PL10947B3 - Otrzymywanie azotu i wodoru. - Google Patents

Description

Najdluzszy czas trwania patentu do 27 kwietnia 1944 r.Wedlug patentu Nr 10365 wytwarza sie azot i wodór do syntezy amonjaku w ten sposób, ze redukuje sie na zmiane powie- trz0 i pare wodna rozzarzonem zelazem wzglednie tlenkiem zelaza, poczem wytwo¬ rzone tlenki zelaza odtlenia sie znowu ga¬ zami redukuj acemi i to bez doplywu cie¬ pla z zewnatrz.Dla przeprowadzenia tego procesu ga¬ zy redukujace musza miec taki sklad, by dzialaly dostatecznie redukujaco i by przy redukcji tej nie zuzywaly tyle ciepla, aby glówny cel sposobu, praca bez doplywu ciepla z zewnatrz, nie zostal unice¬ stwiony.Ze wzgledu na gospodarczosc sposobu jest wazne, by na to mogly byc uzyte tanie gazy, jak np, gazy z pieców koksowych, gazy spalinowe z wegla brunatnego i t. p., które odpadaja w wielkich ilosciach w prze¬ mysle jako produkty uboczne. Takie gazy nie posiadaja jednak bez wszystkiegowspomnianych powyzej warunków, by móc przeprowadzic 5 proces *wedlug patentu Nr 10365. Do tego celu trzeba je przygotowac, co wynika z nastepujacego przykladu: przypusciwszy, ze mamy gaz spalinowy z wegla brunatnego o nastepujacym skla¬ dzie: co2 CmHn o2 co #2 CHi N2 = = = = = = = 17,3% 1,5% 1,5% 12,3% 23,6% 20,2% 23,6% 100% Sila redukujaca tego gazu jest bardzo zmniejszona z powodu wielkiej ilosci C02.Jezeli CO w temperaturze tutaj wchodza¬ cej w rachube ma dzialac dobrze reduku- jaco bez wydzielania wegla, to stosunek musi wynosic w poczatku reak- co + co2 .. . - na(lub C02 = 0,4) cji okolo0,7 .W powyzszym gazie wynosi CO CO tylko 0,4. Dlate- co+co, go trzeba gaz zwolnic z wiekszej ilosci CP2, by mógl spelnic pierwszy podany wa¬ runek—dobre redukujace dzialanie. Naj¬ odpowiedniejsze byloby uwolnic gaz od tej ilosci C02 przez przemycie, badzto alkalja- mi, woda amonjakalna, woda pod cisnie¬ niem lub innemi, zwykle stosowanemi me¬ todami. Przez to moznosc redukcyjna gazu wzroslaby natychmiast do wymaganego stopnia. Tak potraktowany gaz nie spelnil¬ by zas drugiego podanego warunku, który jest glównym celem sposobu, mianowicie posiadania takiego skladu, by wytwarzanie azotu i wodoru do syntezy amonjaku mozna wykonywac bez doplywu ciepla z zewnatrz.Wedlug wzorów redukcyjnych, podanych w glównym patencie, potrzebowalby ten gaz przy redukcji 406 WE (jednostek ciepl¬ nych) na m3 wyredukowanego tlenu. Tak wysokie zuzycie ciepla spowodowane jest w pierwszym rzedzie wielka zawartoscia metanu w stosunku do zawartosci tlenku wegla. Przy redukcji tlenkiem wegla u- walnia sie 632 a wodorem 72 jednostek cieplnych na m3 zredukowanego tlenu, metanem {CHJ zas zostaje 952 jednostki cieplne zwiazane dla tej samej ilosci tlenu.Przy zacytowanym tutaj gazie bilans cieplny tak pracujacego pieca — jak opi¬ sano w patencie glównym — nie bylby ta¬ ki, by mozna przeprowadzic proces bez do¬ prowadzania ciepla z zewnatrz. Przy re¬ dukcji tym gazem zostaje zwiazanych 406 jednostek cieplnych na ms zredukowanego tlenu.Wedlug niniejszego sposobu mozna o- siagnac wymagany stosunek pomiedzy C02 i CO równoczesnie tern, ze stosunek pomie¬ dzy CO i CH± staje sie taki, by wzmianko¬ wany w glównym patencie skutek prze¬ prowadzenia procesu bez doplywu ciepla mógl byc osiagniety.Dlatego przeprowadza sie gaz przez rozzarzona warstwe wegla, np. koksu. Nie jest koniecznem przepuscic cala ilosc gazu a tylko mala ilosc. Przytem trzeba wybrac taka temperature, by zawartosc C02 po przejsciu byla tak znikoma, iz po zmiesza¬ niu tej mniejszej czesci gazu z pozostala nieobrabiana czescia powstaje odpowiedni stosunek pomiedzy C02 i CO.Przy tern przepuszczaniu przez rozza¬ rzona warstwe wegla nastepuje taka prze¬ miana : CO + C = 2 CO.Reakcja ta potrzebuje ciepla. Cieplo to moznaby w rózny sposób doprowadzic.Moznaby tak reakcje przeprowadzic np. w elektrycznym piecu \xtb w retorcie, ze- — 2 —wnatrz ogrzewanych. Najlatwiejszy i naj- praktyczniejszy jednak sposób bedzie wprowadzenie gazu do przestrzeni reakcyj¬ nej, wypelnianej materjalem weglanym, np. koksem lub koksem grudowym, w której utrzymuje.sie wymagana temperature przez równoczesne wprowadzenie powietrza. Ta temperatura ustala stosunek miedzy C02 i CO w uchodzacym gazie. Jezeli powyz¬ szy gaz traktuje sie w ten sposób, ze mniej wiecej */£ przeprowadza sie przez rozza¬ rzona warstwe koksu gnidowego, wprowa¬ dzajac równoczesnie tyle powietrza, ze temperatura utrzymuje sie okolo 927° (1200° abs), to gaz utrzymuje po zmiesza¬ niu obydwóch czesci nastepujacy sklad: co2 C„H„ o2 co H2 CH4 N2 = = = = = = = 10,0% 1,1% 1,1% 23,1% 17,7% 15,2% 31,8% 100%.Przytem przypuszcza sie, iz C/74 prze¬ chodzi niezmieniony. To jednak w rzeczy¬ wistosci nie dzieje sie, lecz co najmniej czesc metanu zostaje przytem rozlozona na CO i H2, co nawet jest pozadane. Gazy o powyzej podanym skladzie spotrzebowuja przy redukcji 196 jednostek cieplnych na m3 wyredukowanego tlenu w przeciwsta¬ wieniu 40 jednostkom cieplnym dla pierw¬ szego gazu.Przez ten sposób osiagnieto wiec wy¬ tworzenie z gazu niezdatnego dla celów glównego patentu, gaz zupelnie zdatny, który wypelnia obydwa glówne warunki.Poza tern mozna z niniejszego sposobu wyciagnac dalsza konsekwencje, która jest wazna zwlaszcza przy przeróbce gazów spalinowych z wegla brunatnego.Gazy wystepujace wedlug paterrtu glównego z pieca mozna — jak tutaj opisa¬ no — obrócic i przez to znowu nadac im sklad, który spelnia warunki powyzej cze¬ sto cytowane. Przytem osiaga si^ wynik, ze zuzycie gazu spalinowego na kilogram wytworzonego amonjaku zmniejsza sie przy uzyciu kókstr gradowego. Mozna sie wiec stosowac do zyczen spalarni i uzy¬ wac do tej pracy tylko gazu spalinowego lub tez zastapic gaz spalinowy wieksza lub mniejsza iloscia koksu gnidowego, Przytem trzeba naturalnie zaznaczyc, ze taki sposób pracy jest ograniczony przez to, ze ta ilosc powietrza, która trzeba ko¬ niecznie doprowadzic dla utrzymania tem¬ peratury, powinnaby zawsze pomnazac zawartosc azotu, jezeli pracowaloby sie w zupelnie zamknietem kole.Zatem koniecznem jest wydalenie za¬ wsze czesci gazu z pieca, gdy gaz cel swój spelnil. O ile tlen odpadkowy stoi do dy¬ spozycji, lub gdy pracuje sie z doprowa¬ dzeniem ciepla zapomoca elektrycznosci, zmniejsza sie odpowiednio ilosc, która stale trzeba wydalac. Jasnem jest, ze tern samem dany jest srodek, zapomoca które¬ go mozna wyzyskac gazy i koks gnidowy spalarni wegla brunatnego w najrozmait¬ szych zestawieniach do wytworzenia azo¬ tu i wodoru dla syntezy amonjaku. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób otrzymywania azotu i wodo¬ ru wedlug patentu Nr 10365 przy uzyciu gazów redukujacych, które dla przeprowa¬ dzenia sposobu wedlug glównego patentu nie sa zdatne do regulowania ich skladu i to w taki sposób, ze stosunek pomiedzy CO2, CO i CH4 bedzie zdatny do tego ce¬ lu, znamienny tern, ze przepuszcza sie gazy przy takiej temperaturze przez rozzarzony materjal weglowy, np. koks lub podobne materjaly, by stosunek COz : CO wynosil — 3 —0,4, a stosunek CO: CH± co najmniej 1,5. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze tylko czesc gazów przepuszcza sie przez rozzarzony materjal weglowy przy jeszcze wyzszej temperaturze, by mie¬ szanka tej mniejszej czesci obrobionych ga¬ zów z pozostala, nieobrobiona czescia o- siagnela wymagany stosunek pomiedzy CO2, CO i CH± wedlug zastrz.

1. Kali-Industrie Aktiengesellschaft Carl Theodor Thorssell. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL