DE595158C - Verfahren zur Stickstoffgewinnung aus den Verbrennungsgasen mit Wasserstoff betriebener Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Stickstoffgewinnung aus den Verbrennungsgasen mit Wasserstoff betriebener Brennkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf Verbrennungskraftmaschinen, welche mit einem aus Wasserstoff und Luft bestehenden Gasgemisch betrieben werden, und bezweckt die Gewinnung des in den entstehenden Verbrennungsgasen enthaltenen Stickstoffs mit einem für die gewerbliche Nutzung brauchbaren Reinheitsgrad. Bei Maschinen, die mit Luftknallgas betrieben werden, enthalten die Verbrennungsgase im Gegensatz zu den Verbrennungsgasen aus Maschinen, die mit kohlenstoffhaltigen Treibstoffen arbeiten, den Stickstoff verhältnismäßig hochprozentig und rein. Eine vollkommene Verbrennung, bei welcher jeweils ioo Raumteile kohlensäurefreier Luft bei gleichmäßig z i %igem Sauerstoffgehalt mit q.2 Raumteilen Wasserstoff in Reaktion treten und - außer dem zu kondensierenden Wasserdampf - 79 Raumteile reinen Stickstoff frei werden lassen, ist praktisch beim Motorbetrieb auch bei bester Gemischregulierung nicht durchführbar. Viehmehr sind neben sehr geringen Spuren von Kohlensäure, die teils aus dem C02-Gehalt der Luft, teils aus der Verbnennung kleiner Schmierölteile herrühren, nicht unbeträchtliche Mengen von Sauerstoff oder von Wasserstoff im Auspuff vorhanden, je nachdem der Verbren-, nungsvorgang zufällig mit einem Luftüb:erschuß oder mit einem Luftmangel erfolgte. Es ist daher erforderlich, diese Beimischungen zu beseitigen, ohne die industrielle Gewinnung des Stickstoffs bei Ausnutzung der motorischen Luftknallgasverbrennung unwirtschaftlich zu machen, wie dies etwa durch den Verbrauch der üblichen absorptivwirkenden Chemikalien (z. B. Pyrogallussäure für 02, Palladiumschwamm für H2, Kalilauge für C02), die in Absorptionsgefäßen angeordnet und von den Verbrennungsgasen durchstrichen werden, geschehen würde.
• Die Aufgabe, den Stickstoff in technisch und wirtschaftlich günstiger Weise rein zu gewinnen, soll nach der vorliegenden Erfindung ohne jeglichen Verbrauch von chemischen Reaktionsstoffen für die Abscheidiuig der Beimischungen zum Stickstoff in den Auspuffgasen und unter geringstem Energieaufwand gelöst -werden. Dabei werden umkehrbare chemische Vorgänge verwandt, und es wird außer von der hohen Affinität ,noch von der besonderen Eigenschaft des Knallgases ausgegangen, daß seine Bestandteile relative Brennbarkeit besitzen, daß also Wasserstoff ebenso in Sauerstoff bzw. in Luft brennt wie Luft in Wasserstoff. Die Erfindung besteht darin, daß ein Lüftkn.allgasmotor, ohne in seinem Gang gestört zu werden, wechselweise in bestithmten Perioden von z. B. ioo ooo Umdrehungen mit :einem bestimmten Wasserstoffmangel bzw. Luftüberschuß oder ebenso großem Wasserstoffüberschuß bzw. Luftmangel betrieben wird, so daß im Auspuff der in zu geringem Maße zugesetzte Gemischanteil nahezu verschwindet. Die Erfindung besteht weiterhin. darin, daß die Verbrennungsgase der wechselweise mit Luft überschuß oder mit Wasserstoffüberschuß be. triebenen Maschine auf metallische Reaktions. stoffe, wie, z. B. Eisen oder Kupfer, geleitel werden, auf die sie abwechselnd oxydierend oder reduzierend .einwirken. Die Kohlensäure spuren scheiden sich in dem bei der Kondensation des Verbrennungsdampfes entstehen den Wasser mit aus, wobei die Ausscheidung durch geringe Beisetzungen chemischer Hilfsstoffe, wie Soda, nach Bedarf unterstützt werden kann. Die für die wechselweise Oxydation und Reduktion der metallischen Reaktionsvorlage erforderliche Wärme wird teils der '.Auspuffgasen selbst, da sie die Arbeitszylinder mit 45o bis 500°C verlassen, teils einer Hilfsbeheizung entnommen.
• Der Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren würde beispielsweise wie folgt vor sich gehen Der Gemischregler des Luftknallgasmotor@ ist mit einer Umstellvorrichtung versehen, die von der Kurbelwelle zwangsläufig über ein Übersetzungsgetriebe nach Ablauf einer bestimmten Umdrehungszahl von z. B. 5oo ooc zur Auslösung kommt. Während der erstem Periode von 500000 Umdrehungen wird mit 5 0'o Sauerstoffüberschuß, d.li. mit rund 25 q@c Luftüberschuß gefahren; dann enthalten dic Verbrennungsgase nach Kondensation de: Wassers und gleichzeitiger Kohlensäureabscheidung nur Stickstoff und den 5%igen Sauerstoffzusatz. Dieser erzeugt beim Durchstreichen der metallischen Reaktionsvorlage, die beispielsweise aus Kupfer besteht, eine bestimmte Menge Kupferoxyd. Die gleichc Menge Cu0 wird während der nächsten, mit ?5o,'oigem Luftmangel gefahrenen Periode von ebenfalls 5oo ooo Umdrehungen unter dem Einfluß des überschüssigen H= wieder ` zu C O reduziert, während die entstehende kleine dampfförmige Menge H.0 je nach der Weiterverarbeitung des gewonnenen reinen .Stickstoffs entweder mit diesem abgeleitet oder ,-durch nochmalige Kondensation niedergeschlagen wird.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Stickstoffgewinnung aus den Verbrennungsgasen mit Wasserstoff betriebener Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine in bestimmten Perioden von z. B. je 5oo ooo Umdrehungen wechselweise mit Wasserstoffmangel bzw. Luftüberschuß oder mit Wasserstoffüberschuß bzw. Luftmangel betrieben wird, so daß die Verbrennungsgase jeweils von dem unzureichend zugeführten Bestandteil des an der Verbrennung beteiligten Gemisches im wesentlichen frei sind. -
2. 2. Stickstoffgeivinnungsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgase während des wechselweisen Betriebes durch eine aus metallischen Reaktionsstoffen bekannter Art (z. B. Kupfer oder Eisen) bestehende Vorlage geleitet werden, auf die sie abwechsehid oxydierend und reduzierend einwirken.
3. 3. Stickstoffgewinnungsverfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bemessung der prozentualen Llberschüsse und Mängel an Wasserstoff bzw. Luft veränderlich und einstellbar ist.
4. 4. Stickstoffgewinnungsverfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Umstellung des Gemischverhältnisses von der Maschine selbst zwangsläufig gesteuert wird.