DE636011C - Verwendung von silicatfreier, geschmolzener Tonerde als Baustoff fuer Reaktionsraumelemente - Google Patents

Description

• Verwendung von silicatfreier, geschmolzener Tonerde als Baustoff für Reaktionsraumelemente Für die Durchführung von Hochtemperaturreaktionen werden überwiegend silicathaltige Materialien, wie Porzellan, Sillimanit, Pythagorasmasse usw., verwendet, denen der Vorteil besonderer Eeuerfestigkeit nachgerühmt wird. Bei längerer Benutzung von Reaktionsraumelementen, wie Rohren, Wandbekleidungen, Füllsteinen, die aus den genannten Stoffen gefertigt sind, zur Durchführung bei sehr hohen Temperaturen ablaufender Reaktionen organischer Dämpfe und Gase haben sich jedoch schwerwiegende Nachteile der silicathaltigen Stoffe herausgestellt. Die silicathaltigen Stoffe reagieren schon bei Temperaturen, die beträchtlich unter I8000 liegen, mit organischen Dämpfen und Gasen unter Bildung von Carbiden. Hierdurch wird einerseits die Lebensdauer der Rohre wesentlich beeinträchtigt. Es bilden sich Risse und Sprünge, die zu baldigem Bruch führen. Gleichzeitig nimmt die Porosität außerordentlich zu. Sehr störend ist bei den silicathaltigen Stoffen auch die Umsetzung, die mit Flugstaub, besonders eisenhaltigem, erfolgt. Durch die Bildung von leicht schmelzenden Silicaten, insbesondere Eisensilicaten, entstehen gleichfalls Schwierigkeiten der oben beschriebenen Art.
• Es wurde gefunden, daß Reaktionen organischer Dämpfe und Gase bei Hochtemperaturen, d.h. bei solchen über 5000, unter Verwendung von Re aktionsraum elementen, wie Rohren, Wandb ekleidungen, Füllsteinen, die in an sich bekannter Weise aus geschmolzener Tonerde hergestellt sind, unter Vermeidung der genannten Schwierigkeiten durchgeführt werden können. Die Verwendungsmöglichkeit von Reaktionsrnumelementen aus geschmolzener Tonerde für die genannten Reaktionen ist um so üblerraschender, als noch vor kurzem von anderer Seite festgestellt wurde, daß bei der Anfertigung von Gegenständen aus geschmolzener Tonerde sorgfältig Kohlenstoff und reduzierende Gase mit Kohlenstoffgehalt ferngehalten werden müßten, weil sich unter der Einwirkung des Kohlenstoffs Carbide bildeten, die die mechanische Widerstandsfähigkeit der berzustellenden Gegenstände herabsetzten. Da nun bei Hochtemperaturreaktionen mit organischen Gasen und Dämpfen, besonders bei solchen, die über I000° stattfinden, z. B. bei der Umwandlung von Methan in Aoetylen, oberhalb 12000 im allgemeinen, eine .Kohlenstoffabscheidung nicht vermieden werden kann, so mußte die Verwendungsmöglichkeit von Reaktionsraumelementen aus geschmolzener Tonerde für diese Zwecke ausgeschlossen erscheinen. Die bei den unten beschriebenen Versuchen erzielten Resultate zeigen jedoch, daß auch solche Reaktionen, bei denen eine Kohlenstoffabscheidung im allgemeinen nicht vermieden werden kann, viele Monate lang in Öfen durchgeführt werden können, deren Reaktionsraumelemente aus geschmolzener Tonerde bestehen.
• Geschmolzene Tonerde hat gegenüber Silicaten, die bisher fast ausschließlich als Baustoffe für Reaktionsraum'elemente für Umsetzungen von organischen Dämpfen und Gasen über 5000, insbesondere über 10000, Verwendung finden, den Vorzug einer um das Vielfache erhöhten Haltbarkeit, da weder Bildung von Carbiden noch von leicht schmelzen den Verbindungen stattfindet. Da auch eine Gefügeänderung der Reaktionsraumelemente aus geschmolzener Tonerde nicht erfolgt, so unterbleibt auch eine Beeinflussung der Re aktion durch unerwünschte Umbildung der Reaktionsraumelemente.
• Vergleichsbeispiele In einem 400 mm langen Rohr aus Aluminiumoxyd von 15 mm Durchmesser, das elektrisch auf 1500° geheizt wurde, wurden genau gewogene und gemessene Steinstückchen aus hochfeuerfestem silicathaltigem, sog.
