DE1102137B

DE1102137B - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Acetylen und AEthylen durch Spalten von gasfoermigen und hoeheren Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1102137B
Application number: DEM41605A
Authority: DE
Inventors: Tanasescu Dumitru; Hanganut Marius
Original assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Current assignee: Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei
Priority date: 1958-06-27
Filing date: 1959-05-22
Publication date: 1961-03-16
Also published as: FR1233173A; GB895386A

Description

Zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen sind mehrere Verfahren bekanntgeworden.

Am bekanntesten ist die Herstellung von Acetylen durch Hydrolyse von Karbid. Da aber das Karbid ein verhältnismäßig teurer Ausgangsstoff ist, wird dieses Verfahren nur noch in der Metallurgie angewandt.

Bei der teilweisen Oxydation von Kohlenwasserstoffen verwendet man als Rohstoffe Kohlenwasserstoffgase und Sauerstoff und erhält ein Gemisch aus Verbrennungs- und Spaltprodukten. Der geringe Gehalt an Acetylen und der Bedarf einer Sauerstofferzeugungsanlage sind die hauptsächlichsten Nachteile dieses Verfahrens.

Ein anderes Verfahren besteht in der Einspritzung von Rohpetroleum bei hoher Geschwindigkeit in eine durch Verbrennung eines mit Sauerstoff gemischten Brenngases erzeugte Flamme. Nach diesem Verfahren erhält man ein Gemisch aus Acetylen, Äthylen und Verbrennungsprodukten, zu dessen Zerlegung kostspielige Trennanlagen benötigt werden.

Das Verfahren zum Spalten der Kohlenwasserstoffe im elektrischen Gleichstromlichtbogen besitzt den Nachteil, daß eine komplizierte elektrische Gleichrichteranlage benötigt wird und der Verbrauch elektrischer Energie, etwa 10 kWh/kg Rohacetylen, sehr hoch ist.

Das Verfahren zum Spalten von Kohlenwasserstoffen im Wechselstromlichtbogen vermeidet die Nachteile vorstehenden Verfahrens, behält aber den des erhöhten elektrischen Energieverbrauches von etwa 10 bis 11 kWh/kg Rohacetylen.

Das Regenerativverfahren zum Spalten von Kohlenwasserstoffen benutzt zwei mit wärmebeständigem Futter ausgerüstete Öfen, in denen abwechselnd die Verbrennungs- und die Spaltphase stattfindet. Zur Verminderung des Partialdruckes werden hierbei die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe mit überhitztem Dampf vermischt und unter Vakuum gearbeitet. Als Nachteile zeigen sich bei diesem Verfahren großer Verbrauch an Dampf und elektrischer Energie für die Vakuumpumpen; auch sind die aus der Spaltung erhaltenen Gase zum Teil mit Verbrennungsgasen verunreinigt.

Auch bei der thermischen und katalytischen Spaltung schwerer oder mittlerer Rohölfraktionen benötigt man zur Abtrennung des Äthylens komplizierte Anlagen.

Vorliegende Erfindung besteht nun in einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen, das die thermische mit der elektrischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen kombiniert, um die Nachteile der bekannten Verfahren zu beseitigen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst eine thermische Spaltung von höheren Kohlenwasserstoffen durchgeführt, bei der ein Gemisch von Olefinen und anderen Kohlenwasserstoffen erhalten wird.

Verfahren und Vorrichtung
zur Gewinnung von Acetylen

und Äthylen durch Spalten

von gasförmigen und höheren

Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

Ministerul Industriei Petrolului si Chimiei, Bukarest

Vertreter: Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Sturm, Patentanwalt, München 23, Leopoldstr. 20

Beanspruchte Priorität:
Rumänien vom 27. Juni 1958

Tanasescu Dumitru, Risnov,

und Hanganut Marius, Bukarest (Rumänien),

sind als Erfinder genannt worden

Dieses Gemisch wird ohne vorherige Abkühlung der Lichtbogenspaltung unterworfen. Die Anwesenheit der Olefine bewirkt eine Herabsetzung des spezifischen Energieverbrauches in der zweiten Verfahrensphase. Durch den Einsatz der in der ersten Stufe erhaltenen heißen Produkte bei der Lichtbogenspaltung erzielt man eine Verminderung des Energieverbrauches.

Bei der thermischen Spaltung kann den höheren flüssigen Kohlenwasserstoffen ein Gemisch von gasförmigen Kohlenwasserstoffen als Verdünnungsmittel zugesetzt werden. Die gasförmigen Kohlenwasserstoffe können gesondert vorerhitzt werden.

Auch bei der Lichtbogenspaltung können dem Gemisch von Kohlenwasserstoffen, welches bei der thermischen Spaltung erhalten wurde, noch nachträglich gasförmige Kohlenwasserstoffe zugesetzt werden. Das der elektrischen Spaltung unterworfene Gemisch führt hauptsächlich zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen neben Wasserstoff und Methan. Als Nebenprodukte fallen Ruß sowie Homologe des Acetylene und des Äthylens an.

Es wurde nun festgestellt, daß der prozentuale Gehalt an Acetylen und Äthylen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren völlig dem der rein elektrischen Spaltung niedriger Kohlenwasserstoffe, wie des Propans und Butans, entspricht.

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Das Spalten von auf hohe Temperatur vorerhitzten Ausgangsstoffen begünstigt die Zündung und Aufrechterhaltung des Lichtbogens, selbst bei Verwendung von Wechselstrom, dank der Anwesenheit freier Radikale und der durch die erhöhte Temperatur verstärkten Bewegung der Gasmoleküle.

Überdies gestattet die Speisung des elektrischen Lichtbogens mit vorerhitzten Stoffen durch Aufrechterhaltung einer diesem günstigen Arbeitstemperatur ein Ansteigen seines Wirkungsgrades und Erhöhung der Produktivität.

Die Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht, wie aus dem in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiel zu entnehmen, aus zwei wesentlichen Teilen: einem Ofen zum thermischen Kracken, der mit niedrigem Druck und hoher Temperatur arbeitet, und einem elektrischen Lichtbogenofen mit Wasserkühlung, der mittels Gleich- oder Wechselstrom betrieben wird.

Dem mit einem Röhrensystem ausgestatteten Spaltofen A werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe über die Zuleitung 2, die gasförmigen Kohlenwasserstoffe, sofern man sich dieser mitbedient, über die Leitung 1 zugeführt. Die Beheizung des Ofens erfolgt mittels Brenngas, das aus der.Leitung3 zuströmt. Das die Kohlenwasserstoffe führende Röhrensystem wird durch Wärmestrahlung und Leitung auf die Arbeitstemperatur gebracht. Die thermisch gespaltenen Kohlenwasserstoffe gelangen durch die Leitung 4 zum elektrischen Lichtbogenofen B, dessen Kühlung durch die Wasserzuleitung 6 erfolgt. Die Abführung der erhaltenen Spaltprodukte wird über Leitung 5 vorgenommen.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnenen Gase enthalten 25 bis 30 Prozent Volumen Acetylen und Äthylen, inbegriffen deren Homologe. Das Verhältnis von Acetylen und Äthylen beträgt 3 :2 bis 2:1. Der spezifische Verbrauch an elektrischer Energie beziffert sich auf 4,5 bis 5,5 kWh/kg Acetylen und Äthylen. Es werden 1,8 bis 2,2 kg Rohstoff zur Erzeugung von 1 kg Acetylen, Äthylen und Homologen verbraucht, wobei der verwendete Rohstoff 60 bis 80 % an höheren Kohlenwasserstoffen besitzt. Die zusätzlich benötigte Energie wird in Form von Wärme der thermischen Spannung entnommen.

Ausführungsbeispiel

Einem Röhrenofen, der eine Wärmestrahlungs- und eine Wärmeleitungszone besitzt und gasbeheizt ist, wirdmitLeuchtöl (Destillationsfraktion200bis300° C) gespeist. Die Arbeitstemperatur in der Strahlungszone des Ofens wird auf 500 bis 700° C gehalten. Die Kontaktzeit beträgt bis zu 100 Sekunden. Der Gasdruck beim Austritt aus dem Ofen beträgt etwa 2 ata. Die erhaltenen Gase, die etwa 10 bis 30 °/o Olefine enthalten, werden direkt einem elektrischen Lichtbogenofen zugeführt, der mit einphasigem Wechselstrom bei einer Spannung von 1000 V (für einen Reaktor von etwa 2OkW) arbeitet. Die Kontaktzeit der Gase mit dem Lichtbogen beträgt 0,5 bis 2 Millisekunden, worauf die Gase im Wassersprühstrom auf etwa 150° C gekühlt werden.

Bei einem spezifischen Verbrauch von 5,6 kWh/kg Acetylen, Äthylen und deren Homologen erhält man ein Gasgemisch, das 16,7% Acetylen, 8,1% Äthylen und als Rest Wasserstoff und Methan enthält.

Bei einem spezifischen Verbrauch von 5,3 kWh/kg Acetylen, Äthylen und Homologen enthalten die Spaltgase 15% Acetylen und 10% Äthylen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß ein Teil der elektrischen Energie durch die billigere thermische Energie ersetzt wird.

Hieraus ergibt sich der niedrige Verbrauch an elektrischer Energie (etwa die Hälfte des Verbrauchs gegenüber den bekannten elektrischen Krackverfahren).

Die gewonnenen Krackgase enthalten 25 bis 30% Volum- oder 50 bis 60% Gewichtsprozent an Acetylen und Äthylen, dazu noch Wasserstoff und Methan. Diese Art der Spaltung führt zu vereinfachten Verfahren und einsparenden Anlagen zur Abtrennung und Verwertung von Acetylen und Äthylen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von Acetylen und Äthylen durch Spalten von gasförmigen und höheren Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch tihermisches Vorkracken der höheren Kohlenwasserstoffe gewonnenen Spaltprodukte ohne vorherige Abkühlung einer Spaltung im elektrischen Lichtbogen unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Lichtbogenofen zugeführten Produkte der thermischen Spaltung eine Temperatur von 500 bis 700° C haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach der thermischen Spaltung gasförmige Kohlenwasserstoffe zugesetzt werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurdh gekennzeichnet, daß an einen vorzugsweise durch Wärmestrahlung und Konvektion erhitzten Rohrofen, der unter niedrigem Druck und hoher Temperatur arbeitet, ein mit Gleich- oder Wechselstrom gespeister und mit Wasserkühlung für gewonnene Krackgase ausgerüsteter Lichtbogenofen angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen