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Procédé pour la production de l'acétylène à partir d'hydrocarbures, dans l'arc électrique.
La présente invention concerne un procédé qui permet d'obtenir par un traitement dans l'arc électrique, à partir d'hydrocarbures ou de gaz ou de vapeurs qui en renferment, de l'acétylène fortement concentré, avec une bonne utilisation de l'énergie employée par rapport au produit formé. On arrive à ce résultat, conformément à la présente invention, en traitant les matières de départ dans un arc alimenté par une énergie particulièrement élevée, c'est-à-dire en opérant dans des conditions telles que la consommation de l'énergie par seconde et par cm3 de l'es-
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pace rempli par l'arc électrique soit en moyenne égale à
2 kilowatts ou plus. Quand on observe au spectroscope les arcs électriques de ce genre, on remarque un spectre inusi- té.
La série Balmer de l'hydrogène est visible d'une façon bien plus complète que ce n'était le cas jusqu'à présent; on nel' avait observée ainsi en effet que dans les décharges obscures, tandis que dans l'arc électrique, elle n'est visi- ble,- et encore d'une façon trs limitée -, qu'en présence d'hydrogène ne renfermant pas d'hydrocarbures en proportion appréciable. D'après les données de la littérature, on ne trouve dans l'arc électrique la ligne Hg, et encore d'une façon à peine perceptible, qu'en employant l'hydrogène pur.
Mais dans le présent procédé, contrairement à ce à quoi on devrait s'attendre, la ligne Hg est très fortement marquée et la ligne H# est passablement nette. Les lignes supérieures de la série Balmer sont également présentes, mais elles sont plus difficiles à distinguer à cause du spectre du cyanogène qu'on ne peut pratiquement pas supprimer et qui se manifeste dans la même région. La largeur des lignes et notamment l'au- to-réversibilité qu'on peut observer à H : et encore plus à H# démontrent les conditions tout-à-fait inusitées des arcs électriques-conformes à la présente invention. Si les sources de courant ont une dimension suffisante, ces arcs peuvent fonctionner de façon continue et stable.
On peut diriger les gaz de façon qu'ils ne forment pratiquement pas de tourbillons, par exemple selon le procédé du brevet N . 372.970 du 26 Août 1930., et employer un four d'une di- mension telle que la chambre de réaction soit continuelle- ment remplie presque complètement par l'arc électrique et que la presque totalité du mélange gazeux à traiter soit sou- mise à l'action de l'arc. Mais on peut également produire @
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l'arc électrique dans une chambre relativement vaste, la décharge ne remplit pas alors entièrement la chambre.
Dans ce cas, il est préférable de séparer au moyen de plusieurs conduites d'évacuation les gaz soumis fortement à l'action de l'arc et en conséquence particulièrement concentrés en acétylène, d'avec les gaz moins riches en acétylène quiles entourent.
On peut varier de bien des manières le traitement dans les arcs de ce genre, par exemple quant au débit, à la composition et à la pression du gaz traité. Le procédé permet d'obtenir facilement, par exemple à partir du métha- ne, de l'acétylène à une concentration de 10 à 16 % ou plus.
Quand on traite par exemple le méthane et les mélanges ga- zeux qui en renferment, le rendement en acétylène est de 70 à 90 litres d'acétylène ou plus par kilowatt-heure.
EXEMPLE 1
Soumettre un mélange de méthane et d'hydrogène en parties égales à l'action d'un arc électrique de 100 kilo- watts sous une tension de 2 kilovolts dans un four tubu- laire d'un diamètre de 20 mm et d'une longueur de 200 mm.
L'énergie consommée par seconde est donc de 1.6 kilowatt par cm3 en moyenne. Dans le spectre, la série Balmer est nettement visible jusqu'à la ligne H les lignes élargies présentent le phénomène d'auto-réversibilité.
Le gaz qui s'échappe du four renferme 7.9% d'acétylè- ne, en un rendement de 75 litres par kilowatt-heure.
Si l'on traite le même mélange gazeux dans un four dont le diamètre n'est que de 12 mm et la longueur de 420 mm et en employant la même énergie électrique; - la consomma- tion moyenne d'énergie par seconde étant donc de 2.1 kilo- @
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watts par cm3 la concentration d'acétylène s'élève à 9.0% et le rendement à 80 litres d'acétylène par kilowatt- heure. La série Balmer est encore beaucoup plus nette dans le spectre de l'arc, H# est fortement marqué; même long- temps après l'arc, les lignes élargies présentent encore le phénomène d'auto-réversibilité.
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Diriger à travers un four tubulaire d'un diamètre de 30 mm et d'une longueur de 420 mm un mélange gazeux ren- fermant 15% de méthane, 15% d'éthane, 4% de propane, 1% d'hydrocarbures supérieurs et 65% d'hydrogène. L'arc de 500 kilowatts fonctionne sous une tension de 3000 volts, lacon- sommation moyenne d'énergie par seconde est donc de 1.7 kilowatt par cm3. La série Balmer est presque entièrement visible dans le spectre, HÓ et Hss présentent notamment une forte réversibilité. Le gaz qui s'échappe du four renferme ll% d'acétylène en un rendement de 80 litres par kilowatt- heure.
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Process for the production of acetylene from hydrocarbons, in the electric arc.
The present invention relates to a process which makes it possible to obtain, by an electric arc treatment, from hydrocarbons or from gases or vapors which contain them, highly concentrated acetylene, with good use of energy. employed in relation to the product formed. This result is achieved, in accordance with the present invention, by treating the starting materials in an arc supplied with particularly high energy, that is to say by operating under conditions such as the consumption of energy per second. and per cm3 of es-
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space filled by the electric arc is on average equal to
2 kilowatts or more. When we observe electric arcs of this kind with a spectroscope, we notice an unusual spectrum.
The Balmer series of hydrogen is visible in a much more complete way than it has hitherto been the case; it was observed thus in fact only in dark discharges, while in the electric arc, it is visible - and again in a very limited way -, only in the presence of hydrogen containing no hydrocarbons in appreciable proportion. According to the data of the literature, one finds in the electric arc the line Hg, and again in a hardly perceptible way, that by employing pure hydrogen.
But in the present process, contrary to what one would expect, the Hg line is very strongly marked and the H # line is quite sharp. The top lines of the Balmer series are also present, but they are more difficult to distinguish because of the spectrum of cyanogen which is practically impossible to suppress and which manifests in the same region. The width of the lines and in particular the self-reversibility which can be observed at H: and even more at H # demonstrate the completely unusual conditions for electric arcs in accordance with the present invention. If the current sources are of sufficient size, these arcs can operate continuously and stably.
The gases can be directed so that they form practically no vortices, for example according to the process of the N patent. 372.970 of August 26, 1930., and employ a furnace of a size such that the reaction chamber is continually filled almost completely by the electric arc and that almost all of the gas mixture to be treated is subjected to the action of the arc. But we can also produce @
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the electric arc in a relatively large chamber, the discharge does not then completely fill the chamber.
In this case, it is preferable to separate by means of several discharge pipes the gases subjected to the action of the arc and consequently particularly concentrated in acetylene, from the gases which are less rich in acetylene which surround them.
The treatment in such arcs can be varied in many ways, for example in the flow rate, composition and pressure of the gas being treated. The process makes it easy to obtain, for example from methane, acetylene at a concentration of 10 to 16% or more.
When treating, for example, methane and the gas mixtures therein, the acetylene yield is 70 to 90 liters of acetylene or more per kilowatt hour.
EXAMPLE 1
Subjecting a mixture of methane and hydrogen in equal parts to the action of an electric arc of 100 kilowatts at a voltage of 2 kilovolts in a tube furnace with a diameter of 20 mm and a length of of 200 mm.
The energy consumed per second is therefore 1.6 kilowatt per cm3 on average. In the spectrum, the Balmer series is clearly visible up to the H line, the widened lines show the phenomenon of self-reversibility.
The gas which escapes from the oven contains 7.9% acetylene, in a yield of 75 liters per kilowatt hour.
If the same gas mixture is treated in an oven whose diameter is only 12 mm and length of 420 mm and using the same electrical energy; - the average energy consumption per second is therefore 2.1 kilo- @
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watts per cm3 the acetylene concentration is 9.0% and the yield is 80 liters of acetylene per kilowatt-hour. The Balmer series is still much sharper in the arc spectrum, H # is strongly marked; even long after the arc, the widened lines still exhibit the phenomenon of self-reversibility.
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Direct through a tube furnace with a diameter of 30 mm and a length of 420 mm a gas mixture containing 15% methane, 15% ethane, 4% propane, 1% higher hydrocarbons and 65% hydrogen. The 500 kilowatt arc operates at 3000 volts, so the average energy consumption per second is 1.7 kilowatt per cm3. The Balmer series is almost entirely visible in the spectrum, HÓ and Hss in particular exhibit high reversibility. The gas which escapes from the furnace contains 11% acetylene at a yield of 80 liters per kilowatt hour.