FI72888B - Foerfarande och anordning foer framstaellning av gasformiga aemnen genom nedbrytning av vaetskor. - Google Patents

Description

72888

Menetelmä ja laite kaasumaisten aineiden valmistamiseksi nesteitä hajottamalla Tämä keksintö koskee menetelmää kaasumaisten 5 aineiden valmistamiseksi nesteitä hajottamalla. Tarkemmin sanottuna se koskee menetelmää hapen valmistamiseksi vetyperoksidia hajottamalla. Se koskee myös laitetta mainitun menetelmän toteuttamiseksi.

Kaasumaisen hapen käyttämiseksi joudutaan taval-10 lisesti järjestämään paineenalaisina pidettäviä varastoin- tisäiliöitä, mikä edellyttää suhteellisen monimutkaista, kallista ja tilaa vievää laitteistoa. Nämä haitat estävät usein sen käyttämisen. Näin on asianlaita, kun happea on tarkoitus käyttää sytytysaineena siirrettävissä hitsaus-15 tai leikkauslaitteissa.

Niinpä EP-patenttihakemuksessa A 0 007 118, joka on jätetty 18.4.1979 B.B.R. Instrumentsin nimissä, on ehdotettu hapen kehittämistä hajottamalla katalyyttisesti vetyperoksidia erityisessä laitteessa. Tällaisessa lait-20 teessä, vaikka se onkin erittäin tehokas, on kuitenkin eräitä haittapuolia. Niinpä hapen virtaus ja sen teho heikentyvät vähitellen ajan mittaan ja laitteen suorituskyky on varsin erilainen riippuen siitä, mistä vetyperok-sidiliuos on peräisin. Lisäksi vetyperoksidin hajotessa 25 syntyvä lämpö haihtuu huonosti ja syntynyt happi sisältää huomattavia määriä vesihöyryä, mikä haittaa polttimen liekin stabiilisuutta ja lämpötilaa. Lopuksi vielä laitteen rakenne edellyttää huomattavan suurta peroksidin vesi-liuoksen kuollutta tilavuutta varastointisäiliössä.

30 Tämän keksinnön tavoitteena on aikaansaada mene telmä ja laite kaasumaisen aineen, kuten hapen kehittämiseksi hajottamalla jotakin nestettä, kuten vetyperoksidia, jossa menetelmässä ei esiinny tunnettujen menetelmien ja laitteiden haittoja. Niinpä keksinnön mukaisella mene-35 telmällä voidaan esimerkiksi kehittää kaasumaista happea, 2 72888 jonka virtaus on olennaisesti tasainen ilman, että havaittaisiin katalysaattorin inaktivoitumista ja ilman, että menetelmä olisi mitenkään riippuvainen vetyperoksidiliuok-sen luonteesta. Sillä voidaan myös valmistaa kaasumaista 5 happea, jonka paine on riittävä, jotta sitä voidaan käyttää sytytysaineena hitsauslaitteissa. Lopuksi vielä keksinnön mukaista menetelmää voidaan tarpeen vaatiessa käyttää ilman minkäänlaista ulkopuolista energianlähdettä.

Keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen käy-10 tettävä laite voi olla itsenäinen ja siirrettävä. Se voidaan valmistaa tarpeen vaatiessa ulkomitoiltaan hyvin pieneksi, joten sen käsittely on tästä syystä helppoa. Lisäksi sen käyttö on täysin vaaratonta. Kun keksinnön mukaista laitetta käytetään hitsauslaitteissa sytytysaineena käytet-15 täväksi tarkoitetun hapen kehittämiseen, saadaan erittäin kuumia ja erittäin tasaisia liekkejä.

Tämä keksintö koskee tässä tarkoituksessa jatkuvatoimista menetelmää kaasumaisen aineen valmistamiseksi jonkin nestemäisen reagenssin reaktion avulla, jossa mene-20 telmässä nestemäinen reagenssi johdetaan jatkuvasti reaktoriin kaasumaisen aineen ja nestemäisen aineen aikaansaamiseksi ja jossa positiivinen ero reaktorin sisäänmenopai-neen ja reaktorin ulostulopaineen välillä pidetään vakiona.

Keksinnön mukainen menetelmä on erityisen edulli-25 nen silloin, kun reaktio edellyttää kiinteiden hiukkasten käyttämistä reaktiolämpötilassa, esimerkiksi reagenssina tai katalysaattorina, hiukkasten ollessa reaktorin sisällä. Hyviä tuloksia on saatu, kun reaktorissa on kiinteitä ka-talysaattorihiukkasia.

30 Nestemäisellä reagenssilla tarkoitetaan reagenssia tai reagenssiseosta, jossa reagoivat aineet ovat nestemäisiä tai ovat liuonneena ainakin yhteen sopivaan liuottimeen lämpötilassa, jossa ne tulevat reaktoriin. Yleensä tarkoitetaan reagensseja, jotka ovat nestemäisiä tai liuoksena 35 huoneenlämpötilassa. Kun nestemäinen reagenssi on liuon- 3 72888 neena johonkin liuottimeen, liuotin valitaan sellaisista aineista, jotka ovat reaktion kannalta inerttejä ja jotka pystyvät liuottamaan vähintään 5 % ja mieluiten vähintään 10 % reagenssin painosta. Hyviä tuloksia on saatu neste-5 mäisillä reagensseilla, jotka ovat liuoksena jossakin liuotinaineessa. Yleensä valitaan liuotin, joka liuottaa alle 10 % kaasumaisesta aineesta huoneenlämpötilassa. Eräs esimerkki sopivasta liuottimesta on vesi.

Kaasumaisella aineella tarkoitetaan ainetta tai 10 aineiden seosta, jotka ovat kaasumaisia huoneenlämpötilassa ja jotka ovat muodostuneet nestemäisten reagenssien reaktiosta.

Nestemäisellä aineella tarkoitetaan ainetta ja aineiden seosta, jotka ovat nestemäisiä huoneenlämpötilas-15 sa. Kysymyksessä voi olla jokin reaktiossa syntynyt aine, joka itsessään on nestemäinen, nestemäisestä liuottimesta tai liuoksesta vähintään yhdessä liuottimessa, johon reaktiossa syntynyt aine ja mahdollisesti muuttumaton reagenssi ovat liuenneina.

20 Positiivisella erolla reaktorin sisäänmenopaineen ja reaktorin ulostulopaineen välillä tarkoitetaan paine-eroa, joka esiintyy, kun nestemäisen reagenssin pinta reaktorin sisäänmenossa ja nestemäisen aineen pinta reaktorin ulostulossa ovat samat, eli kun reaktori on sovitettu vaa-25 kasuoraan. Jos sisäänmeno- ja ulostulotasot ovat erilai-• set, tämä paine-ero korjataan arvolla, joka on yhtä suuri kuin paine, joka vastaa nestemäisen reagenssipatsaan painoa, jonka patsaan korkeus on yhtä suuri kuin tasoero nestemäisen reagenssin sisäänmenon ja nestemäisen aineen ulostulon 30 välillä, tämän korjauksen ollessa positiivinen, kun nestemäisen reagenssin sisäänmeno on alemmalla tasolla kuin nestemäisen aineen ulostulo ja negatiivinen päinvastaisessa tapauksessa.

Paine-ero reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välil-35 lä, mikäli se pysyy vakiona koko keksinnön mukaisen mene- 4 72888 telmän toteuttamisen ajan, voidaan kuitenkin säätää eri arvoihin nestemäisten reagenssien laadusta ja koostumuksesta, käytetyistä reaktoreista (muodosta, täytöstä, paine-häviöstä jne.) ja kiinteiden aineiden, kuten katalysaatto-5 reiden, joita mahdollisesti on sijoitettu reaktoriin, muodosta ja koosta riippuen.

Yleensä vaakasuoraan sovitetun reaktorin kohdalla paine-ero reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välillä on ainakin 0,0001 MPa ja mieluiten ainakin 0,0003 MPa. Se voi 10 olla paljon suurempikin, mutta käytännössä se ei yleensä ole yli 0,05 MPa ja mieluiten ei yli 0,01 MPa. Yleensä huolehditaan, että paine-eron vaihtelu pysyy alle 20 %:n ja mieluiten alle 10 %:n toiminnan aikana.

Keksinnön mukaisella menetelmällä kehitettyjen 15 kaasujen paine voi vaihdella. Absoluuttinen paine on yleensä vähintään 0,1001 MPa ja useimmiten vähintään 0,101 MPa. Yleensä käytännön syistä se ei ole yli 1 MPa ja mieluiten ei yli 0,6 MPa. Nämä arvot riippuvat tietysti tavanomaiseen tapaan reaktoriin johdetun nestemäisen reagenssin 20 syöttömääristä ja reaktorin mitoista.

Reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välisen paine-eron pitämiseksi vakiona voidaan käyttää erilaisia menetelmiä. Nestemäisen reagenssin syöttämiseen voidaan esimerkiksi käyttää välisäiliötä, jonka pinta pysyy vakiona.

25 Tämä säiliö sovitetaan siten, että nestemäisen reagenssin pinta on korkeammalla kuin reaktorin sisäänmenon taso ja tämän säiliön katto saatetaan kosketukseen reaktorin ulostulosta talteenotetun kaasufaasin kanssa. Tässä tapauksessa paine-eron reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välillä 30 aikaansaa nestemäisen reagenssipatsaan paino välisäiliössä.

