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Vorrichtung zur Herstellung von Cyanwasserstoff aus Kohlenwasserstoffen,Ammoriak
und Luft an im Gasstrom angeordneten Kontaktnetzen aus Edelmetall, besonders Platin
und seinen Legierungen Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Cyanwasserstoff
aus Kohlenwasserstoffen, Ammoniak und Luft oder anderen sauerstoffhaltigen Gasen
nach dem Verfahren von A n d ru s s ow an Kontaktnetzen aus Edelmetall, besonders
Platin und seinen Legierungen, leicht eine Abscheidung von Kohlenstoff auf dem Platin,
besonders an den Netzrändern, auftritt. Der Kohlenstoff entsteht durch Spaltung
von Kohlenwasserstoffen an Platin im Temperaturbereich von etwa 700 bis -900°
und verursacht durch Bildring von Platincarbiden die schnelle Zerstörung der Netze
an den betreffenden Stellen.
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Da zur Erreichung einer maximalen Ausbeute das Kontaktnetz den gesamten
Querschnitt des Reaktionsraumes ausfüllen soll, wird es üblicherweise zwischen geeigneten
Dichtungen in einen Flansch des Reaktionsgefäßes eingeklemmt. Dabei wird aber trotz
Verwendung gut wärmeisolierenden Dichtungsmaterials eine so große Wärmemenge vom
Kontaktnetz an die Gefäßwand abgeleitet, da:B am Netzrand die Temperatur auf den
für die Kohlenstoffabscheidung günstigen Wert absinkt.
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Es sind verschiedene Methoden bekanntgeworden, die eine Kohlenstoffabscheidung
auf dem Kontaktnetz verhindern sollen: Man kann den Kohlenwasserstoffgin den Zutritt
zu der gefährdeten Randzone des Kontaktnetzes verwehren, indem man den Netzrand
mit ebnem Inertgas bespült. Dabei erfordert die zuverlässig gleichmäßige Verteilung
des
Inertgases auf den Netzrand einen erheblichen technischen Aufwand.
Man kann auch mit Hilfe einer zusätzlichen Heizung des Netzrandes dafür sorgen,
daß keine Stelle des Kontaktnetzes auf eine so niedrige Temperatur kommt, daB Kohlenstoffabscheidung
auftritt. Dabei kann die Randheizung ebenso mit dem Flammenkranz eines Ringbrenners
wie auf elektrischem Wege verwirklicht werden. Die Randheizung kompliziert den Aufbau
des Reaktionsgefäßes erheblich und erfordert einen erhöhten Einsatz an temperaturfesten
Materialien. Beide Methoden machen eine besondere überwar,hung dieser Einrichtungen
notwendig, weil das Versagen der Inertgasspülung bzw. der Randheizung an irgendeiner
Stelle des Netzrandes eine Beschädigung des Kontaktnetzes nach sich zieht, die außer
den Verlusten am Edelmetall verringerte Ausbeute und vorzeitige Erneuerung des Kontaktnetzes
zur Folge hat.
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Es wurde gefunden, daß man Kohlenstoffabscheidungen auf dem Kontaktnetz
und damit seine vorzeitige Zerstörung mit Sicherheit durch die Anwendung einer Vorrichtung
vermeiden kann, bei der die Ränder der Kontaktnetze im Reaktionsraum auf einer schmalen,
gitterartigen, mit der Wand des Reaktionsraumes in beliebiger Weise fest verbundenen,
katalytisch inaktiven, temperaturbeständigen, metallischen Unterlage befestigt sind.
Zweckmäßig wird diese aus Edelstahllegierungen, wie z. B. Chromnickelstahl, bestehende
Unterlage so mit dem Kontaktnetz verbunden, daß dieses in seiner gesamten Flächenausdehnung
von den Reaktionsgasen durchströmt wird und eine Berührung zwischen Kontäktnetz
und Unterlage an mÖglichst wenigen Punkten stattfindet. Die Befestigung der Kontaktnetze
auf der Unterlage geschieht vorteilhaft durch Vernähen mit dünnen Drähten, durch
Verhaken, durch Punktschweißen oder. mit Hilfe dünner Nadeln, die zweckmäßig auf
einem gemeinsamen Nadelhalter angeordnet sind. Durch diese Art der Befestigung werden
die zur Fixierung nötigen Kräfte ai das Netz ausgeübt .und trotzdem so geringe Wärmemengen
vom Netz an die Gefäßwandung abgeführt und außerdem die Gasströmung so wenig behindert,
daß die gesamten katalytisch wirksamen Oberflächen: an der Reaktion teilnehmen und
an keiner Stelle Temperaturen auftreten, bei denen die Kohlenstoffabscheidung möglich
ist. Es wird also durch diese Art der Randbefestigung bewirkt, da;B das Temperaturgefälle
von der Reaktionstemperatur bis zur Wandtemperatur in die katalytisch inaktive Unterlage
der Kontaktflächen verlagert wird, so daB die für die Kohlenstoffabscheidung kritische
Temperatur erst in der Unterlage erreicht wird. Dabei reicht das. Kontaktnetz bis
an den Gefäßrand, ohne diesen jedoch wärmeleitend zu berühren. Die Anordnung hat
den Vorteil, daB sie mit technisch einfachen Mitteln durchzuführen ist .und die
technischen und betrieblichen Komplikationen einer Inertgasspülung oder Randheizung
unnötig macht. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist noch, daB das ganze Kontaktnetz
an der Reaktion teilnimmt und das gesamte eingesetzte Platin zur Reaktion herangezogen
wird. Dadurch kann die bei den bisher bekannten Anordnungen für die Randbefestigung
benötigte äußere Randzöne des Platinnetzes eingespant werden.
