CH419092A - Vorrichtung zum Erzeugen acetylenhaltiger Gasgemische - Google Patents

Description

  



  Vorrichtung zum Erzeugen acetylenhaltiger Gasgemische    Die Erfindung beziehb sich    auf eine Vorrichtung zum   Erzeugen acetylenhaltiger Gasgemische, wie    sie entstehen, wenn man geeignete Kohlenwasserstoffe oder   Koblenwasserstoffgemische    in heisse Verbrennun, gsgase einleitet und das so gebildete acetylenhaltige Gemisch   abschreckt.    Diese Vorrichtungen werden im folgenden als   Vorrichtungen der genannten Art   bezeichnet.



   Zu   dem erwähnten !    Zweck geeignete Verfahr. en sind z. B. in dem britischen Patent 908 274 und dem britischen Patent 912 445 beschrieben, während eine zur Benutzung als Verbrennungsstufe bei einem solchen Verfahren geeignete Vorrichtung in der britischen Patentschrift 703   721    beschrieben ist.



   Bekanntlich ist es bei derartigen Verfahren erwünscht, die Reaktionszeit möglichst kurz zu halten, z. B. in der Grössenordmng einiger   tausendstel    Sekunden, wobei das bei einer Temperatur oberhalb   1000     C entstehende unstabile Acetylen dann rasch abgekühlt wind, vorzugsweise auf unter   600  C    ; zu diesem Zweck wird ein   Abschreckmittel, vorzugs-    weise Wasser, eingespritzt.

   Hierbei ist es besonders wichtig, dass der Reaktionsraum und der   Abschreck-    raum durch geeignete Mittel voneinander getrennt sind, um zu verhindern, dass die Temperatur in dem einen Raum die Temperatur in dem anderen Raum nachteilig   beeinflusst, denn    beim Fehlen einer solchen Trennung würde die Tempenatur des Ab  schreckraums mindestens örtlich    durch Strahlung aus dem Reaktionsraum erhöht, in dem eine Temperatur von über   1000  C herrscht. Ferner wünde    die Herabsetzung der Temperatur in dem Reaktionsraum infolge dieser Abstrahlung oder der direkten Berührung zwischen dem Reaktionsmodium und dem Ab  schreckmedium    die Acetylenausbeute beeinträchtigen.



   Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen der Reaktionsraum und der Abschreckraum voneinander getrennt sind, z. B. aus dem USA-Patent 2 790 838 und aus   Chemical Engineering Progress  , Bd. 54, Nr.   I,    Jan.   1958,        Eastman Process    for crakking light   hydtocarbons    to acetylene and ethylene  , von G. A. Akin, T. F. Reid und R. J. Schrader ; hierbei sei insbesondere auf die in Fig. 5 der genannten Arbeit gezeigte Vorrichtung hingewiesen.



   Diese bekannten Vorrichtungen umàssen eine lange Reaktionszone von relativ kleinem Durchmesser. Wegen ihrer relativ grossen Wandfläche arbeiten diese Vorrichtungen thermodynamisch ungünstig, da an der grossen Wandfläche während des Betriebs relativ grosse Wärmeverluste auftreten. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtungen besteht darin, dass das   Abscbreckmedium    in direkte Berührung mit noch in dem Reaktionsraum enthaltenen Medien kommen kann.



   Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung    g    aufzuzeigen, bei der sich im Vergleich zu den schon bekannten Vorrichtungen die verschiedenen   variab-    len Grossen, insbesondere die Reaktionszeit und die Abschreckzeit, b, esser beherrschen lassen.



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist Einrichtungen zum Zuführen der reagierenden Medien, einen Reaktionsraum und einem mit letzterem in Ver  bine,      stehenden Abschreoknaum    auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abschreckraum vom Reaktionsraum durch eine einzige Wand getrennt ist, welche auf ihrer, dem Reaktionsraum benachbarten Seite mit einem Isoliermaterial versehen ist und die mindestens eine Öffnung, aufweist, damit die abzu  schreckenden Medien taus dem Reaktionsraum    in den   Abschr, eckraum übertreten können.    



   Bei dieser Vorrichtung gelangen die abzuschrek    kenden    Gase durch eine oder mehrere kurze   ÖffnunW    gen direkt aus dem Reaktionsraum in den Ab schreckraum, also ohne vorher in einen,   dazwischen-    liegenden Raum zu gelangen.



   Bei der   erfindungsgemässen Vorrichtung kann    man eine Reaktionszone e von grossem Durchmesser und geringer Länge   vorsehen, so d) ass man    die Wand fläche in   vorteilhbafter    Weise verringern und die Wär meverluste, des Reaktionsraums an der Wand auf ein Minimum herabsetzen kann.   Femer ergibt    sich ein n geringer Raumbedarf, denn man kann den. Ab schreckraum direkt neben dem Reaktionsraum an ordnen, ohne dass seine niedrige Temperatur die    Temperatur des Reaktionsraums ungünstig beein-      flusst, da das isolierende Material,    z. B. ein   kerami-    sches Material, auf der dem Reaktionsraum zuge   wandtenSeitederTrennwandeineWärmeisolierung    zwischen den beiden Räumen bildet.



   Der Reaktionsraum und der Abschreckraum sind vorzugsweise beide zylindrisch und gleichachsig angeordnet, und die vorzugsweise kreisrunde Trennwand verläuft rechtwinklig zur Mittellinie der gleich achsigen Räume. Diese achssymmetrische Anordnung ermöglicht es den   reagierenden Gasen, gleich-      massig lange oder    im wesentlichen   gleichmässig    lange im Reaktionsraum zu verweilen, so dass eine optimale Umwandlung erzielt wird. Bei der erwähnten bekannten Vorrichtung ist die   Anordnung so, dass    . die Reaktionsprodukte vor dem Abschrecken um eine Ecke herumgeleitet werden.

   Dies bedeutet, dass die Reaktionsgase. auf ihrem Wege zum   Abschreck-    raum ungleiche Strecken zurückzulegen haben, so dass sich   keine gleichmässige Verweilzeit    im Reaktionsraum erzielen lässt.



   Die ie Öffnung für das Übertreten der gasförmigen Stoffe aus dem   Reaktionsraum in Iden Abschreck-    raum ist   vorzugsweise als ringförmige Öffnung zwi-    schen der zylindrischen   Wand des Reaktionsraums    und dem Umfang. der runden Trennwand ausgebildet, so   dass die dturch die ringförmige Öffnung austreten-    den Reaktionsgase im Abschreckraum   gleichmässig    verteilt werden. Die dem Reaktionsraum zugewandte Seite der Trennwand kann abgerundet sein ; sie kann z. B. eine   Paraboloidform besitzen,    so dass die Reak  tionsgase    der   ringförmigen Öffnung. gleichmässig    zugeführt werden.



   Die dem   Abschreckraum zugewandte    Seite der Trennwand ist vorzugsweise mit einem Kühlsystem versehen, um die Tragkonstruktion der Trennwand gegen übermässige thermische Belastungen zu schützen und eine genügend niedrige Temperatur der dem Abschreckraum zugewandten Seite der Trennwand zu gewährleisten.   Gemäss    der Erfindung können die    Zuführungs-und Abführungsleitungeni des Kiihlsy-    stems Teile der Tragkonstruktion für die Trennwand bilden.



   Die   Abschreckvorrichtung    besteht vorzugsweise aus einer in dem Abschreckraum zentral angeordneten   ! Zerstäuberpistole, wobei ein Zerstäuber    an dem der Trennwand am nächsten benachbarten Ende der Pistole so angeordnet ist, dass die Abschreckflüssigkeit in Form eines Hohlkegels zerstäubt wird. Dieser Hohlkegel hat vorzugsweise solche Abmessungen, dass das gasförmige Reaktionsprodukt beim Eintreten in den   Abschreckmum    sofort getroffen wird.

   Ein Druckzerstäuber mit einer Wirbelkammer ist für diesen Zweck. sehr   geeignet,undfallsdieAnordnung    völlig. achssymmetrisch ist, ist eine   gleichmässige    Berührung zwischen der   Abschreckflüssigkeit    und den Reaktionsgasen gewährleistet, Bei einer zweckmässi gen Ausbildungsform der Erfindung ist die Tragkon  struktion    für die Trennwand, die, wie erwähnt, die Zuführungs-und   AMührungsleitungen des Küblsy-    stems für die Trennwand umfasst, am Halter der Zer    stäubungspistole    befestigt. Der Halter besteht   vor-    zugsweise aus einem Rohr, das die   Zerstäuberpistole    umschliesst, so sich letztere in dem Rohr axial verscyhieben lässt.



   Die Zerstäuberpistole kann gegenüber der Trennwand axial verstellbar sein, und   evtl.    lässt sich auch   die Trennwand gegenüber den Reaktions-und    Ab  schreckräumen    durch axiales Verstellen. des Zerstäu   berpistolenbalters, an dem die Trägerkonstruktion    befestigt ist, axial bewegen.



   Die Erfindung wird im folgenden anband schematischer Zeichnungen an   einem Ausführungsbei-    spiel näher erläutert.



   Fig.   1    zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2 ist ein in   grösscrem    Massstab gezeichneter Ausschnitt aus Fig. 1.



   Bei der gezeigten Vorrichtung wird ein Kohlenwasserstoff nach einem der Verfahren gemäss den obengenannten Patenten in heisse Verbrennungsgase eingeleitet.



   In einem Vergasungsreaktor 3, z. B. gemäss dem britischen Patent   703    721, werden heisse Verbren  nungsgase    erzeugt, die über einen   Auslass    4 des Reaktors in einen Zuführungskanal 5 gelangen, wo sie mit einem Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen gemischt werden, die radial über mehrere Injektionsöffnungen 6 zugeführt werden ; die Öffnungen 6 sind in gleichmässigen Abstän   den über den Umfang des Zuführungskanals. 5 vec-    teilt. Der mit dem   Kana1    5   verbunldene Relaktions-    raum   1    wird durch eine Wand 7 und eine Trennwand 8 begrenzt,, die, auf ihrer dem Reaktionsraum benachbarten Seite mit keramischem Material verkleidet ist.



  Die Reaktionsgase treten in den   Abschreckjnaum    2 durch eine ringförmige Öffnung 20 ein' ; der Abschreckraum wird durch eine zylindrische Wand 9 und die vom Reaktionsnaum abgewandte Seite der Trennwand 8 begrenzt.



   Auf der dem Abschreckraum zugewandten Seite der   TrennwandisteinKühlkanal10.angeordnet,dem    ein Kühlmittel über die Leitungen 11 zugeführt wird, das über die Leitungen 12 wieder abgeführt wird. Die Leitungen 11 und 12 bilden gleichzeitig eine Tragkonstruktion für die Trennwand 8. Die Leitungen   sind an einem Ringrohr 21 befestigt, das gemäss    Fig. 2 zwei konzentrische Kanäle 13 und 14 aufweist.



  Das Kühlmittel wird den Leitungen 11 über den Kanal 13 zugeführt und aus den Leitungen 12 über den Kanal   14    abgeführt.



   Im Abschreckraum 2 und innerhalb des   Ringroh-    res 21 ist eine zylindrische Zerstäubungspistole 15 zentral angeordnet. Die   Zerstäubungspistole    15 und d das   Ringrohr    21 können) axial gegeneinander verschiebbar sein. Das Ende der   Zerstäubungspistole    trägt einen Wirbelkammerzerstäuber 18 der Bauart mit einem Rücklauf,   d.    h. die   Zerstäuberpistole    besitzt einen zentralen Rücklaufkanal 16 für die zu zer  stäubende    Flüssigkeit, der von einem ringförmigen Zuführungskanal umgeben ist.



