DE528740C - Ausfuehrung chemischer Reaktionen in Gasen und Daempfen - Google Patents

Description

• Ausführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen Zusatz zum Patent 458756 In dem Patent 458 756 ist ein Verfahren zur Ausführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen mit Hilfe elektrischer Entladungen beschrieben, wobei man das zur Reaktion zu bringende Gas- oder Dampfgemisch durch einen den Entladungsraum mit lichtdurchlässiger Wand umgebenden Raum, der mit Metalldampf von niedriger Temperatur erfüllt ist, hindurchleitet. In dem Zusatzpatent 485 95I ist eine Verbesserung dieses Verfahrens beschrieben, die eine bessere Ausnutzung der elektrischen Belastungsenergie der Metalldampflampe bezüglich ihrer chemischen Wirksamkeit betrifft.
• Es hat sich nun weiterhin gezeigt, daß eine besonders gtinstige Ausnutzung der Strahlungsenergie der elektrischen Entladungen erzielt wird, wenn man die als Strahlungsquelle dienende Metalldampflampe als Ring ausbildet, innerhalb und außerhalb dessen das mit Metalldampf beladene Reaktionsgemisch der Strahlung unterworfen wird. Der Betrieb solcher Ringlampen kann in beliebiger Weise, d. h. mit beliebigem Elektrodenmaterial und unter beliebigen Strombedingungen erfolgen; als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, sie mit geringen Dichten des in ihnen enthaltenen Metall dampfes unter Verwendung einer Glühkathode zu betreiben, da hierdurch eine besonders gute photochemische Wirksamkeit ihrer Strahlung und gleichmäßige Verteilung der Leuchtzone über den ganzen ringförmigen Raum erreicht wird.
• Die hier beschriebenen Lampen sind durch ihre Form und die Wirkungsweise völlig verschieden von bereits vorgeschlagenen Lampen, die außer dem Leuchtrohr noch ein zweites, die Pole verbindendes Rohr besitzen, das dem Quecksilberausgleich dient und mit dem Leuchtrohr und den Elektrodengefäßen zusammen ein Ringsystem darstellt.
• Weiterhin wurde gefunden, daß der im Strahlungsspektrum der Lampen auf die übertragbaren Teile der Resonanzlinien entfallende und damit für das zugrunde liegende photochemische Verfahren ausnutzbare Energieanteil dadurch erheblich erhöht werden kann, daß der zum Betrieb der als Strahlungsquelle dienenden Metalldampflampen nötige Gleichstrom mit einem hochfrequenten Wechselstrom überlagert wird. Diese Uberlagerung kann bei sämtlichen Arbeiten von Metalldampflampen, also Lampen mit gewöhnlichen Bogenentladungen, wie Glühkathodenlampen, Glimmlichtlampen usw., Verwendung finden; besonders eignen sich hierzu die mit Metalldampf niedriger Drücke betriebenen Glühkathodenlampen. Die Überlagerung durch den Hochfrequenzstrom kann in beliebiger Weise erzielt werden, z. B. dadurch, daß die Lampe mit einem durch irgendwelche Hochfrequenzgeneratoren gespeisten elektrischen Schwingungskreis galvanisch oder induktiv gekoppelt wird. Die am besten geeigneten Frequenzen liegen im Bereich zumischen IO4 und Io7 Schwingungen pro Sekunde. Es wurde ferner gefunden, daß diese Speisung der Lampen mit Hochfrequenzschwingungen in einfacher und ökonomischer Weise dadurch erreicht zu werden vermag daß sie selbst als Schwingungsgeneratoren ausgebildet und in einen der gewünschten Frequenz entsprechend abgestimmten Schwingungskreis eingeschaltet werden. Dies läßt sich auf verschiedene Weise erreichen; insbesondere hat sich eine Vorrichtung bewährt, bei welcher die Steuerung und Aufrechterhaltung der Stromschwingungen innerhalb der Metalldampfentladung mit Hilfe zweckentsprechend angebrachter und geschalteter Steuerelektroden (das sind Hilfselektroden, die nur mit Spannungen wechselnder Größe belastet werden und dadurch den Entladungsstrom beeinflussen, aber praktisch keinen Strom. aufnehmen) bewirkt wird. Es gelingt mit so konstruierten Lampen bei gleicher Energiebelastung ein Vielfaches der chemischen Wirksamkeit der Strahlung an Intensität der Resonanzlinien normal betriebener Lampen zu erzielen.
• Es ist bereits bekannt, daß die Strahlungsintensität von Quecksilberdampflampen durch Zusatz von Helium gesteigert werden kann.
• Wir fanden nun, daß die chemische Wirksamkeit der Lampen erheblich dadurch erhöht werden kann, daß sie neben dem zur Strahlungsemission erregten Metalldampf chemisch indifferente Gase niedrigen Druckes tIO2 bis 10 mm Hg), zweckmäßig Wasserstoff oder noch besser Edelgase, wie Helium oder Neon, oder Gemische derselben, enthalten.
• Beispiel I Ein Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemisch im Verhältnis 1:1 wird nach Beladung mit Quecksilberdampf durch eine gemäß Fig. 1 und ! 2 konstruierte Ringlampe hindurchgeleitet. Die Teile RR stellen einen Querschnitt durch den ringförmigen, aus Quarzglas gefertigten Lampenkörper dar, in welchem sich die Entladung zwischen dem durch die Hilfsbatterie H geheizten, im Querschnitt sichtbaren, horizontal angeordneten kreisförmigen Glühdraht G als Kathode und dem Quecksilbervorrat Q als Anode ausbildet. Der Lampenkörper ist etwa I m lang, der Ringraum hat 30 mm Innendurchmesser und 45 mm Außendurchmesser. Der gesamte Ringraum ist von einem bläulichen, die Quecksilberlinien zeigenden Licht erfüllt; di Belastung beträgt etwa 90 Volt und I bis 2 Ampere. Die Stromdichte beträgt bei den óben angegebenen Maßen des Ringraumes 1,2 bis 2,2 Amp./cm2.
• Das Gasgemisch wird mittels der gegabelten Zuführungen Z sowohl durch den Innenraum J als auch durch den von einem zylindrischen Außenmantel M begrenzten Außenraum A geführt und verläßt diesen bei S. Mit dieser Anordnung werden in der Stunde 5 g eines Gemisches von Aldehyden erzeugt, das zu sl ; aus Formaldehyd und sonst im wesent-Lichten aus Glyoxal besteht, während durch einfaches Vorbei leiten an einem zylindrischen Leuchtrohr mit darin brennendem Metalldampflichtbogen (gemäß Patent 458 756) nur 2 g des gleichen Gemisches erzeugt werden bei gleichem Energieaufwand.
• Beispiel 2 Ein Äthylen - Wasserstoff - Gemisch 1:1 durchströmt nach Beladung mit Quecksilberdampf den von der Ouarzquecksilberlampe bestrahlten Reaktionsraum. Uberlagert man der zum normalen Betrieb der Lampe nötigen Gleichspannung eine Wechselspannung hoher Frequenz, was z. B. durch induktive Ankoppelung einer Hochfrequenzmaschine (beispielsweise 20 000. Perioden(Sekunde) unter Anbringung der notwendigen Drosseln und-Kapazitäten geschehen kann, so wird die bei Verwendung von Gleichstrom allein etwa 1/, g/Std. betragende Ausbeute an Äthan auf mehr als das Doppelte gesteigert, berechnet auf gleiche angewandte Gesamtenergie.
• Beispiel 3 Ein sorgfältig von reaktionsfremden Gasen und Dämpfen befreites Wasserstoff-Kohlenoxyd-Gemisch 1 : I wird, mit Quecksilberdampf beladen, der Strahlung einer Q uarzquecksilber. lampe ausgesetzt. Zur Erregung des dem Gleichstrom der Lampe zu überlagernden hochfrequenten Wechselstroms wird in der Lampe, die zweckmäßig mit Glühkathoden be trieben wird (vgl. Abb. 3), beispielsweise eine besondere Steuerelektrode St in Netzform zwischen Glühkathode Gk und Quecksilberanode A angeordnet. Zwischen Anode A und Kathode Gk ist ein abstimmbarer elektrischer Schwingungskreis L1 C1 geschaltet, der mit einer an die Steuerelektrode St angeschlossenen Selbstinduktion L2 so gekoppelt ist, daß der von der Steuerelektrode beeinflußte Gleichstrom in der Lampe mit der Frequenz des abgestimmten Schwingungskreises pulsiert und diesen im Schwingungszustand erhält.
• Der Schwingungskreis kann z. B. auf 106 PeriodenjSekunde abgestimmt sein. Sobald das System Lampe-Schwingungskreis hochfrequente Schwingungen erzeugt, wird die Ausbeute an Aldehyden, bezogen auf gleiche zugeführte Energie, von 2 glStd. bei nicht schwingendem System auf 4,5 g/Std., also das 2, 2sfache, gesteigert.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE : I. Weitere Ausbildung des Verfahrens gemäß Patent 458 756 zur Ausführung chemischer Reaktionen in Gasen und Dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß die als Strahlungsquelle dienende, zweckmäßig mittels Glühkathode betriebene Metalldampflampe als Ring ausgebildet ist, innerhalb und außerhalb dessen das mit Metalldampf beladene Reaktionsgemisch der Strahlung unterworfen wird.
2. 2. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die als Strahlungsquelle dienende Metalldampflampe mit einem Strom gespeist wird, der aus dem zum Betrieb nötigen Gleichstrom und einem diesen überlagernden hochfrequenten Wechsel-Strom besteht.
3. 3. Ausführungsform gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der überlagernde hochfrequente Wechselstrom in der Metalldampflampe selbst dadurch erzeugt wird, daß sie in einen der gewünschten Frequenz entsprechend abgestimmten Schwingungskreis eingeschaltet wird.
4. 4. Ausführungsform des Verfahrens gemäß Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Metalldampflampe chemisch indifferente Gase, zweckmäßig Wasserstoff oder Edelgase oder Gemische derselben, enthalten sind.