DE1618182A1 - Verfahren zur Herstellung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen,insbesondere Acetylen und AEthylen,durch thermische Spaltung von fluessigen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Acetylen und Äthylen, durch thermische Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, flüssige Kohlenwasserstoffs mit -Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen durch partielle Oxydation (autotherme Spaltung) oder durch Erhitzen an festen Wärme- trägern (thermische Spaltung) in kontinuierlieb oder intermittierend betriebenen Reaktor-Regenerator-Systemen zu spal- tet und dabeiteilweise oder vollständig in Gase umzuwandeln, die ungesättigte Kohlenwasserstoffs, insbesondere Äthylen und Acetylen, enthalten. Bei der autothermen Spaltung nach dem Tauchflammenverfahren kann der bei der Spaltung anfallende Ruß vollständig zur Erzeugung der-Spaltenergie ausgenutzt werden, indem man ihn in die Reaktionszone -zurückführt und verbrennt. Bei der thermiscben Spaltung, z.B. beim dagegen wird der entstehende Ruß auf dem festen Wärmeträger abgeschieden und während der Regeneration abgebrannt, wobei der feste Wärmeträger wieder auf die zur Spaltung erfor-, derliche Temperatur erhitzt wird. Die autoth_ermen Verfah ren haben allgemein den Nachteil, dass die -Spaltgase durch Oxydationsprodukte. wie- Kohlendioxyd= Koblenoxyd und Wasser oder Stickstoff stark verdünnt werden. Die regenerativ arbeitenden thermischen -Spaltverfahren mit festen Wärmeträgern haben zwar den Vorteil, dass keine starke Verdünnung durch unerwünschte Oxydationsprodukte erfolgt, die maximale Spalttemperatur ist jedoch vom Werkstoff bzw. dem verwendeten Wärmeträger abhängig. Es ist auch-bereits ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen bekannt, bei dem man gasförmige Kohlenwasseratoffe, insbesondere Methan, mit einer Schmelze eines Metallee, inabeeondere einer Eisenschmelz% bei hohen Temperaturen in Berührung bringt. Hierbei werden die gaaförmigen Kohlenwasserstoffe durch die Schmelze hindurchgeleitet und anachliessend das dabei gebildete Acetylen einer Kühleinrichtung zur Abkühlung zugeführt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, dass die Verweilzeit der Spaltgase bei hohen Temperaturen, wofür die Zeit bestimmend ist, die die Gase beim Durchtritt durch die Schmelze sowie anecbliessend bis zum Eintritt in die Kühlvorrichtung benötigen, zu lange ist und daher ein erheblicher Anteil des gebildeten Acetylens zerfällt. Es wurde nun gefunden, dass man diese Nachteile bei der Herstellung von ungesättigten. Kohlenwasseratoffen, insbesondere Acetylen 'und Ätbylen,, durch thermiacbe Spaltung von Kohlenwasserstoffen, wobei die zur Spaltung erforderliebe Energie über eine auf Spalttemperatur gehaltene Schmelze eines Metallee oder einer , Metallegierung als Wärmeträger zugeführt wird, vermeidet, wenn man die Oberfläche des flüssigen Wärmeträgers in einem Reaktor mit einer gegebenenfalls gekühlten Schiebt flüssiger Kohlenwasserstofge so abdeckt, dass die Spaltgase kurz nach ihrer Entwicklung durch diese Schicht hindurchtreten, von mitgerisse- nem Ruß befreit und auf niedrigere Temperaturen abgekühlt wer- den und die Schmelze darauf in einem räumlich vom Reaktor ge- trennt angeordneten, aber mit diesem kommunizierend verbundenen Regenerator mit Sauerstoff oder eeuerstöffhaltigen Gasen be- handelt. Bei diesem Verfahren werden die oben beschriebenen Nachteile dadurch vermieden, dass das entstehende Acetylen, das bei den Temperaturen der Schmelze d.h. der Bildungstemperatur unbestän- dig ist, sofort mit der Schicht der flüssigen Kohlenwa-sserstoffe, die die Schmelze abdecken, in Berührung kommt und beim Durch- tritt durch diese Schicht abgeschreckt wird, d.h. auf eine Tem- peratur gekühlt wird, bei der das gebildete Acetylen beständig ist: Als Wärmeträger verwendet man eine Schmelze eines Metalles oder einer Metallegierung mit einem ausreichend hohen Siedepunkt, grossem Lösungsvermögen für unerwünschte Begleitstoffe bzw. Spaltprodukte sowie niedriger Dampfdruck. Besonders geeignet ist Eisen und seine Legierungen, worin bis. zu 7 Gew.-96 Kohlen- stoff gelöst werden können. Die selektive Löslichkeit für Koh- lenstoff ist zur Abtrennung des bei der Spaltung entstehenden Rußes von besonderer Bedeutung. Es ist jedoch auch wünschens- wert, dass ändere Begleitstoffe der flüssigen Kohlenwasserstoffs, z.B.' Schwefel,. auf diesem Wege kontinuierlich aus .der Reaktionsznn° Pntfernt werden -können. Als Eisenlegierung ist beispiels- weise eine Legierung des Eisen® mit Molybdän geeignet Soweit die selektive Löslichkeit der Schmelze für Kohlenstoff oder andere unerwünschte BegleitstDffe nicht ausreichend ist, kann man gegebenenfalls auch nach Anreicherung derselben in den flüssigen Kohlenwaseerstoffen einen Teil derselben kontinuierlioh oder von Zeit zu Zeit abtrennen, den enthaltenen Ruß in geeigneten Vorrichtungen entfernen und darauf die gereinig- ten Köhlenwasserstoffe wieder in den Reaktor zurückführen. Eine zweckmäesige*Anordnung für die Durchführung des Verfahrens wird in folgenden an Hand der Abbildung beschrieben: Aue dem Behälter 1 wird Benzin mit dem Siedebereich von 50 bis 15000 über die Pumpe 2 in einen feuerfest und wärmeisolierend ausge»uerten Reaktor 3 in die aus den Kohlenwas®erstoffen und Ruß bestehende hlüssigkeitesabicht 4, die eine Temperatur von 250°C hat, eingeführt: Diese Flüssigkeitsschicht 4 ist einer flüssigen Eisenschmelze 5, die eine Temperatur von 150000 hat, überscbichtet. In der Grenzscbicht zwischen Koblenwasserstoffen ' und Eisen verdampfen die Koblenwasserstoffe und erwärmen sich rasch auf die Temperatur des Scbmelzbades von 15000C, wobei durch Spaltung eine Fraktion aeefylenbaltiger, vorwiegend leicb- ter Kohlenwasseretoffe entsteht, die auch Ruß entbält. Der ge- bildete Ruß löst- eich in der Eisenschmelze, während-die Spalt- gase aufgrund des Dichteunterschiedes durch die PlUssigkeitsschicbt 4 aufsteigen und nach Verweilzeiten von 1/'1000. bis 5/1000 sec die Reaktionszone verlassen. Sie werden dabei beim Austritt in der Plüssigkeitsschieht ,4, die über die Pumpe 6 und den als Dampferzeuger ausgebildeten Kühler 7 auf einer Temperatur von 2500C gehalten wird, so rasch abgekühlt, dass das Acztylen-Gleichgewicht einfriert und der Anteil des--Acetylens in den Spaltgaden erhalten bleibt. Die Spaltgase verlassen über die Zeitung 8 den Reaktor und werden vor ihrer Trennung im Kühler 9 weiter auf eine Temperatur von _30°C abgekühlt. Die hierbei auskondensierenden Kohlenwasser stoffe werden gesammelt und über Zeitung 10 wieder in die Flüssigkeitsschicht 4*des Reaktors 3 eingeleitet. Die durch Wärmeverbrauch in der-Reaktionazone.abgekühlte Eisenschmelze 5, die den gröcsten'Teil des bei der Spaltung anfallenden Kohlenstoffes gelöst hat, wird kontinuierlich über die- feuerfest und wärmeisolierend ausgemauerte Leitung 11- mit Hilfe der elektrodynamischen Puape 12 aus dem Reaktor 3 abgezogen und in den gleichfalls feuerfest und wärmeisolierend ausgemauerten Regenerator 13 eingeleitet. Über die leitung 14 wird Luft oder ein Gemisch von Luft und Zusatz-Brennstoff eingeleitet und auf die Oberfläche der Schmelze geblasen.. Hierbei wird der in der Schmelze gelöste .Kohlenstoff: und der Zusatz-Brennstoff verbrannt und 'die Schmelze wieder -auf die erforderliche Temperatur von 1500°C erwärmt. Die wiederaufgeheizte und von Kohlenstoff weitgehend befreite Schmelze fliesst über die feuerfest und wärmeisolierend ausgemauerte Leitung 15 in. den Reaktor zurück. Die Leitung ist so angeoz-dnet, dass sie immer von der Schmelze ausgefüllt wird und damit die Gasräume im Reaktor und im Regenerator trennt und durch freies Gefälle die Sch melze in den- Reaktor befördert. Die heisaen,-mit einer Temperatur von etwa 1600°C aus dem Regenerator 13 abziehenden Verbrennungegase werden in einem als Dampferzeuger ausgebildeten Wärmesustauscher 16 auf 2000C abgekühlt. Die aus dem Kühler 9 kommenden Spaltgase werden über die Zeitung 17 der Trennung zugeführt, die in bekannter Weise erfolgen kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffenginsbeaondere Acetylen und Äthylen, durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffan, wobei die zur Spaltung erforderliche Energie über eine auf Spalttemperatur gehaltene Schmelze eines Metalles oder einer Betallegierung äls Wärmeträger zugeführt wird,. dadurch «ekennzeic,. daas man die ßberf läche.de® flüssigen Wärmeträgers in einem Reaktor mit einer gegebenenfalls gekühl-ten Schicht flüssiger Kohlenwasserstoffe so abdeckt, dass die Spaltgase kurz nach ihrer Entwicklung durch diese Schicht hin- durchtreten, von mitgerissen4-m Ruß befreit und auf niedrigere Temperaturen abgekühlt werden und die Schmelze darauf in einem räumlich vom Reaktor getrennt angeordneten, aber mit diesem kommunizierend verbundenen Regenrator mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Oasen behandelt. .-