PL20507B1 - Sposób wiazania azotu atmosferycznego na tlenek elektrycznego. cyjanowodór zapomoca luku - Google Patents

Description

Badania ostatniej doby ustalily wazna role dzialania elektronów na efekt chemicz¬ ny wyladowan elektrycznych (patrz E. Bri¬ ner i A. Rivier Helv. Chim. Acta t. 12 str. 881. 1929). Wykazano, ze elektrony biora udzial w reakcjach i aktywuja czasteczki al¬ bo atomy w ukladach, w których odbywaja sie wyladowania elektryczne, np. podczas o- trzymywania tlenku azotu przez aktywacje azotu i tlenu zapomoca luku elektryczne¬ go. To samo dotyczy równiez kwasu cyja¬ nowodorowego, powstajacego wskutek dzia¬ lania luku elektrycznego na mieszaniny azo¬ tu i weglowodorów.Skutek chemiczny wyladowan elektrycz¬ nych mozna polepszyc, stosujac jako mate- rjal elektrodowy ciala, latwo dostarczajace elektronów. Cialami temi moga byc takie, które, jak np. tlenki wapniowców, posia¬ daja wysoka termojonowa zdolnosc emisji, t. j. latwo wysylaja elektrony pod wply¬ wem podwyzszenia temperatury. Zgodnie z zaleznoscia, wykryta przez Spanner'a (Annalen der Physik t. 75 str. 609, 1924), miedzy termojonowa zdolnoscia emisyjna a budowa elektronowa, cialami temi powin¬ ny byc najlepiej zwiazki metalu, nalezace¬ go do grupy potasowców albo wapniowców,w rodzaju ich tlenków i t. d. Istotnie stwierdzono (E. Briner, Boner i Rothen, "Hcfv. Chim. Acta t. 9 str. 634, 1936 i II.Chim. Phys. t. 23 &tr. 788, 1926), ze obec¬ nosc takich zwiazków, jak tlenek bartu znacznie polepszala otrzymywanie na dro¬ dze termicznej tlenku azotu z mieszaniny azotowo-tlenowej.Tego rodzaju substancje zaproponowa¬ ne zostaly przez E. Briner'a i A. Rivier'a (patent szwajcarski Nr 141011 i Helv.Chim. Acta t. 12 str.881, 1929), jako po¬ wloki elektrod do syntezy tlenku azotu za- pomoca luku elektrycznego. Zgodnie z. przewidywaniami teoretycznemi, autprzy ci dowiedli, ze zwiazki o wielkiej zdolnosci emitowania elektronów, jak tlenki pota¬ sowców lub wapniowców, albo inne zwiazki, w rodzaju np. krzemianów, umieszczone na elektrodach, polepszaly wydajnosc wiaza¬ nia azotu na tlenek w luku elektrycznym.Proces ten jednak posiada niedogodnosc, polegajaca na tern, ze te czynne osady na elektrodach przylegaja do nich niedosta¬ tecznie podczas dlugotrwalego dzialania luku, stosowanego w procesie przemyslo¬ wym.Uwzgledniajac, ze aktywnosc zwiazków potasowoowych albo wapniowcowych, osa¬ dzonych na elektrodzie, jest powodowana obecnoscia zawartego w nich metalu z gru¬ py potasowców albo wapniowców, w rodza¬ ju wskazanych powyzej, do wytwarzania elektrod stosuje sie wedlug wynalazku stop metalu elektrodowego z potasowcem (so¬ dem, litem i t. d.), wapniowcem (wapniem, strontem i t. d.), albo jednoczesnie z meta¬ lami obu tych grup. Potasowce albo wap- niowce odznaczaja sie istotnie najwieksza termojonowa zdolnoscia emisji i posiadaja najnizszy potencjal jonizacyjny. Dzieki te¬ mu, najlatwiej dostarczaja one elektronów, od których dzialania zaleza w mniejszym lub wiekszym stopniu syntezy chemiczne, uskuteczniane przy pomocy wyladowan e- lektrycznych. Stwierdzono, ze, stosujac ta¬ kie elektrody, zwieksza sie znacznie wy¬ dajnosc wiazania azotu. Prócz tego, to po¬ lepszenie wydajnosci stwierdzono nietylko dla wiazania azotu na tlenek w luku elek¬ trycznym, plonacym w mieszaninie azotu z tlenem, lecz takze dla wiazania azotu w po¬ stacicyjano-wodoru zapomoca luku, zapa¬ lonego w mieszaninie azotu z weglowodo¬ rami.Nalezy zaznaczyc, ze latwosc emisji e- lektronów przez potasowce i wapniowce wyzyskanp fuz do fabrykcji katod lamp T. S. F., rurek swietlacych, uzywanych do reklam swietlnych, ar#z do swiec, zapala¬ jacych silniki wybuchp«we. Co sie tyczy za¬ stosowania wyladowan elektrycznych do dzialan chemicznych, t. j. zastosowania specjalnie tutaj rozwazanego, nalezy wy¬ mienic patent francuski Nr 463821. Przed¬ miotem tego patentu jest sposób wytwarza¬ nia luków elektrycznych, w celu otrzymy¬ wania tlenku azotu z powietrza atmosfe¬ rycznego albo z mieszanin tlenu i azotu, przy uzyciu elektrod, wykonanych z takich metali, jak glin i krzem, które nie wytwa¬ rzaja tlenków, zdolnych do rozkladania w wiekszym lub mniejszym stopniu swem dzialaniem katalitycznem tlenku azotu, po¬ wstalego w luku elektrycznym. Zgodnie z omawianym patentem, ten sam cel mozna osiagnac jeszcze korzystniej, stosujac spe¬ cjalne elektrody z glinu i krzemu z pota- sowcami i wapniowcami, jak wapniem, ba¬ rem, cerem, rubidem i t. d. albo z torem, których tlenki moga dzialac katalitycznie, powodujac powstawanie tlenku azotu. Na¬ lezy zaznaczyc, ze wynalazek opiera sie specjalnie na stosowaniu glinu i krzemu, jako metali, sluzacych do budowy elektrod, i do tych metali wprowadza dodatki pota¬ sowców albo wapniowców, które wytwarza¬ ja tlenki, sprzyjajace powstawaniu tlenku azotu.Ulepszenie wedlug niniejszego wyna¬ lazku dotyczy specjalnie zastosowania me¬ tali grupy potasowców! i wapniowców, któ- — 2 —re stapia sie z jakimkolwiek z takich metali, jak miedz, nikiel albo zelazo, stosowanych zwykle jako elektrody w piecach elektrycz¬ nych do wiazania azotu na tlenek, albo z takich metali, które sa stosowane zwykle, jako elektrody w piecach elektrycznych do wiazania azotu na cyjanowodór. Mozna je stapiac równiez z innemi metalami, których stosowanie okazalo sie korzystne, np. ze srebrem (patent amerykanski Nr 1517727).Prócz tego, metale ciezkie, np. stale chro- mo-niklowe, stopy niklu i miedzi (metal Monela) i t. d. mozna stapiac z metalami grupy potasowców i wapniowców. Nie jest absolutnie konieczne, zeby obie elektrody luku elektrycznego mialy sklad wedlug wynalazku, poniewaz juz jedna elektroda o takim skladzie, lacznie z elektroda zwykla, daje dobry wynik.Natomiast wynalazek niniejszy nie obej¬ muje elektrod glinowych, krzemowych al¬ bo wykonanych ze stopów tych metali, po¬ niewaz wydajnosci, otrzymane z elektroda¬ mi tego typu, sa znacznie mniejsze. Sku¬ tecznosc metali grupy potasowców lub wap¬ niowców w elektrodach uwidoczniono w ni¬ zej podanem zestawieniu otrzymanych wy¬ ników: Luk o 140 miliamperach, plonacy w po¬ wietrzu pod cisnieniem atmosferycznem Materjal elektrody Cu . . . . . .Cu-Li (0,8% Li) .Cu-Li (1.7% Li) .Cu-Li ( 3% Li) .Cu-Ca (1,5% Ca) .Cu-Ca-Li (1% Ca, i 1% Li) . . . .Cu-Ba (0,9% Ba) .Ag Ag-Li (4% Li) . . wydajnosc 