   Der Zerstäuber   versprüht das Abschreckmedium    in Form eines Hohlkegels, so dass das Abschreckmedium mit den abzuschreckenden heissen Gasen, die über die ringförmige   Offnung    20 zugeführt werden, symmetrisch zur gemeinsamen Achse des Hohlkegels und der Öffnung 20 in Berührung gebracht wind.



   Die dem Reaktionsraum zugewandte Seite der Trennwand kann auf geeignete Weise abgerundet und z. B. paraboloidförmig oder konisch sein ; dies ist in Fig.   1    bei 19 durch eine gestrichelte Linie angedeutet.



   Die Trennwand 8 ist gegenüber den Wänden des Reaktionsraums bzw. des Abschreckraums axial verstellbar. Wenn sich die Trennwand in der in Fig.   1    bei A angedeuteten Stellung befindet, hat. der Rea. ktionsraum seine kleinsten Abmessungen, während die Abmessungen des   Reaktionsraums    bei der Stellung B am   grössten    sind.



   Es sei bemerkt, dass sich die erfindungsgemässe Vorrichtung nicht nur für die Durchführung von Verfahren eignet, bei denen Acetylen durch Zuführen von Kohlenwasserstoffen zu einem Gemisch aus heissen Verbrennungsgasen erzeugt wird, sondern auch von Verfahren bekannter Art, bei denen Kohlenwasserstoffe in einem Reaktionsraum einer Teilverbrennung mit Sauerstoff unterzogen werden, wob. ei mindestens ein Teil der reagierenden Stoffe direkt in Acetylen   verwandelt    wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Erzeugen von Acetylen durch Behandlung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff, bei der Einrichtungen zum Zuführen der reagieren- den Medien und ein Reaktionsraum vorgesehen sind, welch letzterer mit einem Abschreckraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschreckraum von dem Reaktionsraum durch eine einzige Wand getrennt ist, die auf ihrer, dem Reak tionsraum zugewandten Seite mit einem Isoliermate- rial verkleidet ist und die mindestens eine Offnung aufweist, damit die abzuschreckenden Medien aus dem Reaktionsraum in den Abschreckraum übertre- ten können.

   UNTERANSPRUCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum und der Abschreckraum von zylindrischer Form und gleich- achsig angeordnet sind, und dass die Trennwand rechtwinklig zur Mittelachse der beiden Räume verläuft.

   2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung für das Hindurch- strömen der Medien durch einen ringförmigen Schlitz zwischen der zylindrischen Wand des Reaktions- raums und dem Rand der kreisrunden Trennwand gebildet wird.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Reaktionsraum zugewandte Seite der Trennwand abgerundet ist und z. B. einen konischen oder parabolischen Querschnitt besitzt.

   4. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Abschreckraum zugewandte Seite der Trennwand mit einer Kühleinrichtung versehen ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschreckeinrichtung eine im Abschreckraum zentral angeordnete Zerstäuberpistole aufweist, wobei ein Zerstäuber an dem der Trennwand gegen überliegenden Ende der Zerstäuberpistole angeordnet ist.

   6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäuberpistole mit dem Zerstäuber axial verstellbar ist.

   7. Vorrichtung nach Unteranspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand durch eine am Zerstäuberpistolenhalter befestigte Tragkon struktion unterstützt wird.

   8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen zum Zuführen des Kühlmittels zu der Trennwand und zum Abfüh- ren des Kühlmittels Teile der Tragkonstruktion bilden.

   9. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand zusammen mit der Zerstäuberpistole und einer Tragkonstruktion für die letztere axial verstellbar ist.