Tämä erittäin yksinkertainen menetelmä on erityisen edullinen, sillä sitä käytettäessä ei tarvita ulkopuolisia energianlähteitä.

Reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välille saadaan 35 aikaan vakiopaine-ero myös jollakin sellaisella pumpulla, 5 72888 jonka toimintapainetta voidaan säädellä. Tässä tapauksessa mitataan paine reaktorin ulostulossa paineindikaattorin avulla ja paine säädetään sen mukaan reaktorin sisäänmenos-sa pumpun avulla. Tällainen säätäminen voidaan suorittaa 5 käsin tai automaattisesti millä tahansa tunnetulla tavalla.

Reaktion suorittamiseen voidaan käyttää erityyppisiä reaktoreita. Mieluiten käytetään reaktoreita, joissa nestemäinen reagenssi virtaa vaakasuorassa tasossa. Niinpä voidaan käyttää yhtä tai useampaa vaakasuoraan sovitettua 10 putkireaktoria, joihin voidaan sijoittaa kiinteitä hiukkasia, jotka vaikuttavat reaktioon. Koska kiinteät hiukkaset kuluvat loppuun tai koska ne vähitellen inaktivoituvat reaktion vaikutuksesta, ne voidaan edullisesti sovittaa patruunoihin, joiden seinämissä on reikiä, niin että nes-15 temäinen reagenssi pääsee virtaamaan patruunan läpi. Kun kiinteät hiukkaset on kulutettu loppuun tai kun ne ovat inaktivoituneet, riittää, että patruunat vaihdetaan.

Voidaan käyttää joko kokonaan tai osaksi upoksissa olevia reaktoreita. On edullista järjestää reaktorin ylä-20 osaan vyöhyke, joka ei ole upoksissa ja jossa ei ole reaktion kulkuun vaikuttavia kiinteitä hiukkasia ja johon kaa--1 sumainen aine pääsee vapautumaan.

:.· Tämä menetelmä mahdollistaa kaasumaisen aineen :; poistamisen sitä mukaa, kun sitä syntyy reaktiossa. Tällai- 25 seen menetelmään liittyy monia etuja. Sillä voidaan nostaa muuntumisastetta, koska yksi reaktiotuotteista poistuu reaktioväliaineesta ja koska nestemäisen reagenssin ja kiinteiden hiukkasten välinen kosketus on parempi, kun muodostunut kaasumainen aine poistuu.

30 Lisäksi, kun reaktio synnyttää samanaikaisesti kaasumaista ainetta ja nestemäistä ainetta, molemmat syntyvät aineet saadaan tällä tavoin heti erotetuiksi ja ne voidaan tarpeen vaatiessa koota eri tiloihin.

Lisäksi, jos reaktio on eksoterminen, voidaan 35 reaktorin ei upoksissa oleva vyöhyke varustaa lämmönvaihto- 6 72888 laitteilla, jotta saadaan estetyksi muodostuneen nestemäisen aineen höyrystyminen kokonaan ja pystytään valvomaan muodostuneen kaasumaisen aineen lämpötilaa.

Käytetystä reaktorista riippuen voidaan siis ottaa 5 talteen joko kaasumaisten ja nestemäisten aineiden seos, joka voi olla yhtenä kaasufaasina, mikäli sen lämpötila on tarpeeksi korkea, tai höyryjen ja nesteiden seoksena, tai erikseen kaasufaasi, joka sisältää pääasiassa kaasumaisen aineen, ja nestefaasi, joka sisältää pääasiassa 10 nestemäisen aineen.

Kun reaktio on eksoterminen, on tärkeätä järjestää lämpökaloreiden poistojärjestelmä. Tarpeen vaatiessa reaktorin ulostulosta talteenotetut aineet voidaan ohjata kon-densoimisvyöhykkeeseen tai jäähdytysvyöhykkeeseen. Ne kä-15 sittävät yleensä ainakin yhden lämmönvaihtimen ja ainakin yhden nesteenerottimen. Voidaan käyttää erityyppisiä sinänsä tunnettuja lämmönvaihtimia, joissa on minkä tahansa tyyppisiä lämmönvaihtopintoja, kuten levyjä, kierukoita jne. Samoin voidaan käyttää joko yksi- tai useampikerroksi-20 siä lämmönvaihtimia. Edullisesti voidaan reaktiotuotteiden antaa mennä yhteen tai useampaan poikkileikkaukseltaan pieneen, pitkään putkeen, jotka on mahdollisesti varustettu levyillä, siivekkeillä jne. lämmönvaihdon parantamiseksi ja jotka jäähdytetään yksinkertaisesti kosketuksella ympä-25 röivään ilmaan. Nesteenerottimina voidaan käyttää erilai sia sinänsä tunnettuja laitteita, kuten pisaraerottimia.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää erilaisten reaktioiden totetuttamiseen, joissa käytetään nestemäistä reagenssia jonkin kaasumaisen aineen ja jonkin 30 nestemäisen aineen valmistamiseksi. Se soveltuu erityisen hyvin hapen valmistamiseen vetyperoksidia katalyyttisesti hajottamalla. Tässä tapauksessa johdetaan vetyperoksidin vesiliuos reaktoriin, joka sisältää vetyperoksidin hajotukseen tarkoitettuja kiinteitä katalysaattorihiukkasia 35 sellaisen seoksen muodostamiseksi, joka sisältää happea 72888 7 ja vesihöyryä, näin saatu seos jäähdytetään kondensaatio-vyöhykkeessä, jolloin muodostuu kaasufaasi, joka sisältää pääasiassa happea, ja nestefaasi, joka sisältää pääasiassa vettä, joka heitetään pois, ja positiivinen ero vetyperok-5 sidin vesiliuoksen paineen reaktorin sisäänmenossa ja kon-densaatiovyöhykkeessä pääasiassa happea sisältävän kaasu-faasin paineen välillä reaktorin ulostulossa pidetään vakiona.

Keksinnön mukaan valmistettu happi yleensä puhdiste-10 taan ennen käyttöä. Tätä varten reaktorin ulostulosta talteenotettu seos jäähdytetään kondensaatiovyöhykkeessä, jolloin reaktiossa muodotunut vesi poistuu. Tämä seos ohjataan siis johonkin lämmönvaihtimeen ja johonkin veden-erottimeen.

15 Kun reaktori on pienikokoinen ja kun hapen vir- tausmäärät eivät ole liian suuria, voidaan reaktorista tuleva seos ohjata tyhjennyshanalla varustettuun säiliöön, joka toimii samalla kertaa lämmönvaihtimena ja vedenerotti-mena. Tällainen säiliö sijaitsee yleensä samassa tasossa 20 tai alempana kuin reaktori, jotta kondensoitunut vesi pääsee poistumaan omalla painollaan. Useimmiten tämä säiliö sijaitsee reaktorin alla. Usein sovitetaan jokin lisäläm-mönvaihdin hapen poistoputkeen viimeistenkin hapen mukanaan tuomien vesihöyryjäämien eliminoimiseksi. Lisälämmönvaihti-. ; 25 men käyttö on erityisen hyödyllistä silloinkin kun happi on tarkoitettu syötettäväksi hitsauslaitteessa, sillä voidaan estää vesipisaroiden, jotka saattaisivat suihkuta polttimen liekkiin, muodostuminen.

Käytettävien vetyperoksidin vesiliuosten väkevyy-30 det voivat vaihdella. Yleensä käytetään liuoksia, jotka sisältävät 10 - 75 paino-% ja useimmiten 15 - 65 paino-% vetyperoksidia. Hyviä tuloksia saadaan väkevöidyillä kaupallisilla liuoksilla, jotka sisältävät yleensä 35 paino-% vetyperoksidia. Vetyperoksidiliuokset voivat tarpeen vaa-35 tiessä sisältää erilaisia tavanomaisia lisäaineita. Niinpä 8 72888 ne voivat sisältää sinänsä tunnettuja stabilointiaineita, kuten fosfori- tai fosfonihappoja ja niiden johdannaisia, kuten niiden suoloja ja tarkemmin sanottuna natriumpyro-fosfaattia tai natriumpyrosfosfaattihappoa. Ne voivat si-5 sältää myös sinänsä tunnettuja korroosionestoaineita ja passivointiaineita, kuten ammoniumnitraattia tai natrium-stannaattia. Ne voivat sisältää myös vaahdonestoaineita.

Vetyperoksidin hajottamiseksi vedeksi ja hapeksi voidaan käyttää erilaisia tässä tarkoituksessa tunnettuja 10 katalysaattoreita. Niinpä voidaan käyttää alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmien Ib, 2b, 4a, 5a, 6a ja b, 7a ja b ja 8 jaksoihin 4, 5 ja 6 kuuluvia alkuaineita ja niiden johdannaisia. Hyviä tuloksia on saatu katalysaattoreilla, jotka perustuvat metalleihin, kuten kultaan, hope-15 aan, platinaan, palladiumiin, mangaaniin, rautaan, kromiin, kupariin, kobolttiin ja lyijyyn samoin kuin niiden johdannaisiin, kuten oksideihin ja suoloihin. Edullisia tuloksia on saatu lyijyyn, platinaan tai palladiumiin sekä niiden johdannaisiin pohjautuvilla katalysaattoreilla. Platinalla 20 on saatu erinomaisia tuloksia. Muitakin sinänsä tunnettuja katalysaattoreita voidaan käyttää ja samoin voidaan käyttää eri katalysaattoreiden seoksia.

Katalysaattorit voidaan panna sellaisinaan reaktoriin tai ne voidaan panna siihen sopivilla sinänsä tunne-25 tuilla kantajilla. Ne voidaan kiinnittää kantajiin joko fysikaalisesti tai kemiallisesti. Voidaan käyttää erilaisia kantajia. Niinpä voidaan käyttää kantajia, jotka on valittu piioksidien, alumiinioksidien, piioksidi-alumiinioksidien, aktiivihiilen, hohkakiven, zeoliittien, bentoniittien, pii-30 karbidin, piimään, valkaisumaan ja huokoisten metallikanta j ien joukosta. Yleensä valitaan kantajia, joiden lämmön-kestävyys ja mekaaninen kestävyys ovat hyvät, jotka eivät kestä hiertämistä eivätkä räjähdä kantajan huokosissa kaasumaisen aineen muodostuessa syntyvän paineen vaikutuksesta. 35 Kantaja-aineiden tulee lisäksi kestää kemiallisesti käytettyjä reagensseja ja muodostuvia aineita.

9 72888

Hyviä tuloksia on saatu kantajilla, jotka on valittu alumiinioksidien, piidioksidien ja piioksidi-alumiini-oksidien joukosta.

Platinalla, jota on kerrostettu alumiinioksidille 5 1 % sen painosta, saadaan erinomaisia tuloksia vetyperok sidia hajotettaessa.

Katalysaattorihiukkaset voivat olla erilaisissa muodoissa. Voidaan käyttää esimerkiksi sauvoja, tabletteja, puristeita, rakeita tai pallosia. Yleensä painehäviöiden 10 välttämiseksi käytetään osasia, jotka ovat 0,05 cm ja useimmiten 0,1 cm suurempia. Yleensä niiden suurin koko ei ylitä 20 cm, tämän rajan kuitenkaan olematta kriittinen.

Kun keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan hapen valmistamiseen vetyperoksidia hajottamalla, tähän tar-15 koitukseen käytetyn laitteen ne eri osat, jotka joutuvat kosketukseen vetyperoksidin, mahdollisesti sen jäämien, kanssa, ovat edullisesti valmistetut aineista, jotka kestävät vetyperoksidin aiheuttamaa korroosiota. Alumiini, lasi ja eräät polymeerit, kuten polypropyleeni, polytetra-20 fluorietyleeni, polyetyleeni, 1,1-poly-difluorietyleeni jne. sopivat hyvin tähän käyttöön.

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää eri käyttöihin sopivan hapen kehittämiseen. Niinpä sitä voidaan käyttää siirrettävissä hitsauslaitteissa käytettävän ; 25 hapen kehittämiseen, sellaisissa inhalaattoreissa, joilla ilmaa voidaan rikastaa hapella erilaisina annoksina, yleensä 28 - 50 paino-%:lla ja useimmiten 25 - 40 paino- % :11a happea, käytettävän hapen kehittämiseen ja polt-toparistoissa käytettävän hapen kehittämiseen.

30 Keksintö koskee myös menetelmää hapen kehittämi seksi hitsaukseen tai polttoleikkaukseen sopivien liekkien aikaansaamista varten.

Keksintö koskee myös laitteita, jotka soveltuvat keksinnön mukaiseen kaasumaisten aineiden valmistamiseen 35 ja joissa on jokin laite positiivisen paine-eron pitämi-miseksi vakiona reaktorin sisäänmenopaineen ja reaktorin ulostulopaineen välillä.

10 72888

Riippumattomassa laitteessa kohotetulle tasolle sovitettu nestemäisen reagenssin varastointisäiliö syöttää vakiotasoista välisäiliötä; viimeksi mainittu syöttää vaakasuoraan sovitettua ja kiinteitä osasia sisältävää 5 reaktoria putkijohdon kautta, jossa on syötönsäätövent- tiili ja sulkuventtiili reaktorin sisältöä varten; reaktori on välisäiliön vakiotasoa alemmalla tasolla; putkijohto yhdistää reaktorin ulostulon säiliöön, jossa on jokin tyhjennyselin; kaksi kanavaa yhdistää säiliön katon vas-10 taavasti välisäiliön kattoon paineentasausjohdolla, jossa on sulkuventtiili välisäiliön sisältöä varten, ja lämmönvaihtimeen, joka puolestaan on liitetty laitteen ulostuloon .

Eräässä toisessa laitteessa nestemäisen reagenssin 15 varastointisäiliö syöttää putkijohdon välityksellä, jossa on pumppu, jonka painetta voidaan säädellä, vaakasuoraan sovitettua ja kiinteillä osasilla vuorattua reaktoria; putkijohto yhdistää reaktorin ulostulon säiliöön, jossa on jokin tyhjennyselin; kaksi kanavaa yhdistävät säiliön 20 katon vastaavasti paineenmittauslaitteeseen, jolla voidaan säädellä painesäätöpumppua, ja lämmönvaihtimeen, joka itse on liitetty laitteen ulostuloon.

Säiliö, jossa on jokin tyhjennyselin, kuten hana voi sijaita eri tasoilla. Yleensä se on samalla tasolla 25 tai alempana ja mieluiten alempana kuin reaktori.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan edullisesti suorittaa sellaisissa laitteistoissa, joita on esitetty liitteenä olevissa kuvioissa 1 ja 2, jotka esittävät eri tapoja keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi.

30 Kuvio 1 esittää laitetta, joka soveltuu jonkin kaasumaisen aineen valmistamiseen hajottamalla katalyytti-sesti jotakin nestemäistä reagenssia, ja jossa on pieni vakiotasoinen välisyöttösäiliö 3, jota syöttää varastointisäiliö 1. Varastointisäiliöön on sovitettu varoventtii-35 li 2. Reaktoriin 4, johon on pantu hajotuskatalysaattori, 11 72888 syötetään nestemäistä reagenssia säätöventtiilin 5 kautta, jonka virtausta voidaan säätöventtiilin väliin, estää reaktorissa syntyvää painetta työntämästä nestemäistä reagenssia takaisinpäin. Säiliöön 7 kerätään nestemäisen reagens-5 sin hajotureaktiossa muodotunut nestemäinen aine. Nestemäinen aine voidaan ottaa säiliöstä tyhjennyshanan 16 avulla. Nestemäisen reagenssin hajoamisessa muodostunut kaasumainen aine kulkee lämmönvaihtimeen 8, jossa kaasumaisen aineen mukana tullut nestemäinen aine kondensoidaan. Ris-10 tikkomainen suojus 10 suojaa lämmönvaihdinta. Kaasumainen aine kulkee lämpöeristetyssä putkijohdossa 18 ja poistuu kohdasta 12. Putkijohdolla 17 tasataan paineet reaktorin ulostulon ja välisyöttösäiliön 3 katon välillä. Sulkuvent-tiili 22 erottaa putkijohdon 17 välisyöttösäiliöstä 3, 15 jottei nestemäinen reagenssi pääse virtaamaan säiliöstä 3 putkijohtoon 17. Ilmaisimen 11 avulla voidaan valvoa painetta. Laite on sovitettu koteloon 15, joka on varustettu kantosangalla 14.

Menetelmän kuviossa 1 esitetty suoritusmuoto on 20 erityisen edullinen, sillä siinä ei tarvita mitään ulko-: puolista energianlähdettä ja se on siis täysin riippumaton.

Kuviossa 2 esitetyssä laitteessa on syöttö kuvion 1 mukaisella vakiotasoisella välisyöttösäiliöllä korvattu painesäätöpumpulla 19, jolla painetta voidaan säädellä 25 varaventtiilin 20 avulla. Varastointisäiliössä 1 on ilma-aukko 21.

Kuvioissa 1 ja 2 esitettyjä laitteistoja voidaan käyttää myös jonkin nestemäisen reagenssin saattamiseksi reagoimaan kiinteän reagenssin osasten kanssa. Tässä tapauk-30 sessa kiinteän reagenssin osaset ovat reaktorissa 4.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan edullisesti toteuttaa liitteenä olevissa kuvioissa 3-5 esitetyissä reaktoreissa.

: Kuvio 3 esittää pystyleikkauskuviota reaktorista.

: 35 Nestemäinen reagenssi tulee kanavan 32 kautta reaktiovyö- hykkeeseen 34, jossa ovat kiinteät katalysaattori- tai 12 72888 reagenssiosaset. Kaasumainen aine vapautuu reaktiovyöhyk-keen yläosaan sovitettujen pystysuuntaisten putkien 24 kautta. Kaasumainen aine kerääntyy vaakasuoraan putkeen 26 ja kootaan putkesta 27. Pystysuuntaisten putkien juu-5 reen on tehty kuristuskohtia 28 estämään kiinteiden katalysaattori- tai reagenssiosasten joutumista mainittuihin putkiin. Nestemäinen aine poistuu reaktorista kohdassa 23. Välit 25 putkien välissä takaavat lämmönvaihdon.

Kuvio 4 esittää poikkileikkausta pitkin kuvion 3 10 viivaa AA'.

Kuvio 5 esittää perspektiivikuviota eräästä toisesta reaktorista. Nestemäinen reagenssi tulee kanavan 32 kautta reaktiovyöhykkeeseen 34, jossa ovat kiinteät katalysaattori- tai reagenssiosaset. Kaasumainen aine va-15 pautuu reaktiovyöhykkeen yläosaan tehdystä vaakasuorasta raosta 31 ja kulkee kammion 33 läpi, joka toimii lämmön-vaihtimena ja on suljettu päistään seinämillä 29. Tämän vaihtimen sivuseinämät on varustettu siivillä 30. Kaasumainen aine kerääntyy vaakasuoraan putkeen 26 ja kootaan 20 kohdasta 27.

Kun keksinnön mukaista menetelmää käytetään hapen kehittämiseen hitsauslaitteita varten, voidaan käyttää laitteistoja, joita on esitetty liitteenä olevissa kuvioissa 6 ja 7, jotka esittävät erilaisia tapoja aikaansaada 25 kannettava syöttöpiste happi/polttokaasuliekillä hitsausta varten.

Kuvio 6 esittää syöttöpistettä, jossa happi kehitetään kuviossa 1 esitetyn kaavakuvion mukaan. Tässä laitteessa polttokaasu tulee kaasusäiliöstä 9 ja poistuu koh-30 dasta 13. Tällainen syöttöpisteon erityisen edullinen, sillä se on täysin riippumaton.

Kuvio 7 esittää samantapaista syöttöpistettä, jossa happi kehitetään kuviossa 2 esitetyn kaavan mukaan.

Keksinnön valaisemiseksi seuraavassa esitetään 35 keksinnön mukaisen menetelmän suoritusesimerkkejä (esimerkit 2-4) sekä yksi vertailuesimerkki (esimerkki 1).

13 72888

Esimerkki 1

Koe suoritettiin pienessä kaupallisessa laitteessa, joka oli paljolti samanlainen kuin edellä mainitun eurooppalaisen patenttihakemuksen EP A 0 007 118 kuvioissa 5 2 ja 3 esitetty, ainoan eron ollessa siinä, että vetype roksidin vesiliuoksen varastointisäiliö ei ole liitetty nestekaasupulloon (butaania) 9, vaan kaasumaisen hapen ulostulokohtaan 12.

Käytetään kaupallista 35-prosenttista vetyperok-10 sidin vesiliuosta. Alumiinisen reaktorin tilavuus on noin 3 40 cm ja siinä on katalysaattorina 150 g pyällettejä lyijysauvoja (Pb-pitoisuus 99,5 %), jotka ovat 13 - 15 cm pitkiä, 3 mm leveitä ja 1 mm paksuja.

Vetyperoksidin vesiliuosta johdetaan reaktoriin 15 jatkuvasti 45 minuutin ajan ja syntyneen hapen virtaus- määrä mitataan tältä ajalta. 5 minuutin toiminnan jälkeen virtausmäärä on 240 1/h kun se sen sijaan on 45 minuutin kuluttua pudonnut arvoon 150 k/h 1, mikä ei riitä hitsaamiseen riittävän kuuman liekin aikaansaamiseen, 20 sillä hyvän lämpötilan omaavan liekin aikaansaamiseksi on virtauksen oltava vähintään 180 1/h

Esimerkki 2

Koe suoritettiin kuviossa 1 esitetyssä laitteessa. Välisyöttösäiliön 3 vakiotaso sijaitsee 25 cm päässä reak-25 torin sisääntulotasosta.

Käytettiin samaa vetyperoksidin vesiliuosta kuin 3 esimerkissä 1. Reaktori 4, jonka tilavuus on noin 40 cm , sisältää katalysaattorina 150 g samanlaisia pyällettyjä lyijysauvoja kuin esimerkissä 1 käytetyt.

30 Vetyperoksidin vesiliuosta johdetaan jatkuvasti reaktoriin 4 24 minuutin ajan ja syntyneen hapen virtaus- määrä mitataan tältä ajalta. Kun laite on ollut toiminnassa 7 minuuttia, tämä virtaus on 360 1/h \ 24 minuutin kuluttua se on 360 1/h \ Virtauksessa ei siis tapahdu 35 ajan mittaan olennaista muutosta.

14 72888

Esimerkki 3

Koe suoritettiin kuviossa 2 esitetyssä laitteessa. Käytettiin MASTERFLEX-pumppua 19, jolla paineeksi saatiin 180 mmHg.

5 Käytettiin samaa vetyperoksidin vesiliuosta kuin esimerkeissä 1 ja 2, samaa reaktoria 4 ja samaa katalysaattoria.

Vetyperoksidin vesiliuosta johdetaan jatkuvasti reaktoriin 4 25 minuutin ajan ja syntyneen hapen virtaus 10 mitataan tältä ajalta. Paine-ero reaktorin sisäänmenon ja ulostulon välillä pidetään 8 - 40 ^ MPa:na. Laitteen toimittua 5 minuutin ajan virtaus on 250 1/h 25 minuutin kuluttua se on 255 1/h Virtauksessa ei siis tapahdu ajan mittaan olennaista muutosta.

