DE564503C

DE564503C - Verfahren und Ofen zur Bindung von Ammoniak bei hoher Temperatur in Form von Verbindungen ein- oder zweiwertiger Metalle, wie Cyanide, Cyanate, Cyanamide oder Gemische dieser Verbindungen

Info

Publication number: DE564503C
Application number: DE1930564503D
Authority: DE
Original assignee: HERBERT WITTEK DR
Current assignee: HERBERT WITTEK DR
Priority date: 1930-05-11
Filing date: 1930-05-11
Publication date: 1932-11-19

Description

Verfahren und Ofen zur Bindung von Ammoniak bei hoher Temperatur in Form von Verbindungen ein- oder zweiwertiger Metalle, wie Cyanide, Cyanate, Cyanamide oder Gemische dieser Verbindungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bindung von Ammoniak bei hoher Temperatur in Form von Verbindungen ein-oder zweiwertiger Metalle, wie Cyanide, Cyanate, Cyanamide oder Gemische dieser Verbindungen unter Ausgang von Carbonaten oder Oxyden der Metal?e und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme kohlenstoffhaltiger Gase. Erfindungsgemäß werden die Reaktionsstoffe durch einen in an sich bekannter Weise mit Zwischenböden versehenen Schachtofen abwechselnd von innen nach außen und von außen nach innen bewegt und dabei mehrmals durch Stellen höherer und niedrigerer Temperatur geführt, wobei die Bewegung der Stoffe z. B. durch Schaufeln erfolgt, während die Reaktionsgase in der Bewegungsrichtung der festen Stoffe oder dieser entgegen strömen.
Durch die Erfindung wird nicht nur der Vorteil erreicht, daß kontinuierlich gearbeitet «erden kann, sondern es werden auch Überhitzungen vermieden, die Zersetzungserscheinungen zur Folge haben können. Es hat sich nämlich als günstig herausgestellt, daß sowohl die festen Substanzen als auch die Gase zeitweilig mit verschiedenen Temperaturen behandelt werden. In dem einen Teil des Ofens kann z. B. die optimale Reaktionstemperatur herrschen, während in dem anderen Teil eine etwas niedrigere Temperatur vorhanden ist, die lediglich dazu dient, das Reaktionsgut, insbesondere das Ammoniakgas, etwas abzuschrecken, damit eine Zersetzung nicht eintreten kann.
Die Stellen höherer Temperatur können durch Regelung der Beheizung der Zwischenwände, die Stellen niedrigerer Temperatur durch die Regelung der Beheizung der Außenwand des Ofens erzielt werden. Der Ofen kann entweder durch elektrische Widerstände oder durch Gase beheizt werden. In diesem Falle wird der Schacht aus Eisen noch mit keramischem Material umgeben.
Zur Durchführung des Verfahrens dient ein Ofen, dessen Innenraum bzw. dessen in ihm liegenden Teil mit solchen keramischen, möglichst gasdichten Materialien, z. B. Porzellan, oder Metallegierungen, z. B. Kupferlegierungen, bekleidet sind oder aus solchen Materialien bzw. Metallegierungen bestehen, die weder durch die Reaktionsgase praktisch angegriffen werden noch vor allen Dingen schädlich auf die Gase einwirken.
Auf der Zeichnung ist ein Ofen im Schnitt wiedergegeben.
Der Schacht r besteht aus Eisen, und seine Innenfläche ist mit einem Metall 2, z. B. Kupfer bzw. Metallegierungen, bekleidet, die. nicht schädlich auf die Reaktionsgase einwirken. Wendet man Kupfer oder Kupferlegierungen, welche obengenannte Eigenschaften besitzen, als Auskleidungsmaterial an, so erreicht man den Vorteil, daß eine geringe Aufspaltung des Ammoniaks begünstigt wird, die auch unter den vorliegenden Bedingungen offenbar unter Zwischenbildung von Imid verläuft, so daß die Reaktionsfähigkeit des Ammoniaks hierdurch erhöht wird. In dem Innenraum des Schachtes sind Böden 3 und 4 aus solchem keramischen, möglichst gasdichten Material angeordnet, das weder durch die angewendeten Gase angegriffen wird noch auf die Gase, insbesondere Ammoniak, schädlich einwirkt. Mit dem gleichen Material 5 ist die ganze Innenwandung ausgekleidet. Die Böden 3 besitzen zentrale Öffnungen 6 und die Böden 4 Öffnungen 7 am äußeren Umfange, durch welche das Material und das Gas von dem einen Boden zum anderen gelangen kann.
Im Ofen ist eine senkrechte Welle 8 gelagert, an der Arme 9 befestigt sind, die Schaufeln io tragen. Die Schaufeln io sind so gestellt, daß sie das auf den Böden 3 liegende Material von außen. nach innen und das auf den Böden 4 liegende Material von innen nach außen fördern. Die Durchtrittsstellen der Welle 8 durch die Böden 4 sind in an sich bekannter Weise durch in Tassen i i greifende Glocken 12 abgedichtet, um zu verhindern, daß an diesen Stellen das Gas unmittelbar in den üarunterliegenden Raum gelangt. Vorteilhaft kann man an den Armen 9 außer den Schaufeln io auch noch Walzen anordnen, durch die das Material, wenn es stark zusammengebacken ist, wieder zerkleinert wird.
Das Material wird durch den Trichter 13 zugeführt und bildet in ihm einen gasdichten Abschluß nach außen. Das Gas tritt durch den Stutzen 14 ein. Wie ohne weiteres ersichtlich, wandert das Material und das Gas von einem Boden zum anderen. Zur Ableitung der Gase dient der Stutzen 15. Natürlich kann auch das Gas durch den Stutzen 15 eingeleitet und durch den Stutzen 14 abgeleitet werden. Man kann auch zwischen den einzelnen Böden noch besondere Zu- oder Ableitungen für die Gase vorsehen, falls dies erforderlich sein sollte.
Der untere Teil des Ofens ist zu einem Trichter 16 ausgestaltet, in dem sich die gebildeten Cyanverbindungen sammeln. Sie werden durch eine in einem Rohr i j liegende Schnecke 18 aus dem Ofen gefördert. Das Material selbst bildet einen gasdichten Abschluß des Ofens. Das Rohr 17 mündet in einen Raum, in dem aus dem Material die in ihm enthaltenen Reaktionsgase, z. B. durch Anwendung von Vakuum oder mittels eines inerten Gases, entfernt werden.
Der Schacht i ist von einem Ringraum i9 umgeben, in dem elektrische Heizwiderstände 2o angeordnet sind, die an dem Mauerwerk 21 mittels Isolierträgern 22 befestigt sind. Der Ringraum i9 ist vorteilhaft mit einer Schutzgasatmosphäre angefüllt. Das Gas wird durch eine Öffnung 23 eingeleitet und durch eine Öffnung 24 abgeleitet.
Außerdem können in den Böden 3 und 4 noch elektrische Heizwiderstände 25 vorgesehen sein. Wird der Ofen hauptsächlich durch die äußeren Widerstände 2o erhitzt, so sind die Schachtwände und anliegenden Bodenteile am heißesten. Der mittlere Teil ist kälter, zumal eine erhebliche Menge der Wärme durch die Welle 8 abgeführt wird. Die Kühlwirkung der Welle 8 läßt sich noch durch Kühlmittel vergrößern, die durch die Welle geleitet werden. Demnach gelangen die Gase und das Material bei ihrer Wanderung durch den Ofen immer von einer heißeren Stelle zu einer kühleren, was deshalb vorteilhaft ist, weil man mit Rücksicht auf eine möglichst große Reaktionsgeschwindigkeit die Temperatur so hoch wie möglich wählt, andererseits aber darauf achten muß, daß die zulässige Höchsttemperatur nicht überschritten wird.
Die Heizmittel können auch im Innern des Schachtes vorgesehen sein. In diesem Falle befinden sich die kälteren Zonen außen.
Die Welle 8 ist in den Lagern 26 und 27 gelagert. Das Lager 26 ist durch eine Metallkappe 28 abgedeckt, so daß also an dieser Stelle kein Gas austreten kann. Sowohl das Lager 26 als auch das Lager 27 und der Durchtritt der Welle 8 liegen an Stellen des Ofens, die eine möglichst niedrige Temperatur haben. Außerdem können die Lager noch besonders gekühlt werden.
Beispiele I. In einem Schachtofen, wie er näher beschrieben ist, wurden unter Behandlung mit strömendem Ammoniakgas pro Stunde 13,2 kg eines Gemisches, bestehend aus 97,5 % Kalkstein (99 °/o CaC03) und 2,5 °/o Chlorkali, über acht Etagen fortbewegt. Die Heizung ist so eingestellt, daß auf der dritten bis siebenten Etage bzw. in den Schichten festen Materials eine Temperatur von 685 bis 695' herrscht, während die Wände des Ofens, an denen entlang. das Ammoniakgas von einer Etage zur anderen zieht, auf einer Temperatur von 65o bis 66o° gehalten werden. Das Ammoniakgas strömt mit einer Geschwindigkeit von igo cbm pro Stunde, gemessen unter Betriebsverhältnissen, d. h. 18° C 47 mm Druck, durch den Ofen. Das verbrauchte Ammoniakgas wurde naturgemäß unter Aufrechterhaltung eines konstanten, geringen Überdruckes durch Frischgas laufend ersetzt.
