DE1283826B

DE1283826B - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Spaltung fluessiger oder gasfoermiger Kohlenwasserstoffe

Info

Publication number: DE1283826B
Application number: DE1959M0041908
Authority: DE
Inventors: Compostella Mario; Larcher Silvia
Original assignee: Montedison SpA
Current assignee: Montedison SpA
Priority date: 1958-06-27
Filing date: 1959-06-23
Publication date: 1968-11-28
Also published as: FR1233732A; GB908351A

Description

1 2

Es ist bekannt, daß man durch thermische Spal- Berührungszeit in der Flamme bestimmt ist; dadurch

tung paraffinischer, olefmischer und aromatischer werden niedrige Ausbeuten erzielt. Auch die Methode,

Kohlenwasserstoffe sowie deren Mischungen andere durch wirbelnde Vermischung die Wärmewirkung

gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit einheitlich zu gestalten, hat keine wesentlichen Vorniederem Molekulargewicht erhalten kann. 5 teile ergeben. Die übermäßige Wärmeeinwirkung auf

Es sind verschiedene Verfahren auf diesem Gebiet einige Moleküle verursacht eine stärkere Spaltung mit

bekannt, von denen die wesentlichsten nachfolgend der Bildung von Ruß und Wasserstoff, während die zu

erwähnt werden sollen: geringe Wärmeeinwirkung zu einer mangelhaften

1. Das Lichtbogenverfahren: Der Kohlenwasser- Spaltung unter Durchgang unveränderter Kohlenstoff wird mittels eines elektrischen Lichtbogens ge- ίο Wasserstoffe und auf alle Fälle zu niedrigen Ausbeuspalten, der die zur endothermen Spaltreaktion der ten führt.

Kohlenwasserstoffmoleküle erforderliche Wärme lie- Die Erfindung hilft den geschilderten Nachteilen fert. Dieses Verfahren hat einen hohen Bedarf an ab. Erreicht wird dies dadurch, daß man die zu spalelektrischer Energie, und seine wirtschaftlichen Vor- tenden gasförmigen oder verdampften Kohlenteile sind im Hinblick auf das Verfahren zur Herstel- 15 Wasserstoffe in Form einer dünnen flächenförmigen lung von Acetylen aus Carbid begrenzt. Außerdem Schicht mit dem Strom der Verbrennungsgase, der kann die Leistung einer einzigen derartigen Einheit ebenfalls die Form einer dünnen Schicht besitzt, in nicht über eine gewisse Grenze gesteigert werden; Berührung bringt.

soll daher die Produktion in großer Menge durchge- Nach einer besonderen vorteilhaften Ausbildung

führt werden, muß eine beträchtliche Anzahl dieser ao der Erfindung bringt man den Strom der zu spalten-

Einheiten nebeneinander zur Verfügung stehen. den Kohlenwasserstoffe in Form einer kreisför-

2. Es ist auch ein Kreisprozeß vorgeschlagen wor- migen Schicht mit einer Wand von Verbrennungsden, wobei abwechselnd eine mit feuerfesten Ziegeln gasen in Gestalt eines Kegelstumpfmantels in Begefüllte Kammer mittels des Brenngases auf etwa rührung.

1500° C erhitzt, das Erhitzen hierauf unterbrochen 25 Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur wird und die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe über Durchführung des Verfahrens. Gekennzeichnet wird die heißen feuerfesten Materialien geleitet werden, die Vorrichtung durch eine mit Zuleitungen für ein worauf das Erhitzen und anschließende Überleiten brennbares Gas und ein dessen Verbrennung unterwiederholt wird. Derartige öfen können nicht konti- haltendes Gas versehene Verbrennungskammer, eine nuierlich arbeiten; deshalb verändert sich während 30 sich daran anschließende Mischkammer mit einer der Spaltung die Temperatur, weswegen keine hohen oder mehreren Zuführungen für den zu spaltenden Ausbeuten erzielt werden. Kohlenwasserstoff und eine Reaktionskammer, wo-

3. Bei einem weiteren bekannten Verfahren wird bei Zuführungen und die Verbrennungskammer einen die zur Spaltung benötigte Wärme durch partielle solchen Querschnitt aufweisen, daß beim Arbeiten Verbrennung der der Behandlung unterworfenen 35 sowohl die Flamme oder deren Verbrennungspro-Kohlenwasserstoffe geliefert. Insbesondere kann die- dukte wie auch der Kohlenwasserstoff in dünnen ses Verfahren bei der Herstellung von Acetylen und Schichten aufeinandertreffen. An die Verbrennungs-Äthylen aus Methan angewendet werden. Aber die kammer schließt sich eine Kühlkammer an. einzige große Flamme bei diesem Verfahren ver- Eine abgeänderte Ausbildung der erfindungsursacht die Bildung von Zonen verschiedener Tem- 40 gemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, peraturen sowohl in der Längsrichtung als auch in daß der Verbrennungsraum kegelstumpfförmig ausder Querrichtung der Flamme und führt auch in die- gebildet ist und die für die Zufuhr des Sauerstoffes sem Fall zu keinen hohen Ausbeuten an ungesättigten und eines brennbaren Gases vorgesehenen ringför-Kohlenwasserstoffen. migen Düsen koaxial, im oberen Teil des Verbren-

4. Schließlich ist auch vorgeschlagen worden, die 45 nungsraumes axial zu dessen senkrechter Mittellinie thermische Spaltung durch Einströmen der vorge- mit der Maßgabe angeordnet sind, daß diejenigen wärmten, zu spaltenden Kohlenwasserstoffe in eine Teile der Düsen, die sich im Bereich von deren öffoxydierende Flamme bei erhöhter Temperatur zu be- nungen befinden, von der besagten Mittellinie weg wirken, wobei diese durch Verbrennung eines brenn- nach außen divergieren.

baren Gases, wie Wasserstoff, Methan, Propan 50 Aus der nachstehenden allgemeinen Beschreibung

od. dgl., mit Sauerstoff erhalten wird. der Vorrichtung und deren Erläuterungen an Hand

Die große Flamme mit kreisförmigem Querschnitt der Zeichnung geht im einzelnen weiter hervor, wie

bei diesem Verfahren besitzt zum Teil dieselben Nach- zweckmäßig zur Durchführung des Verfahrens ge-

teile des vorhergehenden Verfahrens, d. h., der zu arbeitet wird.

spaltende Kohlenwasserstoff wird erheblich verschie- 55 1. Die Flamme bzw. die Verbrennungsprodukte

denen Wärmebedingungen unterworfen, die von dem werden auf sehr hoher Temperatur (2000 bis

Weg durch die eine sehr unregelmäßige Temperatur- 3000° C) getrennt von dem zu spaltenden

verteilung aufweisende Flamme abhängt. Die Ein- Kohlenwasserstoff gehalten,

führung eines Venturirohres verbessert zwar die 2. Die Schichten sowohl der Flamme bzw. der Ver-

Temperaturverteilung, jedoch werden die durch die 60 brennungsprodukte sowie der Kohlenwasserstoff

Verwendung großer Flammen auftretenden Nachteile sollen sehr dünn sein, damit der Schnittbereich

nicht vermieden. sehr scharf begrenzt ist; dadurch wird die Zu-

Die vorgenannten bekannten Spaltprozesse, die als fuhr des zu spaltenden Kohlenwasserstoffes in Wärmequelle Brenngase verwenden, arbeiten mit die Querschnitte der durch die Flamme bzw. großen Flammen, mittels derer es wegen der großen 65 der Verbrennungsprodukte gebildeten Schicht erStärke nicht möglich ist, jedes zu spaltende Kohlen- reicht, wobei die der höchsten Ausbeute eperiwasserstoffmolekül einer einheitlichen Wärmewirkung mentell entsprechende Spalttemperatur erzielt zu unterwerfen, die durch die Temperatur und die wird, so daß alle Moleküle einer einheitlichen,

3 4

konstanten Wärmeeinwirkung unterworfen wer- wenn eine gesteigerte Erzeugung an ungesättigten

den. Kohlenwasserstoffen erforderlich ist. Ferner kann zur

3. Das Verfahren kann innerhalb weitester Gren- Steigerung der Produkte eine Anzahl von Einzelvorzen der Strömungsgeschwindigkeit der die richtungen parallel geschaltet werden, ohne daß damit Wärmequelle bildenden Gase und der zu spal- 5 die hohen Ausbeuten an Acetylen und Äthylen hertenden Gase oder Dämpfe durchgeführt werden, abgesetzt werden.

da es nicht erforderlich ist, ein Zurückschlagen Nachstehend wird die Bedeutung der Bezugsziffern

durch Steigern der Strömungsgeschwindigkeit zu der F i g. 2 erläutert:

verhindern. 1 = Zuführung für den Sauerstoff,

4. Wie aus Punkt 3 verständlich wird, ermöglicht io 2 = Zuführung für Wasserstoff,

dieses Verfahren eine Veränderung der Strö- 3 = feuerfester Teil der Verbrennungskammer,
mungsgeschwindigkeit und damit der Reaktions- 4 — Zuleitung einer ringförmigen Verteilungsdauer für einen Ofen gegebener Größe in Ab- leitung für den Kohlenwasserstoff zur Herhängigkeit von den Eigenschaften des zu spal- stellung einer kreisförmigen dünnen Scheibe, tenden Kohlenwasserstoffes. 15 5 = die Kühlkammer,

5. Wie aus den Punkten 3 und 4 hervorgeht, erlaubt 6 = das Austrittsrohr für das Kühlwasser,
dieses Verfahren dank der Möglichkeit einer Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung,
leichten Regulierung der Durchflußgeschwindig- . -T₁

keit, der Temperaturen und der Kontaktzeiten, Beispiel 1
das Gleichgewicht der Spaltreaktion so zu be- ao Der Ofen gleicht dem von Fig. 1. Er besteht aus einflussen, daß bestimmte Kohlenwasserstoffe in feuerfestem Zirkonoxyd; oben ist ein Brenner angegrößerer Ausbeute als andere hergestellt werden ordnet, der in eine Verbrennungskammer führt, die können. am Ende einen Querschnitt von 5 X 500 mm und In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungs- eine Höhe von 150 mm aufweist. Der zu spaltende formen der Vorrichtung nach der Erfindung darge- 25 Kohlenwasserstoff wird durch zwei Düsen, die an stellt. Es zeigt beiden Seiten der Verbrennungskörper angeordnet F i g. 1 einen Schnitt und eine Außenansicht der sind und einen Ausgangsquerschnitt von 5 X 500 mm Vorrichtung, in der sowohl die Flamme wie auch der aufweisen, in die ebenflächige Schicht der heißen Kohlenwasserstoff eine ebenflächige Form haben, und Verbrennungsgase geleitet.

F i g. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung, bei 3° Das brennbare Gas ist reiner Wasserstoff; es hat der die Verbrennungskammer die Gestalt eines Kegel- eine Strömungsgeschwindigkeit von 80 Nm³/h; das stumpfes hat. die Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner Sauer-In die Vorrichtung wird durch den zentralen Teil 1 stoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von eines Brenners z. B. Sauerstoff als ein die Verbren- 35 Nm³/h. Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist ein nung unterhaltendes Gas eingeführt, durch den 35 verflüssigtes Gas mit einem Kohlenstoffindex von 3,4 Raum 2 das brennbare Gas. Es ist indes möglich, die und einem Gehalt an ungesättigten Verbindungen beiden Zuführungen gegeneinander zu vertauschen. von 17%. Der Kohlenstoffindex eines Gases stellt Am Brennerausgang vermischen sich die beiden be- die mittlere Anzahl von Kohlenstoffatomen pro Molesagten Gase, wobei man eine Flamme erhält, die eine kül dar. Er kann aus der Menge des anfallenden Kohebenflächige Form aufweist. Das brennbare Gas und 40 lendioxyds und der Volumenabnahme bei der Verdas die Verbrennung unterhaltende Gas treten durch brennung bestimmt werden.

Schlitze 3 bzw. 4 aus, die eine Öffnung von wenigen Die Strömungsgeschwindigkeit des Kohlenwasser-Millimetern in der in der Zeichnung dargestellten stoffes beträgt 45 kg/h.

Richtung in Längsausdehnung aufweisen. In der aus Die Kracktemperatur beträgt 1450° C, die Verfeuerfestem Material bestehenden Verbrennungskam- 45 weilzeit 0,0017 Sekunden. Die Menge der Krackgase mer 5 wird die Verbrennung vervollständigt. Diese beträgt 126 Nm³/h. Das erzeugte Gas hat folgende Kammer ist so gestaltet, daß auf Grund einer erhöh- Zusammensetzung (in Volumprozent):
ten Gasgeschwindigkeit eine innige Vermischung _p „

stattfindet. Die heißen Gase treten aus der Verbren- p"₂ ° S~ °

nungskammer 5 in die Reaktionskammer 8 ein, die 50 r^ⁱ ο ττ cc 9

ebenfalls aus feuerfestem Material besteht. Dort trifft ^* ⁸ ^2 ^s^

auf sie seitlich der verdampfte oder gasförmige Koh- ^"e ~a Jj>°

lenwasserstoff, der in ebenflächiger Form aus den 2 '

Zuführungen 11+12 mittels der Düsen 6+7, die mit Die Gesamtausbeute an Acetylen—Äthylen, aus-

Schlitzen analog denen des Brenners und der Ver- 55 gedrückt in kg/kg des verflüssigten Gases, beträgt

brennungskammer versehen sind, eingeführt wird. Die 68%.

Plätze der Düsen 6+7 und die des Brenners 1 kön- Sauerstoff und Wasserstoff werden auf 500^c C und nen vertauscht werden: So können Brenner in der das verflüssigte Gas auf 350° C vorgewärmt.
Stellung der Düsen 6+7 angeordnet werden und eine . .
Zuführung für den Kohlenwasserstoff an der Stelle 60 Beispiel I
des Brenners 1. Mit 10 wird eine Kühlkammer, die Der Ofen gleicht dem vom Beispiel 1. Das brennsich an die Reaktionskammer anschließt, bezeichnet. bare Gas besteht aus reinem Wasserstoff und hat eine 9 sind die Zu- und Abflüsse des Kühlmittels. Strömungsgeschwindigkeit von 70 Nm^s/h; das die Anders analoge Kombinationen können vorgesehen Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner Sauerstoff werden, vorausgesetzt, daß das Prinzip der laminaren 65 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 40 Nm³/h. Strömungen und laminaren Flammen beibehalten Der zu spaltende Kohlenwasserstoff besteht wie im wird. Die ebenflächige Gestalt gestattet weiterhin eine Beispiel 1 aus verflüssigtem Gas mit einer Strömungs-Vergrößerung der Vorrichtung und Längsrichtung, geschwindigkeit von 45 kg/h.

Die Kracktemperatur beträgt 1430° C, die Verweilzeit 0,002 Sekunden und die Menge der Krackgase 102 Nm³Zh. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

C₂H₂
C₂H₄
CH₄.

12
6

CO. CO₂ H₂. O, .

N"

Die Vorwärmtemperaturen betragen

. 16

4,5 46 0,2 0,3

für Sauerthan; Strömungsgeschwindigkeit: 85Nm³/h. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 47Nm³Zh.

Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist gleich dem vom Beispiel 1.

Die Kracktemperatur beträgt 1370° C, die Verweilzeit 0,003 Sekunden und die Menge der Krackgase 140 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

Stoff und Wasserstoff 500° C und für das verflüssigte Gas 350° C. Die Gesamtausbeute an Acetylen—Äthylen beträgt 55%.

Beispiel 3

Der Ofen gleicht dem vom Beispiel 1. Das brennbare Gas besteht aus reinem Wasserstoff und hat eine Strömungsgeschwindigkeit von 70 Nm³Zh. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner Sauerstoff so mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 48 Nm⁸Zh.

Der Kohlenwasserstoff ist der gleiche wie im Beispiel 1 und hat eine Strömungsgeschwindigkeit von 45 kg/h.

Die Kracktemperatur beträgt 1430° C, die Verweilzeit 0,0015 Sekunden und die Menge der Krackgase 149 Nm³Zh. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

CH₂
CJH₄.
CH₄..
C₂H₀ .

11,4
15

CO CO₀

H₂:

ν?;

18

26

22,1 0,3 0,2

Das brennbare Gas und das die Verbrennung unterhaltende Gas werden auf 500° C, der Kohlenwasserstoff auf 400° C vorgewärmt. Die gesamte Ausbeute beträgt 62%.

C₂H₂
C₂H₄
CH₄
C₂H₆

10,5
2
7

CO

CO₂

H..

N₀

12,5

13,5

54

0,3

0,2

40

Die Vorwärmtemperatur beträgt für Sauerstoff und Wasserstoff 500° C und für das verflüssigte Gas 350° C. Die Gesamtausbeute an Acetylen—Äthylen beträgt 47%.

Beispiel 4

Der Ofen gleicht dem vom Beispiel 1, jedoch besitzt die Verbrennungskammer einen Endquerschnitt von 8 X 500 mm.

Das brennbare Gas besteht aus reinem Wasserstoff, und das die Verbrennung unterhaltende Gas ist Luft; die Strömungsgeschwindigkeiten betragen 40 bzw. 120Nm=Vh.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffs (der gleiche wie im Beispiel 1) beträgt 40 kg/h.

Beispiel 6

Der Ofen gleicht dem des Beispiels 5. Das auf 500° C vorgewärmte Gas ist gleich dem des Beispiels 5 und hat eine Strömungsgeschwindigkeit von 45 Nm³Zh. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist auf 500° C vorgewärmte Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 130 Nm³Zh.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffs (wie im Beispiel 1) beträgt 35 kg/h, seine Vorwärmtemperatur 350° C.

Die Kracktemperatur beträgt 1330° C, die Verweilzeit 0,003 Sekunden und die Menge der Krackgase 149 Nm³Zh. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

	CO ....	...11
C₀H, ..	CO₀	...12
CH₄	H₀ ".....	... 18
	Ol	... 0.2
	n:	... 34₃8
... 4
... 7
...13

45 Die gesamte Ausbeute beträgt 57%. Beispiel 7

Der Ofen gleicht dem des Beispiels 5. Das brennbare Gas besteht aus auf 350° C vorgewärmtem Gas mit einem Kohlenstoffindex von 3,4; Strömungsgeschwindigkeit: 22 kg/h. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner, auf 500° C vorgewärmter Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von

Die Kracktemperatur beträgt 1320° C, die Ver- 50 50 Nm³Zh. Das zu spaltende Gas ist das gleiche wie weilzeit 0,002 Sekunden und die Menge der Krack- im Beispiel 1; es ist auf 350° C vorgewärmt und hat gase 186 Nm³Zh. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

C₂H₂
C₂H₄
CH₄ .
C₂H₆

4,5

CO CO₂

H₂.

6 22

0,5 50

55

Die Vorwärmtemperatur ist für Wasserstoff 500° C, für Luft 650° C und für das verflüssigte Gas 350° C. Die gesamte Ausbeute beträgt 59%.

Beispiel 5

Der Ofen gleicht dem des Beispiels 1, jedoch besitzt die Verbrennungskammer eine Länge von 270 mm. Das brennbare Gas besteht aus 55% Wasserstoff, 30% Kohlenmonoxyd und 15% Me-

60 eine Strömungsgeschwindigkeit von 45 kg/h.

Die Kracktemperatur beträgt 1350° C, die Verweilzeit 0,003 Sekunden und die Menge der Krackgase 135 Nm⁸Zh. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

C₂H₂
C₂H₄
CH₄

7,5

9,0

18,0

CO CO₂

C₂H_fi

H₂

n!

17,0 20,0 28,0 0,3 0,2

Die Gesamtausbeute beträgt 60%, bezogen auf den zu spaltenden Kohlenwasserstoff.

Beispiel 8

Der Ofen gleicht dem des Beispiels 1. Das brennbare Gas ist reiner, nicht vorgewärmter Wasserstoff,

7 8

der mit einer Geschwindigkeit von 85 Nm^s/h in den gase 112 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgender-

Ofen strömt. Das die Verbrennung unterhaltende Gas maßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

ist reiner Sauerstoff, der nicht vorgewärmt wurde und _

mit einer Geschwindigkeit von 38 Nm³/h in den Ofen ptt* ° ~~ jri

geleitet wird. Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist 5 ~A ¹^L ~^υ2 *'

verdampftes und auf 360° C überhitztes Benzin mit ^i ^⁵ ^a ^l°f

einem Siedeintervall von 30 bis 90° C, das mit einer ^C2^H6 ^u^ ^₂ ">*

Strömungsgeschwindigkeit von 35 kg/h in den Ofen 2 ^υ>

geleitet wird. Die gewonnenen Gase enthalten auch noch etwas

Die Kracktemperatur beträgt 1330° C, die Ver- 10 Propylen. Die Gesamtausbeute an Acetylen—Äthylen

weilzeit 0,002 Sekunden und die Menge der Krack- beträgt 58 Gewichtsprozent,

gase 91 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen „ . -I₁₁

zusammengesetzt (in Volumprozent): eispiel

. Der Ofen ist gleich dem des Beispiels 5. Das aus

~2f*2 |4 Si? 6,3 15 Wasserstoff und Methan bestehende brennbare Gas

CA 11 CO₂ 8,5 _{wird auf} 5oq° C vorgewärmt und mit einer Strö-

™*4 ~ *?2 ⁵^,3 mungsgeschwindigkeit von 70 Nm^s/h in den Ofen ge-

£·Ά 1 O₂ 0,5 leitet. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist

2 u,- Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von

Die Gesamtausbeute in Acetylen—Äthylen beträgt »β 43 Nm³Zh. Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist

78%. verdampftes und auf 370° C vorgewärmtes Benzin

mit einem Siedeintervall von 90 bis 175° C, das mit

Beispiel 9 einer Strömungsgeschwindigkeit von 35 kg/h in den

Ofen geleitet wird.

Der Ofen gleicht dem vom Beispiel 5. Das brenn- as Die Kracktemperatur beträgt 1370° C, die Verbare Gas ist ein Wasserstoff, Methan und Kohlen- weilzeit 0,004 Sekunden und die Menge der Krackmonoxyd enthaltendes, auf 500° C vorgewärmtes gase 90 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen Gasgemisch mit einer Strömungsgeschwindigkeit von zusammengesetzt (in Volumprozent):
40 NnWh. Das die Verbrennung unterhaltende Gas „

ist mit Sauerstoff angereicherte Luft mit einem Sauer- 30 <^²^² L p~ 7-

stoffgehalt von 43 %, die auf 500° C vorgewärmt und ~|V4 ■ >^s ^^υ2 *£

mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 85 Nm³/h in rxx ic² ί ₀

den Ofen geleitet wird. ^"e — ^a «--

Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist ein ver- ² '

dampftes und auf 380° C überhitztes Benzin mit 35 Die gesamte Ausbeute beträgt 51 Gewichtsprozent,

einem Siedeintervall von 30 bis 105° C, das mit einer _ . -I₁^

Strömungsgeschwindigkeit von 30 kg/h in den Ofen Beispiel LZ

geleitet wird. Der Ofen ist gleich dem des Beispiels 1. Das brenn-

Die Kracktemperatur beträgt 1340° C, die Ver- bare Gas besteht aus Wasserstoff, Kohlenmonoxyd

weilzeit 0,003 Sekunden und die Menge der Krack- 40 und Methan, das auf 500° C vorgewärmt und mit

gase 116 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 Nm³/h in den

zusammengesetzt (in Volumprozent): Ofen geleitet wird. Das die Verbrennung unterhaltende Gas ist reiner Sauerstoff mit einer Strömungs-

Qjj 55 QQ 5 geschwindigkeit von 45 Nm³/h. Der zu spaltende

Q²}^ 4' CO 17 ^4S Kohlenwasserstoff ist auf 380° C vorgewärmtes Ben-

QIl ⁴ 3 jj ² iQ 3 zin mit einem Siedeintervall von 30 bis 105° C, das

Qjj \ Q² 02 ^mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 30kg/h in

^{2 6}" " " ^² S2Q den Ofen geleitet wird.

² ' Die Kracktemperatur beträgt 1350° C, die Ver-

Die Gesamtausbeute beträgt 48°/o (Gewichtspro- 50 weilzeit 0,002 Sekunden und die Menge der Krack-

zent, bezogen auf das in den Ofen eingeleitete Ben- gase 104,5 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgender-

zin). maßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

C₀H₀	9	CO	17
^W2 2 ' · ·	... 2	CO₉ ...	...28
	.. 10	H,
C H			o
2 6		N"	o

_1n

Der Ofen gleicht dem vom Beispiel 1. Das brennbare Gas besteht aus Wasserstoff, Kohlenmonoxyd
und Methan und wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 75 Nm³/h in den Ofen geleitet. Das die Die Gesamtausbeute beträgt 45%.
Verbrennung unterhaltende Gas ist Sauerstoff mit 60 . . . ₁
einer Strömungsgeschwindigkeit von 36Nms/h. Der Beispiel U
zu spaltende Kohlenwasserstoff ist verdampftes und Der Ofen ist gleich dem des Beispiels 5. Das brennauf 350° C vorgewärmtes Benzin mit einem Siede- bare Gas besteht aus verflüssigtem Gas mit einem intervall von 30 bis 105° C, das mit einer Strömungs- Kohlenstoffindex von 3,4, das 27% ungesättigte Progeschwindigkeit von 45 kg/h in den Ofen geleitet 65 dukte enthält; es wird auf 350° C vorgewärmt und wird. mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 15 kg/h in

Die Kracktemperatur beträgt 1310° C, die Ver- den Ofen geleitet. Das die Verbrennung unterhaltende

weilzeit 0,002 Sekunden und die Menge der Krack- Gas ist reiner Sauerstoff mit einer Strömungsge-

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schwindigkeit von 50 Nm³/h. Der zu spaltende Kohlenwasserstoff ist ein auf 360° C vorgewärmtes Benzin mit einem Siedeintervall von 90 bis 175° C, das mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 40 kg/h in den Ofen geleitet wird.

Die Krackungstemperatur beträgt 1400° C, die Verweilzeit 0,0038 Sekunden und die Menge der Krackgase 106 Nm³/h. Das erzeugte Gas ist folgendermaßen zusammengesetzt (in Volumprozent):

C₂H₂
C₂H₄
CH...

16,5

C₂H₆

CO . CO₀

18

18,5

31.5

0.3

0,2 Das die Verbrennung aufrechterhaltende Gas ist reiner Sauerstoff, und zwar 90 Nm³/h. Der zu krakkende Kohlenwasserstoff ist Benzin mit Destillationsintervall 30 bis 105° C, vorgewärmt auf 350° C und in einer Fördermenge von 120 kg/h in den Ofen geschickt. Die erzeugten Gase enthalten 10 Volumprozent Acetylen und 4 Volumprozent Äthylen außer CH₄, CO, CO₂, H₂, O₂, N₂. Die Gesamtausbeute an Acetylen plus Äthylen, ausgedrückt in kg/kg eingesetzten Benzins, ist 48%.

Menge des Krackgases = 348 Nm³/h. Zusammensetzung der anderen Gase:

Die Gesamtausbeute beträgt 48%, bezogen auf das Benzin.

Beispiel 14

Der Ofen ist aus feuerfesten Zirkonsteinen gebaut; ao oben befindet sich ein Brenner, der in eine Brennkammer kegelstumpfförmiger Gestalt reicht, und die Brennkammer hat folgende Ausmaße:

Kleiner Durchmesser d_t 100 mm „

Großer Durchmesser d₂ 250 mm

Höhe/i 100 mm

Der zu krackende Kohlenwasserstoff wird in den laminaren Kegel heißer Gase geschickt, und zwar durch den ringförmigen Verteiler, der an der Basis der Brennkammer angeordnet ist. Die unterhalb der Brennkammer vorgesehene Krackkammer hat ebenfalls kegelstumpfförmige Gestalt und ist wie folgt bemessen:

250 mm

_z 300 mm

h' 120 mm

35

Das Brenngas besteht aus reinem Wasserstoff und wird mit 180 Nm³Zh gefördert; die Verbrennung wird mit 80 Nm³/h reinem Sauerstoff aufrechterhalten. Der zu krackende Kohlenwasserstoff ist verflüssigtes Gas mit Kohlenstoffindex 3,4 und mit einem Gehalt von 15 Vo an ungesättigten Verbindungen; Fördermenge 150 kg/h. Das erzeugte Gas enthält 9 Volumprozent Acetylen und 10 % Äthylen außer CH₄, H₂, CO, CO₂, O₂ und N₂. Die Gesamtausbeute an Acetylen plus Äthylen, ausgedrückt in kg/kg eingesetzten Flüssiggases, ist 50%.

Der Sauerstoff und der Wasserstoff werden auf 500° C, und das Flüssiggas wird auf 350° C vorgewärmt.

Menge des Krackgases = 436 Nm^s/h. Zusammensetzung der anderen Gase:

CH₄
CO

7%
9%

H₂ 55,5%

O₂

CO₂ 8,5% N₂

0,6% 0,4 »/0

Kracktemperatur = 1320° C, Aufenthaltsdauer = 0,010 Sekunden.

55

60

Beispiel 15

Der Ofen ist wie im Beispiel 14 gebaut. Das Brenngas besteht aus Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Methan, die auf 500° C vorgewärmt und mit einer Fördergeschwindigkeit von 160Nm³/h in den Ofen geschickt werden.

CH,

14%

34%

CO 22,5%

CO₉ 15%

O₂ 0,3%

0,2%

Kracktemperatur = 1350° C, Aufenthaltsdauer = 0,012 Sekunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Acetylen und Äthylen, durch thermische Spaltung paraffinischer und olefinischer Kohlenwasserstoffe mittels heißer Verbrennungsgase, dadurch gekennzeichnet, daß man die zu spaltenden gasförmigen oder verdampften Kohlenwasserstoffe in Form einer dünnen flächenförmigen Schicht mit dem Strom der Verbrennungsgase, der ebenfalls die Form einer dünnen Schicht besitzt, in Berührung bringt.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den ■ Strom der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe in Form einer kreisförmigen Schicht mit einer Wand von Verbrennungsgasen in Gestalt eines Kegelstumpfmantels in Berührung bringt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine mit Zuleitungen für ein brennbares Gas und ein dessen Verbrennung unterhaltendes Gas versehene Verbrennungskammer, eine sich daran anschließende Mischkammer mit einer oder mehreren Zuführungen für den zu spaltenden Kohlenwasserstoff und eine Reaktionskammer, wobei Zuführungen und die Verbrennungskammer einen solchen Querschnitt aufweisen, daß beim Arbeiten sowohl die Flamme oder deren Verbrennungsprodukte wie auch der Kohlenwasserstoff in dünnen Schichten aufeinandertreffen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flamme bzw. deren Verbrennungsprodukte ebenflächig sind.

5. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsraum kegelstumpfförmig ausgestaltet ist und die für die Zufuhr des Sauerstoffes und eines brennbaren Gases vorgesehenen ringförmigen Düsen koaxial, im oberen Teil des Verbrennungsraumes axial zu dessen senkrechter Mittellinie mit der Maßgabe angeordnet sind, daß diejenigen Teile der Düsen, die sich im Bereich von deren

11 12

Öffnungen befinden, von der besagten Mittellinie weg nach außen divergieren.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Reaktionskammer eine Kühlkammer anschließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen