DE1091558B

DE1091558B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollstaendige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1091558B
Application number: DEB31371A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Lehrer; Dr Karl Buschmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1954-06-11
Filing date: 1954-06-11
Publication date: 1960-10-27
Also published as: FR1142381A; GB770818A; US2812374A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen Es sind Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verl>rennung von gas- oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff oder sauerstoffreichen Gasgemischen bekannt, bei denen der Koblenwasserstoff und der Sauerstoff getrennt vorgewärmt, dann in einer Mischvorrichtung gemischt und nach möglichst vollständiger Durchmischung einer Flammenreaktion unterworfen werden. Als Mischvorrichtung ist eine langgestreckte. rotationssymmetrische Anordnung, wie sie im Patent 895 443 beschrieben ist, besonders geeignet. Der Kohlenwasserstoff und der Sauerstoff treten in diese Vorrichtung mit hoher Geschwindigkeit ein. Die fertige Mischung verläßt den Mischraum durch eine Anzahl paralleler Kanäle und strömt in den Reaktionsraum, in dem die Komponenten unter Flammenbildung miteinander reagieren. Die Reaktionsgase werden möglichst rasch abgekühlt, zweckmäßig durch Einspritzen von Wasser.
Bei der Mischung der erhitzten Gase treten dadurch Schwierigkeiten auf, daß die heißen Gase sid: in einem sehr reaktionsfähigen Zustand befinden und dazu neigen, bereits vor ihrem Eintritt in den Reaktionsraum unter Flammenbildung miteinander zu reagieren, wobei infolge der hohen Temperatur der sich bildenden Flamme die Wände des Mischraumes beschädigt werden. Es war nun bekannt, daß Metalle die Reaktion zwischen Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen durch katalytische Einflüsse begünstigen, während keramische Materialien diese Reaktion nicht beschleunigen. Deshalb wurde bisher bei der Herstellung von Acetylen aus Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff die Mischung der vorgewärmten Gase in einem Mischraum mit keramischen Wänden vorgenommen. Hingegen hat man als Werkstoff für den Reaktionsraum, also für den Brenner, in dem die Komponenten unter Flammenbildung miteinander reagieren, auch Stähle, z. B. Chromstähle, herangezogen, denn in diesem Apparateteil können katalytische Einflüsse der genannten Art sogar erwünscht sein.
Es hat sich aber gezeigt, daß bei längerem Betrieb das keramischeWandmaterial des Mischraumes Nachteile besitzt. Durch das wiederholte Erhitzen und Abkühlen sowie durch die verschiedene Wärmedehnung der mit dem heißen Gasstrom in Berührung befindlichen inneren Teile und der kälteren äußeren Teile treten Risse und Sprünge in dem keramischen Wandmaterial auf, welche zu Undichtigkeiten führen und Anlaß zu unkontrollierbaren Strömungen in dem Mischraum geben, die den Mischvorgang ungünstig beeinflussen. Es ist dann notwendig, das keramische Material zu erneuern. Ein weiterer Nachteil des keramischen Materials besteht darin, daß der Misch- raum nur schwierig mit der erforderlichen Genauigkeit hergestellt werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß es im Gegensatz zu den bisherigen Anschauungen möglich ist, unter bestimmten Bedingungen die Mischung der Reaktionskomponenten in einem Mischraum aus metallischen Werkstoffen vorzunehmen und so die Nachteile der Verwendung keramischer Werkstoffe zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird für die Mischung der Gase ein Mischraum aus zunderbeständigem Material verwendet und im Mischraum ein Strömungsgeschwindigkeitszuwachs, längs einer Strecke senkrecht von der Wand nach der Strömungsmitte fortschreitend gemessen, aufrechterhalten, der in der Nähe der Wand einen Mindestwert von 20, zweckmäßig 40 cm nicht unterschreitet. Bei genüsec cm gend hoher Vorwärmung treten zwar an einzelnen Stellen der Wand katalytische Reaktionen auf, die aber nur langsam verlaufen. Wird durch das strömende Gas die dabei entwickelte Wärme genügend rasch abgeführt, so kommt es zu einem stationären Zustand, bei welchem die Wand nur eine geringe Übertemperatur hat. Die Höhe dieser Übertemperatur hängt einerseits von der katalytischen Aktivität des Wandmaterials und andererseits von der Wärmeabfuhr ab, für die der Strömungsgeschwindigkeitszuwachs an der Wand des Mischraumes maßgebend ist. Dieser Strömungsgeschwindigkeitszuwachs darf aber einen Mindestwert nicht unterschreiten, welcher von der Vorwärmtemperatur und von dem Wandmaterial abhängig ist.
Der Strömungsgeschwindigkeitszuwachs an der Wand wird um so größer, je höher man die mittlere Geschwindigkeit des Gasstromes wählt und je kleiner der Öffnungswinkel des konisch erweiterten Teiles des Alischraumes ist. Beispielsweise hat sich in der Praxis ein Mischraum mit Wänden aus den nachstehend angege,enen Legierungen als sehr zweckmäßig erwiesen, in dem die mittlere Geschwindigkeit am weiten Ende des konischen Teiles 8 bis 10 m/sec (auf 0° und 760 mm Hg gerechnet) und der Öffnungswinkel des konischen Teiles 6 bis 80 betrug. Unter diesen Bedingungen war der Strömungsgeschwindigkeitszuwachs an keiner Stelle der Wandung des Mischraumes kleicm ner als 150 ~cm m. Bei einer Temperatur der Gasmischung von 6500 C traten keine Störungen durch katalytische Wirkungen der metallischen Wandung ein.
Als Material für die Wände des Mischraumes erweisen sich Legierungen aus Eisen mit 5 bis 2501o Chrom, welche außerdem 0,5 bis 20/o Aluminium und etwa 1,0/o Silicium enthalten können, als besonders geeignet. Zweckmäßig wird die metallische Wand des Mischraumes auf ihrer Außenseite durch keramische oder andere genügend temperaturbeständige Materialien gegen Wärmeverluste isoliert.
Anordnungen gemäß der Erfindung haben sich im Dauerbetrieb sehr gut bewährt. Während Anordnungen mit keramischen Wänden des Mischraumes schon nach 1/2 bis ljährigem Betrieb so starke Risse und Sprünge zeigten, daß das keramische Material erneuert werden mußte, waren an einer Anordnung mit derartigen metallischen Wänden nach mehr als einjäh- rigem Dauerbetrieb keine Beschädigungen durch thermische Einwirkungen festzustellen.

Claims

PATENTANSPRUCIIE 1. Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff, wobei die Kohlenwasserstoffe und der Sauerstoff getrennt vorgewärmt und die vorgewärmten Gase einem gemäß Patent 895 443 gestalteten, langgestreckten und in Richtung der Gasströmung konusförmig erweiterten Mischraum mit kreisförmigem Querschnitt zugeführt werden, die Mischung anschließend in einen Reaktionsraum eingeführt wird. in dem die Reaktion in Form einer Flamme stattfindet, und die Reaktionsprodukte rasch abgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischraum aus zunderheständigem Material verwendet wird und im Mischraum ein Strömungsgeschwindigkeitszuwachs, längs einer Strecke senkrecht von der Wand nach der Strömuiigsmitte fortschreitend gemessen, aufrechterhalten wird, der in der Nähe der Wand einen Mindestwert von 20, zweckmäßig 40 cm nicht unterschreitet. sec cm 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Miscllraumes aus einer Legierung von Eisen mit 5 bis 25°/o Chrom, welche noch 0,5 bis 2°ío Aluminium und etwa 1,50/0 Silicium enthalten kann, bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 875 198. 890 793.