Durch eine 24stündige Betriebsperiode wurde ein Schnitt gelegt, der folgendes Ergebnis brachte: Das Endprodukt, io,o kg pro Stunde, enthielt 19,5 °%o N und 6 °1a CO,. Die angewandte Ammoniakgasmenge, abzüglich des am Schluß in Gasform oder in Form von Ammoniakwasser vorliegenden Ammoniaks, d. h. also die auf die Cvanamidbildung und Zersetzung entfallende Ämmoniakquote, betrug 2,64 kg N H,/Stunde, und hiervon entfielen 89,9 °/o auf die Bindung und io,i % auf die Zersetzung. Die Zersetzungsquote. bezogen auf die Bindungsmenge, betrug also hier 11,9 °/o.
II. Es wurde analog Beispiel I gearbeitet, jedoch die Heizung in der Weise durchgefiihrt, daß auch die Ofenwände auf einer Temperatur von 685 bis 6c)5' gehalten wurden. Das Endprodukt, 9,96 kg pro Stunde, enthielt 18,8 °/o N und 2,6 % C02. Auf Ammoniakbindung und Zersetzung wurden 3,2 kg N Hg/Stunde verbraucht, und hiervon entfielen knapp 75 °/o auf Bindung und 25 °/o auf Zersetzung. Die Zersetzungsquote betrug also hier rund 33 °/p der Bindungsquote.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bindung von Ammoniak bei hoher Temperatur in Form von Verbindungen ein- oder zweiwertiger Metalle, wie Cyanide, Cyanate, Cyanamide oder Gemische dieser Verbindungen, unter Ausgang von Carbonaten oder Oxyden der Metalle und gegebenenfalls unter Zuhilfenahme kohlenstoffhaltiger Gase, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsstoffe durch einen in an sich bekannter Weise mit Zwischenböden versehenen Schachtofen abwechselnd von innen nach außen und von außen nach innen bewegt und dabei mehrmals durch Stellen höherer und niedrigerer Temperatur geführt werden, wobei die Bewegung der Stoffe z. B. durch Schaufeln erfolgt, während die Reaktionsgase in der Bewegungsrichtung der festen Stoffe oder dieser entgegen strömen.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen höherer Temperatur durch die Regelung der Beheizung der Zwischenwände, die Stellen niedrigerer Temperatur durch die Regelung der Beheizung der Außenwand des Ofens erzielt werden.
3. Ofen zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen r und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (i) bzw. die in ihm liegenden Teile mit solchen keramischen, möglichst gasdichten Materialien, z. B. Porzellan, oder Kupferlegierungen bekleidet sind oder aus solchen Materialien bzw. Metallegierungen bestehen, die weder durch die Reaktionsgase praktisch angegriffen werden noch vor allen Dingen zersetzend auf die Gase einwirken. q.. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß solche Stoffe, z. B. Kupfer, zum Auskleiden des Ofeninnenraumes bzw. der Ofeninnenteile verwendet werden, die lediglich eine geringe, über Imidbildung verlaufende Aufspaltung des Ammoniaks begünstigen. 5. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des als Verkleidung dienenden keramischen Materials Metalle bzw. Metallegierungen der in Anspruch 3 gekennzeichneten Art angeordnet sind. 6. Ofen nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch in den Zwischenböden (3, q.) elektrische Heizwiderstände (25) oder andere Mittel zur Erhitzung des darüberliegenden festen Materials vorgesehen sind. 7. Ofen nach den Ansprüchen i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an seinem unteren Ende Öffnungen (15, 17) zur getrennten Abführung der festen Reaktionsprodukte und des Gases vorgesehen sind. B. Ofen nach den Ansprüchen i bis dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (17) zum Abführen des Materials in einen Raum münden, in dem aus dem Material die in ihm enthaltenen Reaktionsgase z. B. durch Anwendung von Vakuum oder mittels inerter Gase entfernt werden.