DE1946718C3 - Elektrische Heizvorrichtung für Rohrreaktoren - Google Patents

Description

Aus der deutschen Patentschrift 956 993 ist ein elek- Abstand richtet sich nach dem Reaktordurchmesser, trisch beheizter Schachtofen zur direkten Chlorierung Er kann z. B. 15 cm aber auch 100 cm betragen. Der oxydischer Erze in Gegenwart von Kohle bekannt, *s Elektrodenkopf kann quadratisch sein, eine Koibendessen Kohleelektroden über ein Kohlebett mitein- form haben oder einseitig brw. doppelseitig abgewinander elektrisch leitend verbunden sind. Die Kohle- kelt sein. Solche Elektroden sind besonders deswegen elektroden sind mittels wasser- bzw. luftgekühlter oft von Vorteil, weil mai· den Elektrodenabstand eiserner Kontaktschellen mit den Stromzuführungen variieren kann, indem man die Elektroden um bis zu verbunden. Da die Kohleelektroden porös und chlor- 50 90⁰C dreht.

durchlässig sind, konnte auf diese Weise jedoch kein Der Elektrodenanteil unterhalb des Elektrodeneinwandfreier elektrischer Kontakt von der Kohle zum kopfes bis über den Elektrodenflansch 3 hin ist mit Metall hergestellt werden. Nach einiger Zeit ging der einem feuerfesten, chlorbeständigen Elektroisolierelektrische Kontakt verloren, wahrscheinlich durch rohr 4 aus Quarz, Glas oder Quarzgut versehen. Das korrosive Einwirkung von Chlor auf das Metall. Ein 55 untere Elektrodenende ist in einem wassergekühlten Versuch, den Kontakt dadurch zu erhalten, daß als Kontaktkopf 5 in Blei eingeschmolzen. Das Elektro-Kontaktmetall chlorwiderstandsfähige Metalle, wie isolieirohr4 ragt in die Bleieinschmelzung 6 hinein. Nickel oder Silber, verwendet wurden, scheiterte eben- Die Bleieinschmelzung 6 hat sich überraschenderweise to wie die Versuche, die Elektroden durch Imprägnie- als die günstigste Lösung des Problems »Elektrokonfen mit Wachsen, Harzen usw. chlorundurchlässig zu 60 takt von Kohle zu Metall« bei Chloreinwirkung ertiachen. Selbst die Imprägnierung mit Bleisalzlösun- wiesen.

fen, wie sie in der sowjetischen Patentschrift 197 529 Die elektrische Isolierung des Kontaktkopfes zum

beschrieben ist, führte nicht zum Erfolg. Reaktorboden erfolgt dadurch, daß eine elektrisch

Es ist des weiteren aus der deutschen Auslegeschrift isolierende Flanschdichtung 7 und elektrisch isolie-1108 673 bekannt, bei Elektrolysezellen für die Chlor- 65 rende Schraubenhülsen 7 verwendet werden.
Alkalielektrolyse die Elektroden nicht durch den An den Kontaktkopf ist eine versilberte Kupfer-

Zellenboden nach außen hindurchzuführen, sondern schiene 8 angeschweißt, durch die der Kontakt zur auf den geschlossenen Boden aufzusetzen und in einer elektrischen Stromquelle hergestellt wird. Der Reak-

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tionsraum ist mit einer elektrisch isolierenden und b) TiO₂ H- 2 C H- 2 Cl₈

meist feuerfesten Auskleidung 9 versehen. Die elek- 800⁰C

trische Isolierung muß auf jeden Fall vorhanden sein, >· TiCl₄ + 2 CO

um eine falsche elektrische StromKLyung zu vermeiden. Bei einer Flächenbeheizung von größerem Durch- 5 c) ZrSiO₄ H- 4 C + 4 Cl₂
messer können auch mehrere Elektrodenpaare über 1100⁰C

Kreuz angeordnet zum Einsatz kommen. Zum Reak- *- ZrCl₄ H- SiCl₄ + 4 CO

torboden hin erfolgt die elektrische Isolierung durch

eine Asbestoichtung 10 und z. B. durch Schmelz- Die Heizung muß sich im Reaktor selbst befinden korundschüttungen 11 von etwa 3 cm Höhe mit einer io und muß gegen die Außenatmosphäre gasdicht abKörnung von 3 bis 5 mm. Schüttungen aus MgO, schließen, ohne daß der Stromfluß beeinträchtigt wird. ZrO₂, SiO₂ od. dgl. können ebenfalls verwendet wer- Außerdem muß eine einwandfreie, elektrische Isolation den. gegen den Metallmantel des Reaktors gegeben sein.

Der Elektrodenzwischenraum wird mit Kohle 12 Es sind keine echten Wirbelbett-, sondern Quasivoll geschüttet. Es wurde dabei gefunden, daß Kugel- 15 wirbelbettreaktionen. Die Gasströmungsgeschwindiggraphit das beste Kohlebettmaterial ist, besonders keiten sind nicht sehr hoch. Die höchsten Tempedeswegen, weil bei einer eventuellen Abg~beitung der raturen sind auf einer großen Fläche, nicht aber im Kohle bei brüchigen Stücken Hohlräume entstehen, Raum erforderlich, wie es z. B. gemäß der britischen die zur Unterbrechung des Stromflusses führen. Patentschrift 865 939 der Fall ist.
Kugeln dagegen rollen nach und arbeiten störungsfrei, ao Es wurde auch vet sucht, eine Quarzspiralenwider-Außerdem gewährleisten die Kugeln eine ausgezeich- Standsheizung zu verwenden. Diese ist zwar in einem nete Chlorgasdurchströmung und Chlorgasverteilung, breiten Bereich anwendbar, jedoch hält sie einer da das zur Reaktion benötigte durch das Rohr 13 zu- Dauerwechselbelastung in Gegenwart von Kohle geführte Gas durch das Kohlebett strömt. In bekannter nicht stand. Es tritt nach einiger Zeit Versprödung des Weise werden die Metalloxide bzw. -Silikate von oben 25 Quarzes ein. Andererseits ist Quarz gegen mechanische kontinuierlich oder auch diskontinuierlich auf die Belastungen nicht genug widerstandsfähig,
oberste Schmelzkorundschicht 11 aufgegeben und die Mit einer erfindungsgemäßen Beheizungeines Reak-Reaktionsprodukte am oberen, nicht gezeigten Riak- tors von 600 mm Außendurchmesser wurde ein ChIotorende abgezogen. rierungsprozeß zur Herstellung von VOCl₃ nach

In dem dieser Erfindung besonders zugrunde liegen- 30 Gleichung (a) betrieben. Der Elektrodenkopf war den Fall handelt es sich um eine Energiezuführung in quadratisch mit einer Kantenlänge von 90 mm und ein System, das Temperaturschwankungen bzw. am oberen Ende einseitig abgewinkelt. Die Schenkel-Dauerbelastungen von etwa 200 bis 1300⁰C unterliegt. länge betrug 40 mm, der Elektrodenabstand bei der in Das System ist außerdem starker, chemischer Bean- der Zeichnung dargestellten Kopfanordnung 120 mm. spruchung ausgesetzt, da die Temperaturent in Gegen- 35 Die Elektroden wurden mit Wechselstrom von 10 V wart von Chlor, Kohle und Reaktionsgasen wie z. B. und 160 A gespeist; nach 3 h hatte der Reaktions-VOCl₃, TiCl₄, ZrCl₄, SiCl₄, CO, CO₂, COCl₂ usw., raum eine Temperatur von 500⁰C. Der Prozeß lief also gleichzeitig reduzierenden und oxidierenden über ein halbes Jahr reibungslos, wobei die Heizung Medien, aufrechterhalten werden sollen. öfters abgeschaltet und wieder eingeschaltet wurde.

Es handelt sich besonders um die Durchführung von 4" Ferner wurde in einem Reaktor von 300 mm Außen-

reduktiven Chlorierungsreaktionen und die Herste!- durchmesser mit entsprechend verringerten Elektro-

Iu ig von chloridischen Materialien, wie sie in den denabmessungen eine Chlorierungsreaktion nach Glei-

folgenden Gleichungen als Beispiele dargestellt sind: chung (c) betrieben. Die Elektroden wurden mit 10 V

und 1000 A Wechselstrom gespeist. Nach 4 h hatte

45 der Reaktionsraum eine Temperatur von 1000⁰C.

a) V₂D₅ H- 2 C + J Cl₂ ^₀J₁ 4_Wöchiger Arbeitsdauer waren nur unwesent-

600⁰C liehe Abnutzungserscheinungen am Heizbett und an

2 VOCl₃ + CO₈ + CO den Elektroden erkennbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Bleieinschmelzung zu halten. Die Bleirinschmelzung und der untere Teil der Elektroden sind mit einer

   Patentansprüche: inerten, flüssigkeUsundurchlässigen, nichtleitenden

   Masse (z. B. Bitumen, Erdölrückstände oder Asphalt)

   L Elektrische Heizvorrichtung für Rohrreak- 5 überdeckt, über welche eine Grundplatte aus armiertoren, die besonders zur Umsetzung von Metall- tem Beton liegt Die Grundplatte ist an den Kanten oxiden oder Silikaten mit Chlor in Gegenwart von mit einer Kittschicht überzogen, die eine Gummi-Kohle dienen, mit in ein Kohlebett hineinragenden dichtung umschließt Auf diese Weise wird jedes Leck-Kohleelektroden und gekühlten elektrischen An- werden und das Auftreten elektrolytischer Vorgänge schlußstücken, dadurch gekennzeich-iaam Zellenboden sowie eine Korrosion des Zellenn e t, daß die in das zwischen gasdurchlässigen, bodens durch den Anolyten verhindert. Ein Hinweis elektroisolierenden, inerten Schichten (11) am darauf, daß auf diese Weise bei elektrischen Heizvor-Reaktorboden liegende Kohlebett (12) hinein- richtungen für Rohrreaktoren, die besonders zur Umragenden Kohleelektroden (1) am unteren Ende Setzung von Metalloxiden oder -Silikaten mit Chlor in ihres aus dem Reaktorboden herausragenden 15 Gegenwart von Kohle dienen, eine Chlorgasströmung Sckaftes in einem das elektrische Anschlußstück durch die Elektroden hindurch und dadurch wiederum bildenden Kontaktkopf (S) mit Blei (6) umgössen eine Kontaktverschlechterung verhindert werden sind und daß der Schaft der Elektroden (1) in könnte, wird dabei nicht gegeben,
   einem anliegenden Elektroisolierrohr (4) aus Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

   Quarz, Glas oder Quarzgut liegt, das in die mit »o Heizvorrichtung der eingangs genannten Art eine Ver-Blei (6) umgossene Zone hineinragt. schlechurung des elektrischen Kontaktes zwischen den
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Kohleelektroden und den Metallkontakten zu verkennzeichnet, daß das Kohlebett (12) aus Kugel- meiden.

   graphit besteht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch as löst, daP die in das zwischen gasdurchlässigen, elektrogekennzeichnet, daß das obere Ende der Elek- isolierenden, inerten Schichten am Reaktorboden troden (1) kolbenförmig oder ein- oder beidseitig liegende Kohlebett hineinragenden Kohleelektroden abgewinkelt ausgebildet ist. am unteren Ende ihres aus dem Reaktorboden herausragenden Schaftes in einem das elektrische Anschluß-

   30 stück bildenden Kontaktkopf mit Blei umgössen sind und daß der Schaft der Elektroden in einem anliegen-

   den Elektroisolierrohr aus Quarz, Glas oder Quarzgut

   liegt, das in die mit Blei umgossene Zone hineinragt. Das Kohlebett besteht zweckmäßig aus Kugel-35 graphit. Das obere Ende der Elektroden ist zweckmäßig kolbenförmig oder ein- oder beidseitig abge-Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrich- winkelt ausgebildet.

   tung für Rohrreaktoren, die besonders zur Umsetzung In der Zeichnung ist eine Heizvorrichtung gemäß

   von Metalloxiden oder -silikaten mit Chlor in Gegen- der Erfindung im Längsschnitt schematisch dargestellt, wart von Kohle dienen, mit in ein Kohlebett hinein- 40 Die Kohleelektroden 1 sind im Unterteil eines ragenden Kohleelektroden und gekühlten elektrischen Reaktors 2 so angeordnet, daß ein genügend großer Anschlußstücken. Abstand zwischen den Elektroden vorhanden ist. Der