
reach which for the treatment of certain gas and steam mixtures by far
are best suited. It can be used in place of many small irradiation units
to produce large irradiation rooms in a technically advantageous manner, with particularly
provide usable space-time yields with a favorable energy balance. To generate such,
For large volumes of extended vacuum hot cathode discharges, it is only necessary
to dimension the hot cathode so that the emitted glow electron current and
consequently the metal vapor excited for radiation also completely removes the radiation space
fills out. The voltage accelerating the glow electrons can be between the glow wire
and any anodes attached, z. B. the whole housing, in
where the discharge takes place, be metallically conductive and connected as an anode.
The presence of the metal vapor to be excited is achieved in that in the discharge space
the metal itself or in a side vessel connected to it
on
a certain temperature corresponding to the desired vapor pressure is maintained.
Als anzuregender- Dampf wird zweckmäßig derjenige eines niedrig siedenden
Metalls gewählt, dessen Resonanzlinie im Ultraviolett liegt; z. B. bewähren sich
Quecksilber, Cadmium bzw. Legierungen dieser Metalle untereinander oder mit anderen
Metallen. Der zum Betrieb der photochemisch wirksamen Entladungen vorteilhafte Druck
des anzuregenden Metalldampfes liegt etwa zwischen O, OOI und o,oImm Hg-Säule und
wird dadurch hervorgerufen und aufrechterhalten, daß eine geringe Menge des betreffenden
Metalls an einer geeigneten Stelle des Lampengehäuses untergebracht ist und durch
Kühlung, Heizung oder infolge der Entladungswärme auf einer derartigen Temperatur
gehalten wird, daß der gewünschte Dampfdruck sich einstellt. A low-boiling vapor is expedient as the vapor to be stimulated
Chosen metal whose resonance line is in the ultraviolet; z. B. prove themselves
Mercury, cadmium or alloys of these metals with one another or with others
Metals. The pressure which is advantageous for operating the photochemically effective discharges
of the metal vapor to be excited lies roughly between 0. OOI and o, oImm Hg column and
is caused and sustained by the fact that a small amount of the
Metal is housed in a suitable location on the lamp housing and through
Cooling, heating or as a result of the discharge heat at such a temperature
is held that the desired vapor pressure is established.
Der photochemische Nutzeffekt der Entladungen kann in manchen Fällen
durch Zusatz eines Edelgases (z. B. Argon) zum Metalldampf bis zu einem Gesamtdruck
von etwa 1 mm Quecksilbersäule gesteigert werden. Der Betrieb einer derartigen Strahlungsquelle
erfolgt mit Gleichstrom oder hochfrequentem Wechselstrom; die Spannung kann 60 bis
120 Volt, die Belastung 6 bis I5 Amp. betragen. The photochemical benefits of the discharges can in some cases
by adding a noble gas (e.g. argon) to the metal vapor up to a total pressure
can be increased by about 1 mm of mercury. The operation of such a radiation source
takes place with direct current or high-frequency alternating current; the voltage can be 60 to
120 volts, the load is 6 to 15 amps.
Beispiel Ein Kohlenoxyd-Wasserstoff-Gemisch imVerhältnis 1 : I wird
nach Beladung mit Quecksilberdampf durch die Reaktionsräume Q des in Fig. I wiedergegebenen
Apparates geschickt. Example A carbon oxide-hydrogen mixture in the ratio 1: 1 is used
after loading with mercury vapor through the reaction spaces Q of the one shown in FIG
Apparatus sent.
Der eiserne Kessels ist mit dem Deckel D vakuumdicht verschlossen.
Am Boden des Kessels ist die Quecksilberanode A. Am Deckel zentrisch angeordnet
ist die Glühkathode GK, außerdem die StutzenS für die Quarzröhren Q sowie die Rohrleitung
V zur Vakuumpumpe. Das Gasgemisch tritt bei Z in die Reaktionsröhren Q, die in mehreren
Reihen konzentrisch um die Glühkathode GK angeordnet sind und verläßt dieselbenbei
B. In einer derartigenAnordnung wirdinfolge der erhöhten Einstrahlungsintensität
der pro Kilogramm Aldehyd benötigte Energiebetrag bedeutend erniedrigt, auch ist
es möglich, die Raum-Zeit-Ausbeute je nach der Zahl der eingebauten Reaktionsröhren
auf ein Vielfaches der bei Verwendung kleiner Lampeneinheiten erhältlichen Raum-Zeit-Ausbeuten
zu steigern.The iron kettle is closed vacuum-tight with the lid D.
The mercury anode A is located at the bottom of the kettle centrally on the lid
is the hot cathode GK, as well as the nozzle S for the quartz tubes Q and the pipeline
V to the vacuum pump. At Z, the gas mixture enters the reaction tubes Q, which are in several
Rows are arranged concentrically around the hot cathode GK and leaves the same at
B. In such an arrangement, due to the increased irradiation intensity
the amount of energy required per kilogram of aldehyde is significantly reduced, too
it is possible to adjust the space-time yield depending on the number of built-in reaction tubes
to a multiple of the space-time yields obtainable when using small lamp units
to increase.