DE1793528C3

DE1793528C3 - Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Wasserstoff

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Publication number: DE1793528C3
Application number: DE1793528A
Authority: DE
Inventors: John Hastings-On-Hudson N.Y. Happel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-11-09
Filing date: 1965-11-09
Publication date: 1975-05-22
Also published as: JPS4517405B1; DE1296618B; FR1492803A; CA835434A; DE1793528A1; US3227771A; NL6514454A; BE672103A; DE1793528B2

Description

aessere Erklärungen für die Wirkung der Wasserstofftusabe geben, z. B. die erhöhte Wärmeübertragungsgeschwindigkeii oder andere Änderungen in der physikalischen Art des Systems. Auch die Wirkung von Wasserstoff auf radikalische Reaktionen, die Koks liefern, kann ein Grund für die überraschenden Verbesserungen sein, wenn Wasserstoff an Stelle anderer indifferenter Verdünnungsmittel verwendet wird. Zur Zeit eibt es keine theoretische Erklärung für da* Verschwinden der Nebenprodukte bei der Vorwenduna von Wasserstoff als Verdünnungsmittel bei der thermischen Spaltung von höheren nichuiromatischen Kohlenwasserstoffen als Methan.

Im erfindungsgcmäßen Verfahren hat dif Einstellung des Mengenverhältnisses von Wasserstoff zu Kohlenstoffatomen (H/O einen weiteren besonderen Vorteil: Das Verfahren liefen nämlich Acetylen und praktisch reinen Wasserstoff neben geringen Mengen Methan. Methan ist ebenfalls relativ wasserstoffreich gegenüber anderen Kohlenwasserstoffen.

Es ist also kein umständliches Ahscheidungsvcrfahren notwendig, um das Acetylen aus den Spaltgasen abzutrennen, und es ist ferner kein umständliches Abtrennverfahren notwendig, um irgendwelche anderen Kohlenwasserstoffe aus diesem Gas ab/utrennen. Das heißt, dieses Gas kann nach Abtrennung des Acetylcns unmittelbar wieder zur Verdünnung der Kohlenwasserstoffbcschickung verwendet werden, und zwar in einer solchen Menge, daß das erforderliche Mengenverhältnis von Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen in der Beschickung erhalten wird.

Das eründur.gsgcmäße Verfahren wird unter solchen Bedingungen durchgeführt, daß das effektive Mengenverhältnis von Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen etwa 6: 1 bis 30:1 beträgt. Die Bedeutung dieses kritischen Mengenverhältnisses wird nachstehend eingehender erläutert.

Das erlindungsgemäße Verfahren kann auch derartig durchgeführt werden, daß die aus dem Reaktor nach Abtrennung von Acetylen erhaltenen Spaltgase aus praktisch reinem Wasserstoff bestehen. Wenn man beispielsweise das Mengenverhältnis von Wasserstofl zu Kohlenstoffatomen im oberen Bereich wählt, d. h. ein Mengenverhältnis von 15 : 1 bis 30 : I, dann besteht das Spaltgas nach Abtrennung von Acetylen aus bis /u 98",, Wasserstoff, und Methan ist das ein/ige wesentliche Nebenprodukt. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann man zunächst ein Ausgangsprodukt thermisch spalten, bei dem das Mengenverhältnis von Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen im unleren Bereich liegt, d. h. im Bereich von 6: 1 bis 20: 1. Man erhält ein Spaltgas, das nach Abtrennung von Acetylen ein Wasserstoff- zu Kohlcnstoffatom-Verhäl'.nis iii oberen Bereich aufweist. Dieses Spaltgas kann nach Abtrennung des Acctylens in einem /weiten Reaktor auf Acetylen und praktisch reinen Wasserstoff thermisch gespalten werden.

Dss erlindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung von reinem Wasserstoff als Verdünnungsmittel beschränkt. Wenn man beispielsweise den im eiTmdungsgemäßen Verfahren erzeugten Wasserstoff zur Herstellung von Ammoniak verwenden will, kann man ein Gemisch einsetzen, das bis /u I Teil Stickstoff, entweder frei oiler gebunden, je 3 Teile Wasserstoff (die Gesamtmenge Wasserstoff in der Beschickung sowie die bei der thermischen Spaltung zu erwartende Menge) enthält. I in solches Gemisch hat offensichtliche Vorteile, wenn die Gasbcschickims.· für die Ammoniakherstellung von Spuren Verunreinigungen mit Hilfe einer flüssigen Stickstoffwäsche gereinigt wird, da aus einer solchen Waschstufe kommender Wasserstoff selbstverständlich auch etwas Stickstoff enthält. Wenn man den Wasserstoff für die Methanolsynthese verwenden will, können Kohlenmonoxid, Kohlendioxid oder andere Gase, die Sauerstoff enthalten, oder ihre Gemische oder Verbindungen miteinander verwendet werden. Wenn reiner Wasserstoff kein i-> erwünschtes Nebenprodukt im eründungsgemäßen Verfahren ist, können verhältnismäßig große Mengen an Verdünnungsmittel bis /u etwa 35",, geduldet werden. Diese Verdünnungsmittel können z. B. Stickstoff, Kohlenmonoxid. Kohlendioxid und Wasser sein. Bei einer Ausführungsform des erlindungsgemäßcn Verfahrens kann man ein Gemisch von Kohlenwasserstoff und Wasserstoff unvollständig verbrennen, um das Gas auf die zur Spaltung erforderliche Temperatur zu bringen, und dann das Gemisch weiter erhitzen, so daß die thermische Spaltung nicht adiabctisch sondern praktisch isotherm verläuft. Da ein großer Anteil der erforderlichen Wärme durch die thermische Spaltung verbraucht wird, sinkt die Temperatur in der Reaktionszoiie rasch ab. wie es z. B. beim Sachsse-Verfahren der Fall ist. wenn man nicht zusätzlich Wärme nach der beginnenden thermischen Spaltung zuführt.

Im ertindungscemäßen Verfahren wird das Gemisch der Ausgangskohlenvvassersloffe und Wasserstoff vor-"!'-> zugsweise kontinuierlich in eine Reaktionszone eingeleitet, in der die maximale Temperatur innerhalb der effektiven Reaktionszoiie oberhalb 1400 C liegt. Die Spaltgase werden aus dieser Reaktionszone abgezogen und an der Abziehstelle auf eine Temperatur Ϊ5 von 600 C oder weniger abgeschreckt. Niedrigere Abschrecktemperaturen sind möglich, z.B. 350 C oder weniger. Da das Gas vorwiegend während seines Durchgangs durch den Reaktor erhitzt wird und während seines Durchgangs durch die effektive Reaklionszone erhitzt und thermisch gespalten wird, erreicht die Temperatur des Gases ein Maximum während seines Durchgangs durch die Reaktionszone an einer Stelle vorder Abschreckslellc. Diese Maximaltemperatur kennzeichnet die Reaktion und sie wird als die maximale Temperatur in der Reaktionszone bezeichnet. Maximale Temperaturen innerhalb der Reaktionszone von 1450 bis 2000 C werden im allgemeinen bevorzugt. Sorgfältig kontrollierte Arbeitstemperaturen im Bereich von etwa 1500 bis 1800"C liefern optimale Ausbeuten an den gewünschten Produkten und praktisch keine Nebenprodukte.

Die Raumgeschwindigkeit .SV Vf]Vr, Vf- Strömungsgeschwindigkeit der Gasbeschickung, m³/Sek. gemessen bei 0 C" und 760 mm Hg. i'r Volumen der Reaktionszone, m³

Da im erfindungsgemäßen Verfahren die Gasbeschickung nicht aus einem reinen Kohlenwasserstoff oder einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen besteht, sondern aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit Wasserstoff, wurde ein neuer Ausdruck eingeführt, der nachstehend als effektive Raumgcschwindigkeit bezeichnet wird:

l-ffeklive Raumgeschwindigkeit .SV SAP Sek. ' atm '. /' bedeutet den Reaklorgesamldruck in Atmo^ri5 sphärcn. Diese Formel bezeichnet die effektive Raumgeschwiiidigkcil für die Reaktionszone.

Der Bereich der effektiven Raumgcschwindigkeit, der innerhalb des crlindungsgcmäßen Temperatur-

bereiches und Mengenverhältnisses von Wasserstoff- Der im erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb der

zu Kohlenstoffatomen angewandt werden kann, Reaktionszone angewandte Druck ist praktisch Atmo-

beträgt 1 bis 400 Sek.-' atm¹, vorzugsweise 2,5 bis sphärendruck, doch können Drücke %on etwa 130 mm

300 Sek.-¹ atm- ^l. " Hg bis zu etwa 5 Atmosphären angewandt werden.

Im erfindungsgemäßen Verfahren ist es notwendig, 5 5 Atmosphären stellen einen geeigneten Druck für die Reaktionszone genau zu definieren, in welcher der technische Wiedergewinnuiigsverfahren dar. Die Auswesentliche Teil der thermischen Spaltungsreaktion beute hängt von der Verdünnung mit Wasserstoff ab. erfolgt und in welcher die thermische Spaltung auch Wenn man bei anderen Drücken als Atmosphärendruck vorzugsweise ablaufen soll. Der Beginn de·■ Reaktions- in der Reaktionszone arbeitet, kann ein effektives zone wird an der Stelle angesetzt, an der die Tempe- io Mengenverhältnis von Wasserstoff- zu Kohlenstoffratur der reagierenden Gase zuerst einen Wert von atomen des vorstehend genannten Bereiches verwendet etwa 150 C unterhalb der Maximaltemperatur im werden, um die Wirkung des Druckes auf das Ausmaß Reaktor erreicht. Das Ende der Reaktionszone wird der gewünschten Verdünnung mit Wasserstoff zu an der Abschreckstelle oder am Beginn des Ab- bestimmen.

Schreckens angesetzt. In der auf diese Weise definierten 15 Das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete

Reaktionszone liegt die Gastemperatur näherungsweise Ausgangsmaterial muß vor der Verdünnung mit

innerhalb 100 C der Wandtemperatur. Auf diese Wasserstoff kein Gemisch aus Methan und einem

Weise wird eine nahezu isotherme "yrolyse-Reaktions- reinen, nichtaromatischen Kohlenwasserstoff mit 2 bis

zone erhalten, wenn mart den verhältnismäßig hohen 10 Kohlenstoffatomen sein. Im Gemisch mit Methan

Temperaturspiegel der Zone berücksichtigt. 20 können technische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis

Diese »isotherme Reaktionszone« ist von besonderer 10 Kohlenstoffatomen als Beschickung verwendet

Bedeutung. Wenn eine erhebliche Zersetzung der werden, die Gemische von paraffinischen, acyclischen,

Beschickung vor dieser Reaktionszone ei folgt, bildet olefinischen und anderen nicht aromatischen Kohlen-

sich eine fest haltende Kohlenstoffablagerung in diesem Wasserstoffen enthalten, sofern sie nur in einem

Teil des Reaktors, was einen erhöhten Druckabfall 25 Wasserstoffstrom unter den Verfahrensbedingungen

und eine geringere Acetylenausbeute zur Folge hat. verflüchtigt bzw. verdampft werden können. Unter-

Das Verfahren kann sogar durch Verstopfen der schiedliche Mengen von anderen Gasen, wie Stickstoff,

Reaktionszone vollständig unterbrochen werden. Wenn können ebenfalls im Beschickungsstrom und/oder

andererseits eine erhebliche Umsetzung innerhalb im Wasserstoffstrom vorhanden sein. Geringe Mengen

der Abschreckzone erfolgt, bildet sich durch Abbau 30 von Gasen, wie Sauerstoff, Kohlenmonoxid und

von Acetylen Ruß. Dieser Ruß bedeutet einen Aus- Kohlendioxid, können ebenfalls vorhanden sein. Die

beuteverlust. Er blockiert nicht notwendig den Reaktor vorgenannten Verunreinigungen zeigen sich im Spalt-

und wird gewöhnlich aus der Reaktionszone mit gasstrom als Stickstoff und/oder Kohlenmonoxid und

dem Gas herausgetragen. Wasser. Obwohl diese Verunreinigungen nicht mit

Bei der verhältnismäßig kurzen Verweilzeit des 35 Vorteil bei anschließenden Umsetzungen mit Wasser-Beschickungsgases innerhalb der Reaktionszone muß stoff verwendet werden können, haben sie nur einen die vorgenannte Maximaltemperatur innerhalb eines geringen oder keinen Einfluß auf die Acetylenausbeute sehr kurzen und kritischen Zeitraumes erreicht und sie beeinträchtigen nur die Reinheit des erhaltenen werden. Es ist auch klar, daß ein Abkühlen des Gases Wasserstoffs.

auf Temperaturen wesentlich unterhalb der Maximal- ₄₀ Beispiele für die im erfindungsgemäßen Verfahren temperatur ein rasches Abschrecken innerhalb eines neben Methan einsetzbaren nichtaromatischen Kohlen-Zeitraumes erfordert, der der kurzen Verweilzeit in der Wasserstoffe sind Äthan, Propan, die Butane, die Hep-Reaktionszone entspricht. Dieses Abschrecken soll tane, Äthylen, Propylen, die Butene und höhere Olefine, augenblicklich und vorzugsweise auf eine Temperatur und Cyclohexan und deren Gemische,
von 300°C oder weniger erfolgen. Normalerweise ₄₅ Bei der thermischen Spaltung von nichtaromatischen genügt jedoch ein rasches Abschrecken oder Abkühlen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen auf eine Temperatur von mindestens 600 C. Durch enthalten bekanntlich die Pyrolyseprodukte normalerdieses Abschrecken werden unerwünschte Reaktionen, weise auch Methan. Es wurde festgestellt, daß im wie Zersetzung, Hydrierung oder Polymerisation des erfindungsgemäßen Verfahren die Zersetzung des erzeugten Acetylens vermieden. Das Abkühlen der ₅₀ vorhandenen und gebildeten Methans unter Bildung ProdukteaufRaumtemperaturenkanndanngegebenen- von Acetylen und Wassertoff abläuft, wenn das falls etwas langsamer und in üblicher Geschwindigkeit Verfahren unter den erfindungsgemäß beschriebenen erfolgen. Zum raschen anfänglichen Abschrecken Bedingungen durchgeführt wird. Die Zersetzung der werden kalte Gase oder Flüssigkeiten in das Spaltgas nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe verläuft rascher eingespritzt. Selbstverständlich verwendet man hierfür ₅₅ als die thermische Spaltung von Methan; die ZerGase oder Flüssigkeiten, die die Spaltgase nicht mit Setzung von Methan ist somit der geschwindigkeitsschwierig abtrennbaren Gasen verunreinigen, wodurch bestimmende Schritt in der Gesamtzersetzung der im bestimmte Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Kohlenwicder aufgehoben wurden. Dies ist insbesondere der Wasserstoffbeschickung zu Acetylen und Wasserstoff. Fall, wenn Wasserstoff das gewünschte Nebenprodukt _6o Bei effektiven Raumgeschwindigkeiten S₁₁ in der ist. Die Spaltgase können z. B. durch eine Laval-Düse Nähe des unteren Bereiches des Arbeitsbereiches, d. h. abgeschreckt werden, um einen raschen Temperatur- in der Nähe von 0,5 atm ' Sek. \ wird eine praktisch abfall zu bewirken. Die hierbei erhaltc.ic:i mit hoh;r vollständige Zersetzung der Kohlcnwasserstoffbeschik-Gcschwindigkcit ström;nden Gase ki.ine.i dam mit kung zu Wasserstoff und Acetylen erreicht. Wenn die Wasser oJer einem anderen Abschreckmittel vermisc'it g₅ Arbeitsbedingungen jedoch derartig sind, daß vollwerdcn, oder sie können dureh eine Turoi ie g:fü'iri ständige Zersetzung des erzeugten Methans zu werden, um ihnen einen Teil ihrer Energie zu eil- Acetylen erfolgt, so wur.lc festgestellt, daß das bereits ziehen. erzeugte Acetylen sich im Verfahre;! gleichzeitig

versetzt, was eine mehr oder weniger große Verminderung der Gesamtausbeute an Acetylen zur Folge hat. Es wurde festgestellt, daß man daher im oberen Bereich der Temperatur und näher zum oberen Bereich der effektiven Raumgeschwindigkeit arbeiten muli, um hohe Acciylenausbeulen zu erzielen und gleichzeitig die Methanbildung auf einen verhältnismäßig geringen Wert zu beschränken. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei den bekannten Verfahren wurde festgestellt, daß bei erwünschten Reaktordrücken es sehr schwierig ist, mit höheren Kohlenwasserstoffen als Methan zu arbeiten, weil die Geschwindigkeit der Koks- und Teerbildung bei diesen Beschickungen verhältnismäßig sehr hoch ist. Dies ist überraschenderweise im erfindungsgemäßen Verfahren nicht der Fall. Selbst Kohlenwasserstoffe, die normalerweise flüssig sind, können ohne übermäßige Teerbildung erfolgreich verarbeitet werden.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäikn Verfahrens wird nachstehend beschrieben.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine genau dosierte Kohlenwasserstoffbeschickung, verdünnt mit Wasserstoff, durch eine elektrisch beheizte Reaktionskammer geführt und danach rasch abgeschreckt. Beispielsweise beträgt die maximale Temperatur innerhalb der Reaktionszone etwa 1750 C. Die Kohlenwasserstoff beschickung und der Wasserstoff werden aus Vorratsbehältern entnommen und durch Regelventile geleitet. Die gewünschte Konzentration an Wasserstoff wird durch Zugabe einer dosierten Menge an Wasserstoff zur Kohlenwasserstoffbeschickung eingestellt. Der Druck der Beschickung wird gemessen und der Beschickungsstrom dann in den elektrisch beheizten Reaktor eingeleitet. Man kann auch den Kohlenwasserstoffstrom und den Wasserstoff getrennt in dosierten Strömen dem Reaktor zuführen, d. h. die Gasbeschickung, welche in den Reaktor eintritt, kann eine Mischung aus Wasserstoff und den Kohlenwasserstoffen sein oder die Komponenten können getrennt zugeführt werden. Die letztgenannte Methode ist erwünschter, wenn der nichtaromatische Kohlenwasserstoff ein höheres Molekulargewicht besitzt, so daß er unter Wärmezufuhr verdampft werden muß, um ihn bei den Temperatur- und Druckbedingungen am Reaktoreinlaß in den gasförmigen Zustand überzuführen.

Die Kohlenwasserstoffe enthaltende Beschickung strömt durch die Länge der Reaktor*.one und kommt hierbei in Berührung mit einem oder mehreren Thermoelementen, welche die Temperaturen innerhalb des Reaktors messen. Das Thermoelement ist z. B. in einem Schutzrohr aus Sinterkorund angeordnet und besteht aus einem Platin-Platin-10/„-Rhodium-Thermoelement. Dieses Thermoelement-Schutzrohr wird innerhalb und über die Länge des größeren Reaktorrohres angeordnet. Thermoelemente werden zur Bestimmung des Temperaturprofils in der Längsrichtung verwendet. Dieses Temperaturprofil kann auf zweierlei Weise gemessen werden, d. h. mit Thermoelementen und/oder mit Pyrometern. Oberhalb 1650° C wird jedoch nur das Pyrometer verwendet. Die auf diese Weise erhaltenen Temperaturprofile stellen das Ausmaß der Reaktionszone fest. Das Thermoelement-Schutzrohr wird innerhalb des Reaktorrohres gehalten. Es ist innerhalb eines Graphitwiderstandselementcs angeordnet, das für eine Stromstärke bis zu 3 KVA ausgelegt ist und somit genügend Wärme liefert, um die maximale Temperatur innerhalb des Reaktorrohres einzustellen. Der zwischen dem Reaktorrohr mit grölkrem Durchmesser und dem Thermoelement-Schutzrohr mit kleincrem Durchmesser gebildete Ringraum stellt somit den Reaktorquerschnitt dar. Aufeinanderfolgende zylindrische Wandungen aus Isoliermaterial sind um das Graphitheizelement angeordnet. Beispielsweise werden feuerbeständige Wände

ίο aus Zirkonoxyd und Aluminiumsilikat zusammen mit einer dazwischenliegenden Strahlungsabschirmung aus korrosionsbeständigem Stahl und einer Ofenwandung aus Kupfer verwendet. Die äußere Wandung des Reaktors ist vorzugsweise wassergekühlt. Vorzugsweise ist ein Fenster in der äußeren Wandung des Reaktors angebracht, um das Reaktorrohr durch eine optische Pyrometervisiereinrichtung durch einen Spalt im Graphit-Widerstandselement beobachten und auf diese Weise die Temperatur des Reaktorrohres bestimmen zu können.

Nach dem Verlassen der Reaktionszone treten die Spaltgase in eine Abschreckkammer ein, in der sie auf eine Temperatur im Bereich von mindestens 600⁰C und bis herab zu 300"C oder weniger rasch abgekühlt

as werden. Das Abschrecken wird besonders bevorzugt am Auslaß bzw. Ende der Reaktionszone durch Einspritzen eines entweder gasförmigen oder flüssigen Kühlmediums bewirkt. In diesem speziellen System unter Verwendung eines Kohlenwasserstoffes und Wasserstoff als Beschickung werden die heißen Spaltgase mit einem Teil der Spaltgase abgeschreckt, die mit Hilfe von Umwälzpumpen abgetrennt, abgekühlt und in die Abschreckkammer wieder zurückgeführt werden. Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform des Abschreckens. Außerdem kann das Abschrecken auch durch Kühlung der äußeren metallischen Oberfläche der Abschreckkammer mit Wasser bewirkt werden. Die Analyse der gasförmigen Bestandteile in den Spaltgasen wird durch Gaschromatographie und/oder Massenspektroskopie durchgeführt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren kann jedes System und jeder Reaktor verwendet werden, sofern eine ausreichende Wärmeübertragungsgeschwindigkeit auf die gasförmige Beschickung sichergestellt ist, um die Temperaturen in der Reaktionszone im gewünschten Bereich zu halten und eine ausreichende und sofortige Abschreckung der Spaltgase nach Verlassen der Reaktionszone ermöglicht wird.

Geeignete Vorrichtungen sind z. B. solche, die einer Reaktor enthalten, der aus einem Raum zwischer engen, beheizten Kanälen aus hocMeuerfesten Materi alien besteht, einem Raum zwischen regelmäßig ange ordneten beheizten Stäben aus Kohlenstoff oder hoch feuerfestem Material, oder einem Raum zwischei beheizten kleinen Wärmeträgern in einem sich bewe genden Strom, sowie der Typ eines Ringraumreaktoi der vorstehend beschriebenen Art.

Die thermische Spaltung der nichtaromatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatome

So innerhalb des angegebenen Temperaturbereiches e folgt sehr rasch im Verhältnis zur Geschwindigke der thermischen Spaltung von Methan. Deshalb kö nen diese nichtaromatischen Kohlenwasserstoffe ; einem Produkt gas gespalten werden, das zur Hauj sache aus Methan, Acetylen und Wasserstoff bestei Innerhalb des Mengenverhältnisses von Wassersto zu Kohlenstoffatomen, das für das ernndungsgemä Verfahren brauchbar ist, erhält man nur am untei

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ίο

Ende des Temperaturbereiches und/oder wenn die höheren Werte der effektiven Ruumgeschwindigkeit .SV erreicht werden, nennenswerte Mengen an Methan. Selbst unter diesen Bedingungen ist die Bildung anderer Nebenprodukte als Methan minimal.

Wenn man innerhalb des angegebenen Mengenverhältnisses von Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen und im unteren Ende des für die effektive Raumgeschwindigkeit S,· angegebenen Bereiches oder im

Spaltung erzeugt werden. RuB in den Spaltgasen wird im Ölsystem der Kompressoren aufgefangen. Ls wurden nur Spuren an koncensierbaren flüssigen Produkten gefunden und deshalb wurde es als unnötig angesehen, 5 Vorrichtungen zur Handhabung solcher Produkte vorzusehen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können die verschiedensten Pumpsysteme

naigKci o, ^^™,,, __...., ™ verwendet werden. So kann eine Hauptpumpe ver-

iSren Temperaturbereich arbeitet, kann man das in ,o wendet werden, um die »esch.ckung und den Wasserder Beschickung enthaltene Methan und das aus den stoff sowie die Produktgase durch den Reaktor und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen bei ihrer ther- die Abschreckkammer zu ziehen. E"¹^⁰^^¹^""¹^ mischen Zersetzung gebildete Methan spalten. Auf kann zum Umwälzen eines Teils des Produktes durch diese Weise erhält man ein Spaltgas, das praktisch einen Kühler und zurück m die Abschreckkammer verausschließlich aus Acetylen und Wasserstoff besteht 15 wendet werden, um die neu gebildeten Spaltgase die und dessen Gesamtgehalt an sämtlichen anderen den Reaktor verlassen, rasch und sofort abzukühlen. Kohlenwasserstoffen einschließlich Methan im allge- Außerdem kann gegebenenfalls stromabwärts von meinen weniger als 5 bis 7 Volumprozent beträgt. der Hauptpumpe eine Einrichtung zur Probeentnahme Es wurde festgestellt, daß z. B. bei 1650"C die Um- von Gasen vorgesehen sein, die einen Strömungsmesser Wandlung von Methan zu Acetylen je Durchgang ein 20 und ein Ventil zur Probeentnahme von Gasen einMaximum bei einer etwa 90"_uigen Melhanumwand- schließt.

lung erreicht. Es konnte auch gezeigt werden, daß Beträchtliche experimentelle Daten wurden in den

dieses Maximum bei niedrigerer Methanumwandlung zahlreichen Versuchen erhalten, bei denen die Arbetfsauftrat wenn die Temperatur unterhalb 1650 C bedingungen unter Verwendung von Wasserstoff als absank und bei höherer Methanumwandlung, wenn 25 Verdünnungsmittel für die Kohlenwasserstoffbeschikdie Temperatur auf oberhalb 1650^cC anstieg. kungen untersucht wurden. Es ist festzustellen dall

Unter den Bedingungen des Mengenverhältnisses bei diesen Versuchen der Umsatz bzw. das Verschwmvon Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen, der effektiven den der Kohlenwasserstoffe durch die effektive Raum-Raumgeschwindigkeit und der angegebenen Tempe- geschwindigkeit S_r bei einer gegebenen Temperatur ratur bet;ägt der Umsatz an Beschickung, einschließ- 30 beeinflußt wird. Die Umwandlung in Acetylen hängt lieh des in der Beschickung vorhandenen Methans etwa etwas von der Geschwindigkeit der Temperatur-95 bis 100",. Bei praktisch sämtlichen Beschickungs- zunähme vor der maximalen Temperatur und der gemischen innerhalb des angegebenen Bereiches des Geschwindigkeit der Temperaturabnahme in der Mengenverhältnisses von Wasserstoff- zu Kohlenstoff- Abschreckzone ab. In jedem Fall geben die Beispiele atomen tritt das Maximum der Umwandlung der 35 Bedingungen wieder, die leicht nach herkömmlichen Beschickung in Acetylen bei einer effektiven Raum- Arbeitsmethoden innerhalb der erfindungsgemäßen geschwindigkeit auf, die erheblich niedriger ist, als Verfahrensbedingungen erreichbar sind, die, die zu einem 100°_/0igen Umsatz der Beschickung Die nachstehenden Beispiele, die aus einem großen

führt Zur Erzielung der maximalen Umwandlung experimentellen Material ausgewählt wurden, erläutern der Kohlenwasserstoffbeschickung in Acetylen je 40 die Erfindung. In den Beispielen haben die Ausdrücke Durchgang ist es notwendig, einen erheblichen Anteil Co, C_A, Ck, Cm und Y_A folgende Bedeutung: des anwesenden Methans thermisch zu spalten. Äquivalenter Kohlenwasserstoff bedeutet den ein-

Somit tritt die maximale Umwandlung der Kohlen- zelnenKohlenwasserstoff,derbeigleichenMolprozenten Wasserstoffbeschickung in Acetylen je Durchgang bei in der Beschickung wie die Summe sämtlicher Prozente effektiven Raumgeschwindigkeitswerten auf, die erheb- 45 der in der Beschickung vorhandenen Kohlenwasserlich niedriger sind, als diejenigen, die zu einem voll- stoffe je 100 Mol der Beschickung die gleiche Anzahl ständigen Umsatz der Kohlenwasserstoffbeschickung von Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen liefern erforderlich sind, ausschließlich von Methan in der würde, die in der Beschickung vorhanden sind, abge-Beschickung. Ein Beispiel, das dies erläutert und sehen von den im Gas bereits vorhandenen Wasserdas die erzielbaren Konzentrationen an Methan 50 Stoffmolekülen. Bei komplizierten Gemischen von angibt ist folsendes. Bei einem Mengenverhältnis von Konlenwasserstoffen, wie den technischen Benziner Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen von 8,21 : 1 bei (Naphtha) muß man nur die empirische Formel und 175OC tritt dieses Maximum auf, wenn die Methan- das Durchschnittsmolekulargewicht des Gemische; konzentration im Bereich von 0,2 bis 2,5 Volumprozent kennen. Dann gilt für reine Kohlenwasserstoffe liest. Im allgemeinen wird durch Zunahme der maxi- 55 verdünnt mit Wasserstoff, folgendes:

*"". τ-* λ .' ._. _ — -.,-ι.·.-.«.·*· A iac ac \Λ ι v im um rnrli

malen Reaktionstemperatur dieses Maximum nach noch niedrigeren Bereichen der Methankonzentration verschoben "und umgekehrt wird durch Absenken der Temperatur auf unterhalb 1750 C dieses Maximum in den höheren Methankonzentrationsbereich ver- 60 schoben. Auch durch Steigerung des Mengenverhältnisses von Wasserstoff- zu Kohlenstoffatomen bei einer eeeebenen Temperatur erfolgt eine Abnahme der Methankonzentration bei diesem Spitzenwert.

Der üblichste Feststoff, der aus den Spaltgasen mit 6₅ Hilfe einer Auffangvoi richtung für Feststoffe abgetrennt werden muß, ist Kohlenstoff in Form kleiner Flocken, die im Reaktor als Produkt der thermischen

C₀ = Mol Kohlenwasserstoff, die veischwinden je 100 Mol Kohlenwasserstoff beschickung ji Durchgang, mit »Umsatz« bezeichnet.

Wenn mehr als ein Kohlenwasserstoff in der Be Schickung vorliegt, dann bedeutet

Co = Umsatz des Kohlenwasserstoffs vom niedrig slen Molekulargewicht, C₀ ¹ Umsatz de Kohlenwasserstoffs mit dem nächsthöhere Molekulargewicht, Co² Umsatz des Kohler Wasserstoffs mit dem darauffolgenden nächsi höheren Molekulargewicht usw.

C\ " Mol äquivalenten Kohlenwasserstoffs, umgewandelt in Acetylen, je 100 Mol äquivalenten Ausgangskohlenwasserstoffes, je Durchgang, bezeichnet als »Acetylenausbeute bei einfachem Durchgang«.

Ck Mol äquivalenten Kohlenwasserstoffes, umgewandelt in Äthylen, je 100 Mol äquivalenten Ausgangskohlenwasserstoffes, je Durchgang, bezeichnet als »Äthylenausbeute bei einfachem Durchgang«.

Cm -= MoI äquivalenten Kohlenwasserstoffes, umgewandelt in Methan, je 100 Mol äquivalenten Ausgangskohlenwasserstoffes, je Durchgang, bezeichnet als »Methanausbeute bei einfachem Durchgang«.

Mol äquivalenten Kohlenwasserstoffes, umge-

.. wandelt in Acetylen je Durchgang

Ya -~ ■ --■

100 Mol äquivalenten Kohlenwasserstoffs,

umgewandelt je Durchgang
Ya wird als» Acetylen-Selektivität« bezeichnet.

Beim Einsatz von reinen Kohlenwasserstoffen wird der Ausdruck »Kohlenwasserstoff« an Stelle des Ausdruckes »äquivalenter Kohlenwasserstoff« verwendet.

Die Produktanalysen schließen keine anderen Kohlenwasserstoffe ein, von denen einige in sämtlichen Versuchen allerdings im allgemeinen in einem Ausmaß von weniger als jeweils 0,5 Molprozent auftraten und deren Menge insgesamt im allgemeinen etwa 1 Molprozent oder weniger betrug. ^ niere Verdünnungsmittel als Wasserstoff und fester Kohlenstoff sind ebenfalls nicht angegeben.

Solange etwas Wasserstoff zur Verdünnung der Beschickung verwendet wird, ist mit der Wasserstoff-Verdünnung eine Druckverminderung durchführbar.

jedoch nur bis zu von etwa 77"„ der Gesamt-Wasserstoff-Verdünnung. Weilerhin ist das Arbeiten unter vermindertem Druck nicht so wirksam wie die Verdünnung mit Wasserstoff. Nur zur Berechnung eines effektiven Wasserstoff zu Kohlenstoffverhältnisses werden im allgemeinen 2 Torr Vakuum als 1 Torr Wasserstoff-Verdünnung äquivalent angenommen. So wird bei anderen Drücken als Atmosphärendruck ein effektives Mengenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff (H/C),.fi. verwendet, wenn die »Vakuum-Verdünnung des Kohlenwasserstoffes zusammen mit der Wasserstoff-Verdünnung angewandt wird. Beisp eisweise gilt für Gemische von paraffinischen Kohlenwasserstoffen

(2« --2) i-(l-f

P [ε

X = Molenbruch des jeweiligen Kohlenwasserstoffs in der Beschickung,
/j = Zahl der Kohlenstoffatome je Molekül dieses

Kohlenwasserstoffs,
P - Reaktordruck in Atmosphären (abs.).

Bei 1,0 atm. sind das wirkliche und das effektive Mengenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff identisch, da (l — P) —- 0. Für andere Kohlenwasserstoffe als Paraffine wird das Mengenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoffatomen in den jeweiligen Kohlenwasserstoffen durch den Ausdruck (2n f 2) in die Gleichung eingesetzt. Beispielsweise für Olefine, C = H, H = 2 /7; deshalb wird bei der Summenbildung der Ausdruck [X (In)] für Olefine verwendet.

Für komplizierte Gemische von Kohlenwasserstoffen wird das Durchschnittsmolekulargewicht und das Mengenverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoffatomen eines äquivalenten Kohlenwasserstoffs benutzt, wie vorstehend definiert wurde. Es eilt dann:

(\-P) τ- P[{Xäq.) (H-Atome/Mol äq. · KW) -+- (1 —A') 2] f [A(C-Atome/Mol äq. · KW)]

wobei KW = Kohlenwasserstoff und äq. = äquivalent bedeuten.

D^r Bereich von (H/C)_en. für die Bedingungen der Temperatur, des Druckes und der effektiven Raumgeschwindigkeit Se des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt zwischen 6 und 30, vorzugsweise zwischen 7 und 25.

Die Temperatur, die in jedem der nachstehenden Beispiele angegeben ist, ist die Maximaltemperatur, die in jedem Falle in der Reaktionszone beobachtet wurde. Sämtliche angegebenen Analysen beziehen sich auf Molprozent.

Beispiel 1

Ein Gasgemisch mit einem H:C von 7.00: 1 ;u; 67,76 "„ Wasserstoff, 24,42 % Methan und 7,80% Ätran wurde dem Reaktor bei einem Druck von 140 mm Hg abs. (0,185 atm. abs.) zugeführt. Der Wert für (H/C),._n. betrug 19,1. Die maximale Temperatur in der Reaktionszone betrug 1715°C und S_c - 48,5 Sek."¹ atm"¹. Unter diesen Bedingungen hatte das Spaltgas folgende Zusammensetzung.

Bestandteile Molprozent

Wasserstoff 83,25

Methan 5,42

Äthylen 0,33

Acetylen 10,48

99,48
Dies entspricht:

C_n = 70,69 Melhanumsatz,
Co' --=■·- 100 Äthanumsatz,
Ca = 69,18 Acetylenausbeute bei einmaligen

Durchgang,
Ck = 2,18 Äthylenausbeute bei einmaliger

Durchgang,

Ya ~ 86,28 Acetylenselektivität.
60

Beispiel 2

Unter sonst gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 jedoch bei einer Maximaltemperatur in der Reaktion· zone von 1750 C hatte das Spaltgas folgende Zi sammensetzune:

Bestandteile Molprozenl

Wasserstoff 84,50

Methan 3,77

Äthylen 0,23

Acetylen 10,92

99,42 Dies entspricht:

Co = 79,25 Methanumsatz, C₀ ¹ = 100 Äthanumsatz,

Ca = 73,35 Acetylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
C_E = 1,54 Äthylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
Ya = 85,32 Acetylenselektivität.

Beispiel 3

Gemäß Beispiel 1, jedoch bei einer Maximaltemperatur in der Reaktionszone von 1795^CC hatte das Spaltgas folgende Zusammensetzung:

Bestandteile Molprozcnt

Wasserstoff 85,40

Methan 2,09

Äthylen 0,19

Acetylen 11,65

99,33 Dies entspricht:

abs.) und der Wert für (H/C)_en. betrug 6,90. Bei einer maximalen Temperatur in der Reaktionszone von 1700⁰C und einem Wert für S_e. von 28,3 Sek. ^: atm¹ hatte das Spaltgas folgende Zusammensetzung:

Bestandteile Molprozent

Wasserstoff 84,92

Methan 3,64

Äthylen 0,42

Acetylen 10,58

99,56

Dies entspricht:

Co = 80 Methanumsatz,

C₀ ¹ = 100 Äthanumsatz,

Ca = 70,96 Acetylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
Ck = 2,82 Äthylenausbeutc bei einmaligem

Durchgang
Ya = 82,06 Acetylenselektivität.

Co = 88,30 Methanumsatz, Co¹ = 100 Äthanumsatz, Ca = 79,60 Acetylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
Ce = 1,30 Äthylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
Ya = 86,43 Acetylenselektivität.

Beispiel 4

Bei Verwendung des Gasgemisches von Beispiel 1, jedoch bei einem Druck von etwa 165 mm Hg abs. (0,217 atm. abs.) und einem Wert von (H/C)_en. = 15,9, einer Maximaltemperatur in der Reaktionszone von 1680⁰C und einem Wert für S_e = 101 Sek."¹ atm"¹ hatte das Spaltgas folgende Zusammensetzung:

Bestandteile Molprozent

Wasserstoff 75,60

Methan 14,00

Äthylen 0,54

Acetylen 9,37

Grundlage der Erfindung ist, daß unter den angegebenen Bedingungen hinsichtlich Raumgeschwindigkeit, Wasserstoff- zu Kohlenstoff-Verhältnis, Temperatur und Druck jeder nichtaromatische Kohlenwasserstoff mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im Molekül so thermisch gespalten werden muß, als ob er eine äquivalente Menge Methan wäre, falls wesentliche Ausbeuten an Acetylen erhalten werden sollen. . Im folgenden werden daher Berechnungen angeführt, um zu zeigen, daß ohne Rücksicht, welcher nichtaromatische Kohlenwasserstoff thermisch gespalten wird, die Auslegung der Reaktionszone genauso erfolgen muß, als ob Methan in äquivalenten Mengen thermisch gespalten werden soll.

Die Berechnung erfolgt folgendermaßen:

Dies entspricht:

99,51

Co = 30,4 Methanumsatz, Co¹ = 100 Äthanumsatz,

Ca = 56,8 Acetylenausbeute bei einmaligem

Durchgang,
Ce = 3,3 Äthylenausbeute bei einmaligen

Durchgang,
Ya = 93,2 Acetylenselektivität.

Beispiel 5

Es wurde das Gasgemisch von Beispiel 1 verwendet, jedoch betrug der Druck 785 mm Hg abs. (1,032 atm.

a) Die in verschiedenen Beispielen genannte effektive Raumgeschwindigkeit wird als Reziproke von S_e errechnet, mit Korrekturen für die mittlere Ausdehnung und die Temperaturen der Reaktionszone, da Se bereits die Druck-Korrektur enthält — als SvjP —, ist eine weitere Korrektur für den Druck nicht erforderlich.

b) Die nach a) erhaltene, experimentelle Zeit wird mit derjenigen verglichen, welche bei Beachtung nur der Zersetzungs-Kinetik des betreffenden vorhandenen Kohlenwasserstoffs erhalten wird.

c) Die nach a) und b) erhaltenen Zeiten werden fernei mit der berechneten Verweilzeit für eineäquivalente Menge an Methan (Definition s. u.) als Ausgangs· material verglichen.

So wurde z. B. im Beispiel 6 des Hauptpatente; folgendes Ausgangsmaterial eingesetzt: 85,92 Mol prozent H₂ und 14,08 Molprozent C₃H₈.
Der Propanumsatz betrug 98,87% C₃H₈.
Aus der Reaktionsgleichung ergibt sich für H₂ 10,52 Mol QH₈ + Veriünnungs-H₂ ergeben 100 Mo Endprodukt (H₁).

Bei 98,97% C₃H₈-Umsatz beträgt die Endkonzen tration:

793

„ _ 10,52(100-98,97)

16

ioo

Die Ausgangskonzentration betrug

C₁ =

IUO

= 0,1408 (Mol C₃H_e/100 Mol H₂).

0,001084 (MoI C₃H₈/100 Mol H₂).

wobei η — 3 entsprechend der allgemeinen Formel für Paraffine C_nHj_{n + 2} eingesetzt wird:

CH₄*_(n-3) =

30 120

Mit Hilfe einer Reaktionsgleichung 1. Ordnung
errechnet man: _{io Mit der so} erhaltenen, äquivalenten Methanin C₁JCn = kt Konzentration errechnet sich im Falle des Beispieles 6

C = Molenbrüche, k = Geschwindigkeitskonstante, ^₆₅ Hauptpatentes:
/ = Zeit;

In

0,1408

In 129,7 = 4,86 = kt.

0,001084 «5

Unter Verwendung des k-Wertes aus Brooks, Chemistry of Petroleum Hydrocarbone (1956), ist bei einer Temperatur von 1561⁰C: k = 8,9 · 10⁵ see-¹.

Man erhält für die Reaktionszeit unter Verwendung der Propankinelik:

lnG/Q 4,86 _c „„

C₁(CH₁*) =

3(14,08)

100 4- 2(14,08)

= 0,329

_c _ 6,76[CH₄] 4- 0,3252 [C₃H₈ als CH₄ *] _ ² ~ 100 4- 0,21 ~

nach Brooks hat bei 1834°C k den Wert 467. 0,329

In

= In

_. = In 4,66 = 1,54 = kr.

l —

8,9 · 10^s

»5

0,0707 daraus folgt: / = 3,3 · 10"³ see. Damit ergeben sich folgende 3 Zeitwerte: /experimentell = 1,042 · 10"³ See; / C₃H₈ = 5.⁴⁷

/CH₄* = 3,3

10-^esec; 10~^s see.

Unter Verwendung der experimentellen Werte erhält man die effektive Raumgeschwindigkeit:

S, = 122 see"¹ atm-¹.
Die mittlere Ausdehnung beträgt:

87,46 Mol mittlerer Durchsatz

~Ί^2ΜάΒ^<±Ϊ^Γ~ ^{Hiermit ist geZeigtl}, ^df **', ^Be _u ^trach^^ung_A ^des _u ^Aus-

gangsmatenals als Methan gleichwertige Ausbeuten

Unter Berücksichtigung der Temperatur-Korrektur i_n gleicher Größe wie experimentell erhalten werden,

erhält man: während bei Betrachtung des Ausgangsmaterials als

_ä _ 1 273 74,92 _ 35 Kohlenwasserstoff, welcher wirklich vorhanden ist,

- ^]'^ü42 ' ^{10 sec}· Ergebnisse um den Faktor 1000 zu niedrig erhalten

werden.

Die Zeit-Berechnung für CH₄/*, wobei C₃H₈ als Die folgende Tabelle zeigt im Vergleich Ergebnisse

3 CH₄/* (äquivalentes Methan) betrachtet werden, einiger anderer Beispiele; mit Ausnahme von Heptan

wird wie folgt vorgenommen: 40 konnten gute experimentelle Geschwindigkeitsglei-

Die Ausgangsmischung enthalte beispielsweise 10% chungen nicht aufgefunden werden.

C₃H₈ und 90% H₂. Ebenso werden für Mischungen von Kohlenwasser-

Es wird äquivalent gesetzt C₃H₈ = 3 CH₄*. stoffen, die normalerweise nicht genauso behandelt

werden können wie reine Kohlenwasserstoffe, nur die

CH₄* = "(¹Q) ^ 45 experimentellen Zeiten /_ex_P. und die äquivalenten

100 4-(n-I)(IO) ' Methan-Zeiten /CH₁* miteinander verglichen.

Tabelle

122 1834 87,46

Beispiel des Hauptpatentes	Ausgangs material	Maximale Tempe ratur in der Reak tionszone	*top.*	see	'CH.·
	Molprozent	°C	see	2,2 -10-·	see
3	53,6 C₂H, 46,3 H₂	1750	1,87 -10-³	5,47 · 10-"	1,09-ΙΟ"³
6	14,08C₃H₈ 85,92 H,	1561	1,042 · IO-³	—	3,3 · ΙΟ-³
8	1,49 C₇H₁, 98,51 H₂	1638	3,18 -ΙΟ³	—	2 · ΙΟ³
Beispiel der Erfindung 1	7,80 C₂H, 24,42 CH₄ 67,76 H₂	1715	2,42 -10-³	0,902 · 10 ³

509 621/297

Claims

! 793 528 ^

l ²

deutlich die beim erfindungsgemäßen Verfahren

Patentansprüche- zwischen etwa 67 und etwa 93% liegen, während sie bei

Patentansprüche. bekannten Verfahren (überschlägig gerechnet, sowe.t

1 Verfahren zur Herstellung von Acetylen und dies die Angaben überhaupt zulassen) bei etwa 30 bis

Wasserstoff aus nichtaromatischen Kohlenwasser- 5 45" ^_{n daß man das} Verfahren gemäß stoffen mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen im Molekül Ls wurae icsi^cmciu, . ., . .· η

oder diese Verbindungen in überwiegender Menge dem Hauptpatent dahin abwände η,kann, ,. m
enthaltenden Kohlenwasserstoffgemischen durch als Ausgangsmatenal auch Gem sehe aL ν ethan thermische Spaltune bei etwa 1400 bis 2000 C und „ichtaromat.schen Ko Jn wasserstoffen m,t 2 bis in Geeenwart von Wasserstoff und gegebenenfalls ,o 10 Kohlenstoffatomen >m M⁰^uI verwenden kann, anderen Verdünnungen in einer möglichst die Methan in überlegender Menge enthalten isothermen Reaktionäre bei einem Druck von Gegenstand der Erfindung .st somit e.n Wahren

130 mm Hu absolut bis 5 Atmosphären absolut. zur Herstellung von Acetylen und Wasserstoff aus einem Mengenverhältnis von Wasserstoff- zu nichtaromatischen Kohlenwas^offcn m t b s Kohlenstoffatomen von etwa 6 : '. bis 30 : 1 und bei >5 10 Kohlenstoffatomen .m Molekül oder diese Vereiner effektiven Raumecschwindigkeit der Reak- bindungcn in überwiegender Mengt enthaltenden tionsteilnchmer in der "Rcaktionszone im Bereich Kohlenwasserstoffgemische durch thermische Spalvon 1 bis 400 Sek. 1 atm ' und Abschrecken der lung bei etwa 1400 bis 2000 C in Gegenwart von erhaltenen Spaltuasc nach Verlassen der Reak- Wasserstoff und gegebenenfalls anderen Verdunnungstionszone auf cfnc Temperatur son mindestens >o gasen in einer möglichst isothermen Reaktionszone 600X nach Patent 1 2% MS, dadurch cc- bei einem Druck von 130 mm Hg absolut bis ₃ Aimok e η η ζ e i c h net. daß man al, Ausgangs- Sphären absolut, einem Mengenverhältnis von,Wasserkohlenwasserstoffe Gemische aus Methan und stoff- /u Kohlenstoffatomen von etwa 6: b.s 30:, den nichtaromaiischen Kohlenwasserstoffen ver- und bei einer effektiven Raumgcschwindigke.t der wendet, die Methan in überwiegender Menae 25 Reaktionsteilnehmer in der Reaktionszone im Bereich cnth-ilten ' »on I hi> 400 Sek. ' atm ' und Abschrecken der

2. Verfahren nach Anbruch 1, dadurch gekenn- erhaltenen Spaltgase nach Verlassen der Rcaktionszeichnct, daß die thermische Spaltung bei einer zone auf eine Temperatur von mindestens 600 C Temperatur von etwa 1500 bis 1800 C durch- nach Patent 12% 618, das dadurch gekenn/eich net eeführt wird 30 ist, daß man als Ausgangskohlenwasserstoffe Gemische

- 1 Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn- aus Methan und den nichtaromatischen Kohlenwasscr-/cichRct. daß die thermische Spaltung bei einer stoffen verwendet, die Methan in überwiegender effektiven Raumeeschwindiakeii von 2.5 bis Menge enthalten.

300 Sek. · atm ' durchgeführt wird. Hei den bisherigen Verfahren war es schwierig,

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3. dadurch 35 einen Reaktor zur thermischen Spaltung von Methan gekennzeichnet, daß die erhaltenen Spaltgase nach und nichtaromatischen Kohlenwasserstoucn mit bis Abtrennuni! des Acetylens erneut thermisch ge- 10 Kohlenstoffatomen zu Acetylen zu betreiben, spalten werden ' Außerdem wurden unter solchen Bedingungen, bei

denen das Verfahren durchführbar war, große Mengen

₄o an Methan und anderen gesättigten und ungesättigten

Kohlenwasserstoffen außer Acetylen erhalten.

IZrlindnngsgemäß wurde festgestellt, daß durch

Geuenstand des Hauptpalentes I 2% 618 ist ein Zugabe von Wasserstoff zur Beschickung das thcr-Vcrfahren zur Herstellung von Acetylen und Was> r- mische Spaltverfahren über einen wesentlichen baustoff ;.us niehiaroinatisehen Kohlenwasserstoffen mit 45 leren Bereich von Arbeitsbedingungen durchführbar ist bis 10 Kohlenstoffatomen im Molekül oder diese und die Ausbeute an Kohlenwiisserstoffnebenproduk-Verbindungen in überwiegender Menge enthaltenden ten, wie Methan und Oleline, praktisch bis zum VerKohlenwasserstoff gemischen durch thermische Spal- schwinden abnimmt.

tuns: bei hoher Raunücschwindigkeit in einer etwa Im erlindungsgemäßen Verfahren können somit die

140() bis 2(K)O C heißen Reaklionszonc in Gegenwart 50 genannten Gemische aus Methan und nichtaromativon Wasserstoff und gegebenenfalls anderen Ver- sehen Kohlenwasserstoffen unter genau eingestellten dünnungsgasen und Abschrecken der erhaltenen /eit-Temperatur-Bcziehimgen thermisch auf Acetylen Spaltgase nach Verlassen der Reaktions/one auf eine gespalten werden.

Temperatur von mindestens 600 C, »elchcs dadurch l-s wurde weiterhin festgestellt, daß außer der

gekennzeichnet ist. daß die die nichtaromatischen 55 erforderlichen kritischen Verweilzeit und Temperatur Ausgangskohlenwasserstoffe oder diese Verbindungen in der Rcaklor/onc das Gesamtmengenverhältnis νου in emer Menge von mindestens etwa 10 "„ enthaltenden Wasserstoff /u Kohlenstoff der Kohlcnvvasserstoff-Kohlenwasserstoffgemische in einer niöglichsi iso- beschickung kritisch ist und /ur l-r/ieUing der gethermen Reaktions/one bei einem Druck von 130 mm wünschten lirgehnisse genau eingehalten werden muß. Hg absolut bis 5 Atmosphären absolut, einem Mengen- 60 Ohne sich auf irgendeine Theorie festlegen/u wollen, verhältnis von W as-,er>.iofl'- /u Kohlenstoffatomen von kann die Wirkung der /ugabe von Wasserstoff etwa 6: 1 bis 3(1: 1 und bei einer effektiven Raum- folgendermaßen erklärt werden: Während der anfäng- »esehwindigkeii der Reaktionsieilnehmer in der Reak- liehen Stufen der thermischen Spaltung der Kohlenuons/one Im Bereich von I his 400 Sek. ^; atm ' Wasserstoffe wird die Bildimg von Koks durch die 'jcxpallen werden 65 Anwesenheit von Wasserstoff' unterdrückt. Koks ist

Das Verfahren der I rlindiing weist überraschende natürlich /u Beginn der l'mset/ung nicht vorhanden, technische \ orieile auf. Das machi ein Vergleich der wenn reine Kohlenwasserstoffe als Aiisgangsmaterial er/ielbaren Ncetv lenaiisbeuien (Acxtv lenselektiv itäien) verwendet werden. Is kann jeiioch noch andere und