Wytwarzanie wegla i wodoru z weglo¬ wodorów albo zawiejajacyeh je gazów, np; metanu i jego homologów, mozliwe jest tyl¬ ko powyzej temperatury irozklawlu tych zwiazków. Wiadomo, ze np. metan w obec¬ nosci katalizatorów, jak niklu, kobaltu, ze¬ laza i t. d., rozpada sie na wegiel i wodór ponizej swej temperatury rozkladu, pomi¬ mo to jednak z metanu i t. d. w obecnosci katalizatorów niemozliwe bylo otrzymywa¬ nie wegla i wodoru na skale techniczna, Je¬ sli np. prowadzic metan w temperaturze od 400 do 800°C nad okruchami glinki, prze- pojonemi katalizatorem niklowym, to naste¬ puje rozszczepienie metanu na wegiel i wo¬ dór; wegiel jednakze wnika w pory glinki, która rozpada sie, wskutek czego wytwarza sie mieszanina mialko rozdrobnionej glinki i wegla, z której niemozliwe jesi otrzyma¬ nie czystego wegla. Podobnie zachowuja sie równiez inne nosniki katalizatorów i sa¬ me katalizatory.Obecnie wykryto, ze ten,, tók wazny technicznie, proces mozna prowadzic poni¬ zsi temperatury rozkladu weglowodorów, jesli zastosowac katalizatory i«uib mieszaniny katalizatorów, a jako ich nosniki mialko rozdrobniona sadze, wegiel drzewny i t d.Jesli mianowicie stosowac mieszanine mial¬ kiej sadzy lub zbrykietowanej sadzy i ni¬ klu albo sadzy i zelaza, ktb wreszcie mie¬ szanine katalizatora z tenji nosnikami, to juz ponizej temperatury rozkladu, nastepuje bardzo silne rozszczepienie metanu i t. &na mialko rozdrobniony wegiel i wodór.Sfc Otrzymuje sie produkt jednorodny zdatny po usiitóeciu k&ta&zatbra do rozmaitych ce¬ lów. Zamiast mialko rozdrobnionego lub zbrykietowanego wegla mozna stosowac od¬ powiednio potraktowany wegiel drzewny w postaci kawalków. Oddzielanie wytworzo¬ nego wegla nie nastrecza przytem zadnej trudnosci.Jako nosniki mozna stosowac zwiazki, latwo dajace sie oddzielic od wegla mecha¬ nicznie albo tez przy pomocy rozpuszcze¬ nia. Jesli, np. jako nosnik katalizatora, sto¬ sowac tlenek magnezy, to mozna ten tlenek rozpuscic w kwasie i w ten sposób oddzie¬ lic od otrzymanego wegla. Przy uzyciu sa¬ dzy i t. d., jako nosnika, zaleca sie nikiel, zelazo i t. d. w postaci mrówczanu, octanu i t. d. albo w postaci swiezo wytraconego wodorotlenku, stracajac go na sadzach, wzglednie mieszajac z sadza, a nastepnie rozkladajac i przy pomocy wodoru reduku¬ jac na metal. Celowo nalezy tak prowadzic proces, zeby weglowodory, jak metan i t. d. przeplywaja przez katalizatory i na drodze swej stykaly sie z niemi scisle, co sie je¬ szcze wzmaga przez odpowiednie zmiesza¬ nie, wytrzasanie i t. d. (Nastepuje przytem intensywne rozszczepianie weglowodorów.Poniewaz masa reakcyjna stale jest rozcienczana przez wytwarzajacy sie we¬ giel, wiec zaleca sie w sposób ciagly lub o- kfesowo dodiawac swiezego katalizatora, aby móc w ten sposób pracowac stale z ka¬ talizatorem bardzo aktywnym. W razie za¬ stosowania karbonylku, jak karbonylku ze¬ laza wzglednie niklu i t d., mozna odpowied¬ nie metale lub zwiazki metali osadzac na nosnikach, np. sadzy, weglu drzewnym i t. d., i rozkladac je, a nastepnie podczas procesu wprowadzac nowe ich porcje stale lub okresowo w postaci gazowej razem z metanem i t. d. Dla niniejszego procesu bar¬ dzo waznem jest prowadzenie pracy z za¬ stosowaniem szerokich granic stezenia ka¬ talizatora. Rozklad metanu albo innych we¬ glowodorów nalezy przeprowadzac mozli¬ wie calkowicie. Jesli sie to nie udaje w jed¬ nym aparacie, to produkt rozkladu prowa¬ dzi sie przez drugi aparat lub kilka apara¬ tów, aby umozliwic otrzymywanie czystego wodoru w jednym zabiegu. Przy odpowied¬ niej budowie aparatu wystarczy czasem jeden taki aparat.Katalizator, np. nikiel i t. d., mozna od¬ zyskiwac ponownie i wprowadzac go do procesu, a to w ten sposób, ze nikiel i t. d. zawarty w gotowym produkcie, przez trak¬ towanie tlenkiem wegla w nizszej tempera¬ turze, przeprowadza sie w karbonylek ni¬ klu i t d. Nastepnie Wprowadza sie go na swiezy nosnik, wzglednie na produkt za¬ wierajacy jeszcze katalizator, i w wyzszej temperaturze rozklada sie go z wydziele¬ niem tlenku wegla. Tlenek wegla jest ko¬ rzystnie wprowadzac do obiegu przy pomo¬ cy pompy, dzieki czemu nikiel, zelazo i t. d. mozna usuwac przy pomocy malych ilosci tlenku wegla. Waznem jest przytem, zeby mialko rozdrobniony metal zredukowac wo¬ dorem przed traktowaniem tlenkiem wegla.Stosujac, jako nosnik, okruchy glinki mozna, jak sie okazalo, przy silnem wzbo¬ gaceniu tego nosnika weglem otrzymac produkt nadajacy sie do pewnych celów, poniewaz zawiera on zarówno wegiel, jak i glinke w stanie bardzo duzego rozdrob¬ nienia.Sposób ten mozna jeszcze dalej polep¬ szyc i rozwinac, prowadzac proces z punk¬ tu widzenia stezenia katalizatora. A miano¬ wicie, zmieniajac stosunki ilosciowe kata¬ lizatora wzgledem ilbsci wegla, osiaga sie dzialanie specjalne, niemozliwe do osiagnie¬ cia w innych procesach. Naprzyklad, moz¬ na w punkcie wyjsciowym zastosowac czy¬ sty nierozcienczony katalizator i prowadzic przezen weglowodór, wytwarzajac w ten sposób sadze, sluzaca jako nosnik kataliza¬ tora, poczem mozna wlasciwy proces roz¬ poczac dopiero po odpowiedniem wzboga¬ ceniu katalizatora ta sadza. A wiec, naprzy- — 2 —klad, mozna zastosowac czysty nieirozcieri- czony katalizator, np, mialko rozdrobnione zredukowane zelazo i t. d., otrzymane z wo¬ dorotlenku zelazowego, straconego amonja¬ kiem. Nastepnie mozna przez proszek ten prowadzic metan, gazy zawierajace metan i t. d. lub inne weglowodory, wzbogacajac w ten sposób katalizator weglem, a nastepnie mozna przez czas dluzszy pracowac w okre¬ slonych granicach stezenia katalizatora* Odpowiednie stezenie katalizatora latwo przytem ustalic, dzieki czemu mozna pro¬ ces przez czas dluzszy prowadzic w spe¬ cjalnie korzystnych warunkach i w danym aparacie mozna w jednostce czasu rozszcze¬ piac maksymalne ilosci weglowodorów. Ten sprzyjajacy okres procesu mozna jeszcze przedluzyc, jesdi w celu osiagniecia specjal¬ nie korzystnego stezenia katalizatora, do¬ prowadzac ciagle lub okresowo swiezy ka¬ talizator, np* w postaci karbonylków i t. d Mozna równiez wprowadzac do pomieszcze¬ nia reakcyjnego katalizatory stale lub ma¬ sy zaktywowane, przyczem stale kataliza¬ tor przechodzi1 do produktu reakcji i prze¬ ciwdziala w teai sposób obnizeniu stezenia katalizatora, spowodowanego przez osadza¬ nie sie wegla.Korzystnie jest pracowac z zespolem aparatów, a mianowicie, prowadzac proces glówny w aparatach wykazujacych ko¬ rzystne stezenie katalizatora. Swiezy gaz prowadzi sie przytem najprzód przez apa¬ raty ze slabiej juz czynnym katalizatorem i dopiero potem przez aparaty o sprzyjaj a- cem stezeniu katalizatora.W ten sposób katalizator w aparatach tych ulega dalszemu rozcienczeniu,, az osia tecznie otrzymuje sie produkt o mozliwie malej zawartosci katalizatora, który wtedy moze pozostac w weglu albo tez mozna go usunac w zwykly sposób.Przy tym sposobie pracy z jednej stro¬ ny metan lub inne weglowodory przetwarza sie calkowicie roa wegiel i wodór, a jedno¬ czesnie specjalnie dobrze wyzyskuje sie aparaty, a prócz tego otrzymuje^ sie pro¬ dukt koneowy,. zawierajacy. mozliwie malo katalizatora, Przy .uzyciu niezupelnie czystych weglo¬ wodorów, np. zawierajacych siarke, dobrze jest najprzód przeprowadzic je w postaci gazowej w odpowiedniej temperaturze przez specjalne urzadzenie do usuwania siarki-, np. przez aparat, zaladowany proszkiem ze¬ laznym, albo tez przez inne zwykle urzadze¬ nie. Zanieczyszczenia mozna równiez unie¬ szkodliwic, stosujac odpowiednie dodatki do katalizatora, np, adkalja, Dalej mozna stosowac mieszaniny katalizatorów, ewen¬ tualnie, z dodatkiem aktywatorów.Oplacalnosc procesu mozna znacznie zwiekszyc przy specjalnie oszczednej go¬ spodarce cieplnej Jak sie okazalo, specjal¬ nie korzystnem jest wylozenie izolowanych aparatów szamota i t, d,f aby umozliwic gromadzenie mozliwie duzych ilosci ciepla, oraz prowadzenie ogrzanego gazu praaz u- klad aparatów mozliwie bez straty ciepla z jednoczesnem wyzyskaniem ciepla odlocirc, przyczem otrzymana sadze usuwa sie z apa¬ ratów w sposób ciagly lub co pewien czas, nie oziebiajac przytem aparatu, Proces niniejszy prowadzi sie korzystnie w temperaturze od 40ft do 7QQ?€r jednak w pewnych okolicznosciach pozadane jest sto¬ sowanie temperatur wyzszych, np. okolo 850°, np. dla metami, wtedy bowiem reak¬ cja j^est intensywniejsza* Wynalazek niniejszy pozwala takze zmieniac mialkosc sadzy. Zaleznie od za¬ stosowania mniej lub bardziej rozdrobnio¬ nego katalizatora, rozna jest takze mialkosc wytworzonej sadzy. Dlatego tez zaleca sie stosowanie katalizatorów zupelnie? mialkich, a przy uzyciu np, mialko rozdrobnionego zelaza zaleca sie zmieszac je uprzednio z gotowa sadza, dzieki czemu katalizator ten intensywniej wplywa na reakcje. Jesli wo¬ dorotlenek zelaza przed redukcja wodorem zmieszac z mialka sadza, to katalizator ten nadzwyczaj mialko rozdrobniony na mial- - 3 -klej sadzy, jako nosniku, powoduje osa¬ dzanie sie specjalnie mialkiej sadzy.Z produktu koncowego, o ile pozadany jest wegiel wolny od metalu, mozna katali¬ zator usunac w znany sposób, np. przez traktowanie tlenkiem wegla, korzystnie pod cisnieniem w celu przetworzenia katalizato¬ ra na karbonylek metalu, albo traktowanie kwasami, albo tez na drodze mechanicznej.Przy usuwaniu zelaza, jako korbonylku, powstaje czesto jeszcze weglik zelaza, któ¬ ry dobrze jest rozkladac kwasami. Obec¬ nosc niewielkich ilosci katalizatora, np. ze¬ laza, w sadzy nie przeszkadza jej zastoso¬ waniu, np. do wyrobu kauczuku.Zgodnie z wynalazkiem, mozna stosowac metan lub gazy zawierajace metan oraz in¬ ne aromatyczne i alifatyczne weglowodory.Mozna, np,, poslugiwac sie etanem, meta' nem lub etanem z domieszka etylenu, pen¬ tanem i t. d., jak równiez benzenem, to¬ luenem i t. d., a zamiast poszczególnych ka¬ talizatorów mozna stosowac ich miesza¬ niny.Specjalne znaczenie ma zastosowanie cieklych alifatycznych i aromatycznych we¬ glowodorów lub mieszaniny weglowodorów, np. nafty i t. d., stanowiacych czesto duze ilosci niepotrzebnych odpadków.Rozszczepianie tych weglowodorów za¬ chodzi bardzo energicznie i dzieki temu mozna przy pomocy malych aparatów o- trzymac duze ilosci sadzy i wegla, a jedno¬ czesnie cennego gazu, glównie wodoru.Trzeba specjalnie zaznaczyc, ze wyzsze weglowodory alifatyczne i aromatyczne da¬ ja sie latwiej rozszczepiac, niz metan. Roz¬ szczepianie metanu, zarówno ze wzgledu na wysoka temperature, jak i na wrazli¬ wosc oraz aktywnosc katalizatora, wymaga specjalnych warunków. Natomiast, jak sie okazalo, wyzsze weglowodory, np. nafta, nawet mocno zanieczyszczone siarka, moz¬ na nawet w nizszej temperaturze niz me¬ tan gladko rozszczepiac przy pomocy zela¬ za lub innych katalizatorów osadzonych na weglu, przyczem otrzymuje sie doskotiala sadze.Otrzymany wegiel ma doskonale wla¬ sciwosci. Mozna go stosowac, jako sadze, np. w przemysle kauczukowym, a takze, jak sie okazalo, weglowi temu mozna nadac specjalne wlasciwosci zapomoca odpowied¬ niej obróbki. Mozna, np., traktujac wegiel ten kwasem weglowym w wyzszej tempera¬ turze, otrzymac bardzo czynny wegiel od¬ barwiajacy.W pewnych warunkach korzystnem jest stosowanie gazu, otrzymywanego przy roz¬ szczepianiu metanu lub innych weglowodo¬ rów, jako gazu grzejnego w tymze procesie.Przyklad I. 100 czesci sadzy miesza sie ze stezonym roztworem octanu niklu, w ilo¬ sci odpowiadajacej 20 czesciom niklu me¬ talicznego, nastepnie mieszanine sie suszy i w elektrycznie ogrzewanej rurze zelaznej rozklada sie ja w strumieniu azotu i redu¬ kuje wodorem w temperaturze okolo 250 do 325°. Po skonczonej redukcji ponad mie¬ szanina ta przeprowadza sie metan albo gaz, zawierajacy metan w temperaturze 600 do 850°C, korzystnie od 700 do 750°C. Gaz mozna wtlaczac albo przesysac. Nalezy przytem dbac o intensywne zetkniecie me¬ tanu z katalizatorem. Osiaga sie to przy po¬ mocy odpowiednio zbudowanych mieszadel albo przy pomocy wstrzasania. Dobrze jest stosowac do tego celu aparaty piono¬ we. Podczas rozkladu metanu na we¬ giel i wodór w rurze reakcyjnej zbiera sie mialko rozdrobniony wegiel. Jesli gaz po opuszczeniu aparatu rozkladajacego zawiera jeszcze metan, to wprowadza sie go przeciwpradowo jeszcze do dru¬ giego aparatu, az do calkowitego rozkladu metanu. W ten sposób oprócz wegla otrzy¬ muje sie wodór wolny od metanu, • Swiezy gaz podgrzewa sie, wyzyskujac cieplo ga¬ zów uchodzacych z aparatu. Prócz tego, mozna gazy przed wejsciem do komory roz¬ kladowej jeszcze specjalnie ogrzewac. Je¬ sli zdolnosc do reakcji obniza sie skutkiem — 4 —rozcienczenia katalizatora przez wytworzo¬ ny wegiel, to wraz z metanem mozna wpro¬ wadzac karbonylek niklu. Wydziela sie wte¬ dy nikiel w postaci bardizo mialko rozdrob¬ nionej i katalitycznie czynnej. Karbonylek niklu mozna równiez doprowadzac do me¬ tanu w sposób ciagly w malych ilosciach, a takze moznaby doprowadzac katalizatory stale.Od czasu do czasu z komory reakcyj¬ nej usuwa sie czesc jej zawartosci. Usuwa¬ nie wytworzonego wegla moze sie równiez odbywac w sposób ciagly, np. przy pomocy samego uchodzacego gazu.Katalizator, jeszcze zawarty w otrzy¬ manym weglu, mozna usunac przy pomocy rozpuszczenia albo tez w postaci karbonyl¬ ku i wprowadzac go ponownie do procesu.Zamiast metanu, mozna stosowac etan, pentan lub benzen i t. d.Przyklad II. W tym samym aparacie, jak w przykladzie I, jako nosnik kataliza¬ tora, stosuje sie sadze, do których dodano tyle szczawianu zelaza albo swiezo straco¬ nego tlenku zelaza, zeby produkt po roz¬ kladzie i redakcji wodorem zawieral 30 cze¬ sci metalicznego zelaza. Nad katalizatorem tym w temperaturze 600 do 850°C prowa¬ dzi sie metan lub gaz, zawierajacy metan.Nastepuje przytem intensywne rozszcze¬ pianie metanu na wodór i mialko rozdrob¬ niony wegiel. Gdy reakcja zacznie slabnac, doprowadza sie nowy katalizator, np. w po¬ staci karbonylku zelaza. Mozna to usku¬ teczniac okresowo albo w sposób ciagly.Zamiast szczawianu zelaza lub wodoro¬ tlenku zelaza mozna, jako katalizator, od poczatku stosowac karbonylek zelaza albo mieszaniny rozmaitych katalizatorów.Przyklad III. Stosuje sie ten sam apa¬ rat i taki sam katalizator, jak w przykla¬ dzie IL Przez wkraplacz doprowadza sie pentan. W temperaturze 600 do 700° naste¬ puje rozklad pentanu na wodór i bardzo mialko rozdrobniony wegiel.Przyklad IV. Doswiadczenie prowadzi sie, jak poprzednio, w temperaturze 600 do 700^C. Jako katalizator stosuje sie nikiel, stracony na weglu drzewnym albo sadzy, a przez wkraplacz wprowadza sie benzen.Benzen rozszczepia sie na mialko rozdrob¬ niony wegiel i na wodór, a jako produkt przejsciowy tworza sie duze ilosci metanu.Zamiast benzenu mozna stosowac inne weglowodory aromatyczne. PL