15 Ajan mittaan havaitaan kohdasta 16 tulevien jäte vesien heikkoa värjäytymistä.

Esimerkki 4 Käytetään samaa laitetta kuin esimerkissä 3 ja samanlaisia toimintaolosuhteita. Ainoastaan katalysaattori 20 on korvattu l-%:isesti platinalla kyllästettyä alumiinia olevilla rakeilla. Näitä rakeita, jotka ovat läpimitaltaan noin 7 mm:n pallosia, myy Johnson Matthey ja Co. Ltd.

Laitteen toimittua 5 minuutin ajan hapen virtaus on 240 1/h ^ ja 25 minuutin kuluttua se on edelleen 25 24 0 1/h "*. Ajan mittaan virtauksessa ei siis tapahdu olen naista muutosta.

Jätevesissä ei ole katalyyttijäämiä.

Claims (11)

15 72888

1. Menetelmä kaasumaisen aineen (12) aikaansaamiseksi jonkin nestemäisen reagenssin reaktion avulla, 5 jossa menetelmässä nestemäistä reagenssia johdetaan jatkuvasti reaktoriin (4) kaasumaisen aineen ja nestemäisen aineen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että positiivinen ero reaktorin (4) sisäänmenopaineen ja reaktorin (4) ulostulopaineen välillä pidetään vakiona.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktori (4) sisältää kiinteitä katalysaattoriosasia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paine-ero on 15 0,0001 - 0,01 MPa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä sovellettuna hapen valmistamiseen vetyperoksidia katalyyt-tisesti hajottamalla, jossa menetelmässä vetyperoksidin vesiliuos johdetaan reaktoriin (4), jossa on jonkin vety-20 peroksidin hajotuskatalysaattorin kiinteitä osasia, happea ja vesihöyryä sisältävän seoksen muodostamiseksi, ja näin saatu seos jäähdytetään kondensaatiovyöhykkeessä (8), jolloin muodostuu kaasufaasi, joka sisältää pääasiassa : happea, ja nestefaasi, joka sisältää pääasiassa vettä, 25 joka poistetaan (16), tunnettu siitä, että positiivinen ero vetyperoksidin vesiliuoksen paineen reaktorin (4) sisäänmenossa ja kondensaatiovyöhykkeessä pääasiassa happea sisältävän kaasufaasin paineen välillä reaktorin (4) ulostulossa pidetään vakiona.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään vesiliuosta, joka sisältää 15-65 paino-% vetyperoksidia.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteät katalysaattori-35 osaset sisältävät jotakin katalyyttiainetta, joka on valittu lyijyn, platinan ja palladiumin joukosta. 16 72888

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että katalysaattori muodostuu alumiinille kerrostetusta platinasta.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukainen 5 menetelmä, tunnettu siitä, että käytetty reaktori (4) on reaktori, jonka yläosassa on ei-upotettu ja katalysaattoria sisältämätön vyöhyke.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukaisen menetelmän suorittamiseen soveltuva laite, tunnettu 10 siitä, että kohotetulle tasolle sovitettu nestemäisen reagenssin varastointisäiliö (1) syöttää vakiotasoista välisyöttösäiliötä (3); viimeksi mainittu syöttää vaakasuoraan sovitettua ja kiinteillä osasilla vuorattua reaktoria (4) putkijohdon kautta, jossa on syötönsäätöventtii-15 li (5) ja sulkuventtiili (6) reaktorin (4) sisältöä var ten; reaktori (4) on välisäiliön (3) vakiotasoa alemmalla tasolla; putkijohto yhdistää reaktorin (4) ulostulon säiliöön (7), jossa on jokin tyhjennyselin (16), ja kaksi kanavaa liittää säiliön katon vastaavasti välisäiliön (3) 20 kattoon paineentasausjohdolla (17), jossa on sulkuventtiili (22) välisäiliön (3) sisältöä varten, ja lämmönvaihtimeen (8), joka itse on liitetty laitteen ulostuloon (12) .

10. Laite jonkin patenttivaatimuksista 1-8 25 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että nestemäisen reagenssin varastointisäiliö (1) syöttää putkijohdon kautta, jossa on painesäätöpumppu (19), vaakasuoraan sovitettua ja kiinteillä osasilla vuorattua reaktoria (4); putkijohto yhdistää reaktorin (4) 30 ulostulon säiliöön (7), jossa on jokin tyhjennyselin (16); kaksi putkijohtoa yhdistää säiliön katon vastaavasti johonkin paineenmittauslaitteeseen (11), jolla voidaan säätää painesäätöpumppua (19), ja lämmönvaihtimeen (8), joka on itse liitetty laitteen ulostuloon (12). 17 72888