DE857343C

DE857343C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlorwasserstoffgas

Info

Publication number: DE857343C
Application number: DEP55704A
Authority: DE
Inventors: Ernst Eduard Dr-Ing Feder; Albert Dr-Ing Hermann; Michael Schmid
Original assignee: CHLOBERAG
Current assignee: CHLOBERAG
Priority date: 1949-09-23
Filing date: 1949-09-23
Publication date: 1952-11-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Chlorwasserstoffgas Es ist bekannt, Chlorwasserstoffgas durch Verbrennung eines Gemisches von Chlorgas und Wasserstoffgas herzustellen. Man bediente sich dazu vorzugsweise senkrecht stehender Ofen aus Sinteryuarzrohr von etwa j m Höhe, in denen eine bis zu 3 ni lange Flamme brannte. Die bei der Reaktion auftretenden hohen Temperaturen und der Angriff der Reaktionsgase ließen, nach bisher vorherrschender Meinung, die Verwendung anderer Werkstoffe nicht zu. Die Reaktionsgase verlassen bei diesen bekannten Anlagen den Reaktionsraum mit einer Temperatur von etwa goo° und müssen in umfangreichen Kühlsystemen aus säurefestem Material, z.13. aus Steinzeug, auf etwa 40° gekühlt werden, um der Absorptionsanlage für die Salzsäureherstellung zugeführt zu werden.
Abgesehen davon, daß die Reaktionswärme nicht ausgenutzt werden kann, haben diese bekannten Anlagen den Nachteil, daß die großtechnische Arbeit mit Quarz- und Steinzeugrohren, insbesondere wegen der Muffenverbindungen, Schwierigkeiten bereitet und große Aufwendungen für Anschaffung und Unterhalt der Anlagen verursacht. Es wurde deshalb bereits versucht, Eisenöfen mit einer Innenausmauerung als Korrosionsschutz zu verwenden. Dabei bereitet jedoch die Kühlung des Reaktionsgases wegen des schlechten Wärmeüberganges in der Au,;maiierung Schwierigkeiten, ebenso sind Reparaturen erschwert.
Es wurde ferner vorgeschlagen, als Material für die Reaktionskammer Metall, insbesondere Blei, zu verwenden und die ganze Reaktionskammer in ein Wasserbad zu setzen, so daB durch die Kühlung sowohl die schädliche Einwirkung des Verbrennungsprozesses als auch der Verbrennungsprodukte auf die Metallkammern vermieden werden sollte. Diese Einrichtungen haben sich jedoch nicht bewährt. Es hat sich gezeigt, daß eine gleichmäßige Kühlung nicht zu erreichen ist, so daß einerseits örtliche Überhitzungen auftraten, die bei Verwendung von Blei Verformungen zur Folge hatten und anderseits an stärker gekühlten Stellen der Reaktionskammer Kondensatbildung auftrat, die Korrosion verursachte, sofern nicht ioo%ig reines Chlor und ioo%ig reiner Wasserstoff verwendet wurden, was bei einem technischen Verfahren nicht möglich ist, da ein Sauerstoffgehalt im Chlor bei der Reaktion mit Wasserstoff zur Wasserdampfbildung führt, der sich an kälteren Stellen der Kammerwand als Salzsäure niederschlägt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nvüglich, diese Schwierigkeiten zu vermeiden und eine Reaktionskammer aus Eisen ohne schützende Ausmauerung zu verwenden, wenn die sie umspülende Kühlflüssigkeit auf eine solche Temperatur vorgewärmt ist, daß an der Innenseite der Reaktionskammer keine Kondensatbildung stattfinden kann.
Damit das Chlorwasserstoffgas die Vorrichtung mit einer Temperatur, die mit Rücksicht auf das Material der Rohrleitungen nicht über i5o° liegen soll, verläßt, kann der Reaktionskammer ein Kühler nachgeschaltet sein, der, um auch im Kühler Kondensatbildung zu vermeiden, ebenfalls durch vorgewärmte Kühlflüssigkeit gekühlt wird, wobei vorteilhaft Reaktionskammer und Kühler in einem gemeinsamen Kühlbehälter angeordnet sein können. Das so gekühlte Chlorwasserstoffgas kann ohne technische Schwierigkeiten in gummierten Leitungen der Absorptionsanlage für die Salzsäureherstellung zugeführt werden.
Werden beispielsweise Gase verwendet, bei deren Reaktion sich, infolge von Verunreinigungen, 30 g Wasserdampf pro Kubikmeter Reaktionsgas bilden, so liegt der Taupunkt der entstehenden Salzsäure bei 47°. Wird nun die Kühlflüssigkeit mit einer Temperatur von 4o bis 45 ° zugeführt, so wird auch an den stärkst gekühlten Stellen im Innern der Reaktionskammer die Temperatur von 47° nicht unterschritten werden, d. h. es kann keine Kondensatbildung auftreten. Da die bei der Kondensation entstehende wäßrige Salzsäure, nicht aber das gasförmige HCI Korrosion verursacht, tritt daher auch keine Korrosion ein.
Die Kühlflüssigkeit., vorzugsweise Wasser, wird vorteilhaft in so schnellem Kreislauf geführt, daß sie sich während ihrer Verweilzeit in der Vorrichtung um höchstens etwa io° erwärmt; dadurch können Überhitzungszonen, wie sie bei den Bleiöfen aufgetreten waren, zuverlässig vermieden werden. Nach dem Verlassen des Kühlbehälters wird die Kühlflüssigkeit durch Rückkühlung oder durch Zusatz kalter Kühlflüssigkeit wieder auf die erforderliche Eintrittstemperatur gebracht, wobei der Überschuß an heißer Kühlflüssigkeit anderen, wärmeverbrauchenden Anlagen zugeführt werden kann.
Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein senkrecht stehendes, eisernes, alsReaktionskammerdienendes Rohrivon etwa 300 mm lichter `Feite und ein absteigender Röhrenkühler 2 mit etwa i9 Röhren vonetwa 26mm lichter Weite sind in einem Mantelgefäß 3 mit ovalem Querschnitt angeordnet. Die ganze Anlage ist etwa 3 m hoch. In dem Rohr i ist ein (nicht gezeichneter) Quarzbrenner angeordnet, welchem das Chlor- und das Wasserstoffgas durch die Rohrleitung 4 zugeführt wird. Das Mantelgefäß 3 ist mit Wasser als Kühlflüssigkeit gefüllt, das durch das Rohr 5 mit einer Temperatur von mindestens 4o° zuströmt und durch das Rohr 6 mit einer Temperatur von etwa 52° die Anlage verläßt. Bei 7 fließt ein Teil des erwärmten Wassers ab, um an anderen Stellen verwendet zu werden, und bei 8 fließt eine entsprechende Menge kalten Wassers zu, so daß das Wasser durch die Umlaufpumpe 9 dem Kühlwassereintritt 5 wieder mit der Eintrittstemperatur zugeführt wird. Die Reaktionsgase treten aus der Reaktionskammer i durch die Verbindung io in den Kühlere und verlassen ihn durch das Rohr ii mit einer Temperatur von etwa i2o bis 150'. Betriebsbeispiel Der Reaktionskammer werden 70 Nm3/h Chlorgas und 77 Nm3/h Wasserstoffgas zugeführt. Der geringe Überschuß an Wasserstoff wird vorteilhaft eingehalten, um auf jeden Fall zu verhindern, daß im Innern der Reaktionskammer Zonen mit Chlorüberschuß auftreten, die zur Bildung von flüchtigem Fe C13 Anlaß geben, das der wäßrigen Salzsäure eine unerwünschte gelbe Farbe verleiht und die Wandung der Reaktionskammer korrodiert. Bei der Arbeit mit leichtem H2 Überschuß überzieht sich die Innenseite der Vorrichtung allmählich mit einer etwa 2 mm starken Schicht von weißem Fe C12, die das Eisen vor weiterem chemischen Angriff schützt. Im Innern der Vorrichtung 'herrscht ein Überdruck von 2 cm WS, der durch die Dimensionen der Abgangsleitung und die Ansaugung in die Kondensationsanlage geregelt werden kann. Durch die Wasserumlaufpumpe 9 werden dem Wassermantel unten etwa 15 m3/h Wasser mit einer Temperatur von 45' zugeführt, die durch die Abgangsleitung 6 mit etwa 52' abfließen.
Bei dieser Arbeitsweise verläßt die Vorrichtung bei i i ein Reaktionsgas, das eine Temperatur von 12o bis i5o° hat und aus 92% HCl, 5% H2 und 3% Neutralgas (N., U- asserdampf) besteht.
Enthält bei Zuführung der angegebenen Gasmengen das Chlorgas i, i 0/0 02 und das Wasserstoffgas 8 g/m3 H2 O, so scheiden sich in den nachgeschalteten Kühlvorrichtungen 2,441/h wäßrige Salzsäure ab, die einen Wassergehalt von i8io g aufweisen. In der Reaktionskammer und in dem mit vorgewärmten Wasser gekühlten Röhrenkühler sind auch nach tagelangem Betrieb keinerlei Feuchtigkeitsabscheidungen oder auch nur Spuren von Korrosion feststellbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Chlorwasserstoffgas aus Chlorgas und Wasserstoffgas unter Außenkühlung der Reaktionskammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer und gegebenenfalls ein dieser nachgeschalteter Kühler durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt werden, welche. auf eine solche Temperatur vorgewärmt ist, daß an der Innenseite der Reaktionskammer keine Kondensation wäßrigerSalzsäure stattfindet.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine Reaktionskammer aus ungeschütztem Eisen, die von der vorgewärmten Kühlflüssigkeit gekühlt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen der Reaktionskammer nachgeschalteten Kühler, der von der vorgenannten Kühlflüssigkeit gekühlt wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daßReaktionskammerundnachgesc.halteter Kühler ineinemgemeinsamenKühlmittelbebälter angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch i unter Benutzung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis I, dadurch g;kennzeichnet, daß die Eintrittstemperatur der Kühlflüssigkeit so gewä.hlt wird, daß die Temperatur an der Innenleite der Reaktionskammer und gegebenenfalls des Kühlers nicht unter dem Taupunkt der entstehenden Salzsäure liegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit mit einer Temperatur von mindestens 40° zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche i, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit so schnell durch die Vorrichtung geführt wird, daß die Temperaturerhöhung nicht mehr als io° beträgt. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit im Kreislauf geführt und durch Rückkühlung oder durch Zusatz kalter Kühlflüssigkeit wieder auf die erforderliche Eintrittstemperatur gebracht wird. g. Verfahren nach Anspruch i, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß an Heißwasser anderen wärmeverbrauchenden Anlagen zugeführt wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 5o6634; französische Patentschrift Nr. 938010; BIOS Final Report Nr. 848.