• Sillimanitmaterial abwechselnd mit Methan und sodann mit Luft behandelt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Methans so eingestellt war, daß das Endgas 9 bis 10 % Acetylen enthält. Sowohl beim Durchgang von methan als auch beim Durchgang von Luft herrschte ein Vakuum von etwa 50 mm Hg absolute. Die Analyse des Steinmaterials vor dem Versuch war folgende: SiO2 23,800/0, Al2O3 73,50%, Fe2O3 0,96%, TiO2 1,00%.
• Die Porosität betrug 28,7 0/,.
• Nach 30 Stunden ergab das Material folgende Zahlen: SiO2 20,20 0/0, Al2O3 77,30%, Fe2O3 0,80%, TiO2 1,100/0.
• Die Porosität war auf 42,5% gestiegen. Das Gefüge des Steines war vollständig verändert.
• Der überraschend hohe Verlust an Kieselsäure steigerte sich in einem weiteren Versuch mit längerer Betriebsdauer bis zum völligen Verschwinden derselben.
• Bei mehrwöchiger Durchführung der genannten Reaktion in einem größeren Ofen, der mit Formsteinen aus Sillimanit ausgesetzt war und regenerativ betrieben wurde, trat ein starkes Absinken der Acetylenausbeute ein. Es zeigte sich, daß an ein und demselben Stein, der nur teilweise der Reaktion ausgesetzt war, an der Stelle, wo er der Reaktion ausgesetzt war, praktisch keine Kieselsäure mehr gefunden wurde, während an einer anderen, geschonten Stelle der Gehalt an Kieselsäure normal 32% betrug. Durch die herausnahme der Kieselsäure war der Stein völlig porös geworden. Das Absinken der Acetylenausbeute ist also offensichtlich auf eine Umsetzung zwischen dem Sillimanit der Formsteine und den durch den Ofen hindurchgeleiteten Stoffen zurückzuführen. Die Abnutzungsercheinungen waren derart, daß Ofen stillgelegt werden mußte.
• @@@@ wesentliche technische Fortschritt, der dur@ Verwendung von geschmolzener Ton-Material bei der Durchführung von Hochtemperaturreaktionen von organischen Dämpfen und Gasen erzielt wird, wird durch die nachstehenden Versuchsergebnisse erläutert.
• In einem Rohr aus Aluminiumoxyd, das, wie im vorstehenden Beispiel beschrieben, abwechselnd mit Luft und Methan betrieben wurde, befanden sich Brocken aus Sinterkorundmaterial. Die Analyse des Materials vor dem Versuch, ergab: SiO2 0,260/0, Fe2O3 0,13%, Al2O3 99,30%, CaO 0,20%, MgO 0,11%.
• Nach 30 Stunden Versuchsdauer ergaben sich genau die gleichen Analysenwerte. Es war weder ein Gewichtsverlust noch eine Zu nahme der Porosität festzustellen.
• Ein Regenerativofen, der mit Platten aus kieselsäurefreier Sintertonerde ausgesetzt war, konnte viele Monate lang bei 1600° und 50 mm Quecksilberdruck absolut im Dauerbetrieb mit einer Ausbeute von etwa 50% Acetylen aus Methan benutzt werden, ohne daß sich die Notwendigkeit ergab, ihn wegen der Zerstörung des Auskleidungsmaterials stillzulegen. ierbei wurde als Ausgangsgas ein Gas benutzt, das 600:0 Methan enthielt. Die Umsetzungszeit betrug einige hundertstel Sekunden.
• In dem gleichen Ofen wurde ein Gemisch von 2 Teilen Äthan und I Teil Ammoniak bei I4000 unter einem Druck von 45 mm Quecksilber umgesetzt, wobei etwa 400/o des Ammoniaks in Blausäure umgewandelt wurden, während der Rest des Ammoniaks praktisch unverändert durch den Ofen ging. Das Material bewährte sich auch für diese Umsetzung ausgezeichnet.
• Die Vergleichsversuche zeigen klar die große Überlegenheit des Aluminiumoxydmaterials.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCE : Verwendung von silicatfreier, geschmolzener Tonerde als Baustoff für Rfeaktionsraumelemente, in denen Reaktionen organischer Dämpfe und Gase bei hohen Temperaturen, d. h. bei solchen über 500°, durchgeführt werden.