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Für die Erfindung gibt es verschiedene Ausführungsarten. Auf die Tragkonstruktion
für das Kontaktnetz wird am Rande z. B. ein Gitter aus katalytisch inaktivem, temperaturbeständigem
Material gelegt und .mit der Ofenwand fest verbunden. Die Stabilität dieser Verbindüng
braucht nicht durch die Forderung beschränkt zu sein, daB möglichst wenig Wärme
von diesem Gitter auf die Ofenwand übertragen werden soll. Auf die Tragkonstruktion
und das mit der Ofenwand fest verbundene Randgitter kann nun das Kontaktnetz gelegt
und mit dem Randgitter verhakt oder mit dünnen Drähten vernäht oder verschweißt
werden, wobei erst an dieser Stelle darauf zu achten ist, daß die übertragene Wärmemenge
vom Kontaktnetz zu dem Randgitter möglichst klein ist. Als besonders vorteilhaft
hat sich eine Anordnung gezeigt, die an Hand der Zeichnung näher erläutert sei Der
Rand des Kontaktnetzes q. liegt lose, in unmittelbarer Nähe der Innenwand des Reaktionsgefäßes
auf einem schmalen Gitter 3 aus temperaturfestem, gegenüber den Reaktionsteilnehmern
resistentem. Material. Die dm Vergleich mit dem Kontaktnetz große Maschenweite des
Gitters läßt das Reaktionsgas ungehindert durch Kontaktnetz und Gitter hindurchtreten,
so daß das Kontaktnetz in seiner gesamten Ausd'ehung an der Reaktion teilnimmt.
Die schlechte Wärmeleitung des Gittersund der schlechte Wärmeübergang vom Kontaktnetz
auf das Gitter im Verein mit zwei schlecht wärmeleitenden Dichtungen i und s, zwischen
denen das Gitter eingeklemmt und befestigt ist, verhindert einen zu großen Wärmetransport
zur Wand des Reaktionsgefäßes, so daß auch am Rand des Kontaktnetzes die Reaktion
:ungehindert stattfinden kann. Der Temperaturabfall von der Reaktionstemperatur
auf die Temperatur der Wand des Reaktionsgefäßes findet nicht im Kontaktnetz statt,
sondern in der katalytisch inaktiven Randbefestigung. Die Fixierung des Kontaktnetzes
am Gitter und in unmittelbarer Nähe der Innenwand des Reaktionsgefäses wird mit
Hilfe dünner Nadeln 6 aus temperaturbeständigem Werkstoff, die an einem Nadelträger
5 befestigt sind, bewerkstelligt. Die Nadeln durchstechen sowohl die Maschen des
Kontaktnetzes als auch des Gitters und leiten die Wärme in nur so schwachem Maße,
daB die Einstichstellen im Kontaktnetz auf Reaktionstemperatur bleiben. Das Kontaktnetz
wird auf diese Weise mit einem der Befestigung dienenden, katalytisch inaktiven
Rand versehen. Der Nadelträger befindet sich, in Strömungsrichtung gesehen, vor
dem Kontaktnetz und wird somit temperaturmäßig nicht beansprucht. Durch Herausziehen
des Nadelträgers kann das Kontaktnetz leicht vom Gitter gelöst werden. Bei dieser
Anordnung ist nach einer Betriebsdauer von 3000 Stunden noch keinerlei Kohlenstoffabscheidung
zu
beobachten, während die Kontaktnetze bei der bisher üblichen Befestigung bereits
nach 5o bis 70 Stunden infolge Bildung von Platincarbiden, insbesondere am
Rand, zerstört sind.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsart ist nicht auf ebene Netze beschränkt.
Sie ist natürlich auch auf Netze anwendbar, die zylindrische, kegelförmige, parabolische
oder andere Formen haben, die z. B. besonders günstige Kräfteverteilung für die
Netze oder die Lagerung ergeben.