DE2043419A1

DE2043419A1 - Verfahren zur Durchfuhrung von Hoch temperaturreaktionen

Info

Publication number: DE2043419A1
Application number: DE19702043419
Authority: DE
Inventors: Tibor Dipl Ing Sins Aargau Kugler (Schweiz) BOIj 2 00
Original assignee: Lonza AG
Current assignee: Lonza AG
Priority date: 1969-09-04
Filing date: 1970-09-02
Publication date: 1971-03-18
Also published as: NO128521B; CH523088A; CA944134A; SE381187B; DK130676B; JPS5023384B1; US3705006A; FR2060909A5; DK130676C; BE755752A; NL7012332A; GB1309573A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 COLN-UNDENTKAt PITER-KINTCEN-STBASSE 2

LONZA AG, Gampel/Wallis (Geschäftsleitung: Basel) Schweiz

Verfahren zur Durchführung von Hochtemperaturreaktionen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von Hochtemperaturreaktionen, die unter Zufuhr von Energie ablaufen, wobei die zur Reaktion notwendige Temperatur durch die zugeführte Energie erzeugt wird und Abschrecken der Reaktionsprodukte.

Es ist bekannt, Hochtemperaturreaktionen, z. B. Dissoziationen, Herstellung hochschmelzender Verbindungen inoinem heissen Gasstrahl oder Plasmastrahl durchzuführen. Dabei wird meist so vorgegangen, dass die Reaktion, der die Energie durch den Strahl zugeführt wird, in einem Reaktionsgefäss, das vorteilhaft rotiert, durchgeführt wird. Die Wände des Reaktionsgefässes können gekühlt werden, sodass ein Teil der Reaktionspartner oder des Endproduktes auf die Wän de "auffriert" und ein Schutzfutter bildet. Dadurch erzielt man eine bessere Wärmeisolation und besseren Schutz der

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de gegen chemische Einwirkung. Diese Reaktionsgefässe sind so ausgebildet, dass auf einer Seite in vorwiegend axialer Richtung der Energieträger und die Reaktanden eingeführt werden. Auf der anderen Seite wird das Endprodukt abgeschreckt und axial abgezogen. Die Austrittsöffnung ist Ub-. licherweise grosser als die Eintrittsöffnung für Energieträger und Reaktanden. Das Abschrecken wird begünstigt durch Verkürzung des Mischweges zwischen den Reaktionsprodukten und dem Abschreckmittel, das üblicherweise als Gas oder Flüssigkeit radial eingeführt wird. Dadurch ist bei vorgegebener notwendiger Abschreckgeschwindigkeit die Höhe der Leistung beschränkt. Ausserdem ist bei diesen bekannten Verfahren der Energieverlust durch Abstrahlung durch die Ausgangsöffnung relativ gross.

Aus der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 275 * ist ferner ein Hochtemperaturverfahren und eine Apparatur, bestehend aus im Winkel von 70 bis 12O⁰C gegeneinander gerichteten Plasmabrennern, bekannt. In dieser Patentschrift wird ausgeführt, dass sich bei Plasmabrennern, die im Winkel von 18O⁰C gegeneinander gerichtet sind, innerhalb von 62 Stunden so starke Ablagerungen von erstarrtem Titandioxid vor dem in der Mitte liegenden Teilungsspalt bildeten, dass die Reaktion abgebrochen werden musste. Das wird als beson-

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ders störend empfunden, weil aufgrund des starken Aufpralls der Plasmastrahlen bei einen Winkel über 160 C durch den höheren Vermischungsgrad der Reaktanden eine grösserc Ausbeute zu erzielen ist.

Zweck vorliegender Erfindung ist es, diese genannten Kachteile zu beheben.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dam; man die Reaktion in einem zweigeteilten Reaktionsraum unter gegenläufiger Strömung der Reaktionsteilnehmer zu einen: Tailings spalt durchführt und die Abschreckung und die Abfuhr der Reaktionsprodukte an dem Teilungsspalt durch Einwirkung eines senkrecht zur Achse des Reaktionsraumes aufgezwungenen Strömungskomponenten vornimmt.

Die zur Reaktion notwendige Energie kann in Form eines erhitzten Gasstrahles, Plasmastrahles oder durch Anlegen eines elektromagnetischen Feldes zugeführt werden. Vorzugsweise wird man die Energie mit Hilfe von Plasmastrahlen zuführen. Eine besonders günstige Ausführungsform besteht darin, je einen Plasmastrahl (oder Gasstrahl) an beiden Enden des Reaktionsgefässes gegoiLäufig zueinander einzuleiten. Die in gegenläufiger Richtung strömenden Plasmastrahlen, Reaktanden und Reaktionsprodukte prallen aufeinander, werden in radialer Richtung abgelenkt und aus dem

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Teilungsspalt abgeführt.

Je nach Beaufschlagung richtet sich die Lage des Teilungsspaltes. Worden beide Seiten gleich beaufschlagt, ist der Teilungsspalt in der Mitte des Gefässes anzubringen.

Eine besonders günstige Ausführungsform besteht

fe darin, dass das Reaktionsgcfuss rotierend angeordnet ist und während der Reaktion rotiert.

Die Wände des Reaktionsgefässes werden zwcckmässig so weit gekühlt, dass an ihren Innenseiten ein Wandbelag aus mindestens einem der Reaktanden gebildet wird. Unter der Einwirkung der zugeführten Energie wird ein Teil des Wandbelages in den Reaktion^szustand gebracht und der Reaktion zugeführt. Deshalb ist es vorteilhaft, laufend Reaktanden von aussen zuzuführen, um den Wandbelag ständig zu erneuern. Zur Abschreckung und Ausfuhr des Reaktion^prciduktes wird vorteilhaft so vorgegangen, dass das Abschreckmittel in unmittelbarer Nähe des Teilungsspaltes in beide Teile des Reaktionsgefässes eingeführt wird und zusammen •mit dem Reaktionsprodukt durch den Teilungsspalt abgezogen wird. Vorzugsweise wird das Abschreckmittel (Gas, Flüssigkeit, u.s.w.) so eingeführt, dass es möglichst nahe an der Gefässwand einfliesst und ohne weit in das Reaktionsgobiot

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einzuströmen über den Trennungsspalt wieder abgezogen wird. Die Mischung ist dabei sehr kurz und damit die Abschreckung sehr intensiv; die Abstrahlverluste sind klein. .

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht aus einem zweigeteilten Reaktionsgefäss mit Zufuhrvorrichtung für die Reaktanden und Energiequelle, einen Teilungsspalt zwischen den beiden Teilen des Reaktionsgefässes, je einen Einlass für das Abschreckmittel in unmittelbarer Nähe des Teilungsspaltes und einem um den Teilungsspalt angeordneten Sammelkanal zur Abführung des abgeschreckten Reaktionsproduktes.

Beispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Ein rotierendes Reaktionsgefäss mit den Reaktionsräumen 5 mit gekühlten Wänden, getrieben durch die Antriebsräder 6, ist durch den Trennspalt 11 geteilt. 20 sind Stauwände für das Reaktionsgut. Die Energie wird durch die gegenläufigen Plasmastrahlen 14 eingebracht. Das Reaktionsgut o_#der zusätzlicher Reaktionsteilnehmer werden durch die Röhren 15 in den Strahl eingespeist und durch den Strahl 14 gegenläufig in den Reaktionsraum 5 eingeblasen. Die Plasmastrahlen werden in den Plasmageneratoren 1 mit rotierenden Anoden 2 und StromzufUhrungen 3 erzeugt und die chemische

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Zusammensetzung der Ausgangsstoffe für die Plasmastrahlcn kann bei Verwendung geeigneter Plasir.agenerutoren, je nach den Reaktionsbedingungen, in breiten Grenzen gewählt worden. Ein Teil der Reaktionspartner, z. B. bei Verdampfon von Oxyden, sei es Oxydpulver, sarrjnelt sich an den rotio-

^ renden Innenwänden der Räur.e und bilden eine Auskleidung an deren kleineren Durchmesser das Oxyd in der Schiene Ib schmilzt und verdampft. Das Kühlmedium zum Kühlen der Wände wird zwischen Dichtringen 8 angebrachten Oeffnungcn 9 zu- und abgeführt. Zwischen den Stauwänden 20 sind die Einlasse (Zentrifugaldüsen) für das Abschreckmedium 11 angebracht mit Einführungsöffnungen 10. Die Reaktionsprodukte werden durch den Trennspalt zwischen den Einlassen 11 abgezogen und abgeschreckt. In dem Sammelkanal 12 um den Troiinspalt kann zweckmässig ein Siebboden 13 angeordnet werden.

™ Unter dem Siebboden 13 kann durch die Oeffnung 16 Gas zur Verhinderung des Anhaftens der abgeschreckten Produkte zugeführt werden. Die Suspension der Reaktionsprodukte verlässt die Einrichtung durch den Stutzen 17. • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung in der Trennspaltebene.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Durchführung von Hochtemperaturrc- aktionen, die unter Zufuhr von Energie ablaufen, wobei die zur Reaktion notwendige Temperatur durch die zugeführte Energie erzeugt wird und Abschrecken der Reaktionsprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktionen in einem zweigeteilten Reaktionsraum unter gegenläufiger Strömung der Reaktionsteilnehmer zu einen; Teilungsspalt durchführt und die Abschreckung und die Abfuhr der Reaktionsprodukte an dem Teilungsspalt durch Einwirkung einer senkrecht zur Achse des Reaktionsraumes aufgezwungenen Strömungskomponentc vornimmt.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die notwendige Energie in Form eines Plasma- oder Gasstrahles an mindestens einer Stelle in den Reaktionsraum zuführt.

3._# Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Energie in Form eines Plasmaoder Gasstrahles an beiden Enden des Reaktionsraumes gegenläufig aführt.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass man die notwendige Energie in Form eines auf die Reaktanden einwirkenden elektromagnetischen Feldes zuführt. 'X. ■':/-./ 109" ' '/ 1 5 U

5. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reuktionsgefäss mit einem inneren Wandbelag aus mindestens einem der Reaktanden auskleidet, von wo der Reaktand unter Einwirkung der Energie in den Reaktionszustand gebracht und zur Reaktion geführt wird.

6. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man aen inneren Wandbelag aus Reaktand durch Zuführen des Reaktanden von Aussen ständig erneuert.

7. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Reaktionsgefäss rotieren lässt.

8. Verfahren nach Patentansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Abschreckung und Ausfuhr de:; Reaktionsproduktes das Abschreckmittel in unmittelbarer Nähe des Teilungsspaltes geteilt, in beide Teile des Reaktionsraumes so zuführt, dass es, ohne weit in den Reaktionsraum zu gelangen, zusammen mit dem Reaktionsprodukt durch den Teilungsspalt wieder abzieht.

9.* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren gernäas Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein zweigeteiltes Reaktionsgefäss mit Zufuhrvorrichtung für die Reaktandon, einen Teilungsspalt zwischen den beiden Teilen des Raktlonü-

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gefässes, je einen Einlass für das Abschreckungsmittel in unmittelbarer Nähe des Teilungsspaltes mündend in beide Teile des Reaktionsgefässes und einen um den Teilungsspalt angeordneten Sainmelkanal zur Abführung des abgeschreckten Reaktionsproduktes.

10. Vorrichtung gemäss Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgefäss rotierend angeordnet ist.

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3.7.1970

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