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Verfahren zur Herstellung von Acetylen
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Durch die hohe Temperatur wird zwar ein Teil der hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstofföle in chemisch unveränderter Form verdampft und das Gas enthält kleine Tröpfchen der zur Abschreckung verwendeten Kohlenwasserstofföle, aber diese Verunreinigungen lassen sich in einfacher Weise aus dem Gas abtrennen und sind nicht vergleichbar mit den bei der Krackung von Kohlenwasserstoffen entstehenden Gasen.
Unter hochsiedenden Kohlenwasserstoffölen verstehen wir Kohlenwasserstofföle, die höher als etwa 1500C sieden, und insbesondere aromatische Kohlenwasserstofföle, die höher als etwa 1500C sieden, z. B. mehrkernige aromatische Kohlenwasserstoffe.
Das Volumenverhältnis Kohlenwasserstofföl zu Gas soll mindestens 1 zu 100 betragen, d. h. l00Vol. - Teile des heissen Gases benötigen zur Abschreckung 1 oder mehr Vol.-Teile hochsiedendes Kohlenwasserstofföl. Unter dem Gasvolumen verstehen wir das Volumen im Normalzustand. Die Gasmenge wird also beispielsweise in Normalkubikmetern gemessen. Nach der Abschreckung enthält das Kohlenwasserstofföl die Hauptmenge des im heissen Gas ursprünglich vorhandenen Russes.
Vorteilhaft entfernt man den in dem abgeschreckten acetylenhaltigen Gas vorhandenen Kohlenwasserstofföldampf, mitgerissene Kohlenwasserstofföltröpfchen und den-restlichen Russ mit leichtsiedendem Kohlenwasserstofföl, insbesondere leicht siedendem aromatischem Kohlenwasserstofföl (spezifisches Gewicht kleiner als 0,95), durch Auswaschen und Abkühlung des Gases bis zum Siedepunkt des leicht siedenden Kohlenwasserstofföles. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass der Russ ohne Anwendung mechanischer Hilfsmittel, z. B. ohne Anwendung von Filtern, vollständig aus dem Gas entfernt wird.
Auch die vollständige Abtrennung des hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstofföles aus dem acetylenhaltigen Gas ist ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens, weil etwaige im acetylenhaltigen Gas vorhandene Reste dieses Öles bei der Kondensation des im Gas vorhandenen Wasserdampfes im Kondensat eine stabile Emulsion bilden, welche die Abtrennung von Öl und Wasser sehr erschwert. Durch die Entfernung des Russes ohne Anwendung mechanischer Hilfsmittel erhält man einen weitgehend aschefreien Russ, der nach seiner Abtrennung von dem Kohlenwasserstofföl ein wertvolles Nebenprodukt ist.
Bei der bekannten Russabtrennung aus acetylenhaltigen Gasen mit Hilfe von Wasser und Koksfiltern wird der Russ durch den aus dem Koks der Koksfilter stammenden Abrieb verunreinigt, so dass er einen erheblichen Aschegehalt aufweist und für die üblichen Anwendungszwecke nicht mehr verwendet werden kann.
Unter leichtsiedendem Kohlenwasserstofföl verstehen wir Kohlenwasserstoffe, insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe, die höher als etwa 800C sieden und ein spezifisches Gewicht kleiner als 0,95, d. h. insbesondere spezifische Gewichte von 0,87 bis 0,94, z. B. 0,90, haben.
Das Auswaschen des Gases mit dem leichtsiedenden Kohlenwasserstofföl kann beispielsweise so erfolgen, dass man das etwa 1800C heisse acetylenhaltige Gas unten in eine Destillations- und Fraktionierkolonne einleitet, in dieser hochsteigen lässt und etwa in der Mitte der Kolonne dem Gas das flüssige leichtsiedende Kohlenwasserstofföl zusetzt. Dieses verdampft bei der Berührung mit dem heissen Gas, entzieht diesem die Verdampfungswärme, wodurch das hochsiedende Kohlenwasserstofföl auskondensiert und unten abgezogen werden kann. Der Dampf des leichtsiedenden Kohlenwasserstofföles steigt in der Kolonne hoch und wird am Kopf der Kolonne teilweise kondensiert.
Auf diese Weise entsteht im oberen Teil der Kolonne ein Rücklauf von leichtsiedendem Kohlenwasserstofföl, während im unteren Teil der Kolonne ein Rücklauf von hochsiedendem Kohlenwasserstofföl entsteht. Durch diese Rückläufe wird eine völlige Abscheidung des hochsiedenden Kohlenwasserstofföles und eine fast vollständige Entfernung des Russes aus dem acetylenhaltigen Gas erzielt. Wenn die aus dem Kopf der Kolonne abziehenden Gase später unter dem Taupunkt des in den Gasen enthaltenen Wasserdampfes abgekühlt werden, dann schlagen sich auch die Dämpfe des leichtsiedenden Kohlenwasserstofföles nieder und man erhält ein Kondensat, in dem Wasser und Kohlenwasserstoff in zwei Schichten vorliegen und leicht voneinander getrennt werden können.
Zweckmässig vereinigt man die aus dem Gas abgetrennten hochsiedenden Kohlenwasserstofföle und verwendet ihre Wärmeenergie nutzbringend für beliebige Zwecke. Auf dieser Weise wird die erhebliche, dem heissen Gas beim Abschrecken entzogene Wärmeenergie für andere Zwecke nutzbar gemacht, ohne dass die Acetylenherstellung unter Druck durchgeführt werden muss, wie dies der Fall sein muss, wenn man die beim Abschrecken der heissen Gase mit Wasser in das Wasser bzw. den Wasserdampf übergegangene Wärmeenergie nutzbringend verwerten will.
Der bei der Acetylenherstellung entstehende Russ wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren von dem hochsiedenden Kohlenwasserstofföl aufgenommen. Wenn man ferner, wie oben beschrieben, die in dem heissen Öl enthaltene Wärmeenergie zurückgewinnt, dann verwendet man das Öl, dem man beispielsweise in einem Wärmeaustauscher die in ihm enthaltene Wärmeenergie weitgehend entzogen hat, zweckmässig
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wieder zur Abschreckung weiterer acetylenhaltiger Gase. Man führt also das hochsiedende Kohlenwasser- stofföl im Kreis. Bei jedem Umlauf nimmt das Öl den im abgeschreckten Gas enthaltenen Russ auf und reichert sich auf diese Weise mit Russ an.
Zweckmässig führt man dieses Kreislaufverfahren so durch, dass man den Russgehalt eines im Kreislauf geführten hochsiedenden Kohlenwasserstofföles auf maximal etwa
35 Gew.-% einstellt und zu diesem Zweck eine entsprechende Menge russhaltigen Öles aus dem Kreislauf entfernt und durch russfreies oder wenig Russ enthaltendes Öl ersetzt.
Das aus dem Kreislauf entfernte russhaltige Öl kann man beispielsweise verbrennen und so den Russ in einfacher Weise nutzbringend verwerten. Man kann das russhaltige Öl selbstverständlich auch mechanisch, z. B. mit Hilfe von Filtern oder Schleudern von seinem Russgehalt befreien und das russfreie Öl in den oben geschilderten Kreislauf zurückfunren.
Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird beispielsweise durch die schematische Dar- stellung noch einmal erläutert. Der Sauerstoff 02 und der Kohlenwasserstoff CH werden in getrennten Vorwärmern 1,2 aufgeheizt und im Mischer 3 gut durchgemischt. Die homogene Mischung wird in der Brennkammer 5 in einer Flammenreaktion in acetylenhaltiges Spaltgas umgewandelt und das heisse Spalt- gas in der Quenchzone 7 mit Öl abgeschreckt. Das Spaltgas geht weiter zur Feinreinigung und in die Aufbereitungsanlage, während das Öl über einen Wärmeaustauscher 6, in welchem Dampf erzeugt wird, im Kreislauf in die Quenchzone 7 zurückgeführt wird. Ein kleiner Teil des russhaltigen Öles wird abgezogen und als Brennstoff in die Vorwärmer 1, 2 geleitet. Gleichzeitig wird diese Ölmenge durch Frischöl aus dem Behälter 4 ersetzt.
Beispiel l : In einem Vorwärmer werden je Stunde 370 kg Benzin und in einem zweiten Vorwärmer 150 Nm3 Sauerstoff je auf 3600C aufgeheizt. Die Mischung wird in einer Brennkammer in acetylenhaltiges Gas umgewandelt. Am Ausgang der Brennkammer wird dÅas heisse Spaltgas mit einem hochsiedenden Aromatenöl abgeschreckt. Hiefür werden je Stunde 30 m3 des Aromatenöles, das in einem Temperaturbereich von 220 bis 3600C siedet, verbraucht. Das 1800C heisse Spaltgas enthält etwa 10 Vol. -0/0 Acetylen und weniger als 0,5 g Russ/Nm". Gleichzeitig werden in einem Wärmeaustauscher je Stunde 650 kg bei 1500C gesättigter Wasserdampf durch Wärmeaustausch mit dem Öl gewonnen.
Beispiel 2 : In einem Vorwärmer werden je Stunde 520 Nm3 Methan und in einem zweiten Vorwärmer 300 Nms Sauerstoff je auf 6000C aufgeheizt. Die Mischung wird in einer Brennkammer in acetylenhaltiges Gas umgewandelt. Am Ausgang der Brennkammer wird das heisse Spaltgas mit einem hochsiedenden Aromatenöl abgeschreckt. Hiefür werden je Stunde 30 m3 des Aromatenöles, das in einem Temperaturbereich von 220 bis 3600C siedet, verbraucht. Das 1800C heisse Spaltgas enthält etwa 8 Vol.-% Acetylen und etwa 0, 3 g RUss/Nm3. Gleichzeitig werden in der Stunde 700 kg bei 1500C. gesättigter Wasserdampf durch Wärmeaustausch mit dem Öl gewonnen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Acetylen aus Kohlenwasserstoffen durch Einwirkung hoher Temperaturen, Abschreckung des heissen Gases und Abtrennung des Russes aus dem Gas, dadurch gekennzeichnet, dass man das heisse Gas in einer einzigen Stufe mit hochsiedenden Kohlenwasserstoffölen, insbesondere mit hochsiedenden aromatischen Kohlenwasserstoffölen abschreckt, wobei das Volumenverhältnis Kohlenwasserstofföl zu Gas mindestens 1 zu 100 ist, und das russhaltige heisse Kohlenwasserstofföl von dem Gas abtrennt.