DE1933747B2 - Brennbare feststoffmischung zur erzeugung von kohlendioxyd - Google Patents
Brennbare feststoffmischung zur erzeugung von kohlendioxydInfo
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Description
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wobei M ein Alkalimetall (für Erdalkalimetalle er- wodurch sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit und
geben sich etwas abweichende Gleichungen) χ die die Temperatur wie auch die Erzeugung von Kohlen-Wertigkeit
von M und M1 ein Erdalkalimetall sind. dioxyd reduziert werden. Die Menge an Karbonat,
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, der die dem Gemisch zugegeben werden kann, ohne die
Feststoffmischung ein organisches Karbonat zuzu- 5 autogene Verbrennung zu beeinträchtigen, ist eine
setzen, das endothermisch zerfällt, wobei durch ge- Funktion der Zerfallstemperatur des Karbonats. Die
eignete Wahl der Größe des Zusatzes unter Berück- Zerfallstemperatur soll die Verbrennungstemperatur
sichtigung der thermischen Zerfallstemperatur des im des Gemisches, das das Karbonat enthält, nicht überEinzelfall
verwendeten Karbonats eine sehr genaue steigen. Zweckmäßigerweise können Karbonate, die
Steuerung des Verbrennungsvorgangs und damit der xo bei Temperaturen von etwa 300 bis 400 "C zerfallen,
pro Zeiteinheit erzeugten Kohlendioxidmenge er- zugegeben werden, und zwar in Mengen bis herauf zu
reicht werden kann. derjenigen, die ein Mol CO2 erzeugt und zwar für
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die jedes Mol CO2, das durch die Peroxyd-Karbid-Reak-
Feststoffmischung eine kleinere Menge, vorzugsweise tion erzeugt wird. Es können ferner Karbonate zuge-
etwa 5 bis 10 Gewichtsprozent Borsäure bzw. Bor- 15 mischt werden, die bei etwa 8000C dissoziieren bzw.
oxyd enthält, da dieser Mischbestandteil die Rück- zerfallen, und zwar in Mengen bis zu derjenigen, die
absorption des CO2 durch die Reaktionsprodukte etwa ein Viertel MoI CO2 erzeugt, und zwar für jedes
weitgehend verhindert. Mol CO2, das durch die Peroxyd-Karbid-Reaktion
Geeignete Peroxyde sind die Alkalimetallperoxyde, erzeugt wird. Die Karbonate können Pulverform,
beispielsweise Lithiumperoxyd Li8O2; Kaliumperoxyd ao Kristal'form oder eine andere feinverteilte Form
K2O2; und Natriumperoxyd Na2O2. Ferner Alkali- haben.
metallsuperoxyde, beispielsweise Natriumsuperoxyd Es ist wesentlich, daß die Mischungen wasserfrei
NaO2 und Kaliumsuperoxyd KO2; ferner Erdalkali- sind, so daß keiner der Bestandteile absorbiertes
metallperoxyde, beispielsweise Kalziumperoxyd CaO2 Wasser oder Hydratwasser enthalten kann, die Ge-
und Bariumperoxyd BaO2; ferner Erdalkalimetall- 15 mische müssen ferner während der Lagerung vor dem
superoxyde, beispielsweise Calciumsuperoxyd CaO4. Wasserdampf der Atmosphäre geschützt werden.
Natrium- oder Kaliumsuperoxyd werden wegen Wasser reagiert mit den Peroxyden, wobei Sauerstoff
ihres hohen Sauerstoffgehaltes vorgezogen. Natrium- entsteht, und mit den Karbiden, wobei Azetylen ent-
oder Calciumperoxyd werden zweckmäßigerweise steht, wodurch, wenn auch langsam, möglicherweise
dann verwendet, wenn CO2 mit den geringsten Kosten 30 explosive Mischungen gebildet werden können. Die
erzeugt werden soll und wenn eine geringere Erzeu- betreffenden Stoffe werden daher in einer trockenen
gung von CO2 je Gewichtseinheit des verbrennenden Atmosphäre gemischt, gepreßt und abgepackt.
