136910. lajstromszámú szabadalom • Eljárás az ammónia-szintézishez való gázelegyek előállítására

Megjelent: 1961. május 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 136 910. SZÁM 12. k. 1-7. OSZTÁLY — G-9585. ALAPSZÁM Eljárás az ammónia-szintézishez való gázelegyek előállítására Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt, vormals Roessler cég, Frankfurt a/M. A bejelentés napja: 1942. október 5. Németországi elsőbbsége: 1942. március 13. Az ammónia szintéziséhez tudvalevően oly gázelegyre van szükség, amely nitrogénből és fölös mennyiségű hidrogénből áll. Az arány célszerűen 1 térf. nitrogénre 3 térf. hidrogén. E gázelegy előállítása ez ideig olyképp történt, hogy az ipar helyi viszonyai szerint a hidrogént vagy elektrolízises úton, vagy szénnek kigázosítása, illetve elgázosítása útján, mélyhűtéssel illetve a szénhidrogének krakkolásával kombináltan kapták. A .,• hidrogént azután a levegő cseppfolyósítása útján előállított nitrogénnel keverték, de úgy is eljártak, hogy a hidrogént olyan mennyiségű levegővel oxidálták, hogy az oxidáció folyamán keletkezett víz elválasztása után a fent megjelölt összetételű nitrogén-hidrogén elegy álljon elő. Mindezek az eljárások azonban nagy energiamennyiségeket vagy igen terjedelmes berendezéseket igényelnek. A találmány új utat jelöl meg az ammóniaszintézishez való gázelegy egyszerű előállítására. A találmány lényege az, hogy a szénhidrogénekből, levegőből és előnyösen még szabad oxigénből álló gázelegyet magasabb, 5 atm és ezt meg-,' haladó nyomásnak vetjük alá, majd meggyújtással robbantjuk, az eközben keletkezett kormot leválasztjuk, a keletkezett gázelegyet vízgőz hozzáadása után magasabb, a szénoxid-vízgőz; elegyek átalakításához (konvertálásához) szokásos hőmérsékleteken és légköri vagy magasabb nyomáson oly katalizátorokon vezetjük át, amelyek a szénoxidot és vízgőzt széndioxiddá és hidrogénné alakítják át (konvertálják), majd végül a keletkezett széndioxidot ismert módon eltávolítjuk. Széntartalmú kiindulási anyagként a találmány szerint gáz alakú,, elpárologtatható, vagy akár szilárd szénhidrogének, mint pl. metán,, illetve földgáz, propán, benzol, naftáim, a legkülönbözőbb forráspontú kőolajpárlatok, montánviasz, paraffin, kőszénpor, illetve barnaszénpor stb. jönnek tekintetbe. Az említett anyagokat egyenként vagy tetszés szerinti keverékekben alkalmazhatjuk. Adott esetben a gázokat még szénoxiddal, illetve hidrogénnel vagy vízgázzal elegyítve használhatjuk fel. A találmány szerint e széntartalmú kiindulási anyagokat levegővel elegyítjük és: azután magasabb nyomásoknak, pl. 5—50 atm nyomásnak vetjük alá, majd nyomásálló edényzetben robbantjuk. Az elegyarányt és a nyomást úgy kell választanunk, hogy az elegy robbantható legyen. E célra előnyös, ha még szabad oxigént is keverünk hozzá. Másrészt a robbanási készséget úgy is növelhetjük, ha az elegyhez endoterm szénhidrogéneket, mint pl. acetilént adunk. E különböző változtatási lehetőségek révén a felhasznált szénhidrogénektől függően módunkban van az elegyarányt úgy beállítanunk, hogy a gáz alakú robbanási termékek konvertálás és a széndioxid elválasztása után a nitrogént és a hidrogént a kívánt arányban tartalmazzák. Az eljárás foganatosítására elegendő, ha pl. metánt kb. 20 atm nyomásra sűrítünk. Egyidejűleg oxigénben 40% tartalomra dúsított levegőt is az előbbi nyomásra hozunk. A két gázt ezután közvetlenül a robbantási edény elé kapcsolt keverőedényben vagy fúvókában elegyítjük és azután a nyomásálló edényben gyújtással, pl. villamos^szikragyújtással robbantjuk. E művelethez előnyösen hosszabb hengeres tartályokat alkalmazunk robbantási edényként és a gyújtási' pontot kb. ez edény közepébe helyezzük, pl. úgy, hogy a gyújtás helye a robbantási edény legközelebb fekvő homlokfalától legalább a hengerhossz 1/3-ának megfelelő távolságban feküdjék. Amennyiben szilárd szénhidrogéneket mint pl. barna szénport, vagy tőzegport alkalmazunk, célszerű, ha ezeket közvetlenül a robbantási edény előtt vagy akár egyenesen a robbantási edénybe nyomjuk be, olyanféleképpen, mint ahogyan ez a Diesel-motorokban- történik. Robbanáskor a finom eloszlású szén korom alakjában válik ki. Ezt a kormot minden egyes, periodikusan végiehajtott gyújtás után a robbantási edény periodikus, nyitásakor a nyomásálló edényből kiözönlő gázokkal együtt távolítjuk el és azután tetszés szerinti porleválasztókban gyűjthetjük össze. Az így keletkezett korom kitűnő fekete festék, de a lágy gumi előállításához szükséges töltőkoromként is kiváló.