DE1038034B

DE1038034B - Process and device for the production of unsaturated hydrocarbons by incomplete combustion of gaseous, saturated hydrocarbons

Info

Publication number: DE1038034B
Application number: DEN11145A
Authority: DE
Inventors: Hugh Ford; Alfred H Howland; Edward Morgan Hughes; Nolan Peter William Moore
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1954-09-03
Filing date: 1955-09-02
Publication date: 1958-09-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch unvollständige Verbrennung gasförmiger, gesättigter Kohlenwasserstoffe Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch unvollständige Verbrennung gasförmiger, gesättigter Kohlenwasserstoffe und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, in der man Kohlenwasserstoffgemische verbrennen kann, die so brennstoffarm oder brennstoffreich sind, so große Alengen Verdünnungsmittel enthalten oder eine so hohe Geschwindigkeit aufweisen, daß eine Verbrennung unter normalen Bedingungen unmöglich ist. Method and device for the production of unsaturated hydrocarbons due to incomplete combustion of gaseous, saturated hydrocarbons Die The present invention relates to a process for the production of unsaturated hydrocarbons through incomplete combustion of gaseous, saturated hydrocarbons and a device for carrying out this process, in which one hydrocarbon mixtures that are so fuel poor or fuel rich can burn such large algae Contain diluents or have such a high speed that a Incineration is impossible under normal conditions.

Bei dem bekannten Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch partielle Verbrennung und Abkühlen werden ein Kohlenwasserstoff und ein Oxydationsmittel vorerhitzt, vorgemischt und in den Verbrennungsraum durch ein Gitter eingeleitet, das aus einer großen Anzahl von Durchgängen mit geringem Durchmesser besteht. Die an den Austrittsrändern dieser Durchgänge stabilisierten Flammen sind notwendigerweise kurz. Es hat sich infolgedessen als notwendig erwiesen, eine Verbrennungskammer zu verwenden, deren Durchmesser wesentlich größer ist als ihre Länge. Wenn man versuchen wollte, die Verbrennungsprodukte in eine Gasturbine einzuführen, würde die große Fläche des Gitters eine Sammelleitung für die Verbrennungsprodukte erfordern. Eine derartige Sammelleitung würde aber apparative Schwierigkeiten mit sich bringen und darüber hinaus die Zeit verlängern, während der sich die Verbrennungsprodukte auf einer hohen Temperatur befinden. In the known process for the production of unsaturated hydrocarbons partial combustion and cooling produce a hydrocarbon and an oxidizer preheated, premixed and introduced into the combustion chamber through a grid, which consists of a large number of small diameter passages. the Flames stabilized at the exit edges of these passages are necessarily short. As a result, it has been found necessary to have a combustion chamber to use, the diameter of which is much larger than their length. If you try wanted to introduce the products of combustion into a gas turbine would be the big one Surface of the grille require a manifold for the combustion products. One but such a manifold would bring difficulties in terms of equipment and in addition, extend the time during which the combustion products are on are at a high temperature.

Es ist auch eine Vorrichtung bekannt, bei der in einen länglichen Behälter durch ein WIittelrohr der zu crackende Kohlenwasserstoff ohne Sauerstoff eingeführt und durch vier unabhängige, mit Sauerstoff und Kohlenwasserstoff gespeiste Flammen auf die Temperatur der thermischen Zersetzung erhitzt wird. It is also known a device in which in an elongated Container through a medium pipe the hydrocarbon to be cracked without oxygen introduced and fed by four independent, oxygen and hydrocarbon Flames are heated to the temperature of thermal decomposition.

Man hat auch schon versucht, den Kohlenwasserstoff in der Brennkammer mit Sauerstoff zu vermischen und ohne Lockflamme zu verbrennen. Diese Vorrichtungen haben sich aber nicht bewährt. da nur ein ganz bestimmtes bIichungsverhältnis zwischen Kohlenwasserstoff und Sauerstoff verwendet werden konnte oder eine niedrige Strömungsgeschwindigkeit erforderlich war.Attempts have also been made to remove the hydrocarbon in the combustion chamber to mix with oxygen and burn without a lure flame. These devices but have not proven themselves. there is only a very specific equation between Hydrocarbon and oxygen could be used or a low flow rate was required.