Stoffes zulässig ist. Die Peroxyde können in Pulver- Einige Bestandteile enthalten Verunreinigungen, die
form oder in körniger Form verwendet werden oder bei den Verbrennungstemperaturen zerfallen und
im Falle von KO2 und Na2O2 in Form von Flocken, 35 Wasser abgeben, z. B. handelsübliches Calcium-
die entstehen, wenn das Metall in Luft versprüht wird, karbid, das eine beträchtliche Menge an gelöschtem
wie in der US-PS 24 05 580 beschrieben ist. Kalk Ca(OH)2 enthält. Durch derartige Verunreini-
Geeignete Karbide sind Erdalkalimetallkarbide, gungen werden die Mischungen bei der Lagerung nicht
beispielsweise Calciumkarbid CaC2, Magnesiumkarbid nachteilig beeinflußt, sie sind jedoch der Grund für die
MgC1 und Bariumkarbid BaC2; ferner Aluminium- 40 Bildung einer Flamme mit kurzer Dauer, was in
karbid Al4C3. Calciumkarbid wird wegen seines ge- manchen Anwendungsfällen unerwünscht sein kann,
ringen Preises und seines hohen Kohlenstoffgehaltes Wird handelsübliches Calciumkarbid verwendet,
vorgezogen. Die Karbide können in Pulverform, so wird zweckmäßigerweise der gelöschte Kalk durch
körniger Form oder in irgendeiner anderen fein- Erhitzung im Vakuum auf hohe Temperaturen, z. B.
verteilten Form verwendet werden. 45 auf etwa 438 C, zerlegt, worauf das Vakuum durch
Es können sämtliche anorganischen Karbonate ver- eine CO2-Atmosphäre ersetzt wird, um den gelöschten
wendet werden, die ohne zu schmelzen thermisch zer- Kalk in Calciumkarbonat umzuwandeln. Sind die
fallen, wie z. B. Magnesiumkarbonat, Calciumkarbo- verwendeten Bestandteile im wesentlichen frei von
nat, Cäsiumkarbonat, Rubidiumkarbonat, Kobalt- Verunreinigungen, so daß kein Wasser bei der Ver-
karbonat, Nickelkarbonat und Zinkkarbonat. Magne- 50 brennung entsteht, so verbrennen die Gemische mit
siumkarbonat wird bevorzugt verwendet, da es einen einer flammenlosen Verbrennungsfront, die von der
hohen Kohlendioxydgehalt hat und bei niedriger Stelle der Zündung ausgeht.
Temperatur zerfällt. In kleinen Stücken, in der Größenordnung von
Vorzugsweise werden die Peroxyde und die Karbide etwa 10 g, geben die Peroxyd-Karbid-Gemische, mit
in stöchiometrischen Verhältnissen verwendet, um die 55 oder ohne Karbonat, bis zu etwa 95 % Kohlendioxyd
höchste Ausbeute an Kohlendioxyd zu erreichen. Es ab. Bei größeren kompakten Stücken, etwa mit einem
können zwar auch andere Verhältnisse oder Anteile Gewicht von 100 g bis zu mehreren Kilogramm oder
als die stöchiometrischen verwendet werden, womit darüber, ist die CO2-Ausbeute wesentlich niedriger,
jedoch keine weiteren besonderen Vorteile erreichbar z. B. etwa 60%, und zwar infolge der Rückabsorption
sind. Gemische, die nur Peroxyde und Karbide ent- 60 des Kohlendioxyds durch bereits verbrannte Teile der
halten, brennen nach der Zündung sehr schnell und kompakten Masse. Der Verlust durch Rückabsorption
mit hoher Temperatur ab, so daß sehr schnell Kohlen- wird durch Zugabe einer kleineren Menge an Bordioxyd
erzeugt wird. säure zu dem Gemisch weitgehend ausgeschaltet, da
Die Reaktionsgeschwindigkeit und die Temperatur hierdurch die festen Reaktionsprodukte aus kristallinen
können durch ein dem Gemisch zugegebenes thermisch 65 Komponenten, die Kohlendioxyd absorbieren, in
zerfallendes anorganisches Karbonat moderiert wer- glasartigen Komponenten umgewandelt werden, die
den. Der endothermische Zerfall absorbiert Wärme Kohlendioxyd nicht absorbieren. Die Zugabe von
aus der exothermischen Peroxyd-Karbid-Reaktion, etwa 5 bis 10 Gew.- % Borsäure führt zu einer Kohlen-
dioxydausbeute von 70 bis 80%. Es können größere Mengen an Borsäure verwendet werJen, z. B. bis zu
20% oder mehr, wodurch die Ausbeute weiterhin leicht gesteigert werden kann, jedoch auf Kosten der
Menge an CO2, die je Gewichtseinheit des verbrennenden
Gemisches erzeugt wird.
Die zum Zusammenpressen der Stoffe zu einer zusammenhängenden kompakten Masse erforderlichen
Drücke sind verschieden und hängen von den gewählten besonderen Bestandteilen ab, sie liegen jedoch
zweckmäßigerweise im allgemeinen zwischen etwa 840 und 1400 kg/cm*.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen
weiter erläutert:
Handelsübliches körniges Calciumkarbid wurde im Vakuum 2 Stunden lang bei etwa 427° C erwärmt, um
den gelöschten Kalk zu zerlegen. In das Vakuum wurde dann CO2 eingeführt, wodurch der gelöschte
Kalk in Calciumkarbonat umgewandelt wurde. 2,8 g des vorbehandelten Karbids (75% CaC2) und 7,9 g
flockenförmiges KO2 wurden gemischt und mit einem
Druck von etwa 1050 kg/cm2 zusammengepreßt, um
einen zusammenhängenden Körper zu bilden. Dieser wurde elektrisch gezündet unter Verwendung eines
BaCrO^Zr-Zündsatzes, worauf 1,411 von im wesentlichen
reinem CO2 schnell abgegeben wurde, d. h. 0,13 1 je Gramm der verbrennbaren Mischung.
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei 28 g an vorbehandeltem Karbid und 79 g KO2 verwendet wurde.
Die kompakte Masse brannte nach der Zündung mit
einer Verbrennungsfront ab, die eine Geschwindigkeit von etwa 10 cm/min hatte, wobei 9,51 CO2 abgegeben
wurden, d. h. 0,09 1 je Gramm des brennbaren Gemisches.
Aus 28 g an vorbehandeltem Karbid, 79 g KO2
und 85 g MgCO3 wurde ein inniges Gemisch gebildet und mit einem Druck von 1050 kg/cm* zusammengepreßt,
um einen zusammenhängenden Körper zu bilden, der nach der Zündung mit einer Geschwindigkeit
von etwa 5 cm/min abbrannte, wobei 17,31 CO2
freigegeben wurden, d. h. 0,09 l/g des brennbaren Gemisches.
Aus 75 g vorbehandeltem Calciumkarbid, 210 g KO2, 150 g MgCO3 und 18 g B2O3 wurde ein inniges
Gemisch hergestellt, das mit einem Druck von 1050 kg/
ao cm2 zusammengepreßt wurde, um einen zusammenhängenden
Körper zu bilden, der nach der Zündung mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 cm/min abbrannie,
wobei 461 CO2 abgegeben wurden, d. h.
0,11 l/g des brennbaren Gemisches.
as Zusammensetzungen, in denen andere Peroxyde,
Karbide oder Karbonate verwendet werden, brennen im wesentlichen ebenso ab wie die nach den obigen
Beispielen, außer Zusammensetzungen, die Lithiumperoxyd enthalten, bei denen die Abbrenngeschwindigkeit
etwa 25 % niedriger liegt.
Die ernndungsgemäßen Stoffe eignen sich besonders zur Erzeugung von Kohlendioxyd in transportablen
Geräten, wie z. B. Feuerlöschern, Inertgas-Decken und anderen Feuerlöschgeräten.
Claims (4)
1. Brennbare Feststoffmischung zur Erzeugung Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der
von Kohlendioxyd, dadurch gekenn- 5 vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde,
zeichnet, daß sie aus einem verfestigten eine brennbare Feststoffinischung zur Erzeugung von
Körper besteht, der ein gleichmäßig verteiltes Kohlendioxyd vorzuschlagen, die etwa in der Art der
Oxyd aus der Gruppe der Alkalimetallperoxyde, bekannten Chlorat-Kerzen zur Erzeugung von Sauer-Alkalimetallsuperoxyde,
Erdalkalimetallperoxyde stoff das gewünschte Gas in — bezogen auf das Ge-
und Erdalkalimetallsuperoxyde und ein Karbid 10 wicht der Feststoffmischung — relativ großer Menge
aus der Gruppe Erdalkalimetallkarbide und Alu- freisetzt, und zwar im Verlauf eines kontrolliert abminiumkarbide
enthält, wobei diese Bestandteile laufenden chemischen Vorgangs.
im wesentlichen in stöchiometrischen Anteilen vor- Diese Aufgabe wird durch eine brennbare Feststoffliegen,
mischung gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch
2. Mischung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 gekennzeichnet ist, daß sie im wesentlichen aus einem
zeichnet, daß sie ein gleichmäßig verteiltes an- verfestigten Körper besteht, der ein gleichmäßig verorganisches
Karbonat enthält, das ohne zu schmel- teiltes Oxyd aus der Gruppe der Alkalimetallperoxyde,
zen bei einer Temperatur unterhalb der Ver- Alkalimetallsuperoxyde, Erdalkalimetallperoxyde und
brennungstemperatur des Stoffes thermisch zer- Erdalkalimetallsuperoxyde und ein Karbid aus der
fällt. ao Gruppe Erdalkalimetallkarbide und Aluminiumkarbide
3. Mischung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- enthält, wobei diese Bestandteile in stöchiometrischen
zeichnet, daß sie Kaliumsuperoxyd, Kalzium- Anteilen vorliegen.
karbid und ein Karbonat enthält, dessen Zerfall- Eine solche brennbare Feststoffmischung ermöglicht
karbid und ein Karbonat enthält, dessen Zerfalls- es, auf Druckbehälter zu verzichten, welche schwer
temperatur unter etwa 400° C liegt, und daß auf as und teuer sind, da bei ihrer Herstellung zahlreiche
jedes Mol Kaliumsuperoxyd etwa ein Drittel Mol Sicherheitsvorschriften beachtet werden müssen, und
Kalziumkarbid und etwa zwei Drittel Mol des welche trotzdem keine absolute Sicherheit gegen ein
Karbonats kommen. Lecken bzw. einen Druckverlust bieten. Ein solcher
4. Mischung nach einem der vorhergehenden Druckverlust kann aber sehr schwerwiegende NachAnsprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß sie Bor- 30 teile haben, wenn das Kohlendioxyd für Notausoxyd
enthält. rüstungen verwendet wird, die häufig für lange Zeit
in ungenutztem Zustand gelagert werden, wie dies
bei Feuerlöschern und Gassäcken der Fall ist, welche
als Sicherheitseinrichtungen in Automobilen einge-35
setzt werden sollen. Für diese Anwendungsfälle ist nun
Die Erfindung betrifft eine brennbare Feststoff- die erfindungsgemäße Feststoffmischung besonders
mischung zur Erzeugung von Kohlendioxyd. geeignet, insbesondere da mit ihrer Hilfe das Kohlen-
Bekanntlich wird Kohlendioxyd für verschiedene dioxyd mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit
Anwendungszwecke benötigt, wobei es zumeist in entwickelt werden kann, was beispielsweise bei Vergrößeren
Anlagen auf Druckbehälter abgefüllt und 40 Wendung von mit flüssigem Kohlendioxyd gefüllten
in diesen dem Verbraucher angeliefert wird, wobei Druckbehältern nur bei Verwendung teurer Reduziereich
auf Grund der Tatsachen, daß sich das Gas unter ventile erreicht werden kann.
dem in den Druckbehältern herrschenden Druck ver- Ein weiterer Vorteil der Feststoffmischung gemäß
flüsüigt, in diesen verhältnismäßig große Gasmengen der Erfindung besteht darin, daß sie ohne Energietransportieren
lassen. Die US-Patentschrift 18 63 157 45 zufuhr weiterbrennt, sobald sie einmal an wenigstens
beschreibt beispielsweise ein Verfahren zur Erzeugung einem Punkt auf ihre Zündtemperatur gebracht ist.
von Kohlendioxyd, bei dem saure Substanzen in In dieser Hinsicht ist die Feststoffmischung den bekristalliner
Form mit einem feuchtigkeitsabstoßenden kannten Chloratkerzen ähnlich. Die Feststoffmischung
Stoff niedriger Schmelztemperatur gemischt und von gemäß der Erfindung wird für den praktischen Eindiesem
umhüllt werden und bei dem die so behandelten 50 satz in einem Behälter angeordnet, der geeignete Aussauren Substanzen in Kontakt mit einem Karbonat laßöffnungen und Zündeinrichtungen aufweist und aus
gebracht werden, wobei die chemische Reaktion dem das Kohlendioxyd nach Einleitung des Verzwischen
diesen sauren Verbindungen und dem brennungsvorgangs austritt. Die Zündung der Fest-Karbonat
durch die Temperatur regelbar ist, auf Stoffmischung kann unter Verwendung üblicher Zündweiche
die Stoffe erwärmt werden. 55 sätze erfolgen, beispielsweise mit Hilfe eines elek-
Eine weitere einfache Möglichkeit zur Erzeugung trischen Zünders, eines erhitzten Drahtes oder einer
von Kohlendioxyd besteht darin, gasförmige oder ver- chemischen Wärmequelle.
gasbare Kohlenwasserstoffe zu verbrennen, wobei der Zur Herstellung der Feststoffmischung gemäß der
zur Bildung des Kohlendioxyds erforderliche Sauer- Erfindung werden deren Bestandteile in feiner Verstoff
der Atmosphäre entzogen werden kann. Ein der- 60 teilung gemischt und dann gepreßt, um einen verartiges
Verfahren beschreibt die US-Patentschrift festigten Körper zu erzeugen.
33 48 922, die sich in erster Linie mit der Anreiche- Beim Verbrennen der Feststoffmischung ergeben
rung der Atmosphäre von Treibhäusern mit Kohlen- sich exotherme Reaktionen, in deren Verlauf Kohlendioxyd
befaßt. dioxyd entsprechend den folgenden Gleichungen ent-
Für Anwendvngsfälle, bei denen einerseits der Ein- 65 steht:
satz von Druckgefäßen mit flüssiger Kohlensäure zu xiMir ^.firnxSMn j.iMmin
umständlich oder auch zu gefährlich wäre und in denen 10MO81 + 3 M1C2 ->
6CO4 + 5 M4O1 + 3 M1O (1)
das CO, auch nicht unmittelbar durch einen Ver- 5M1O11 + M1C8 -* 2CO2 + 5M2O3: + M1O (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691933747 DE1933747C3 (de) | 1969-07-03 | Brennbare Feststoffmischung zur Erzeugung von Kohlendioxyd |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691933747 DE1933747C3 (de) | 1969-07-03 | Brennbare Feststoffmischung zur Erzeugung von Kohlendioxyd |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1933747A1 DE1933747A1 (de) | 1971-03-04 |
DE1933747B2 true DE1933747B2 (de) | 1976-08-26 |
DE1933747C3 DE1933747C3 (de) | 1977-04-07 |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1933747A1 (de) | 1971-03-04 |
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Legal Events
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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