DE1063596B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen

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DE1063596B
DE1063596B DEU3975A DEU0003975A DE1063596B DE 1063596 B DE1063596 B DE 1063596B DE U3975 A DEU3975 A DE U3975A DE U0003975 A DEU0003975 A DE U0003975A DE 1063596 B DE1063596 B DE 1063596B
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George Harvey Smith
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Union Carbide Corp
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Union Carbide Corp
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/025Oxidative cracking, autothermal cracking or cracking by partial combustion

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Acetylen, aus einem anderen gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff, z. B. aus Methan, durch dessen teilweise Oxydation.
  • Es sind schon eine ganze Reihe von Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch teilweise Oxydation von Kohlenwasserstoffen vorgeschlagen worden ; aber in diesen bekannten Verfahren kann die Reaktionsdauer nicht kurz genug gehalten werden, um den Zerfall eines wesentlichen Teils des erzeugten Acetylens zu verhindern, und daher ist das Ergebnis dieser Herstellungsverfahren gering.
  • In einem bekannten Herstellungsprozeß wird eine nicht stöchiometrische Mischung eines vorerhitzten, gasförmigen Kohlenwasserstoffs (Naturgas) und Sauerstoff durch eine mit vielen Offnungen versehene Platte gepreBt und dort entzündet, wobei die Platte als Flammenhalter dient. Die heißen Verbrennungsprodukte, die Acetylen enthalten, werden schnell mit Wasser abgeschreckt, und das Acetylen wird dann von den anderen Verbrennungsprodukten getrennt.
  • Dieser Herstellungsprozeß arbeitet mit Strömungsgeschwindigkeiten des Gases von ungefähr 90, 4 m/sec während der Mischung. Die dabei auftretenden Schwierigkeiten sind Vorzündung, Verstopfung der Offnungen der Brennerplatte und ungleichmäßiger Ablauf der Vorgänge im allgemeinen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Acetylen, aus gesättigten oder anderen ungesättigten Kohlenwasserstoffen, bei dem ein sich schnell bewegender Strom eines gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs in inniger Mischung mittels eines sich schnell bewegenden Stromes gasförmiger Oxydationsmittel teilweise oxydiert wird, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Ausbeuten an Acetylen ein auf 400 bis 900° C vorerhitzter Strom eines gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs mit einem auf 400 bis 900° C vorerhitzten Strom eines gasförmigen Oxydationsmittels vermischt wird, wobei die beiden Ströme eine Geschwindigkeit größer als 0, 5 Mach haben, das Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoff zu Sauerstoff zwischen 1, 6 : 1, 0 und 2, 0 : 1, 0 und der in der Reaktionszone herrschende Druck zwischen etwa 1, 1 und 1, 3 at liegt, worauf das teilweise oxydierte Material innerhalb 4 Millisekunden nach der Einspritzung abgeschreckt wird.
  • Die Mach-Zahl 0, 5 beträgt bei einem Verhältnis von CH4 : Oo von 2 : 1 bei 800° C etwa 305 m/sec. Vorzugsweise beträgt die Mach-Zahl im vorliegenden Verfahren etwa 1, 0 (610 m/sec für das obige beispielsweise aufgeführte Gasgemisch).
  • Der Ausdruck » Mach-Zahl « bezeichnet das Verhältnis der linearen Gasgeschwindigkeit des Gemisches zur Schallgeschwindigkeit im gleichen Gemisch bei einer bestimmten Temperatur und Gaszusammensetzung.
  • Die Gase werden getrennt vorerhitzt, und zwar auf Temperaturen zwischen 400 und 900° C.
  • Eine Einrichtung, mit der der erfindungsgemäße Herstellungsprozeß durchgeführt werden kann, ist als Beispiel in den Zeichnungen dargestellt. Darin zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Mischeinrichtung, Fig. 2 eine schematische Zeichnung, in der die Vorerhitzer, die Mischeinrichtung, die Reaktionszone und die Abschreckanordnung der Einrichtung angedeutet sind.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung wird ein Strom eines Oxydationsmittels, z. B. Sauerstoff, durch eine Rohrleitung 10 einer Heizvorrichtung 12 zugeführt, in der er auf ungefähr 600° C vorerhitzt wird.
  • Der vorerhitzte Gasstrom gelangt dann durch die Rohrleitung 16 in die Mischeinrichtung 18. Gleichzeitig wird ein Gasstrom, der ein gesättigtes Kohlenwasserstoffgas enthält, durch eine Rohrleitung 20 einem Erhitzer 22 zugeführt, in dem er auf ungefähr 850° C erhitzt wird, um dann durch die Leitung 24 in die Mischeinrichtung 18 zu gelangen.
  • Die Mischeinrichtung 18 besitzt ein hohles, zylinderförmiges äußeres Gehäuse 26, mit dem der Einlaß 16 für das Oxydationsmittel und der Einlaß 24 für den Kohlenwasserstoff fest verbunden sind. Innerhalb des äußeren Gehäuses26 sitzt ein inneres zylindrisches Injektorteil 32 zum Einblasen des Oxydationsmittels.
  • Der vorerhitzte Strom des Oxydationsmittels, der in den Einlaß 16 eintritt, strömt durch das Rohr 36 (Fig. 1) des Injektorteils 32 und gelangt durch eine Reihe radial verlaufender Führungskanäle 42 für das Oxydationsmittel im konischen Abschnitt des Injektorteils 32 nach außen. Gleichzeitig strömt der am Einlaß 24 eingetretene Kohlenwasserstoffstrom durch einen ringförmigen Raum 44, der zwischen dem Injektorteil 32 und dem äußeren Gehäuse 26 liegt, und gelangt dann durch einen konisch ausgebildeten Mischring 46 nach innen, der quer zu den Auslässen 42 für das Oxydationsmittel verläuft und vorzugsweise mit ihnen einen Winkel von 90° bildet. Dort, wo die beiden Gasströme zusammentreffen, beginnt die Mischung der beiden Gasströme mit hoher Geschwindigkeit und wird fortgesetzt, während der konische Gasstrom im Hals 50 der Mischeinrichtung auseinanderströmt. Diese Art der Mischung erzeugt eine starke Wirbelbildung und ist daher sehr wirksam. Das Gemisch durchläuft die ganze Lange des Halses 50 und gelangt durch den Auslaß der Mischeinrichtung in die Reaktionskammer 52, in der die teilweise Oxydation durch den Flammenhalter 53 eingeleitet wird. Es ist natürlich auch möglich, den Kohlenwasserstoffstrom durch das Innere des Injektorteils 32 zu leiten und den Strom des Oxydationsmittels durch den ringförmigen Raum 46 zuzuführen. Zur Erzielung einer wirkungsvolleren Mischung ist es jedoch günstiger, den Kohlenwasserstoff, der das größere Volumen besitzt, durch den ringförmigen Raum zuzuführen.
  • Die Verbrennungsreaktion wird mittels eines Flammenhalters eingeleitet. In der hier beschriebenen Einrichtung besteht der Flammenhalter aus einer Zone, die durch eine Schulter an dem plötzlich sich erweiternden Einlaß in den Reaktionsraum gebildet wird.
  • Die schnelle Ausbreitung der Flamme über den ganzen Strom des Gasgemisches wird durch die dort entstehenden Wirbel begünstigt. Der Reaktionsraum ist mit einem keramischen Wandbelag 51 ausgekleidet.
  • Die heiße keramische Wandung 51 unterstützt das Festhalten der Flamme. Auf diese Weise wird eine großflächige Verbrennung der Mischung im Reaktionsraum 52 erreicht. Unterhalb des Reaktionsraumes 52 werden zweckentsprechende Abschreckmittel 54, z. B. ein Sprühregen kalten Wassers, eingeblasenes kaltes Gas od. dgl., zur Anwendung gebracht. Eine Sammelvorrichtung (nicht gezeichnet) dient zur Speicherung der Reaktionsprodukte, die dann weiterbehandelt werden, um das Acetylen von den anderen Verbrennungsprodukten zu trennen.
  • Die Mischeinrichtung 18 ist mit einem Kühlsystem versehen, durch das eine Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, zirkulieren kann. Die Kühlflüssigkeit tritt dabei durch den Einlaß 58 ein und fließt durch einen Auslaß im Injektorteil 32 wieder ab, wie aus Fig. 1 zu erkennen ist.
  • Die Teile 26 und 32 der Mischeinrichtung 18, des Reaktionsraumes 64 und der Abschreckvorrichtung 65 sind durch Verschraubungen miteinander verbunden, um die Teile zwecks Reinigung auseinandernehmen zu können und um die Möglichkeit zu haben, die keramische Auskleidung 51 gegebenenfalls ersetzen zu können.
  • Die in die Mischeinrichtung eingeleiteten gasförmigen Oxydationsmittel und Kohlenwasserstoffe müssen in einem Mengenverhältnis zueinander stehen, das zur Bildung einer nicht stöchiometrischen Mischung führt, die vorzugsweise in einem Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoff/Sauerstoff zwischen ungefähr 1, 1 : 1 und 2, 0 : 1, für Methan vorzugsweise 1, 6 : 1 bis 2, 0 : 1, steht. Um in den Einzelgasen und dem Gasgemisch Schallgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten, die nahe der Schallgeschwindigkeit liegen, zu erzeugen, ist es nötig, den Gasdruck an verschiedenen Stellen der Mischeinrichtung sorgfältig zu regulieren. So soll z. B. das Verhältnis des Eingangsdrucks an dem ringförmigen MIischraum 46 ungefähr 2 : 1 betragen, damit das Gemisch mit ungefähr Schallgeschwindigkeit in den Mischhals 50 eintritt. Dementsprechend wird zur Aufrechterhaltung eines stetigen Druckes von ungefähr 1, 1 : 1, 3 at am Einlaß zur Mischkammer ein Staudruck von ungefähr 2, 2 bis 2, 6 at am Eingang zum Mischdurchlaß 46 benötigt, um ein Einströmen des Gemisches in den Hals 50 mit ungefährer Schallgeschwindigkeit sicherzustellen.
  • Entsprechend ist es zur Erzeugung von Strömungsgeschwindigkeiten, die in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeit liegen, nötig, das Druckverhältnis zwischen Eingangs-und Ausgangsdruck an den Durchlässen 42 des Injektors ebenfalls etwa 2 : 1 zu machen. Daher muß z. B. bei einem statischen Druck von 1, 7 at an den Austrittsöffnungen dieser Durchliasse ein Staudruck von 3, 4 at im Zuführungsrohr 36 für das Oxydationsmittel eingestellt werden.
  • Es wurde festgestellt, daß eine vollständige und innige Mischung der beiden aus Oxydationsmittel und Kohlenwasserstoff gebildeten Ströme in der Mischeinrichtung vorgenommen werden kann, bevor diese in den Reaktionsraum eintreten. Diese Mischung wird bei außerordentlich hohen Strömungsgeschwindigkeiten vorgenommen, wodurch die Laufzeit der Gase durch die Mischeinrichtung sehr vermindert wird, während derer ein Wärmeverlust der vorerhitzten Gase auftritt.
  • Ein weiterer Vorteil der Mischung bei hohen Geschwindigkeiten liegt in der Tatsache, daß die Beschleunigung der Gasströme in der Mischeinrichtung von einer adiabatischen Erniedrigung der Gastemperatur begleitet ist. Diese rührt von der Umwandlung thermischer Energie in kinetische Energie im Gasstrom her. Da dies eine umkehrbare Erscheinung ist, wird die kinetische Energie wieder in Wärmeenergie umgewandelt, sobald die Gasgeschwindigkeit erniedrigt wird. Für das Gemisch aus Methan und Sauerstoff, das für diese teilweise Oxydation verwendet wird, beträgt diese Temperaturerniedrigung ungefähr 10°/c der ursprünglichen Ausgangstemperatur.
  • Außerdem erlaubt die Verwendung einer Mischung mit hoher Geschwindigkeit die Verarbeitung größerer Raummengen der an der Reaktion beteiligten Gase pro Zeiteinheit, als in einer entsprechenden Einrichtung, die mit niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet, erreichbar wäre. Weiterhin gestattet der Mischvorgang mit hoher Geschwindigkeit ein Brennen der gemischten Gase über ihren ganzen Querschnitt in einem unter niedrigen Druck stehenden offenen Kanal, ohne daß Schwierigkeiten in Gestalt eines Zuriickschlagens der Flamme auftreten. Das massive Brennen über den ganzen Querschnitt bringt in der Praxis die Vorteile einer einfacheren Einrichtung, leichterer Säuberung und Reparatur und eines hohen Wirkungsgrades der Einrichtung.
  • In den bisher bekannten Anordnungen ist es üblich, die Reaktion bei hohen Temperaturen verlaufen zu lassen, da dies zur Erzeugung eines hohen Acetylengehalts im Reaktionsergebnis bei der teilweisen Oxydation von Kohlenwasserstoffen günstig ist. Aus diesem Grunde hat man bei den bisherigen Anordnungen die gasförmigen Reagenzien vorerhitzt. Der Grad der hierbei ohne Vorzündung möglichen Vorerhitzung wurde wesentlich durch die bisherige Art der Mischung der Reagenzien begrenzt. Bei Anwendung des Arbeitsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem die Mischung bei hohen Geschwindigkeiten erfolgt und die dort zur Anwendung kommenden mäßigen Temperaturen die Wahrscheinlichkeit einer Verbrennung in der Mischzone verringern, können die Reagenzien auf viel höhere Temperaturen vorerhitzt werden, deren oberer Wert nur durch die infolge von Oxydation und Wärmespaltung auftretenden und bereits obenerwähnten Schwierigkeiten begrenzt ist.
  • Nach Austreten der in nicht stöchiometrischem Verhältnis innig gemischten Gase aus dem Hals der Mischeinrichtung mit größerer als der Verbrennungsgeschwindigkeit wird das Gemisch entzündet und die teilweise Oxydation eingeleitet. Da das Gasgemisch jenseits der Mischeinrichtung mit einer höheren als der linearen Verbrennungsgeschwindigkeit strömt, ist es ohne einen Flammenhalter nicht möglich, die Lage der Flamme festzulegen. Weil andererseits der Abstand (Laufzeit) zwischen der Stelle der Entflammung und dem Ort, an dem das Abschrecken durchgeführt wird, infolge der Zersetzung des gebildeten Acetylens kritisch ist, muß ein Flammenhalter vorgesehen werden, der die Lage der Flamme an einer bestimmten Stelle fixiert. Als Flammenhalter kann z. B. eine Zone mit verminderter Strömungsgeschwindigkeit, eine heiße Wandung, eine Glühzündung, eine Zündflamme od. dgl. vorgesehen werden.
  • Nach der Zündung verbrennt das Gasgemisch entsprechend der bei der teilweisen Oxydation auftretenden Reaktionen, und es entstehen Acetylen, Wasserstoff, Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, Wasserdampf, nicht zur Wirkung gekommene Ausgangsstoffe und sonstige Nebenprodukte. Der Druck während der Reaktion muß so niedrig wie möglich gehalten werden, um den besten Ertrag an Acetylen zu liefern, und kann etwas über dem atmosphärischen Druck, d. h. in der Größenordnung von ungefähr 1, 1 bis 1, 3at, liegen.
  • Die Produkte der teilweisen Oxydationsreaktion werden schnell abgeschreckt, indem sie eine Zone passieren, in der ein Sprühregen von Wasser, ein kalter Gasstrom oder ein ähnliches Kühlmittel ihre Temperatur auf einen Wert erniedrigt, der unterhalb der Zersetzungstemperatur des Acetylens liegt. Die gasförmigen Reaktionsprodukte werden dann gesammelt und mit Lösungsmitteln behandelt, um das darin enthaltene Acetylen von den anderen Bestandteilen des Gemisches zu trennen.
  • Als Beispiel für einen Herstellungsprozeß gemäß der Erfindung sei folgender, in der Praxis durchgeführter Versuch beschrieben, bei dem pro Stunde 7151 l Naturgas, vorerhitzt auf 645° C bei einem Druck von 4, 7 at bei ungefährer Schallgeschwindigkeit, mit stündlich 5027 1 auf 490° C vorerhitztem Sauerstoff bei einem Druck von 11, 2 at in einer Injektormischkammer entsprechend Fig. 1 der Zeichnungen gemischt wurden. Eine innige Mischung dieser Gase wurde mit einer größeren als der Verbrennungsgeschwindigkeit aus dem Hals der Mischeinrichtung in die Verbrennungskammer geleitet und dort an der als Flammenhalter dienenden Schulter am Ubergang des Halsendes der Mischeinrichtung in den mit keramischem Material ausgekleideten Reaktionsraum entzündet.
  • Der Druck im Reaktionsraum betrug 1, 1 at, die Verbrennungstemperatur war 1437° C, und das Abschrecken erfolgte 15 cm unterhalb der Austrittsöffnung der Mischeinrichtung. Die resultierenden gasförmigen Produkte enthielten 7, 1 Volumprozent ungesättigter Bestandteile sowie 6, 9 Volumprozent Acetylen. Bei diesem Versuch wurde nicht die gesamte resultierende Gasmenge abgeschreckt, sondern es wurde nur eine Probe entnommen, die aus der Reaktionskammer mittels einer axial verlaufenden wassergekühlten Entnahmevorrichtung herausgeführt wurde, die auch die Probe abschreckte.
  • Die Zusammensetzung des verwendeten Naturgases ergab sich auf Grund einer Massenspektrometeranalyse zu : Bestandteile Volumprozent C H4 85, 0 C2H6.............................................................. 7,5 C3H8.............................................................. 2,0 C3 Ho........ 0, 8 C4 Hro ....... 0, 5 N2.................................. 4, 2 100, 0 Eine Analyse (nach O r s a t) der trockenen Reaktionsprodukte ergab : Bestandteile Volumprozent C2 H2 4, 5 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (zusammen)....................... 7, 1 02.................................. 0, 9 H2 46, 6 CO................................. 27, 8 co................................ 10, 2 N2........................... 2, 9 100, 0 Als weiteres Beispiel für einen HerstellungsprozeB gemäß der Erfindung wurde folgender Versuch durchgeführt : Ein stündlicher Gesamtfluß von 3400 l von Athan und Sauerstoff, der auf ungefähr 500° C vorerhitzt war, wurde gemischt und in der in der Zeichnung dargestellten Einrichtung zur Reaktion gebracht.
  • Das Volumenverhältnis von Athan zu Sauerstoff war 1, 25. Die gasförmigen Produkte der Verbrennung wurden nicht abgeschreckt, sondern nur eine abgeschreckte Probe entnommen. Die getrockneten Gase der entnommenen Probe brachten folgendes Analyseergebnis : Bestandteile Volumprozent C2H2 ............................................................. 5,7 CO ............................................................... 23,3 CO................................. 23, 3 H2.................................. 30, 7 02.................................. 2, 0 C 02................................ 7, 1 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (zusammen)....................... 13, 1 Abfallprodukte....................... 23, 8 Ein weiterer Versuch wurde bei einem stündlichen Gesamtgasfluß von 3523 1 Propan und Sauerstoff, die auf ungefähr 500° C voerhitzt waren, durchgeführt.
  • Die Gase wurden gemischt und in einer Einrichtung, ähnlich der in der Zeichnung dargestellten, zur Reaktion gebracht. Das Volumenverhältnis von Propan zu Sauerstoff war 0, 77. Wie vorher wurden die gasförmigen Endprodukte nicht abgeschreckt, sondern nur eine abgeschreckte Probe entnommen. Das trockene Gas der entnommenen Probe brachte folgendes Analysenergebnis : Bestandteile Volumprozent C2 H2..............................,. 5, 4 CO................................. 28, 4 H2.................................. 29, 0 02.................................. 0, 5 C 02................................ 10, 9 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (zusammen)....................... 14, 4 Abfallprodukte....................... 16, 8 Bei einem Versuch mit Naturgas und Sauerstoff, die auf 400° C vorerhitzt waren und deren stündlicher GesamtgasfluB 3398 1 betrug und wobei das Volumenverhältnis Gas zu Sauerstoff 1, 35 war, wurde wie vorher eine abgeschreckte Probe entnommen, deren Analyse folgendes Ergebnis brachte : Bestandteile Volumprozent C2 H2................................ 3, 4 C O 30, 4 H2.................................. 40, 4 02.................................. 0, 2 C 02................................ 8, 1 Ungesättigte Kohlenwasserstoffe (zusammen)....................... 4, 5 Abfallprodukte....................... 16, 4 Die verschiedenen oben aufgeführten Beispiele zeigen die Vielseitigkeit des Herstellungsprozesses für die Verwendung unterschiedlicher, gesättigter Kohlenwasserstoffe. Es muß jedoch betont werden, daß diese Versuche in sehr kleinen Reaktoren ausgefiihrt wurden, bei denen infolge des schlechten Verhältnisses zwischen Wandflache und Querschnitt sehr große Wärmeverluste nach außen hin auftraten, so daß nur ein geringer thermischer Wirkungsgrad erzielt wurde.
  • Dies drückt sich in einem verhältnismäßig geringen Prozentgehalt von Acetylen im Reaktionsprodukt aus.
  • Es wird nun eine Anwendung des Herstellungsprozesses bei einem Großversuch beschrieben. Dabei wurden stündlich 453 m3 auf 900° C vorerhitztes Methan, das unter einem Druck von 2, 77 at stand, bei ungefährer Schallgeschwindigkeit mit stündlich 246 m3 auf 600° C vorerhitztem und unter einem Druck von 5, 35 at stehendem Sauerstoff in einer Injektormischeinrichtung, ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, gemischt.
  • Eine innige Mischung der Gase wurde mit ungefährer Schallgeschwindigkeit in die Mischkammer eingeblasen und dort durch den Flammenhalter entzündet.
  • Die gasförmigen Verbrennungsprodukte wurden schnell mittels versprühten Wassers abgeschreckt, so daß die Reaktionszeit zwischen der Zündung des Gemisches und dem Abschrecken weniger als 3 Millisekunden betrug.
  • Eine Analyse des gasförmigen Endproduktes brachte folgendes Ergebnis : Bestandteile Volumprozent C2 Hz................................ 9, 4 C U2................................ 2, 8 Olefine.............................. 0, 4 02.................................. 0, 2 H2..... 55, 6 CO................................. 23, 6 CH4 ................................................ 7, 0 N2 1, 0 Bei einem weiteren Großversuch gemäß dem Herstellungsverfahren der Erfindung wurden stündlich 422 m3 auf 860° C vorerhitztes Methan und 28, 3 m3 auf 860° C vorerhitzer Wasserstoff zusammen mit stündlich 240 M3 auf 600° C vorerhitztem Sauerstoff durch die beschriebene Mischeinrichtung bei ungefährer Schallgeschwindigkeit geschickt. Das Gemisch wurde in die Mischkammer eingeblasen, eine vollständige und innige Mischung hergestellt und diese dann durch den Flammenhalter entzündet. Die entstandenen gasförmigen Produkte wurden durch Sprühwasser abgeschreckt, wie oben beschrieben. Im trockenen Zustand hatte das Gas folgende Zusammensetzung : Bestandteile Volumprozent C2 H2. 9, 2 C 02............................... 2, 8 Olefine.............................. 0, 4 02.................................. 0, 4 H2.................................. 56, 2 CO .. ............................................... 23, 4 CH4 6, 6 N2................... 1, 0 Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses zur Erzeugung von Acetylen durch teilweise Oxydation von Methan gelingt die Erreichung eines Acetylengehalts der trockenen, resultierenden Gase bis zu 9, 5 Volumprozent bei einer Umsetzung des im Methan enthaltenen Kohlenstoffs bis zu 36 Volumprozent, wenn Sauerstoff als Oxydationsmittel verwendet wird.
  • In der britischen Patentschrift 709 035 ist ein Verfahren zur Herstellung ungesättigter Kohlenwasserstoffe beschrieben, bei dem ein Brenngas und ein oxydierendes Gas unter Druck in einer Brennkammer kontinuierlich verbrannt werden, so daß ein Strom heißer Verbrennungsgase durch diese Brennkammer fließt, in diesen Strom ein Kohlenwasserstoff eingeführt wird, der sich mit den Verbrennungsgasen vermischt und reagiert, worauf der Strom der erhaltenen Reaktionsprodukte abgekühlt wird.
  • Dieses bekannte Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Verbrennungsgase bei der Reaktion mit dem Kohlenwasserstoff und bei der anschließenden Abschreckung mindestens Schallgeschwindigkeit besitzt. Die Ausbeuten an Acetylen betragen dabei bis zu 8°/o.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren, das auf ganz bestimmte Bedingungen bezüglich des Verhältnisses von Kohlenwasserstoff zu Sauerstoff, der Zeit zum Abschrecken, der Temperatur und der Geschwindigkeit der Gasströme beschränkt ist, die dem bekannten Verfahren nicht zu entnehmen sind, werden 9, 2 bis 9, 4°/o Acetylen erhalten, was eine 15-bis 20°/oige Ausbeutesteigerung bedeutet.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRUCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Acetylen, aus gesättigten oder anderen ungesättigten Kohlenwasserstoffen, bei dem ein sich schnell bewegender Strom eines gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs in inniger Mischung mittels eines sich schnell bewegenden Stromes gasförmiger Oxydationsmittel teilweise oxydiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Ausbeuten an Acetylen ein auf 400 bis 900° C vorerhitzter Strom eines gesättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoffs mit einem auf 400 bis 900° C vorerhitzten Strom eines gasförmigen Oxydationsmittels vermischt wird, wobei die beiden Ströme eine Geschwindigkeit gober als 0, 5 Mach haben, das Volumenverhältnis von Kohlenwasserstoff zu Sauerstoff zwischen 1, 6 : 1, 0 und 2, 0 : 1, 0 und der in der Reaktionszone herrschende Druck zwischen etwa 1, 1 und 1, 3 at liegt, worauf das teilweise oxydierte Material innerhalb 4 Millisekunden nach der Einspritzung abgeschreckt wird.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischeinrichtung verwendet wird, die ein hohles, zylinderförmiges äußeres Gehäuse (26) besitzt, in dessen Innerem und ungefähr in dessen Mittelachse ein Injektorteil (32) steht, das ein konisches Endstück besitzt, und daß Gaseinlässe (16) und Führungskanäle (42) im Injektorteil (32) angebracht sind, die in Offnungen in dessen konischem Endstück enden, und daß die Längsachse der Führungskanäle (42) in der Nähe der konischen Oberfläche, im wesentlichen senk- recht zu dieser Oberfläche steht und daß ein Auffangraum (46) für das Gas dicht beim Injektor (32) angebracht ist, wobei der Auffangraum (46) konisch verlaufende Wandungen besitzt, die der konischen Oberfläche des Endstücks des Injektors (32) gegenüberstehen, so daß ein ringförmiger, konischer GasdurchlaB (46) gebildet wird, in dem sich das durch diesen Durchlaß strömende Gas mit dem aus den Offnungen im Injektor (32) austretenden Gas mischt.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Injektorteil (32) im Innern mit Kanälen für eine Kühlflüssigkeit versehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Gas hinter dem Injektorteil aufnehmende Raum (50) mit einem Kühlmantel für Flüssigkeiten versehen ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften : Britische Patentschrift Nr. 709 035.
DEU3975A 1955-06-21 1956-06-20 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen Pending DE1063596B (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1792660A1 (de) * 1968-03-12 1972-03-02 Upjohn Co Reaktions-Kontaktiervorrichtung und Verfahren zum Phosgenieren einer Aminloesung zwecks Herstellung eines Isocyanatstroms

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB709035A (en) * 1952-02-06 1954-05-12 Chemical Construction Corp Improvements relating to the production of pyrogenic chemical reactions

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