DE569629C

DE569629C - Process for carrying out chemical reactions between gases or fumes

Info

Publication number: DE569629C
Application number: DES70152D
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH WILHELM SPIECKER DR
Current assignee: FRIEDRICH WILHELM SPIECKER DR
Priority date: 1924-05-26
Filing date: 1925-05-27
Publication date: 1933-02-06

Description

Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen Gasen oder Dämpfen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen zwischen Gasen oder Dämpfen, bei welchem die beiden miteinander reagierenden Gase Gasgemische oder Dämpfe voneinander getrennt einer porösen zwischengelagerten Schicht unter Verwendung bekannter Mittel zur Reaktionsbeschleunigung zugeführt und die Reaktionsprodukte durch den Gasstrom aus dem Reaktionsbereich entfernt werden.Process for carrying out chemical reactions between gases or Steaming The invention relates to a method for carrying out chemical reactions between gases or vapors, in which the two gases reacting with one another Gas mixtures or vapors separated from one another by a porous intermediate layer supplied using known agents to accelerate the reaction and the Reaction products are removed from the reaction area by the gas stream.

Die Erfindung besteht darin, daß ein Gasstrom zwangsläufig und vollständig durch die zwischengelagerte Schicht hindurchgeführt wird und sich beim Austritt aus der Wand, während er noch in Berührung und unter dem Einfluß des reaktionsbeschleunigenden Mittels steht, mit dem anderen Gas vereinigt. The invention consists in the fact that a gas flow inevitably and completely is passed through the intermediate layer and when it emerges off the wall while still in contact and under the influence of the accelerator Means stands united with the other gas.

Auf diese Weise ist es insbesondere möglich, die auf einer Seite der den Katalysator tragenden Zwischenwand entstehenden Reaktionsprodukte durch den auf dieser Seite vorgesehenen Gasstrom so schnell aus dem Reaktionsbereich fortzuführen, daß die Zwischenglieder der Reaktion in guten Ausbeuten erhalten werden. Als reaktionsbeschleunigende Mittel können dienen: die poröse Wand selbst durch katalytische Wirkung ihres Materials, ein besonderer Katalysator, mit dem die Wand durchtränkt werden kann, aktivierende Bestrahlung der Reaktionsoberfläche der porösen Wand und erhöhte Temperatur.In this way it is possible in particular to work on one side of the reaction products formed by the intermediate wall carrying the catalyst to continue the gas flow provided on this side from the reaction area so quickly, that the intermediate members of the reaction are obtained in good yields. As a reaction accelerator Means can serve: the porous wall itself through the catalytic effect of its material, a special catalyst with which the wall can be soaked, activating Irradiation of the reaction surface of the porous wall and elevated temperature.

Beispiel CH4 wird unvorgewärmt im Überschuß durch das Mittelrohr über die auf etwa 400 bis 4500 C erwärmte Katalysatoroberfläche geblasen. Luft oder 0- wird zwecks Anwärmung der I Katalysatorwand vorgewärmt und durch Rohr f in das äußere Rohr e und in Richtung der Pfeile durch den freien Abschnitt d des mit den Rohren a und c verbundenen porösen Tonrohres b in das innere Rohr gepreßt. Nach Ingangsetzen der Reaktion genügt bei Verwendung von Sauerstoff weiterhin die Reaktionswärme, um die Ka talysatorwand auf der gewünschten Temperatur zu halten. Als Katalysatoren können z. B. Cu, Ag oder deren Oxyde, welche in feinster Verteilung in der Katalysatorwand abgeschieden wurden, benutzt werden. Die Reaktionsprodukte C H2 0 und H2 O werden von der Reaktionsoberfläche durch den kühleren Gasstrom des im Uberschuß angewendeten CH4 fortgespült und abgeschreckt und aus der Reaktionszone fortgetragen, wodurch eine weitere Reaktion von C H2 0 mit 0- vermieden und das Zwischenprodukt Formaldehyd in verhältnismäßig großen Ausbeuten gewonnen wird. Die Verwendung von reinem 0 anstatt Luft hat den Vorteil, daß das entstehende Gasgemisch nicht mit N2 aus der Luft verdünnt wird, sondern daß das überschüssige Methangas nach Abscheidung des Formaldehyds und Wasserdampfes durch Waschung wieder in ziemlich reiner Form in die Apparatur zurückgeführt werden kann. Example CH4 is not preheated in excess through the central tube blown over the heated to about 400 to 4500 C catalyst surface. Air or 0- is preheated for the purpose of warming up the I catalyst wall and through pipe f into the outer tube e and in the direction of the arrows through the free section d of the with the Tubes a and c connected porous clay tube b pressed into the inner tube. To When using oxygen, the heat of reaction is sufficient to start the reaction, to keep the catalytic converter wall at the desired temperature. As catalysts can e.g. B. Cu, Ag or their oxides, which are finely distributed in the catalyst wall deposited. The reaction products C H2 0 and H2 O are from the reaction surface through the cooler gas stream of the applied in excess CH4 was flushed away and quenched and carried away from the reaction zone, causing a further reaction of C H2 0 with 0- avoided and the intermediate product formaldehyde in relatively large yields is obtained. Using pure 0 instead Air has the advantage that the resulting gas mixture is not diluted with N2 from the air but that the excess methane gas after separation of the formaldehyde and water vapor by washing back into the apparatus in a fairly pure form can be traced back.

Mit C CH4 und Luft wurden Ausbeuten von bis zu 7 °lo CH2O in einem Durchgang erzielt, wobei weitere Oxydationsprodukte nur in sehr geringen Mengen entstanden. Die Gase können in Mengenverhältnissen Methan zu Sauerstoff, wie beispielsweise IO : 1 bis 50 : I oder noch höher, angewendet werden.With C CH4 and air, yields of up to 7 ° lo CH2O were achieved in one Passage achieved, with further oxidation products only in very small quantities developed. The gases can be in proportions methane to oxygen, such as IO: 1 to 50: I or even higher can be used.

Die Zone, in der die Katalyse stattfinden soll, kann durch äußere Wärmezufuhr, z. B. durch einen elektrischen Heizwiderstand g, erwärmt werden. Es genügt auch, eines der Gase, zweckmäßig den Sauerstoff, vorzuwärmen, wenn nicht die Reaktionswärme allein genügt, den Katalysator auf der gewünschten Temperatur zu halten. Eventuell kann auch bei g eine äußere Kühlung vorgenommen werden. The zone in which the catalysis is to take place can be through external Supply of heat, e.g. B. be heated by an electrical heating resistor g. It It is also sufficient to preheat one of the gases, expediently oxygen, if not the heat of reaction alone is sufficient to keep the catalyst at the desired temperature to keep. If necessary, external cooling can also be carried out at g.

Die äußere Oberfläche der porösen Tonröhre kann auch zur Reaktionsoberfläche werden. In diesem Fall wird das eine Gas durch das äußere Rohr hindurch- und über die Reaktionsoberfläche des porösen Rohres hinweggeblasen und das andere Gas von innen nach außen durch die Wand des einseitig verschlossenen und andererseits mit der Zufuhr verbundenen porösen Tonrohres gepreßt, so daß es beim Durchtritt durch die äußere Oberfläche mit dem ersten Gas in Berührung und Reaktion tritt. The outer surface of the porous clay tube can also become the reaction surface will. In this case, the one gas will go through and over the outer tube blown away the reaction surface of the porous tube and the other gas from inside out through the wall of the one-sided closed and the other with the supply connected porous clay tube pressed so that it passes through the outer surface comes into contact with the first gas and reacts.

Ist eine Ausbeute an Zwischenprodukten erwünscht, so ist es vorteilhaft, das Gas, welches mit dem unvollständigen Reaktionszwischenprodukt weiterzureagieren vermag, z. B. Sauerstoff oder Chlor, durch die poröse Katalysatorwand zu pressen und das andere Gas im Überschuß über die Reaktionsoberfläche zu blasen. Dadurch werden die unvollständigen Reaktionsprodukte sofort von der Reaktionsoberfläche weggespült. Die Reaktion kann durch die Wahl geeigneter Katalysatoren und der günstigsten Temperatur in dem Katalysator so geleitet werden, daß das durch die poröse Wand gepreßte Gas in der Reaktionsoberfläche praktisch vollständig verbraucht wird und nur mehr in unwesentlichen Mengen dem entstehenden Gasgemisch beigemengt ist. Auf diese Weise ist es möglich, eine in Stufen verlaufende Reaktion so zu leiten, daß praktisch keine Endprodukte, sondern wesentlich nur die Zwischenglieder der Reaktion gewonnen werden. Das im Überschuß verwendete Ausgangsmaterial kann in den meisten Fällen zurückgewonnen und wieder verwendet werden, so daß hohe Ausbeuten erzielt werden können. If a yield of intermediate products is desired, it is advantageous to the gas which reacts further with the incomplete reaction intermediate able, e.g. B. oxygen or chlorine to press through the porous catalyst wall and blowing the other gas in excess over the reaction surface. Through this the incomplete reaction products are immediately removed from the reaction surface washed away. The reaction can be achieved through the choice of suitable catalysts and the most favorable Temperature in the catalyst are passed so that that through the porous wall Pressed gas in the reaction surface is practically completely consumed and is only added to the resulting gas mixture in insignificant amounts. on in this way it is possible to direct a reaction proceeding in stages so that practically no end products, but essentially only the intermediate links of the reaction be won. The starting material used in excess can be used in most Cases can be recovered and reused, so that high yields are obtained can be.

Im folgenden sind einige Reaktionen aufgeführt, die nach dem vorliegenden Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden können. The following are some reactions that occur according to the present Process can be carried out advantageously.

In erster Linie kommen alle homogenen, in Stufen verlaufenden exothermen Gasreaktionen von Gasen und Dämpfen in Betracht, wie die direkte Oxydation mittels reinen Sauerstoffs oder Luftsauerstoffs, und die Chlorierung zahlreicher aliphatischer Gase und Dämpfe. Hierzu gehören u. a. die direkte Oxydation von Methan oder Äthylen zu Formaldehyd, die Oxydation von Toluol zu Benzaldehyd und Benzoesäure, die Chlorierung von Methan zu Methylchlorid, Methylendichlorid, Chloroform und Rohlenstofftetrachlorid, die Chlorierung von Äthan oder Acetylen zu Tetrachloräthan und Hexachlorathan usw.First and foremost there are all homogeneous, gradual exotherms Gas reactions of gases and vapors into consideration, such as direct oxidation by means of pure oxygen or atmospheric oxygen, and the chlorination of numerous aliphatic ones Gases and vapors. These include the direct oxidation of methane or ethylene to formaldehyde, the oxidation of toluene to benzaldehyde and benzoic acid, the chlorination from methane to methyl chloride, methylene dichloride, chloroform and raw material tetrachloride, the chlorination of ethane or acetylene to tetrachloroethane and hexachloroethane, etc.

Um eine weitere Reaktionsbeschleunigung zu erzielen, kann die Kraft chemisch wirlisamer Strahlen, wie die des ultravioletten Lichtes, z. B. für die Chlorierung von Gasen und Dämpfen in der Weise angewandt werden, daß die Reaktionsoberfläche der porösen Wand der Bestrahlung ausgesetzt wird. To achieve a further acceleration of the reaction, the force can chemically wirlisamer rays, such as that of ultraviolet light, e.g. B. for the Chlorination of gases and vapors can be applied in such a way that the reaction surface the porous wall is exposed to radiation.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Procedure for performing chemical Reactions between gases or vapors in which the two react with each other Gases, gas mixtures or vapors separated from each other in a porous intermediate storage Layer supplied using known means to accelerate the reaction and the reaction products are removed from the reaction area by the gas stream are, characterized in that a gas flow inevitably and completely in such a way is passed through the intermediate layer that it is when it emerges off the wall while still in contact and under the influence of the accelerator Means stands united with the other gas.

2. The method according to claim I, characterized in that the gases activated by chemically active rays at the moment of their union.