1/godz 25 25 25 25 40 25 25 40 40 napiecie luku w woltach 957 805 590 495 700 480 935 687 610 polepszenie w %% wydajnosci energe¬ tycznej wiazania azotu 58% 97% 158% 69% 116% 46% — 51% Polepszenie to stwierdzono równiez w aparacie najpotezniejszym, pracujacym pradem o natezeniu 3 amp. i o mocy 2 do 3 kilowatów (zamiast 140 miliamperów i 80 do 140 watów w aparacie, stosowanym do prób poprzednich): Materjal elektrody Cu . . . . . .Cu-Li (1,7% Li) .Cu-Li (3% Li) . . wydajnosc m3/godz 5,7 5,7 5,7 napiecie luku w woltach 1070 750 650 Procentowe polep¬ szenie wydajnosci energetycznej wia¬ zania azotu 78% 108% — 3 —Luk o 140 miliamperach, plonacy w mieszaninie metanu i azotu pod cisnieniem 100 mm; Materjal elektrody Cu , Cq-U (0,8% Li) . wydajnosc ; io 10 napiecie luku w woltach 675 580 Procentowe polep¬ szenie wydajnosci energetycznej wia¬ zania azotu 25% Luk, zapalony w mieszaninie azotu i pary benzynowej: Cu Cu-Li (1,7% Li) 10 10 Jak widac, polepszenia sa bardzo znaczne i moga dosiegac w przyblizeniu 160%.Nalezy zaznaczyc, ze polepszen tych nie zawdziecza sie zmianie mocy luku, po¬ niewaz, jak stwierdzono, moc ta nie podle¬ ga zmianie, jesli sie ma do czynienia nie z metalem czystym, lecz ze stopem.Co wiecej, obnizenie napiecia, dzieki za¬ stosowaniu elektrod typu opisanego, obni¬ za nawet ilosc potrzebnej energji. Dzieki te¬ mu temperatura gazów jest nizsza, a tern samem zmniejsza sie rozpad wytworzone¬ go tlenku azotu albe cyjanowodoru i temu wlasnie nalezy przypisac zwiekszenie wy¬ dajnosci w stosunku do ilosci elektryczno¬ sci zuzytej.Obecnosc w elektrodach metalu grupy potasowców lub wapniowców sprzyja rów¬ niez w znacznym stopniu trwalosci luku.Wreszcie, stwierdzono, ze obecnosc w elektrodach malych ilosci metali grupy po¬ tasowców albo wapniowców nietylko nie sprzyja zuzywaniu sie elektrod, lecz nada¬ je im wieksza odpornosc. Wskutek tego tez, np. w luku, zapalonym w mieszaninie azo- towo-tlenowej, elektrody miedziane, za¬ wierajace wapn, sa mniej utleniane od e- lektrod czysto miedzianych. Nalezy tu za¬ znaczyc, ze metale grupy potasowców i wapniowców, których zastosowanie zaleco- 680 450 65% no w wynalazku -piniejszym, sa obecnie ta¬ nie w przemysle.Dodanie do elektrod metali z grup po¬ tasowców lub wapniowców powoduje: 1. zwiekszenie wydajnosci energetycz¬ nej wiazania azotu na tlenek w luku, plo¬ nacym w mieszaninie azotowo-tlenowej, al¬ bo na cyjano-wodór w luku, plonacym w liiieszaninach azotowo-weglowodorowych; 2. wzrost stezenia wytworzonych zwiazków azotowych; 3. znacznie wieksza trwalosc luku.Dodatki te zatem powoduja znaczne u- lepszenie zwyklych procesów wiazania azo¬ tu zapomoca luku elektrycznego. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób wiazania azotu atmosferyczne¬ go na tlenki i cyjanowodór zapomoca luku elektrycznego, znamienny tern, ze stosuje sie elektrody, wykonane z metali* uzywa¬ nych zwykle w tym celu, w rodzaju miedzi lub zelaza, polaczonych z metalami grupy potasowców lub wapniowców, albo jedno¬ czesnie z metalami obydwóch tych grup. Emil Brincr, Charles He nr i Wakker. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL