148571. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumnitrid gyártására
148.571 3 alkalmas az alábbi endoterm krakkolási és nitridképzési reakciók termikus kiegyensúlyozására: (2/a) 3 CH4 -» 3 C + 6 H 2 ' (1) A12 0 3 + 3 C + N 2 > 2 A1N + 3 CO ami egyesítve az alábbi össz-reakciónak felel meg: (5)A12 0 3 + 3 CH 4 + N 2 —>2 A1N -f 3 CO + 6 H2 emellett a (4) óvatos elégetési reakció' során kapott gázelegy nitridképző hatást fejt ki az alumíniumoxid jelen találmány szerinti kezelésének hőmérsékletén. Az ilyen eljárásmód esetében a kezelés végén kapott gázok közvetlenül elégetésre kerülnek; az ily módon kapott kalória-mennyiséget azután közvetve átadhatjuk a kezelésre kerülő reakció-tömegnek és/vagy a krakkolandó szénhidrogéneknek és az érlntkeztető készülékbe bevezetésre kerülő levegőnek; ez a hőátadás pl. a hőkicserélők ismert elve szerint történhet. A bejelentő további megállapítása szerint a találmány tárgyát képező eljárás gyakorlati kivitele oly módon történhet, hogy az alumíniumoxidot vagy „rögzített ágyban", vagy „mozgó ágyban", vagy pedig „fluidizált ágyban" hozzuk érintkezésbe a gáz alakú szénhidrogénekkel és/vagy a nitrogénnel. . , Rögzített ágyas rendszer esetében, amelyet vázlatosan az 1. ábra szemléltet, a 2—20 mm átmérőjű, belül üreges, pórusos részecskék alakjában alkalmazásra kerülő (10) alumíniumoxidot a megfelelő tűzálló anyaggal, pl. grafittal vagy az alumíniumnitrid általi korróziónak és a nitrogénnel való reakciónak-. a fennálló hőmérsékleti f eltéte' lek mellett ellenálló egyéb tűzálló anyaggal bélelt (12) reakciókamrába helyezzük. Ennek a reakciókamrának a bélése grafit helyett pl. tiszta alumíniumnitridből vagy alumiíniumoxidból is készülhet. Az alumíniumoxid tömegét itt ismert közvetlen vagy közvetett hevítési módszerek segítségével arra a kívánt hőmérsékletre hevítjük, amely a szénhidrogének krakkolására és/vagy az alumíniumoxid, szén és nitrogén alumíniumnitrid képződését eredményező reakciójának .lefolytatására szükséges. így pl. krakkolás céljaira az alumíniumoxid tömegét legalábbis a krakkolási zónában, kb. 1100 C° feletti, célszerűen 1200 C° és 1400 C° közötti hőmérsékletre hevíthetjük, míg olyan esetekben, amikor a krakkolási reakciót az alumíniumnitridképzéssel egyidejűleg folytatjuk le, a hevítés 1400—1750 C° hőmérsékletre történik. Az alumíniumnitrid előállítása céljár^ szolgáló nitridképző zónát, amely vagy a krakkolási zónához csatlakozik vagy azzal közös lehet, 1400' C° ós 1750 C° közötti hőmérsékletre, előnyösen 1600— 1750 C°-ra hevítjük. Amikor az alumíniumoxid tömegét ily módon a kívánt hőmérsékletre hevítettük, a krakkolandó szénhidrogént és a nitrogént (levegővel keverten vagy anélkül) bevezetjük a (12) kamrába a (14) bebocsátó nyíláson keresztül; a szénhidrogén és a nitrogén bevezetése vagy egyidejűleg, vagy egymás után (előbb a szénhidrogén, azután a nitrogén) történik. Ezeket az anyagokat előnyösen olyan sebességgel - vezetjük be a (12) kamrába, hogy egyrészt a szénhidrogén krakkolása a felhevített alumíniumoxid-részecskék jelenlétében olyan teljesen végbemenjen, amennyire ez csak lehetséges, másrészt pedig az alumíniumoxid,.a redukáló szén és a nitrogén nitridképző reakciója nagy nitridhozammal menjen végbe. A (12) kamrából a (16) szelepen keresztül elszívatott gázok kibocsáthatók a szabad légkörbe, elonyösebb azonban, ha kinyerjük e gázok hőtartalmát, ami pl. oly módon történhet, hogy a távozó gázokat a (18) hőkicserélőn vezetjük keresztül, a (20) csővezetéken át ide bevezetett szénhidrogén előmelegítése céljából. Ezután az éghető anyagokat, mint szénmonoxidot és hidrogént tartalmazó távozó gázokat a (22) égőben elégethetjük és az. így termelt hőt is hasznosíthatjuk oly módon, hogy az égési gázokat a (24) hőkicserélőn vezetjük keresztül, ahol hőtartalmukat átadják a kamrába bevezetendő nitrogénnek és/vagy levegőnek. A nitrogén (levegő) és a szénhidrogén fel is cserélhető ezekben a hőkicserélőkben, amennyiben ez kívánatos. A szükséges hőmennyiséget i bármely egyéb hevíttéái vagy hőkicserélési módszerrel is szolgáltathatjuk a rendszernek, egyebek között pl. úgy, amint ezt a fentebbiekben leírtuk. A mozgóágyas rendszer esetében, amelyet vázlatosan a 2. ábra szemléltet, az előnyösen kb. 20 mm átmérőjű vagy ennél kisebb, üreges szemcsék alakjában alkalmazásra kerülő alumíniumoxidot folytonos áramban vezetjük be a tűzálló anyaggal bélelt (30) reaktor-kamrába. Az alumíniumoxid-részeoskéket a kívánt, krakkolás és/vagy nitridképzés céljaira megfelelő hőmérsékletre hevítjük. A felhevített aluroíniumoxid-részecskéket a (30) kamra felső részén levő (32) bevezető-nyílástól gravitáció segítségével továbbítjuk a kamra fenekén levő (34) kivezető-nyílásihoa; ezek az alumíniumoxid-részecskék a kamrán való áthaladásuk közben a szénhidrogén-gőzökkel és a .nitrogénnel kerülnek érintkezésbe és így alumíniumnitridet képeznek, amelyet mint reakcióterméket, a (34) nyíláson át vezetünk ki a kamrából. A gáz alakú szénhidrogénnek a reaktor-kamrába való bevezetése az alumíniumoxiddal párhuzamosan, a kamra ugyanazon végén, vagy ellenáramban, a kamra ellenkező végén történhet, miközben a szénhidrogén- krakkolási reakciója, amely ,,in situ" képez redukáló szenet, az alumíniumoxid-részecskék felületén, valamint az alumíniumoxid és a nitrogén redukáló szén jelenlétében végbemenő alumíniumnitridképző reakciója az - áramló reagáló anyagok érintkezése közben folyik le, mialatt az alumíniumoxid a kamrában tartózkodik. A kamrából kilépő anyagok hőtartalma ebben az esetben is hasznosítható. A kamra fenekén kilépő alumíniumnitrid terméket a (36) hőkicserélőn vezethetjük keresztül és itt előhevíthetjük a szénhidrogént, amelyet a (38) szelepen keresztül, szabályozott mennyiségekben vezetünk be a kamrába. A (40) csővezetéken át a kamrából távozó gázokat a (42) hőkicserélőn vezethetjük keresztül, ahol az alumíniumoxidot hevíthetjük fel előzetesen, a kamra egyik végén történő bevezetése előtt. A távozó gázok éghető alkotórészeit a (44) égőben égethetjük el, majd az égési termékeket a (46) hőkicserélőn vezetjük keresztül, ahol a. nitrogen
