148571. lajstromszámú szabadalom • Eljárás alumíniumnitrid gyártására

148.571 ) yagy levegő előhevítése történhet meg a kamrába Való bevezetés előtt. A 3. ábrán vázlatosan szemléltetett fluiditólt ágyas rendszer esetében az (50) alumíniumoxidot finomszemcséjű, előnyösen 1 rnni-nél kisebb- szemcseátmérőjű alakban vezetjük be az (52) hőszigetelt kamra egyik végén, egy vagy több (54) pórusos hordozófelületre; e felületek felett az alumíniumoxid-részecskék fluidizált ágy alakjában folytonos mozgásban vannak a hordozófelületek ellenkező vége felé, a kamra kilépő nyílásáig. A kamrában az alumíniumöxid-részecskéket erre alkalmas közvetlen vagy közvetett hevítési módszerrel a kívánt hőmérsékletre hevítjük, amelyen azután a .szénhidrogén krakkolása és az alumíniumoxid, redukáló szén és nitrogén nitridképző reakciója végbemegy. A fluidizált ágy alakjában tartott felhevített alumíniumoxid-részecskék a szénhidrogéngőzöknek és a nitrogénnek a fluidizált ágyon keresztülhaladó áramával érintkeznek; ez utóbbiakat a kamra alsó részében levő számos (56) bevezető nyíláson át vezetjük be a kamrának a gázok ill. gőzök felfelé áramoltatására szolgáló alsó terébe; innen ezek a pórusos hordozólapon és a fluidizált ágyon keresztül áramlanak felfelé és az alumíniumoxid-részecskékkel érintkezve reakcióba lépnek. A gáz alakú reakciótermékek azután a kamra tetején lépnek ki az (58) nyíláson keresztül. Az ilyen rendszerű berendezés két zónára osztható, a szénhidrogén krakkolási zónájára és az ezt követő nitridképző zónára. Ebből a célból az (52) kamrát két szakaszra oszthatjuk, az első szakaszba történik a szénhidrogén-gőzök bevezetése, krakkolás és finom eloszlású, reakcióképes szénnek az alumíniumoxid-részecskék felületére való lerakása céljából; a szénrészecskékkel ily módon bevont alumíniumoxid-szemcsék azután folytonos előrehaladó mozgással jutnak a következő, nitridképző szakaszba, ahova a nitrogént vezetjük be, az alumíniumoxiddal és szénnel való reagáltatás céljából. A krakkoló szakaszt így 1100—1400 C°, a nitridképző szakaszt pedig 1400—1750 C°. előnyösen 1600—1750 C° hőmérsékletre hevíthetjük, eljárhatunk azonban oly módon is, hogy mindkét szakaszt egyformán a nitridképzés szempontjából legelőnyösebb hőmérsékletre fűtjük fel. Minthogy a kamrából távozó gázok árama rendszerint némi szilárd alumíniumoxidot ragad magával, célszerű a távozó gázokat valamilyen elválasztóbeerndezésen, pl. a (60) ciklonon keresztülvezetni, a szilárd részecskék eltávolítása céljából. Ezek a szilárd részecskék — alumíniumoxid felületileg szénnel bevont alumíniumoxid és alumíniumnitrid — azután a betáplálásra kerülő szilárd anyag egy részeként visszakeringtethetők a rendszerbe. A szilárd részecskéktől mentesített gázok, amelyek éghető alkotórészeket is tartalmaznak, a (62) égőben elégethetők, majd a (64). hőkicserélőn vezethetők keresztül, ahol a nitrogén vagy a szénhidrogén ily módon előhevíthető a kemencébe való bevezetés előtt. A 4. ábra a fluidizált ágyas rendszernek egy módosított kiviteli alakját szemlélteti. Ebben a rendszerben az alumíniumöxid-részecskéket finoman elosztott alakban lebegtetjük a szénhidrogéngőzök és/vagy a nitrogén (levegő) felfelé haladó áramában. A felhevített alumíniumoxid mozgásban levő részecskéi a szénhidrogén-gőzökkel érintkeznek és az ez .utóbbiak krakkolódása révén keletkező szén benső érintkezésben, egyenletes eloszt lásban rakódik le az alumíniumoxid-szemcsék felületére; a szénnel így bevont alumíniumoxidszemcsék azután ugyanebben a műveletben vagy ezt követően nitrogénnel kerülnek érintkezésbe, az alumíniumnitrid képződését eredményező termikus reakció lefolytatása céljából. Az áramló gázok által tovaragadott alumíniumnitrid-tömeget és a jelenlevő egyéb szilárd anyagokat az ásamló gázok ül. gőzök a hevített reaktor-kamrából a (72) elválasztóba, célszerűen ciklonba viszik, ahol a szilárd részecskéket különválasztják a gázokból ill. gőzökből. A szilárd részeket egészben vagy részben visszakeringtethetjük a (70) kamrán keresztül, mindaddig, míg az alumíniumoxidnak alumíniumnitriddé való átalakulása lényegileg teljessé nem válik. Eljárhatunk azonban oly módon is, hogy a leválasztott szilárd anyagokat egy kis rész kivételével mind visszakeringtetjük a reaktorkamrán keresztül a reakció folytatása céljából, míg a visszatartott kis részt folytonosan elvezetjük, mint végterméket. A szilárd részektől mentesített gázok ebben az esetben is tartalmaznak éghető anyagokat, amelyeket a (74) égőben elégethetünk hő termelése céljából; a termelt hőt/ az égési termékeknek a (76)' hőkicserélőn való keresztülvezetése útján a (70) kamrába betáplálásra kerülő nitrogén és/vagy szénhidrogén előmelegítésére hasznosíthatjuk. A fent leírt eljárásmódok esetében az alumíniumoxid tömegének felhevítésére, valamint a krakkolási és/vagy nitridképzési reakció lefolytatására szükséges kalóriamennyiséget bármely erre alkalmas közvetlen vagy közvetett hevítési vagy hőkicserélési módszerrel vihetjük be a rendszerbe, pl. oly módon, amint ezt a fentebbiek során leírtuk. A találmány szerinti eljárás gyakorlati kiviteli módját közelebbről az alábbi példa szemlélteti; megjegyzendő azonban, hogy a találmány köre egyáltalán nem korlátozódik erre a példára. Példa: Egy gondosan hőszigetelt és egy vagy több függőleges elrendezésű, tiszta alumíniumoxiddal és/ vagy grafittal tűzállóan bélelt kamrával felszerelt kemencét elektromos ellenállásos hevítőberendezés segítségével egyenletesen felhevítünk 1750 C° alatti, de 110—1200 C°-ot meghaladó hőmérsékletre és a kemence felső oldalán keresztül tiszta alumíniumoxidot vezetünk be folytonos áramban, kb. 3:—5 mm átmérőjű pórusos korundszemcsék alakjában. A szükséges hőmennyiség egy részét .már előzetesen, a fentebb leírt módon, pl. a kemencéből távozó gázokkal végzett hőcsere útján átadhatjuk ennek az alumíniumoxidnak. E kemence középső vagy alsó szakaszába az alábbi összetételű, megfelelően előhevített földgázt vezetjük be: metán etán propán bután 92,6 súlyo/o 6,5 súly% 0,8 súlyo/o 0,2 Búly%