DE898442C

DE898442C - Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffverbindungen und anderen chemischen Verbindungen aus ihren Grundstoffen

Info

Publication number: DE898442C
Application number: DEF1938D
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Finkelnburg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-11-01
Filing date: 1942-11-01
Publication date: 1953-11-30

Description

Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffverbindungen und anderen chemischen Verbindungen aus ihren Grundstoffen Die Erfindung betrifft ein grundsätzlich neues Verfahren zur Herstellung von Kohlenstofverbindungen und anderen chemischen Verbindungen in der Weise, daß der Kohlenstoff bzw. die anderen festen Ausgangsstoffe in hocherhitzte Dämpfe verwandelt und als solche mit dem oder den, vorzugsweise gas- oder dampfförmigen Verbindungspartnern zur Reaktion gebracht werden. Das Mittel zur Erzeugung solcher hoch erhitzter Dämpfe von Kohlenstoff und anderen festen Stoffen ist der vom Erfinder untersuchte, in seinem Mechanismus aufgeklärte und eingehend beschriebene Hochstromkohlebogen (vgl. Zeitschrift f. Physik, Bd. 112, S. 305; Bd. 113, S. 562; Bd. 114, S. 734; Bd. 116, S. 21,4.; Bd. 117, S. 34q.; Bd. 11g, S. 2o6, ferner die Chemische Technik, Bd. 15, S. 141, 19q.2). Zwar ist der gewöhnliche elektrische Lichtbogen zur Herstellung chemischer Verbindungen schon vielfach vorgeschlagen und verwendet worden. Im Gegensatz zum gewöhnlichen Lichtbogen aber wird in dem erfindungsgemäß verwendeten Hochstromkohlebogen nach den vom Erfinder (Zeitschrift f. Physik, Bd. 116, S. 214 ff.) veröffentlichten Messungen der größte Teil der im Bogen umgesetzten elektrischen Energie dazu aufgewandt, um das feste Material der positiven Elektrode (Kohlenstoff oder andere feste Stoffe) zu verdampfen und zusätzlich auf eine Temperatur von je nach der Art des Stoffes 5000 bis 7000° zu erhitzen. Begrenzt man nämlich nach den in den angeführten. Veröffentlichungen dargestellten Methoden den Ansatz der Entladung an der positiven Bogenelektrode auf deren Stirnfläche, so wird diese bei einer Belastung von i,oo bis i5o Amp./cm-' bis über ihren Verdampfungspunkt erhitzt, wodurch eine stürmische Verdampfung des Materials der positiven Elektrode einsetzt. Da hierdurch der Entladungscharakter sich entscheidend ändert, ist für diese neue Entladungsform des Lichtbogens der vom Erfinder vorgeschlagene Name (Hochstromkohlebogen) allgemein anerkannt worden, w vomit anerkannt ist, daß es sich hierbei um eine grundsätzlich andere Erscheinung als beim früher bekannten gewöhnliehen Lichtbogen handelt. Das Ausmaß der Verdampfung der positiven Elektrode geht daraus hervor, daß bei vorläufigen Versuchen in einem Hochstrombogen mit homogener Positivkohle je Kilowattstunde umgesetzter Energie etwa 30 g fester Kohlenstoff in Kohlenstoffdampf von 7000° verwandelt wurde.
Dieser hocherhitzte Dampf befindet sich nach den vom Erfinder durchgeführten spektrosköpischen Untersuchungen in einem angeregten, d. h. besonders reaktionsfähigen Zustand. Durch ein Einführen z. B. von Wasserstoff in diesen vom Bogen selbst erzeugten Kohlenstoffdampfstrahl läßt sich eine innige Berührung der zu verbindenden Grundstoffe erreichen, so.,daß Vereinigungsreaktionen stattfinden. Während dabei zur Erzeugung von Kohlenstoffverbindungen homogene Kohleelektroden verwendet werden, müssen zur Hers.tellunganderer Verbindungen entsprechend andere Stoffe als positive Elektroden verwendet oder als Dochtsubstanz in die Positivkohlen eingeführt werden, was nach den Versuchen des Erfinders keine grundsätzlichen Schwierigkeiten bereitet. Da es nach weiteren Versuchen des Erfinders möglich ist, den Hochstromkohlebogen bei beliebigem Überdruck wie im Unterdruck zu betreiben, und da ferner die Temperatur des »erzeugten Dampfstrahls in gewissen Grenzen nach Wunsch verändert werden kann, können im HochstrombGgen die zur Erzeugung einer bestimmten Verbindung günstigsten Bedingungen ermittelt und dann eingehalten werden. Sollen die Dämpfe zweier oder mehrerer fester Stoffe zur Reaktion gebracht werden, so lassen sich die Partialdrucke der reagierendenDämpfe durch entsprechende Mischung des Ausgangsmaterials nach Wunsch festlegen. Soll der Dampf eines festen Stoffes mit einem Gas reagieren, so kann der Bogen entweder in .der Atmosphäre des betreffenden Gases bei geeignetem Druck brennen, oder das Gas kann als Gasstrom geeigneter Dichte und Strömungsgeschwindigkeit an den im Bogen erzeugten Dampfstrom herangeführt und in geeigneter Weise mit ihm zur Mischung und Reaktion gebracht werden. Es ist weiter ohne Schwierigkeit möglich, mit dem festen Ausgangsmaterial, z. B. dem Kohlenstoff, auch andere erwünschte Stoffe, z. B. katalytisch wirkende, in geeigneter Menge mit zu verdampfen und dadurch die ablaufenden Reaktionen nach Wunsch zu steuern, oder auch solche Stoffe mit dem Gasstrom in den Reaktionsraum einzublasen. Schließlich kann die Zeitlauer der chemischen Reaktion durch geeignete Dampf- und Gasstrahlführung oder durch Abschrecken, an geeignet angebrachten Kühlflächen in solcher Weise gesteuert werden, daß die jeweils gewünschte Verbindung in möglichst großer Ausbeute entsteht.
Die Anwendungsmöglichkeiten des beschriebenen Grundverfahrens sind äußerst vielseitig. Besonders hingewiesen sei nur auf die Möglichkeit zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen und besonders des technisch wichtigenAcetylens auf diesem einfachen Wege aus den GrundstoffenKohlenstoff und Wasserstoff. Es sei schließlich darauf hingewiesen, daß die gesamte im Hochstrombogen nicht zur Verdampfung aufgewandte Energie in Form von Wärme anfällt und technisch nutzbringend verwertet werden kann.
Die Erfindung zeigt nach der vorstehenden Beschreibung also einen grundsätzlich neuen Weg zur Herstellung zahlreicher chemischer Verbindungen aus ihren Grundstoffen auf. Das vom Erfinder vorgeschlagene Verfahren ist einfacher als die -bisher bekannten und erlaubt eine äußerst vielseitige Variation des Grundverfahrens zur wirtschaftlichen Herstellung jeder gerade interessierenden chemischen Verbindung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffverbindungen und anderen chemischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff bzw. die anderen festen Ausgangsstoffe in hocherhitzte Dämpfe (vorzugsweise mit einer Anfangstemperatur in der Größenordnung von 5ooo° oder mehr) verwandelt und als solche mit .dein oder den, vorzugsweise gas- oder dampfförmigen Verbindungspartnern zur Reaktion gebracht werden. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des hoch erhitzten Dampfes der festen Stoffe ein Hochstromkohlebogen, betrieben mit Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom, verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Reaktionsraum abweichend vom Atmosphärendruck eingestellt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Gases als Reaktionspartner dieses als Gasstrom geeigneter Dichte und Strömungsgeschwindigkeit an den vom Hochstromkohlebogen erzeugten Dampfstrom herangeführt und mit ihm durchmischt wird. 5. Verfahren nach einem .der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß bei V ;erwendung von Zusatzstoffen, z. B. Katalysatoren, zur Steuerung der gewünschten Reaktion diese zusammen mit dem festen Ausgangsstoff im Hochstromkohlebogen verdampft werden. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß bei Ver--,vendung von Zusatzstoffen, z. B. Katalysatoren, zur Steuerung der gewünschten Reaktion, diese im Reaktionsraum angebracht sind oder bei Verwendung eines Gases als Reaktionspartner mit dem Gasstrom in den Reaktionsraum eingeblasen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die günstigste Zeitdauer der Einwirkung der Dämpfe auf den oder die Reaktionspartner durch Regulierung der Dampfstrom- und/oder Gasstromgeschwindigkeit eingestellt wird. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsproduktedurch Einblasen in eine kühlere Atmosphäre, durch Anströmen gegen Kühlflächen oder auf andere Weise abgeschreckt werden. g. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Betrieb des Hochstromkohlebogens anfallende Wärme gleichzeitig technisch ausgenutzt wird. io. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenw asserstoffe, z. B. Acetylen, aus ihren Grundstoffen Kohlenstoff und Wasserstoff hergestellt werden. i i. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis g, dadurch gekennzeichnet, daß Blausäure aus ihren Grundstoffen Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff hergestellt wird: