DE1286014B

DE1286014B - Process for the production of acetylene

Info

Publication number: DE1286014B
Application number: DEP27387A
Authority: DE
Inventors: Cichelli Mario Thomas; Schotte William
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1961-06-05
Filing date: 1961-06-20
Publication date: 1969-01-02

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zeitintervalls von etwa 0,1 Sekunden auf eine von Acetylen, bei dem eine Beschickung aus gas- Temperatur nicht unter etwa HOO⁰C durchführt, införmigen Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 3 Kohlen- dem man der Beschickung wenigstens einen Kohlenstoffatomen pro Molekül beim Durchleiten durch wasserstoff mit einer Temperatur unter HOO⁰C und einen elektromagnetischen, rotierenden Lichtbogen 5 einem Molekulargewicht, das höher als das MoIebei einer Temperatur von mehr als etwa 1600° C kulargewicht der Beschickung, aber nicht höher als pyrolysiert und die den Lichtbogen verlassenden Pro- etwa 150 ist, zumischt, und dann die Abschreckung dukte zuerst schnell mittels gasförmiger oder normaler- auf eine Temperatur unter etwa 300⁰C vornimmt,
weise flüssiger Kohlenwasserstoffe einer Abkühlung Dadurch, daß der kühlende Kohlenwasserstoffstrom unter wenigstens teilweiser Pyrolyse des Kühlmittels io innerhalb begrenzter Zusammensetzungsgrenzen ge- und das ausströmende Gasgemisch dann schnell einer halten wird, wird erreicht, daß in überwiegender Weise Abschreckung unterworfen wird. Acetylen gebildet wird. Auch die Einhaltung bestimm-The invention relates to a process for the production of a time interval of about 0.1 seconds to one of acetylene, in which a charge from gas temperature does not ^{carry out below about HOO 0} C, in-shaped hydrocarbons with 1 to 3 carbons in which the charge is at least one Carbon atoms per molecule when passing through hydrogen at a temperature below HOO ⁰ C and an electromagnetic, rotating arc 5 a molecular weight that is higher than the molecular weight of the charge at a temperature of more than about 1600 ° C, but not higher than pyrolysed and the The arc leaving product is about 150, mixed, and then the quenching products first quickly using gaseous or normal- to a temperature below about 300 ⁰ C,
wise liquid hydrocarbons cooling. Because the cooling hydrocarbon stream is kept within limited composition limits with at least partial pyrolysis of the coolant and the outflowing gas mixture is then quickly retained, it is achieved that the predominant part is quenching. Acetylene is formed. Compliance also determines

Es ist bereits ein Verfahren zur Spaltung von flüssi- ter Temperaturen bei der Abkühlung unter Pyrolyse gen Kohlenwasserstoffen mittels elektrischer Licht- und der Abschreckung sowie die Beachtung eines bebogenöfen bekannt (vgl. deutsche Patentschrift 15 stimmten Zeitintervalls, währenddem die Abkühlung 806 455). Bei diesem bekannten Verfahren wird durch unter Pyrolyse stattfindet, ist von wesentlicher Bedeudie Einführung von Kohlenwasserstoffölen ein erheb- tung für die Reinheit des erhaltenen Produktes. Ein licher Anstieg der Nebenprodukte erreicht, deren Ent- weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens fernung die Raffinierungskosten des Produktes erheb- besteht darin, daß trotz erhöhter Reinheit des Prolich vergrößert bzw. überhaupt eine Weiterbehandlung ao duktes für die Durchführung des Verfahrens, verdes Verfahrensproduktes erforderlich macht. So steigt glichen mit bekannten Verfahren, nur eine verhältnisz. B. bei dem bekannten Verfahren durch Eindüsen mäßig geringe Wärmemenge benötigt wird,
der flüssigen Kohlenwasserstoffe in den oberen Teil Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verdes Flammrohres die Ausbeute an Äthylen beträcht- fahrens wird eine wesentliche Menge Acetylen durch lieh mehr an als die Ausbeute des an sich als Endpro- 25 das Durchleiten des Beschickungsgases durch den dukt erwünschten Acetylene. Es ist weiterhin ein Ver- rotierenden Lichtbogen in der ersten Stufe erhalten, fahren zur Herstellung von Acetylen bekannt (vgl. und durch die Pyrolyse von wenigstens einem Teil des Chemical Engineering, 67, 1960, Nr. 23, S. 120), bei bei der Kühlung des Lichtbogenproduktes auf die dem durch Einspritzen von Benzin in einen heißen, Zwischentemperatur verwendeten Kühlmittels werden vom Lichtbogen kommenden Gasstrom bei 930 bis 30 weitere Acetylenmengen gebildet, worauf durch das 600⁰C eine starke Verbilligung der Acetylenkosten rasche Abkühlen des gesamten ausströmenden Gases erreicht werden soll. Bei diesem Verfahren wird das auf unter etwa 300° C eine Reaktion oder Polymeri-Benzin in Methan, Äthylen und Acetylen bei einer sation des Acetylene verhindert wird.
Temperatur zwischen 590 und 930⁰C aufgespalten. Zur Erzielung guter Ergebnisse ist es wesentlich, Es ist aber allgemein bekannt, daß innerhalb eines 35 daß die Temperatur sorgfältig über einem ersten hohen solchen Temperaturbereiches nur sehr wenig Acetylen Wert gehalten wird, wodurch es möglich ist, die gebildet wird und daß die Pyrolyse überwiegend zu Kohlenwasserstoffbeschickung zu pyrolysieren, und Äthylen führt, d. h., auch bei diesem bekannten Ver- die Temperatur dann sorgfältig über einem zweiten fahren wird ein erheblicher Anstieg der Nebenprodukte Wert gehalten wird, der niedriger ist als der erste, woerreicht, deren Entfernung die Raffinierungskosten des 40 durch die Produkte der ersten Pyrolyse weitgehend ab-Produktes erheblich vergrößert. gekühlt werden und eine wesentliche Pyrolyse desA method is already known for splitting liquid temperatures during cooling with pyrolysis of hydrocarbons by means of electric light and quenching, as well as observing an arc furnace (cf. German patent specification 15, correct time interval during which the cooling 806 455). In this known process, where pyrolysis takes place, the introduction of hydrocarbon oils is essential to assess the purity of the product obtained. A Licher increase in by-products is achieved, the further advantage of the process according to the invention being that the refining costs of the product are increased in that, despite the increased purity of the product, the product of the process is increased or even requires further treatment to carry out the process. So the same increases with known methods, only a ratio. B. in the known method by injecting a moderately small amount of heat is required,
of the liquid hydrocarbons in the upper part. When carrying out the flame tube according to the invention, the yield of ethylene is considerably greater than the yield of the acetylenes, which are actually desired as the end product, by passing the feed gas through the product. A rotating arc is also obtained in the first stage, known for the production of acetylene (cf. and through the pyrolysis of at least part of Chemical Engineering, 67, 1960, No. 23, p. 120), at the cooling of the arc product on the coolant used by injecting gasoline into a hot, intermediate temperature, the gas stream coming from the arc forms at 930 to 30 additional amounts of acetylene, whereupon the 600 ⁰ C greatly reduces the acetylene costs and rapid cooling of the entire gas flowing out is achieved target. In this process, a reaction or polymeric gasoline in methane, ethylene and acetylene in the event of a sation of the acetylene is prevented at temperatures below about 300 ° C.
Split temperature between 590 and 930 ⁰ C. In order to obtain good results it is essential, but it is well known, that within a 35 that the temperature is carefully kept above a first high such temperature range, very little acetylene is possible, whereby it is possible that the pyrolysis is predominantly increased To pyrolyze hydrocarbon feed, and ethylene leads, ie, even with this known method, the temperature is then carefully kept above a second run a considerable increase in by-products value, which is lower than the first, where the removal of the refining costs of the 40 is achieved by the products of the first pyrolysis largely from the product significantly enlarged. be cooled and a substantial pyrolysis of the

Die Verwendung eines durch Einwirkung eines Kohlenwasserstoffkühlmittels erfolgt, und abschlie-The use of a hydrocarbon coolant is carried out, and finally

Magnetfeldes rotierenden Lichtbogens zur Durch- ßend ein rasches Abkühlen des gesamten ausströmen-Magnetic field rotating arc for piercing a rapid cooling of the entire outflow

führung chemischer Reaktionen ist bereits bekannt den Gases auf eine Temperatur unter etwa 300 ⁰C vor-chemical reactions are already known to bring the gas to a temperature below about 300 ^° C.

(vgl. USA.-Patentschriften 933 094, 2 929 771 und 45 genommen wird. Demzufolge muß der Anteil des bei(See US Pat. Nos. 933 094, 2 929 771 and 45. Accordingly, the proportion of the

kanadische Patentschrift 573 701). der Kühlung verwendeten kalten KohlenwasserstoffsCanadian Patent 573,701). cold hydrocarbon used for cooling

Es ist weiterhin bekannt, vergleichbare Reaktionen so bemessen sein, daß die Summe aus seiner — gege-It is also known that comparable reactions are measured in such a way that the sum of its - given

bei einer Temperatur von mehr als etwa 1600° C durch- benenfalls eintretenden — Verdampfungswärme, desat a temperature of more than about 1600 ° C possibly occurring - heat of vaporization, des

zuführen (vgl. USA.-Patentschrift 2 013 996). Bedarfs an Eigenwärme und der Wärme für die Spal-(see US Pat. No. 2,013,996). Internal heat demand and the heat for the gap

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver- 50 tung zu Acetylen nicht größer ist als die Wärmemenge,The invention is based on the object that a conversion to acetylene is not greater than the amount of heat

fahren zur Herstellung von Acetylen zu schaffen, die beim Abkühlen der Produkte von der erstendrive to the production of acetylene to create the cooling down of the products from the first

welches nicht mit den Nachteilen der bekannten Ver- Pyrolysetemperatur auf die Zwischentemperatur, diewhich does not with the disadvantages of the known Ver pyrolysis temperature on the intermediate temperature, the

fahren behaftet ist, wobei es insbesondere darum geht, vorzugsweise 1100 bis 1200° C beträgt, frei wird. Nachdriving is afflicted, and it is particularly important, preferably 1100 to 1200 ° C, is free. To

so wenig Verunreinigungen wie möglich, beispielsweise dem Abkühlen ist es erforderlich, das ausströmendeas little impurities as possible, for example cooling, it is necessary for the effluent

Äthylen, entstehen zu lassen, um dadurch die Raffinie- 55 Gas so schnell wie möglich auf eine Temperatur abzu-Ethylene, in order to reduce the refinery gas to a temperature as quickly as possible.

rungskosten für das gebildete Produkt zu verringern. kühlen, bei der keine Reaktion möglich ist, umto reduce costs for the product formed. cool where no reaction is possible to

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Entwick- Acetylenverluste durch eine Reaktion bzw. eine PoIy-Another object of the invention is the development of acetylene losses through a reaction or a poly

lung eines Verfahrens zur Herstellung von Acetylen, merisation zu verhindern.Development of a process for the production of acetylene to prevent merization.

das in mindestens einer Stufe bei einer relativ niedrigen Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß diethat in at least one stage at a relatively low level. According to the invention it has now been found that the

Temperatur durchgeführt werden kann und demzu- 60 durch den Drehlichtbogen gelieferte sehr gleichmäßigeTemperature can be carried out and therefore very uniform 60 delivered by the rotary arc

folge einer nur verhältnismäßig geringen Wärmezufuhr Wärme für die Hochtemperatur-Pyrolyse bei der erfin-result of only a relatively low supply of heat for the high-temperature pyrolysis in the inven-

bedarf, d. h., es geht darum, ein Verfahren zu ent- dungsgemäßen Herstellung von Acetylen notwendigneeds, d. In other words, the aim is to have a process for the production of acetylene in accordance with the requirements

wickeln, das die verfügbare Wärme wirksamer ver- ist, wobei der elektromagnetisch gedrehte Lichtbogen,winding that the available heat is more effectively, whereby the electromagnetically rotated arc,

wertet als dies bisher möglich war. der im einzelnen in der kanadischen Patentschriftevaluates than was previously possible. which is detailed in the Canadian patent

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden 65 573 701 und unter anderem auch in der USA.-Patent-To solve the 65 573 701 underlying the invention and, among other things, also in the USA.

Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung von schrift 933 094 beschrieben ist, bevorzugt verwendetObject is a method for the production of script 933 094 is described, preferably used

Acetylen beansprucht, das dadurch gekennzeichnet wird. Es kann daher auf eine nähere Erläuterung inAcetylene claimed, which is characterized. We can therefore refer to a more detailed explanation in

ist, daß man die Abkühlung unter Pyrolyse innerhalb der nachfolgenden Beschreibung verzichtet werden.is that the cooling with pyrolysis can be omitted within the following description.

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Lichtbogen, die durch Dauermagnetvorrichtungen ge- Verfahrens zu erreichen, was z. B. beim Übergang von dreht werden, oder Lichtbogen, die sich tatsächlich den Startbedingungen bis zur Durchführung des Verdrehen, wie beispielsweise die sogenannten mehr- fahrens bei Gleichgewichtsbedingungen oder beim phasigen »Wanderbögen« (traveling arcs), die nachein- Übergang von einem Beschickungsgas zu einem ander von einem Elektrodenpaar an ein benachbartes 5 anderen od. dgl. von Vorteil sein kann.
Paar anschlagen, wobei alle Elektroden kreisförmig Typische Beispiele geeigneter Kohlenwasserstoffe angeordnet sind, sind zur Verwendung ebenfalls ge- zur Verwendung als Kühlmittel sind unter anderem eignet, und der Ausdruck »Drehlichtbogen« soll alle Propan, Butan, Toluol, Divinylacetylen und natürobengenannten Variationen und deren entsprechende liches Benzin.Arc that can be achieved by permanent magnet devices ge process, which z. B. at the transition from to be rotated, or arcs that actually change the starting conditions until the rotation is carried out, such as the so-called multiple driving under equilibrium conditions or in the case of phase "traveling arcs", which after a transition from a feed gas to one other from one pair of electrodes to an adjacent 5 other or the like. May be advantageous.
Strike a pair with all electrodes arranged in a circle. Typical examples of suitable hydrocarbons are also suitable for use as coolants, and the term "rotating arc" is intended to include all propane, butane, toluene, divinylacetylene and the variations mentioned above and their corresponding real gasoline.

Äquivalente umfassen. Gleichzeitig sollen jedoch alle io Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugs-Include equivalents. At the same time, however, all io The method according to the invention is preferred

Lichtbogen ausgeschlossen werden, die in erster Linie weise bei einem absoluten Druck unterhalb etwaArcs are excluded, primarily at an absolute pressure below approximately

durch Auftreffen der Gasströme verschoben werden, 1,5 Atmosphären durchgeführt, um Verluste an Ace-be displaced by the impact of the gas streams, 1.5 atmospheres carried out to avoid losses of ace-

da diese sämtlich zu unregelmäßig arbeiten, um für tylen durch Nebenreaktionen und Polymerisation zubecause all of these work too irregularly to cause secondary reactions and polymerization for tylen

diesen Verwendungszweck geeignet zu sein. verhindern, wobei es wichtig ist, daß das abschließendeto be suitable for this purpose. prevent, whereby it is important that the final

Die Kohlenwasserstoffbeschickung für die Pyrolyse 15 Abschrecken der gesamten ausströmenden Gase auf durch den Lichtbogen kann aus jedem beliebigen ge- Temperaturen unter 300⁰C so rasch wie möglich sättigten oder ungesättigten Kohlenwasserstoff mit durchgeführt wird, und zwar vorzugsweise mit einer 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder aus Mischungen Zwischenzeit zwischen dem Austreten des Gases aus solcher Kohlenwasserstoffe bestehen, obgleich aus dem Lichtbogen und dem Abschrecken von 0,1 Sekun-Wirtschaftlichkeitsgründen vorzugsweise Methan und 20 den oder weniger. Das Abschrecken mittels eines kalten Propan als solche verwendet werden. Die Auswahl der Wasserstrahls hat sich als wirksam und zweckmäßig kühlenden Kohlenwasserstoffe ist noch weniger be- erwiesen; andere Abschreckungsmethoden, wie beigrenzt; im allgemeinen kann jeder Kohlenwasserstoff spielsweise durch Inberührungbringen mit Feststoffen verwendet werden, dessen Molekulargewicht höher ist, oder durch die gleichzeitige Verwendung von Festals das Molekulargewicht des Kohlenwasserstoffs, der 25 stoffen und Flüssigkeiten od. dgl., sind jedoch ebenden Hauptteil der Beschickung darstellt, bis zu Koh- falls geeignet.The hydrocarbon feed for the pyrolysis 15 quenching of all the gases flowing out by the arc can be carried out ^{as quickly as possible from any saturated or unsaturated hydrocarbon from any temperature below 300 °} C., preferably with 1 to 3 carbon atoms or from mixtures Intermediate time between gas leakage of such hydrocarbons, although preferably methane and 20 denier or less for 0.1 second economics for reasons of arc and quenching. Quenching by means of a cold propane can be used as such. The selection of the water jet has proven to be effective and expedient for cooling hydrocarbons is even less proven; other deterrent methods as limited; in general, any hydrocarbon can be used, for example, by contacting it with solids whose molecular weight is higher, or by simultaneously using solids as the molecular weight of the hydrocarbon, which is the main part of the charge, however, it is the major part of the charge Cohesive suitable.

lenwasserstoffen mit einem Molekulargewicht von 150, In der Zeichnung ist ein kleines Reaktionsgefäß mitHydrogen with a molecular weight of 150, in the drawing is a small reaction vessel with

wobei entweder einzelne Kohlenwasserstoffe oder einer Kupferrohrhülse 10 dargestellt, die einen innerenwherein either single hydrocarbons or a copper tube sleeve 10 is shown, which has an inner

Mischungen derselben verwendet werden können. Durchmesser von 44,5 mm und eine Länge vom oberenMixtures of these can be used. Diameter of 44.5 mm and a length from the top

Die Verwendung kühlender Kohlenwasserstoffe, die 30 Ende bis zu dem oberen Ende der Abschreckdüse 37The use of cooling hydrocarbons that end up to the top of the quench nozzle 37

ein höheres Molekulargewicht besitzen als die dem von 30,5 cm besitzt, wobei die Hülse 10 am oberenhave a higher molecular weight than that of 30.5 cm, with the sleeve 10 at the top

Lichtbogen zugeführten Kohlenwasserstoffe, ist not- Ende an ringförmigen Kupferflanschen 18 und amArc-fed hydrocarbons, is emergency end on annular copper flanges 18 and on

wendig, da bekanntlich Kohlenwasserstoffe mit höhe- unteren Ende an ringförmigen Kupferflanschen 28 an-manoeuvrable, since it is well known that hydrocarbons with a higher and lower end are attached to annular copper flanges 28.

rem Molekulargewicht leichter bei niedrigeren Tem- liegt. Die Abschreckdüse 37 ist in einem Abstand vonThe molecular weight is lighter at lower temperatures. The quenching nozzle 37 is at a distance of

peraturen zu Acetylen pyrolysieren. 35 einigen Zentimetern über dem Flansch 28 angeordnet;Pyrolize temperatures to acetylene. 35 a few centimeters above the flange 28;

Die kühlenden Kohlenwasserstoffe haben eine dieser Abstand ist jedoch nicht wesentlich. An derThe cooling hydrocarbons have such a distance, however, it is not essential. At the

doppelte Aufgabe, d. h. erstens das Abkühlen des vom oberen bzw. unteren Seite des Flansches 18 bzw. 28 istdouble duty, d. H. first is the cooling of the upper and lower side of the flange 18 and 28, respectively

Lichtbogen abfließenden Gases und zweitens die selek- ein Kupferflansch 20 bzw. 30 vorgesehen, der gegen-Arc escaping gas and secondly the selective copper flange 20 or 30 provided, the opposite

tive Pyrolyse zu Acetylen. Beide Ziele können in einem über den benachbarten Flanschelementen durch Dich-tive pyrolysis to acetylene. Both goals can be achieved in one over the adjacent flange elements by sealing

hohen Maß erreicht werden, indem ein relativ heißes 40 tungen 21 bzw. 29 elektrisch isoliert ist und gleich-high level can be achieved by a relatively hot 40 lines 21 or 29 is electrically insulated and equal

Kühlmittel verwendet wird, das eine Temperatur zeitig das Innere der Hülse 10 gegen VakuumverlustCoolant is used that has a temperature that protects the interior of the sleeve 10 against loss of vacuum

unter HOO⁰C besitzt. Auf diese Weise ist es möglich, abdichtet. Die Vorrichtung ist durch übliche, nichtbelow HOO ⁰ C possesses. In this way it is possible to seal. The device is by usual, not

ein im Verhältnis zu dem von dem Lichtbogen aus- dargestellte Mittel zusammengehalten, die die einzelnea means held together in relation to that represented by the arc, the individual

strömenden Gasvolumen hohen Anteil an Kühlmittel elektrische Isolation wenigstens der beiden oberenflowing gas volume high proportion of coolant electrical insulation of at least the top two

einzuführen, und wenn das Kühlgas durch abfließende 45 Flansche aufrechterhalten.and if the cooling gas is maintained by outflow 45 flanges.

Wärme (Abfallwärme) oder zumindest durch andere Die Hülse 10 ist mit einem konzentrischen Kühl-Wärmequellen, wie z. B. Öl- oder Gasbrenner u. dgl., mantel 25, der mit Wasserauslaß- und -einlaßöffnundie normalerweise billiger sind als das Lichtbogen- gen 26 bzw. 27 versehen ist, umgeben. Die Kathode 15 erhitzen, auf die gewünschte Temperatur gebracht ist eine Graphitelektrode, die bei den verschiedenen wird, kann hierdurch eine sehr wirtschaftliche Wärme- 50 Ansätzen einen Durchmesser von 4,8 bis 12,7 mm bilanz erreicht werden. Das Erhitzen des Kühlgases besitzt und von einem mit Wasser gekühlten Kupfersollte auf Temperaturen durchgeführt werden, die halter, der mit 16 bezeichnet ist, getragen wird. Dieser niedriger sind als solche, bei denen eine unerwünschte Kupferhalter ist in der Mitte des Flansches 20 und Koksbildung oder ein ungeregeltes Cracken als Neben- koaxial zu der Hülse 10 angebracht. Ein mit dem reaktionen auftreten, wodurch die dem Kühlmittel zu- 55 Flansch 20 verbundener negativer Anschluß 19 bildet geführte Wärmemenge eine praktische Begrenzung eine stromleitende Verbindung mit dem Halter 16 und findet. Unter bestimmten Voraussetzungen ist es er- der Kathode 15. Die Hülse 10 bildet die Anode, die wünscht, entweder ein kaltes Kühlmittel (Zimmer- durch den Flansch 18 mit dem positiven Anschluß 17 temperatur) oder ein erhitztes Kühlmittel, zu dem ein in stromleitender Verbindung steht.
Teil Kühlmittel von Zimmertemperatur hinzugegeben 60 Ein Einlaßrohr 11, das radial zu dem Flansch 18 in wird, zu verwenden, um eine möglichst genaue Wärme- die Hülse 10 einmündet, ist die Einführungsöffnung kontrolle für das gesamte Verfahren zu ermöglichen. für den dem Lichtbogen zugeleiteten Kohlenwasser-Außerdem kann zuvor ein Schema zur Einführung von stoff, dessen Strom gleichmäßig über den ganzen verschiedenen Kühlmitteln oder Kühlmittelmischun- Querschnitt der Hülse 10 verteilt wird, indem er durch gen entweder bei gleichen oder unterschiedlichen Tem- 65 die vielen Öffnungen der Verteilerplatte 12 geleitet peraturen aufgestellt werden, um einen jederzeitigen wird. Die Verteilerplatte ist aus Keramik oder einem thermodynamischen Ausgleich im Hinblick auf zeitlich anderen gleichwertigen, hochtemperaturbeständigen aufeinanderfolgende thermische Anforderungen des elektrischen Isolationsmaterial hergestellt.Heat (waste heat) or at least by others. The sleeve 10 is provided with a concentric cooling heat sources, such as. B. oil or gas burner and the like., Jacket 25, which is provided with water outlet and inlet openings which are normally cheaper than the arc gene 26 and 27, respectively. Heat the cathode 15, brought to the desired temperature is a graphite electrode, which is used with the various, a very economical heat balance can be achieved with a diameter of 4.8 to 12.7 mm. The heating of the cooling gas has and should be carried out by a copper cooled with water to temperatures carried by the holder, which is denoted by 16. These are lower than those in which an undesired copper holder is in the middle of the flange 20 and coke formation or unregulated cracking is attached coaxially to the sleeve 10 as a secondary. A with the reactions occur, whereby the negative connection 19 connected to the coolant forms 55 flange 20 forms a guided amount of heat a practical limitation a current-conducting connection with the holder 16 and finds. Under certain conditions it is the cathode 15. The sleeve 10 forms the anode which desires either a cold coolant (room temperature through the flange 18 with the positive terminal 17) or a heated coolant, to which a conductive connection stands.
Partial room temperature coolant added 60 An inlet tube 11, which is radial to the flange 18 in, is to be used for the most accurate heat possible- the sleeve 10 opens to allow the inlet port control for the entire process. For the hydrocarbon fed to the arc, a scheme for the introduction of substance, the flow of which is evenly distributed over the whole of the various coolants or coolant mixtures the manifold plate 12 directed temperatures are set up at any time. The distributor plate is made of ceramic or a thermodynamic compensation with regard to temporally other equivalent, high-temperature-resistant successive thermal requirements of the electrical insulation material.

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Zwei Einspritzrohre 35 für den kühlenden Kohlen- lung von Propan zu Acetylen variierte zwischen 47 und wasserstoff, die diametral zueinander angeordnet sind, 70%, was somit eine zusätzliche Produktion darmünden mit ihrer Öffnung in der Hülse 10 etwa 2,5 cm stellte, die sich aus der Verwendung der Eigenwärme unter der nachstehend beschriebenen Stelle a, an der der Produkte ergab, die durch die Pyrolyse des der sich drehende Lichtbogen endet. Es wird eine 5 Methans durch den Lichtbogen entstanden. Außerdem Wasserkühlvorrichtung verwendet, die einfach aus verminderte die getrennt durchgeführte Pyrolyse die einem nach oben ragenden Wasserzuführungsrohr 36 während dem abschließenden Abschrecken mit Wasser besteht, das in die Hülse 10 am unteren Ende koaxial gebildete Kohlenoxydmenge, was von großem Vorzu dieser eingeführt wird und mit einer Sprühdüse 37 teil ist.Two injection tubes 35 for the cooling carbonization of propane to acetylene varied between 47 and hydrogen, which are arranged diametrically to one another, 70%, which thus resulted in an additional production with their opening in the sleeve 10 about 2.5 cm, which is from the use of the inherent heat at point a described below, where the product resulted, which ends by the pyrolysis of the rotating arc. A 5 methane is created by the arc. In addition, water cooling device used, which simply reduced the separately carried out pyrolysis consisting of an upwardly projecting water supply pipe 36 during the final quenching with water, the amount of carbon oxide formed coaxially in the sleeve 10 at the lower end, which is introduced from a large in front of this and with a spray nozzle 37 is part.

versehen ist, die etwa 18 cm unter dem Bereich α ange- io Zusammengefaßt ergibt die erfindungsgemäße Pyrobracht ist. Diese Düse ist dazu geeignet, Wasser prak- lyse die folgenden Verbesserungen: 1. eine Vermindetisch gleichmäßig in einer im allgemeinen radialen rung der Konzentration des als Nebenprodukt an-Richtung in der Hülle zu verteilen. Die Produktgase fallenden CO von 1 bis 4% bei üblichen Verfahren auf werden aus der Vorrichtung durch eine Leitung 38 etwa 0,3 bis 0,5 %> 2. eine Erhöhung der Acetylenkonentfernt, die mit dem unteren Ende der Hülse 10 in ig zentration von den üblichen 20 % auf etwa 21 bis 22 % offener Verbindung steht und zu einer nicht darge- und 3. eine Verminderung des Kraftverbrauchs von stellten, stromabwärts angeordneten üblichen Trenn- normalerweise 14,7 bis 16,4 auf 12,4 bis 13,1 kWh/kg vorrichtung führt. C₂H₂.is provided, which is approximately 18 cm below the area α . In summary, the Pyrobracht according to the invention is obtained. This nozzle is capable of practicing the following improvements: 1. A reducing table to distribute evenly in a generally radial direction of the concentration of the by-product in the casing. The product gases falling CO of 1 to 4% in conventional processes are removed from the device through a line 38 about 0.3 to 0.5%> 2. an increase in the acetylene concentration, which is centered with the lower end of the sleeve 10 the usual 20% to about 21 to 22% open connection and to a not shown and 3. a reduction in the power consumption from the usual downstream disconnection normally 14.7 to 16.4 to 12.4 to 13.1 kWh / kg device leads. C ₂ H ₂ .

Die Drehung des Lichtbogens erfolgt elektromagne- Die nachfolgenden, in der erläuterten VorrichtungThe arc is rotated electromagnetically. The following, in the device explained

tisch durch die Wirkung einer Magnetspule 31 mit 20 durchgeführten Beispiele zeigen vergleichende Zahleneinem inneren Durchmesser von 14 cm, durch die ein werte bei der Durchführung des Verfahrens mit und Gleichstrom geleitet wird. Die Spule 31 ist zu der ohne zwischengeschaltete Propanabkühlung.
Kathode 15 koaxial angebracht und hat gegenüberTable by the action of a magnetic coil 31 with 20 examples carried out show comparative figures with an inner diameter of 14 cm, through which values are passed when carrying out the method with and direct current. The coil 31 is the same as that without an intermediate propane cooling system.
Cathode 15 attached coaxially and has opposite

dem Kühlmantel25 in Längsrichtung ein radiales Beispiel 1the cooling jacket 25 in the longitudinal direction is a radial example 1

Spiel von etwa 2,86 cm so daß der Mittelpunkt des *_{5 ohne PrO}pan-AbkühlungGame of about 2.86 cm so that the center of the * 5 pan-cooling _{without PrO}

Lichtbogens etwa auf Hohe der Mitte der Spule liegt.Arc is approximately level with the center of the coil.

Wenn die Anlage in Betrieb ist, Methan als Kohlen- Ein Strom von 5,17 kg/Std. handelsüblichem Me-When the plant is in operation, methane as coal- A flow of 5.17 kg / h. commercial me-

wasserstoffbeschickung für den Lichtbogen verwendet than (Analyse: 94,1% CH₄, 4,4% C₂H₀ und 1,5% und Propan bei Zimmertemperatur als Kühlgas durch C₃H₈) wurde durch einen mit 320 A und 162 V bedie Rohre 35 eingeführt wird, wird die Pyrolyse bei 30 triebenen, sich drehenden Lichtbogen (7000 Umdr./ einem verminderten Druck innerhalb des Reaktions- Sek.) mit einer Leistung von 51,8 kWh geleitet. Der gefäßes von etwa 150 mm Hg (absolut) durchgeführt, absolute Druck in dem Reaktionsgefäß betrug 143 mm da dieser Druck eine gute Umwandlung und gleich- Hg. Das mit Wasser abgeschreckte gasförmige Produkt zeitig eine nur geringe Kohlenstoffbildung ermöglicht. enthielt 20,2% C₂H₂ und 2,6% CO. Die Kohlenstoff-Die oben beschriebene Vorrichtung hat einen Kraft- 35 umwandlung von Methan zu Acetylen betrug 80%, verbrauch von etwa 50 kW, und die in dem Bereich α wobei der Kraftverbrauch 15,6 kWh je Kilogramm endende Lichtbogenzone ist etwa 2,5 cm lang. Der hergestelltes C₂H₂ betrug.
Lichtbogen wurde zu Anfang durch die VerwendungHydrogen charge used for the arc (analysis: 94.1% CH ₄ , 4.4% C ₂ H ₀ and 1.5% and propane at room temperature as cooling gas through C ₃ H ₈ ) was passed through a 320 A and 162 V Using the pipes 35 is introduced, the pyrolysis is conducted with 30 driven, rotating arc (7000 rev / a reduced pressure within the reaction seconds) with an output of 51.8 kWh. The vessel carried out about 150 mm Hg (absolute), the absolute pressure in the reaction vessel was 143 mm since this pressure allows good conversion and at the same time Hg. The water-quenched gaseous product at the same time enables only slight carbon formation. contained 20.2% C ₂ H ₂ and 2.6% CO. The carbon device described above has a power conversion of methane to acetylene was 80%, consumption of about 50 kW, and the arc zone ending in the area α where the power consumption 15.6 kWh per kilogram is about 2.5 cm long. The C ₂ H _{2 produced} was.
Arc was started by using

eines Auslösedrahtes, eines Hochspannungs-Licht- Beispiel 2a trip wire, a high voltage light example 2

bogenauslösers oder eines Graphitauslösestabes nach 40 y^ p_ropari.Abkühlungarc release or a graphite release rod after 40 y ^ p _{ropari. cooling}

der in der Praxis üblichen Methode gezündet und bliebignited by the method customary in practice and remained

dann von selbst bestehen. Die Berührung zwischen dem Ein Strom von 5,44 kg/Std. handelsüblichem Me-then exist by themselves. The contact between the Ein stream of 5.44 kg / hr. commercial me-

Lichtbogen und der Kohlenwasserstoffbeschickung than der gleichen Analyse wie im Beispiel 1 wurde wird vorzugsweise so einheitlich wie möglich durchge- durch einen sich drehenden Lichtbogen (7000 Umdr./ führt, was durch ein schnelles Drehen des Lichtbogens 45 Sek.) mit einer Leistung von 58,0 kW, der mit 325 A auf dem Umfang der Hülse 10 erleichtert wird; eine und 178 V betrieben wurde, geleitet. Natürliches typische Geschwindigkeit beträgt hierbei z.B. etwa Propan (Analyse: 0,3% CH₄, 8,0% C₂H₆, 90,8% 7000 Umdr./Sek. bei einer Feldstärke der Spule 31 von C₃H₈ und 0,9 % C₄H₁₀) wurde mit einer Geschwindig-600 Gauß. Die Gleichmäßigkeit der Berührung mit keit von 1,41 kg/Std. durch zwei Einlaßöffnungen eindem Lichtbogen ist ein wesentlicher Faktor, da erfin- 50 geführt, die mit einem Abstand von 2,5 cm unter dem dungsgemäß festgestellt wurde, daß hierbei unab- Lichtbogen angebracht sind. Die Analyse des gashängig von anderen Erwägungen eine wesentlich förmigen Produktes ergab 22,5% C₂H₂ und 0,5% CO, höhere Acetylenausbeute mit einer meistens etwa 75- was einer gesamten Kohlenstoffumwandlung zu Acebis 80%igen Umwandlung von Methan zu Acetylen tylen, bezogen sowohl auf Methan als auch auf erhalten wird. 55 Propan, von 77,8 % entspricht. Wenn eine 80%ig^e The arc and the hydrocarbon feed than the same analysis as in Example 1 is preferably carried out as uniformly as possible by a rotating arc (7000 rpm, which is achieved by rotating the arc quickly for 45 seconds) with an output of 58, 0 kW, which is relieved with 325 A on the circumference of the sleeve 10; one and 178 V was operated. Typical natural speed here is, for example, about propane (analysis: 0.3% CH ₄ , 8.0% C ₂ H ₆ , 90.8% 7000 rev./sec. With a field strength of the coil 31 of C ₃ H ₈ and 0 , 9% C ₄ H ₁₀ ) was with a speed of 600 Gauss. The uniformity of contact with speed of 1.41 kg / hour. through two inlet openings an arc is an essential factor, since invented 50, which was established at a distance of 2.5 cm below the duly, that here independent arcs are attached. The analysis of the gas depending on other considerations a substantially shaped product showed 22.5% C ₂ H ₂ and 0.5% CO, higher acetylene yield with a mostly about 75- which is a total carbon conversion to Ace to 80% igen conversion of methane to acetylene , based on both methane and is obtained. 55 propane, equivalent to 77.8%. If an 80% ^e

Bei Methan wird eine gute Pyrolyse bei einer Tem- Umwandlung von Methan zu Acetylen auf Basis des peratur über 1600° C erhalten, während Propan leicht im Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens angenommen bei Temperaturen über 1100 ⁰C zu Acetylen pyrolysiert. wird, errechnet sich die Umwandlung von Propan zu Dementsprechend wurde Methan mit einer Einfüh- Acetylen auf etwa 70%· Der Kraftverbrauch betrug rungsgeschwindigkeit von etwa 7 m/Sek. (gemessen 60 13,1 kWh/kg C₂H₂, verglichen mit 15,6 kWh/kg im bei einem absoluten Druck von 150 mm Hg und einer Beispiel 1.In a good methane pyrolysis at a tem- conversion of methane to acetylene is obtained on the basis of the temperature over 1600 ° C, while propane easily procedure described in Example 1 assumed pyrolyzed at temperatures above 1100 ⁰ C to acetylene. The conversion of propane to methane is calculated accordingly with an introduction acetylene to about 70% · The power consumption was about 7 m / sec. (measured 60 13.1 kWh / kg C ₂ H ₂ , compared with 15.6 kWh / kg im at an absolute pressure of 150 mm Hg and an example 1.

Temperatur von 25⁰C) durch den Drehlichtbogen ge- Bei den in den Beispielen 1 und 2 angegebenenTemperature of 25 ⁰ C) through the rotary arc in the specified in Examples 1 and 2

leitet und mit einer solchen Menge Propan in Beruh- Werten handelt es sich um Werte, die bei Durchführung gebracht, daß die Gesamttemperatur vor dem rung des Verfahrens in einer verhältnismäßig kleinen Abschrecken mit Wasser etwa 1200° C betrug. Eine 6g Laboranlage erhalten werden. Es ist nun allgemein Begrenzung des Zeitintervalls zwischen dem Licht- bekannt, daß kleine, mit Wasser gekühlte Reaktoren bogen und dem Besprühen mit Wasser auf 0,001 bis große Wärmeverluste aufweisen. So wurde beispiels-0,003 Sekunden ergab gute Ergebnisse. Die Umwand- weise festgestellt, daß nahezu die Hälfte der demconducts and with such an amount of propane in Beruh values, these are values that occur when carrying out brought that the total temperature before the initiation of the process in a relatively small Quenching with water was about 1200 ° C. A 6g laboratory system can be obtained. It is now general Limiting the time interval between the light- known that small, water-cooled reactors arc and spraying with water to 0.001 to large heat losses. For example, -0.003 Seconds gave good results. The conversion way found that nearly half of the dem

Lichtbogen zugeführten Energie direkt an die Reaktorwandungen verlorengeht und nicht zum Erwärmen des Gases ausgenutzt wird.Arc-supplied energy is lost directly to the reactor walls and not for heating of the gas is used.

Die folgenden Beispiele 3 und 4 lassen erkennen, welche Resultate bei Verwendung von Reaktoren mittlerer Größe erzielt werden.The following examples 3 and 4 show the results when using reactors medium size can be achieved.

Example 3

Reaktor mittlerer Größe ohne Zuführung
nach dem LichtbogenMedium size reactor without feed
after the arc

Ein Strom von 84 kg/Std. Erdgas (Analyse: 93,2% CH₄, 3,5% C₂H₆, 0,1% C₃H₆, 0,9% C₃H₈, 0,5% C₄H₁₀, 0,8% CO₂ und 1,0% N₂) und 1,45 kg/Std. Wasserstoff wurden durch einen sich drehenden Lichtbogen mit einer Leistung von 554 kW, der mit 1020 A und 543 V betrieben wurde, geleitet. Der absolute Druck betrug 225 mm Hg. Das mit Wasser abgeschreckte Produkt enthielt 18,3% C₂H₂, 0,11% C₂H₄ und 1,4% CO. Die Kohlenstoffumwandlung von Erdgas zu Acetylen betrug 73,9% bei einem Kraftverbrauch von 11,2 kWh/kg C₂H₂.A flow of 84 kg / hour. Natural gas (analysis: 93.2% CH ₄ , 3.5% C ₂ H ₆ , 0.1% C ₃ H ₆ , 0.9% C ₃ H ₈ , 0.5% C ₄ H ₁₀ , 0.8 % CO ₂ and 1.0% N ₂ ) and 1.45 kg / h. Hydrogen was passed through a rotating arc with an output of 554 kW, which was operated at 1020 A and 543 V. The absolute pressure was 225 mm Hg. The water quenched product contained 18.3% C ₂ H ₂ , 0.11% C ₂ H _4, and 1.4% CO. The carbon conversion from natural gas to acetylene was 73.9% with a power consumption of 11.2 kWh / kg C ₂ H ₂ .

Example 4

Reaktor mittlerer Größe mit Zuführung
nach dem LichtbogenMedium size reactor with feed
after the arc

Ein Strom von 84 kg/Std. Erdgas und 1,4 kg/Std. Wasserstoff wurde durch einen sich drehenden Lichtbogen mit einer Leistung von 556 kW geleitet, der mit 1070A und 520 V betrieben wurde. Der absolute Druck betrug 225 mm Hg. Dampfförmiges vorerhitztes natürliches Benzin (durchschnittliche Zusammensetzung C_6(BH_1S) wurde mit einer Geschwindigkeit von 37 kg/Std. durch 5,6 cm unter dem Lichtbogen befindliche Einlaßöffnungen eingeführt. Das abgeschreckte, gasförmige Produkt besaß folgende Analyse: 20,5% C₂H₂, 0,96% C₂H₄ und 0,52% CO. Die Gesamtkohlenstoffumwandlung von Erdgas und natürlichem Benzin in Acetylen betrug 66,4%· Wenn eine 73,9%ige Umwandlung von Erdgas zu Acetylen auf der Basis des im Beispiel 3 beschriebenen Verfahrens angenommen wird, errechnet sich die Umwandlung von natürlichem Benzin in Acetylen auf 51,5 %. Der Kraftverbrauch betrug 8,4% kWh/kg C₂H₂ gegenüber 11,2 kWh/kg C₂H₂ im Beispiel 3. Wärmemessungen haben gezeigt, daß 82% der Lichtbogenenergie zur Erwärmung des Gases verwendet wurden und 18% durch Erwärmen der Elektroden und damit der Wand des Reaktors verlorengingen.
Ein großtechnischer Reaktor ließe sich etwa wie folgt betreiben:A flow of 84 kg / hour. Natural gas and 1.4 kg / hour Hydrogen was passed through a rotating arc with a power of 556 kW, which was operated at 1070A and 520V. The absolute pressure was 225 mm Hg. Vaporous preheated natural gasoline (average composition C _{6 (B} H _1S ) was introduced at a rate of 37 kg / hour through two-inch arc inlet ports. The quenched gaseous product possessed following analysis: 20.5% C ₂ H ₂ , 0.96% C ₂ H ₄ and 0.52% CO. The total carbon conversion of natural gas and natural gasoline to acetylene was 66.4% if a 73.9% conversion from natural gas to acetylene is assumed on the basis of the method described in Example 3, the conversion of natural gasoline to acetylene is calculated to be 51.5% The power consumption was 8.4% kWh / kg C ₂ H ₂ compared to 11.2 kWh / kg C ₂ H ₂ in Example 3. Heat measurements have shown that 82% of the arc energy was used to heat the gas and 18% was lost by heating the electrodes and thus the wall of the reactor.
A large-scale reactor could be operated as follows:

Ein Strom von 2170 kg/Std. gasförmigem vorerhitztem Öl (durchschnittliche Zusammensetzung C₁₀^H₂C₂) und 375 kg/Std. H₂ wird durch einen sich drehenden Lichtbogen mit einer Leistung von 8835 kWA flow of 2170 kg / hour. gaseous preheated oil (average composition C ₁₀ ^ H ₂ C ₂ ) and 375 kg / h. H ₂ is generated by a rotating arc with a power of 8835 kW

ίο geleitet, der mit 3100 A und 2850 V betrieben wird. Der gemessene Wärmeverlust an den Elektroden einschließlich der Reaktorwand wäre etwa 9%, und die Wärmezufuhr in das Gas betrüge 91% der Lichtbogenenergie. Bei Vergleich dieser thermischen Leistung von 91% mit der für den Reaktor mittlerer Größe von 82 % kann man extrapolieren, daß sich bei Betrieb des Lichtbogens mit Erdgas und einer Beschickung an natürlichem Benzin nach dem Lichtbogen ein Kraftverbrauch vonίο, which is operated with 3100 A and 2850 V. The measured heat loss at the electrodes including the reactor wall would be about 9%, and the Heat input into the gas would be 91% of the arc energy. When comparing this thermal performance of 91% with that for the reactor mean A magnitude of 82% can be extrapolated when the arc is operated with natural gas and a feed of natural gasoline after the electric arc a power consumption of

0^82
0,91
ergeben würde.0 ^ 82
0.91
would result.

3,8 = 7,5 kWh/kg C₂H₂ 3.8 = 7.5 kWh / kg C ₂ H ₂

Claims

Claim:

Process for the production of acetylene, in which a charge of gaseous hydrocarbons with 1 to 3 carbon atoms per molecule is ^{pyrolyzed when passing through an electromagnetic, rotating arc at a temperature of more than about 1600 0} C and the products leaving the arc first quickly by means of gaseous or Normally liquid hydrocarbons are cooled with at least partial pyrolysis of the coolant and the outflowing gas mixture is then quickly subjected to a quenching, characterized in that the cooling is carried out with pyrolysis within a time interval of about 0.1 seconds to a temperature not below about 1100 ^° C by adding to the feed at least one hydrocarbon having a temperature below 1100 ° C and a molecular weight higher than the molecular weight of the feed but not higher than about 150 and then quenching to a temperature below e twa 300 ⁰ C performs.

1 sheet of drawings

809701/1342