Aus den gleichen Gründen hat sich auch eine andere Vorrichtung nicht bewährt, bei der ein erhitztes Kohlenwasserstofföl mit einem gasförmigell Kohlenwasserstoff vermischt, in der Brennkammer zerstäubt und mit getrennt eingeleitetem Sauerstoff gecrackt wird. For the same reasons, no other device has been found either proven, in which a heated hydrocarbon oil with a gaseous hydrocarbon mixed, atomized in the combustion chamber and with separately introduced oxygen is cracked.

Das Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch unvollständige Verbrennung gesättigter Kohlenwasserstoffe mit Luft oder Sauerstoff besteht erfindungsgemäß darin, daß man ein von den stöchiometrischen Verhältnissen stark abweichendes, Kohlenwasserstoff und molekularen Sauerstoff enthaltendes Gemisch mit großer Strömungsgeschwindigkeit durch eine Verbrennungskammer leitet, in der die unvollständige Verbrennung durch eine unabhängige, vorzugsweise scheibenförmige Flamme stabilisiert wird. Besonders zweckmäßig ist es für die stabilisierende Flamme, den gleichen Kohlenwasserstoff zu verwenden, wie er im zu zersetzenden Gemisch vorhanden ist, und diesen erst in der Verbrennungskammer mit Sauerstoff zu vereinigen. The process for the production of unsaturated hydrocarbons by incomplete combustion of saturated hydrocarbons with air or oxygen is according to the invention that one of the stoichiometric ratios strongly deviating mixture containing hydrocarbons and molecular oxygen passes through a combustion chamber at a high flow rate, in which the incomplete combustion by an independent, preferably disc-shaped Flame is stabilized. It is particularly useful for the stabilizing flame, to use the same hydrocarbon as it is present in the mixture to be decomposed and only to combine this with oxygen in the combustion chamber.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer länglichen Verbrennungskammer mit einer Flammstabili sierungseinrichtung, die eine Düse zur Einführung von Brennstoff in die Verbrennungskammer parallel zu ihrer Längsachse, eine Zuleitung zur getrennten Zufuhr von Sauerstoff und eine Prallwand in der Strömungsrichtung des durch die Düse eingeführten Brennstoffs aufweist. The device for carrying out the method according to the invention consists of an elongated combustion chamber with a flame stabilization device, which parallel to one nozzle for introducing fuel into the combustion chamber its longitudinal axis, a feed line for the separate supply of oxygen and a baffle wall in the direction of flow of the fuel introduced through the nozzle.

Die Flammstabilisierungsvorrichtung kann aus einem Mischer bestehen, der so angeordnet ist, daß er einen turbulenten Strom erzeugt, z. B. ein Konus, der mit seiner Achse parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer angeordnet ist. Man kann auch tnehrere Mischer, z. B. in Form von Stäben, in einer Ebene quer zu der Längsachse der Verbrennungskammer anordnen. Als Wärmequelle kann z. B. eine Lockflamme oder ein elektrisch geheizter Draht innerhalb der Verbrennungskammer verwendet werden. The flame stabilization device can consist of a mixer, which is arranged to generate a turbulent flow, e.g. B. a cone, the is arranged with its axis parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber. You can also use several mixers, e.g. B. in the form of rods, in a plane transverse to the longitudinal axis of the combustion chamber. As a heat source, for. Legs Lure flame or an electrically heated wire inside the combustion chamber be used.

Bekanntlich kann man durch periodisches Verbrennen eines vorgemischten gasförmigen Brennstoffs und eines Oxdationsmittels in einer Vorrichtung, die eine Verbrennungskammer mit wesentlich größerer Länge als ihrem Durchmesser enthält, eine sehr schnelle Freisetzung von Wärme je Volumeinheit erreichen, wenn man den gasförmigen Brennstoff in einem Verhältnis zu dem Oxydationsmittel verwendet, das gleich oder kleiner als das stöchiometrische Verhältnis ist, und wenn die Verbrennungskammer ei neu Austritt für die Verbrennungsprodukte aufweist, der nach außen geöffnet ist, so daß der Verbrennungsprozeß annähernd bei Atmosphärendruck stattfindet. Eine derartige Verbrennungskammer kann aus einem hitzefest ausgekleideten Rohr bestehen, in welches die vorgemischten Reaktionsteilnehmer durch einen Einlaß in Form eines oder mehrerer Kanäle mit geringem Durchmesser eingeführt werden, in denen die Gasgeschwindigkeit größer ist als die Geschwindigkeit der Flammfortpflanzung in dem Gemisch. Die Verbrennung in der Kammer kann man durch Einstellen der Arbeitsbedingungen periodisch verlaufen lassen, wobei nicht verbrannte Reaktionsteilnehmer, die während einer Periode durch das Rohr fließen, bei Vermischung mit heißen Verbrennungsprodukten der vorausgehenden Periode entzündet werden, wonach die Flamme schnell durch das Rohr wandert, bis sie am Einlaß ausgelöscht wird und so neue unverbrannte Reaktionsteilnehmer durch das Rohr fließen läßt, die erneut entzündet werden. It is well known that by periodically burning a premixed gaseous fuel and an oxidizing agent in a device that has a Contains a combustion chamber with a length that is significantly greater than its diameter, achieve a very rapid release of heat per unit volume when using the gaseous fuel is used in proportion to the oxidizing agent that is equal to or less than the stoichiometric ratio, and when the combustion chamber ei has a new outlet for the combustion products that is open to the outside, so that the combustion process takes place at approximately atmospheric pressure. Such a one Combustion chamber can consist of a heat-resistant lined pipe into which the premixed reactants through an inlet in the form of one or more Small diameter channels are introduced in which the gas velocity is greater than the rate of flame propagation in the mixture. The burn in the chamber one can run periodically by adjusting the working conditions let, taking unburned reactants passing through during a period the pipe flow, when mixed with hot combustion products of the previous one Period, after which the flame quickly travels through the tube until it is extinguished at the inlet and so new unburned reactants through the pipe will flow, which will be re-ignited.

Die Frequenz der Perioden hängt von der Zusammensetzung des eingeführten Gemisches der Reaktionsteilnehmer, ihrer Temperatur und ihrem Druck, den Ausmaßen der Verbrennungskammer und dem Bau des Einlaßahschnittes ab.The frequency of the periods depends on the composition of the imported Mixture of the reactants, their temperature and pressure, the dimensions the combustion chamber and the construction of the inlet section.

Es wurde festgestellt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der dafür geeigneten Vorrichtung auch dann eine periodische Verbrennung leicht eingeleitet und aufrechterhalten werden kann, wenn das Verhältnis der Reaktionsteilnehmer stark vom stöchiometrischen abweicht. It was found that with the inventive method and the device suitable for this, periodic combustion is then easily initiated and can be sustained when the ratio of reactants is strong deviates from the stoichiometric.

Die Flammstahilisierungsvorrichtung enthält vorzugsweise ein Mundstück für den Brennstoff, mit dem man einen Strahl des Brennstoffs in die Verbrennungskammer einspritzen kann, der parallel mit ihrer Längsachse verläuft. In der Bahn des Strahls liefindet sich ein Hindernis, durch welches der Brennstoff zu einer dünnen Fläche ausgebreitet wird. The flame sterilization device preferably includes a mouthpiece for the fuel, with which you can send a jet of fuel into the combustion chamber can inject, which runs parallel with its longitudinal axis. In the path of the beam There is an obstacle through which the fuel becomes a thin surface is spread.

Ferner ist eine Verteilervorrichtung vorgesehen, durch die Luft oder Sauerstoff in die Nähe des Hindernisses gebracht wird, d. h. in die unmittelbare Nähe der dünnen Brennstoffschicht, damit diese verbrennt und in der Verbrennungskammer ein Gebiet hoher Temperatur entstehen läßt und so die Verhrennung des vorvermischten Verbrennungsgemi sches stabilisiert. Das Mundstück befindet sich im wesentlichen in der Längsachse, und zwar in der Durchflußrichtung, oder ist ihr entgegengerichtet. Bei derartigen Verbrennungskammern ist es schwierig, eine Lockflamme so anzuordnen, daß sie ständig brennt, wenn die Gasgeschwindigkeit hoch ist.Furthermore, a distribution device is provided through the air or Oxygen is brought near the obstacle, d. H. in the immediate Near the thin layer of fuel to burn and in the combustion chamber creates an area of high temperature and thus the destruction of the premixed Combustion mixtures stabilized. The mouthpiece is essentially located in the longitudinal axis, specifically in the direction of flow, or is opposite to it. With such combustion chambers, it is difficult to arrange a decoy flame in such a way that that it burns constantly when the gas velocity is high.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Verteilervorrichtung ein Rohr, das axial mit dem Brennstoffmundstück angeordnet ist. Dadurch wird ein ringförmiger Auslaß für die Luft oder den Sauerstoff gebildet. Man kann gegebenenfalls auch andere Anordnungen verwenden. Beispielsweise kann das Hindernis porös sein und das durch die Poren eingeführte oxydierende Gas auch eine Kühlwirkung hervorrufen. Diese Wirkung kann auch in anderen Teilen der Vorrichtung hervorgerufen werden, z. B. bei einer Stütze für das Hindernis, indem man dieses aus porösem Material herstellt und Brennstoff oder Oxydationsmittel hindurchleitet. Wenn die Gasgeschwindigkeit in der Verbrennungskammer sehr hoch ist, ist es zweckmäßig, eine Stabilisierung der Flamme gegen Verzerrung vorzusehen, indem man die Verteilervorrichtung so anordnet, daß die Luft oder der Sauerstoff auf beide Seiten der dünnen Fläche des Brennstoffs geleitet wird. Eine ähnliche Wirkung kann man erzielen, wenn das Mundstück und der Verteiler gegen die Durchflußrichtung gerichtet sind, indem man die Geschwindigkeit der Luft oder des Sauerstoffs vorsichtig einstellt. Andererseits kann man das Hindernis so groß ausbilden, daß die gesamte dünne Fläche des Brennstoffs von seiner Oberfläche getragen wird, wodurch die Flamme gleichzeitig mechanisch gegen eine Verzerrung geschützt wird. Im letzteren Falle verhält sich das Hindernis wie ein stark erhitzter Mischer für das Verbrennungsgemisch. In a preferred embodiment, the distribution device comprises a tube axially with the Fuel nozzle is arranged. This becomes a annular outlet formed for the air or oxygen. One can optionally use other arrangements as well. For example, the obstacle can be porous and the oxidizing gas introduced through the pores also produce a cooling effect. This effect can also be produced in other parts of the device, z. B. in a support for the obstacle by making this from porous material produces and passes fuel or oxidizing agent through it. When the gas speed in the combustion chamber is very high, it is useful to have a stabilization to prevent distortion of the flame by arranging the distribution device so that the air or the oxygen on both sides of the thin surface of the fuel is directed. A similar effect can be achieved if the mouthpiece and the Manifolds are directed against the direction of flow by changing the speed the air or oxygen. On the other hand, you can have the obstacle train so large that the entire thin area of the fuel from its surface is carried, whereby the flame is simultaneously mechanically against distortion is protected. In the latter case, the obstacle behaves like a strongly heated one Mixer for the combustion mixture.

Es sei erwähnt, daß der durch das Mundstück der Stabilisierungsvorrichtung eingeführte Brennstoff mit dem durch den Einlaß für das vorgemischte Gemisch in die Kammer eingeführten Brennstoff identisch sein kann. Es kann auch vorteilhaft sein, Wasserstoff als Brennstoff für die Stabilisierungsvorrichtung zu verwenden, da er bei Verbrennung mit Sauerstoff eine sehr hohe Temperatur ergibt und da der entstandene Dampf ein inertes Verdünnungsmittel ist, das leicht aus den Verbrennungsprodukten auskondensiert werden kann. Der Brennstoff kann gegebenenfalls erst in der Verbrennungskammer mit zugeführtem Sauerstoff vereinigt werden. It should be noted that the through the mouthpiece of the stabilization device introduced fuel with the through the inlet for the premixed mixture in The fuel introduced into the chamber may be identical. It can also be beneficial be to use hydrogen as fuel for the stabilization device, because it gives a very high temperature when burned with oxygen and because the The resulting vapor is an inert diluent that easily emerges from the products of combustion can be condensed out. If necessary, the fuel can only be in the combustion chamber be combined with supplied oxygen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man z. B. Acetylen und andere ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen, aus einem als Brennstoff dienenden Kohlenwasserstoffbrennstoff herstellen. und zwar unter Ausnutzung der Verbrennungswärme des Brennstoffs mit Luft und/oder Sauerstoff. Alaun erreicht dadurch eine Pyrolyse und/oder ein Cracken von überschüssigem Brennstoff. Die entstandenen gasförmigen Produkte werden schnell auf eine Temperatur abgekühlt, bei der die ungesättigten Kohlenwasserstoffe stabil sind (gewöhnlich unter 2000 C), so daß ein gekühltes Gemisch gewonnen wird, das einen beträchtlichen Anteil ungesättigter Kohlenwasserstoffe enthält. Beispielsweise kann der Auslaß für die Verbrennungsprodukte in Verbindung mit einer Kühlvorrichtung stehen, in der die Verbrennungsgemische schnell abgekühlt werden können. With the device according to the invention you can, for. B. acetylene and other unsaturated hydrocarbons, such as ethylene, from one used as a fuel Making hydrocarbon fuel. using the heat of combustion of the fuel with air and / or oxygen. Alum thereby achieves pyrolysis and / or excess fuel cracking. The resulting gaseous Products are quickly cooled to a temperature at which the unsaturated Hydrocarbons are stable (usually below 2000 C), making a refrigerated mixture is obtained that contains a significant proportion of unsaturated hydrocarbons contains. For example, the outlet for the combustion products can be connected stand with a cooling device in which the combustion mixtures are rapidly cooled can be.

Vorzugsweise wird als Kühlvorrichtung eine Gasturbine verwendet, in der sich die Verbrennungsprodukte adiabatisch ausdehnen und nutzbare Arbeit leisten können. Die Verwendung einer Gasturbine zur schnellen Abkühlung heißer Gase ist in der hritischen Patentschrift 711 208 beschrieben. Ein Zurückschlagen der Flamme in den Einlaßabschnitt der Verbrennungskammer kann nicht nur dadurch verhindert werden, daß man die Durchflußgeschwindigkeit des Gasgemisches innerhalh des Einlaßabschnittes größer hält als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme in dem Gemisch, sondern auch dadurch, daß man am Eingang des Einlaßabschnittes eine Flammenfalle anbringt, um eine weitere stromaufwärts gerichtete Wanderung der Flamme zu verhindern. In diesem Fall braucht die Durchflußgeschwindigkeit im Einlaß abschnitt nicht größer sein als die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Flamme.A gas turbine is preferably used as the cooling device, in which the combustion products expand adiabatically and do useful work can. The use of a gas turbine for rapid cooling of hot gases is in British Patent 711,208. The flame flashes back in the inlet section of the combustion chamber can not only be prevented thereby be that the flow rate of the gas mixture within the inlet section holds greater than the speed of propagation of the flame in the mixture, but rather even by placing a flame trap at the entrance of the inlet section to prevent further upstream migration of the flame. In this Case, the flow rate in the inlet section need not be greater than the speed of propagation of the flame.

Das Verfahren kann in jeder bekannten Weise in Betrieb genommen werden, z. B. durch Funkenzündung, durch einen Glühkopf oder durch absichtliches Zurücksehlagenlassen einer anfangs stabilisierten Flamme an irgendeinem Auslaß des Systems. Es kann sich dabei um einen normalen Auslaß oder einen zusätzlichen Auslaß handeln, der nur zum Zünden verwendet und dann geschlossen wird. The process can be put into operation in any known manner, z. B. by spark ignition, by a glow head or by deliberately leaving behind an initially stabilized flame at any outlet in the system. It can be a normal outlet or an additional outlet that is only used for Ignition is used and then closed.

Die durch die Pyrolyse und/oder das Cracken erzielte Ausbeute ungesättigter Kohlenwasserstoffe hängt von der Verweilzeit des Reaktionsgemisches in der Verbrennungskammer bei der hoben Temperatur ab. Die Verweilzeit bei verschiedenen Versuchen kann als die Zeit ausgedrückt werden, die das Gemisch benötigt, die Verbrennungskammer bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck zu durchschreiten. Bei einem Versuch unter Verwendung einer zylindrischen Verbfennungskammer mit einem Verhältnis Durchmesser zu Länge von 2 : 9 ergab eine Verweilzeit von etwa 30 Millisekunden eines Gemischers von 1,6 Volumteilen Methan und 1 Volumteil Sauerstoff eine optimale Ausbeute. Bei einer Verweilzeit von weniger als 15 Millisekunden und mehr als 50 Millisekunden ergab sich eine beträchtliche Ausbeuteverminderung. Diese Verbrennungskammer führte zu ähnlichen Ergebnissen, wenn man die Verbrennung periodisch unter einem Druck von 1,7 Atm. durchführte. Eine beträchtliche Acetylenausbeute von 5°/o oder darüber kann man bei höherem Druck bis mindestens 5 Atm., aber bei verminderter Verweilzeit erhalten. Ein Vorerhitzen des einfließenden Gemisches wirkt sich ebenfalls günstig auf die Ausbeute aus, insbesondere wenn man Druck anwendet. The yield of unsaturated obtained by pyrolysis and / or cracking Hydrocarbons depend on the residence time of the reaction mixture in the combustion chamber at the elevated temperature. The residence time in different experiments can be as the time it takes for the mixture to enter the combustion chamber To cross room temperature and atmospheric pressure. When trying using a cylindrical combustion chamber with a diameter to length ratio of 2: 9 gave a dwell time of about 30 milliseconds for a mixer of 1.6 parts by volume of methane and 1 part by volume of oxygen provide an optimal yield. At a Dwell times of less than 15 milliseconds and more than 50 milliseconds were found there is a considerable decrease in yield. This combustion chamber led to similar results if you take the combustion periodically under a pressure of 1.7 atm. carried out. A significant acetylene yield of 5% or above you can at higher pressure up to at least 5 atm., but with a reduced residence time obtain. Preheating the flowing mixture is also beneficial on the yield, especially when applying pressure.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung, die insbesondere bei hohen Gasgeschwindigkeiten verwendet wird, besteht aus einer zylindrischen, keramischen Verbrennungskammer 1, durch die ein brennbares Gemisch mit hoher Geschwindigkeit vom Ende 4, an dem sich der Durchmesser der Kammer zu um einen Einlaß vermindert, zum Auslaß B fließt. Sie ist mit einem hitzefesten Querteil 2 versehen, der in der Längsachse der Kammer einen zylindrischen Vorsprung 3 aufweist, welcher als Hindernis wirkt. The device shown in Fig. 1, particularly at high gas velocities used consists of a cylindrical, ceramic combustion chamber 1, through which a combustible mixture at high speed from the end 4, at which as the diameter of the chamber decreases by one inlet, it flows to outlet B. It is provided with a heat-resistant transverse part 2, which is in the longitudinal axis of the chamber has a cylindrical projection 3 which acts as an obstacle.

Gegen das Hindernis ist ein Strahl eines Kohlenwasserstoffbrennstoffs aus dem axialen Mundstück 4 gerichtet, das von außen über eine Leitung 5 gespeist wird. Durch die Rohre 6 und 7 kann über die Leitungen 8, 9 und 10 Luft oder Sauerstoff zugeführt werden. Sie sind um das Mundstück 4 und den zylindrischen Vorsprung 3 so angeordnet, daß sie ringförmige Austrittsöffnungen 11 und 12 bilden. Dadurch wird Luft oder Sauerstoff auf beide Seiten der diinnen Brennstoffscheibe herangeführt. die sich durch den auf dem Vorsprung 3 aufstoßenden Brennstoffstrahl bilden.Against the obstacle is a jet of hydrocarbon fuel directed from the axial mouthpiece 4, which is fed from the outside via a line 5 will. Air or oxygen can pass through the pipes 6 and 7 via the lines 8, 9 and 10 are fed. They are around the mouthpiece 4 and the cylindrical projection 3 arranged so that they form annular outlet openings 11 and 12. Through this air or oxygen is brought in on both sides of the thin fuel disc. which are formed by the fuel jet hitting the projection 3.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung für verhältnismäßig niedrige Gasgeschwindigkeit ist eine rohrförmige, feuerfeste Verbrennungskammer21. die am Endet geschlossen und am Ausgang B geöffnet ist. mit einem Querteil 22 versehen, der einen axial gerichteten zylindrischen Vorsprung 23 aufweist. Er bildet ein Hindernis und bewirkt die Ausbreitung des durch eine in einem Mundstück 25 endende TRi- tung 24 zugeführten Brennstoffs zu einer dünnen Scheibe. Die Leitung ist axial in einem weiten Rohr 26 angeordnet, das sich an seinem inneren Ende verjüngt, so daß ein ringförmiger Auslaß 27 zur Verteilung von Luft und Sauerstoff über die Scheibe gebildet wird. Zahlreiche Öffnungen zur Einführung eines vorgemischten Gemisches, die bei 28 in die Kammer führen, sind kreisförmig um das Mundstück 25 und den Auslaß 27 angeordnet. Gegebenenfalls kann man Gemische unterschiedlicher Zusammensetzungen durch verschiedene der zahlreichen Öffnungen für die endgültige Vermischung in die Kammer einleiten. In the device shown in Fig. 2 for relatively low Gas velocity is a tubular, refractory combustion chamber21. the on Ends closed and output B is open. provided with a transverse part 22, which has an axially directed cylindrical projection 23. He is an obstacle and causes the propagation of the tri ending in a mouthpiece 25 tion 24 fed fuel to a thin disc. The line is axial in one wide tube 26 arranged, which tapers at its inner end, so that a annular outlet 27 is formed for the distribution of air and oxygen over the disc will. Numerous openings for the introduction of a premixed mixture, which at 28 lead into the chamber are circular around the mouthpiece 25 and the outlet 27 arranged. If necessary, mixtures of different compositions can be used through various of the numerous openings for the final mixing into the Initiate chamber.

Es sei darauf hingewiesen, daß man die Funktion des gegen das Hindernis gerichteten Mundstücks und der Verteilervorrichtung, die Luft oder Sauerstoff der dünnen Schicht zuführen soll, umkehren kann. It should be noted that one has the function of against the obstacle directional mouthpiece and the distribution device, the air or oxygen of the apply a thin layer, can reverse.

Man kann die Vorrichtung auch so verwenden, daß man Luft oder Sauerstoff durch das Mundstück leitet und zu einer dünnen Schicht ausbreitet, auf die der Brennstoff aus der Verteilervorrichtung auftrifft.The device can also be used in such a way that air or oxygen passes through the mouthpiece and spreads to a thin layer on which the fuel from the distributor device.

Bei der in Fig. 3 schematisch gezeigten Anordnung ist ein Vermischer 29 aus einem feuerfesten Stoff quer in der Verbrennungskammer 1 angebracht. Der Vermischer hat die Gestalt eines Stabes, der einen kreisförmigen, einen rechteckigen oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen kann. Man kann auch mehrere, z. B. ein Gitter bildende, parallel angeordnete Mischer verwenden. In the arrangement shown schematically in FIG. 3, there is a mixer 29 made of a refractory material transversely mounted in the combustion chamber 1. Of the Mixer has the shape of a rod, one circular, one rectangular or may have a polygonal cross-section. You can also use several, e.g. B. use a grid-forming mixer arranged in parallel.

In der Fig. 4 ist ein hohler, konischer Mischer 30 gezeigt, der durch die Stützen 31 von der Wand der Verbrennungskammer 1 getragen wird. Der Mischer und die Stützen bestehen aus feuerfestem Stoff. In Fig. 4, a hollow, conical mixer 30 is shown through the supports 31 are supported by the wall of the combustion chamber 1. The mixer and the supports are made of fireproof fabric.

In der Fig. 5 ist eine abgewandelte Form eines konischen Mischers 32 gezeigt, der ebenfalls an den Stützen 31 angebracht ist. Er ist massiv, besteht aus feuerfestem Stoff und ist mit seiner Basis gegen den Strom des durch die Kammer 1 fließenden Verbrennungsgemisches angeordnet. Die Basis dieses Mischers kann das erwähnte Hindernis darstellen und kann z. B. den Querteil 22 und den Vorsprung23, die in Fig. 2 gezeigt sind, ersetzen. In den Anordnungen nach Fig. 2 können der Querteil 22 und der Vorsprung 23 oder nach Fig 5 die Stütze 31 und der konische Mischer 32 aus porösem Material hergestellt werden, durch das z. B. Sauerstoff, Luft oder Brennstoff eingeleitet wird, um diese Gase zu der sich am Hindernis ausbildenden Flamme zu befördern. In Fig. 5 is a modified form of a conical mixer 32, which is also attached to the supports 31. It is massive, it exists made of refractory material and is with its base against the current of the through the chamber 1 flowing combustion mixture arranged. The basis of this mixer can do that represent mentioned obstacle and can z. B. the transverse part 22 and the projection 23, shown in Fig. 2, replace. In the arrangements of FIG. 2, the Transverse part 22 and the projection 23 or, according to FIG. 5, the support 31 and the conical Mixer 32 are made of porous material, through which, for. B. Oxygen, Air or fuel is introduced in order to add these gases to the one forming on the obstacle Carrying flame.

Versuche mit einer Vorrichtung nach Fig. 2 haben die folgenden Ergebnisse gezeitigt. Experiments with an apparatus according to Fig. 2 have the following results brought forth.

Der größte Teil der Verbrennungskammer B hatte eine zylindrische Gestalt, einen Durchmesser von 6,35 cm und eine Länge von 38,10cm. Es waren sieben Zuleitungen 28 für den vorgemischten Kohlenwasserstoffbrennstoff und den Sauerstoff vorgesehen. Most of the combustion chamber B was cylindrical Shape, a diameter of 6.35 cm and a length of 38.10 cm. There were seven Feed lines 28 for the premixed hydrocarbon fuel and the oxygen intended.

Der verwendete gasförmige Kohlenwasserstoff hatte folgende Zusammensetzung: 850/0 Methan, 7,50/0 Kohlendioxyd und 7,5 O/o Stickstoff. Bei einem Durchfluß von etwa 92 m3 Kohlenwasserstoff je Stunde und etwa 47 m3 Sauerstoff je Stunde durch die Verhrennungskammer bei etwa Atmosphärendruck und Raumtemperatur und einem Durchfluß von etwa 8.7 m3 Kohlenwasserstoff je Stunde durch das Mundstück 25 und etwa 5,6 m3 Sauerstoff je Stunde durch den Auslaß 27 wurde eine stabile Verbrennung des Hauptgemisches bei einem Volumenverhältnis von Brennstoff zu Sauerstoff wie 1,96 :1 erzielt.The gaseous hydrocarbon used had the following composition: 850/0 methane, 7.50 / 0 carbon dioxide and 7.5% nitrogen. With a flow of about 92 m3 of hydrocarbons per hour and about 47 m3 of oxygen per hour the combustion chamber at about atmospheric pressure and room temperature and a flow through of about 8.7 m3 of hydrocarbon per hour through the mouthpiece 25 and about 5.6 m3 of oxygen per hour through outlet 27 became a stable combustion of the main mixture at a volume ratio of fuel to oxygen such as 1.96: 1.

Die Ausbeute an Acetylen, bezogen auf die trockenen Verbrennungsprodukte, betrug mehr als 6 Volnmprozent. Damit ist noch nicht das optimale Mischungsverhältnis erreicht, das man unter Aufrechterhaltung stabiler Verbrennungsbedingungen umsetzen kann. Auch stellen diese Angaben noch nicht eine optimale Ausbeute an Acetylen dar. Die entstandenen Gase enthielten auch beträchtliche Mengen Wasserstoff und Kohlenmonoxyd im Verhältnis 2 :1, die man als Synthesegas weiter verwenden konnte. The acetylene yield based on the dry combustion products, was more than 6 percent by volume. That is not the best Mixing ratio reached that one while maintaining stable combustion conditions can implement. Also, these figures do not yet represent an optimal yield of acetylene The resulting gases also contained considerable amounts of hydrogen and Carbon monoxide in a ratio of 2: 1, which could be used as synthesis gas.

PATENTANSPR OCHE 1. Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch unvollständige Verbrennung gasförmiger, gesättigter Kohlenwasserstoffe mit Luft oder Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man ein von den stöchiometrischen Verhältnissen stark abweichendes, Kohlenwasserstoffe und molekularen Sauerstoff enthaltendes Gemisch mit großer Strömungsgeschwindigkeit durch eine Verbrennungskammer leitet, in der die unvollständige Verbrennung durch eine unabhängige, vorzugsweise scheibenförmige Flamme stabilisiert wird. PATENT CLAIM 1. Process for the production of unsaturated hydrocarbons due to incomplete combustion of gaseous, saturated hydrocarbons with Air or oxygen, characterized in that one of the stoichiometric Strongly deviating proportions, hydrocarbons and molecular oxygen containing mixture at high flow rate through a combustion chamber heads in which the incomplete combustion by an independent, preferably disc-shaped flame is stabilized.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that for the stabilizing flame uses the same hydrocarbon as he's used to decomposing mixture is present and this only in the combustion chamber supplied oxygen combined.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that you the disc-shaped flame by flowing out the flame gases on one in the In the middle of the combustion chamber arranged baffle wall is generated.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that one the hydrocarbon-oxygen mixture prior to introduction into the combustion chamber warmed up.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that one which performs incomplete combustion under positive pressure.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that one quenching the hot combustion products to at least 2000 C.

7. The method according to claim 6, characterized in that the quenching hot combustion products by adiabatic expansion in a gas turbine.

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that one the flow rate of the mixture through the combustion chamber is as follows sets that periodic combustion occurs.

9. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 8, characterized by an elongated combustion chamber (1) with a flame stabilization device, the one nozzle (4) for introducing fuel into the combustion chamber in parallel to its longitudinal axis, feed lines (6 and 7) for the separate supply of oxygen and a baffle (3) in the direction of flow of the introduced through the nozzle Has fuel.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that immediately after the outlet of the combustion chamber a deterrent for the combustion products are located.

11. The device according to claim 10, characterized in that the The quenching device is a gas turbine.

12. Apparatus according to claim 9 to 11, characterized in that a preheater is arranged at the inlet of the combustion chamber.

References considered: U.S. Patent No. 1,823 503