DE2054995A1

DE2054995A1 - Pyrolysis of hydrocarbons

Info

Publication number: DE2054995A1
Application number: DE19702054995
Authority: DE
Inventors: der Anmelder P ist
Original assignee: Lindstrom, Olle B ,Prof, Taby (Schweden)
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-11-09
Publication date: 1971-06-16
Also published as: SE362062B; US3704332A

Description

DR. FRAUKE E. TRETTINDR. FRAUKE E. TRETTIN PATENTANWALT! NPATENT ADVOCATE! N Patentanwaltin Dr. Frauke E. Trettln, t pfm., Krggantr. 5 ~| Patent attorney Dr. Frauke E. Trettln, t pfm., Krggantr. 5 ~ |

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Deutsche Patentamt ÖMünchen 2German Patent Office ÖMünchen 2

β Frankfurt α. μ. i, 4. fiovember 197o β Frankfurt α. μ. i, february 4, 197o

Krägaritraße 5 T/StKrägaritraße 5 T / h

Professor Olle B. Lindström Lorensviksvägen 14, 18363 Täby, SchwedenProfessor Olle B. Lindström Lorensviksvägen 14, 18363 Täby, Sweden

Pyrolyse von KohlenwasserstoffenPyrolysis of hydrocarbons

Pyrolytische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen wird industriell mittels vieler verschiedener Verfahren und zu verschiedenen Zwecken durchgeführt. Die Pyrolyse ist also ein vielfach angewendetes Verfahren zur Herstellung von Azetylen und Äthylen. Bei der Herstellung von Azetylen ist es erforderlich, das Auagangamaterlal, da3 aus unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen, vom Methan Ms hinPyrolytic decomposition of hydrocarbons is used carried out industrially by many different processes and for different purposes. The pyrolysis is thus a widely used process for the production of acetylene and ethylene. In the manufacture of acetylene it is necessary to make the Auaganga material from different hydrocarbons, from methane Ms

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zu schwerem Heizöl bestehen kann, schnell auf Temperaturen über 1000° C zu bringen. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe wie Azetylen werden bei diesen hohen Temperaturen durch Reaktion zwischen freien Radikalen, die sich bei der Pyrolyse bilden, schnell generiert. Charakteristisch fUr diese Verfahren ist auch, daß man anstrebt, die Reaktionsmischung sehr schnell auf Temperaturen unter 400° C abzukühlen, um eine Zersetzung besonders von Azetylen zu vermeiden.Too heavy fuel oil can be made to quickly bring to temperatures above 1000 ° C. Unsaturated hydrocarbons such as acetylene are produced at these high temperatures by reaction between free radicals, which are formed during pyrolysis, generated quickly. It is also characteristic of these procedures that one strives to cool the reaction mixture very quickly to temperatures below 400 ° C in order to decompose especially of acetylene to be avoided.

Die vorteilhafte schnelle Erhitzung des Ausgangsmaterials auf Temperaturen über 1000° C wird technisch durch verschiedene Verbrennungsprozesse und durch verschiedene elektrische Verfahren erreicht. Extrem hohe Temperaturen können in Plasma oder elektrischen Lichtbögen erreicht werden. Die elektrischen Verfahren ergeben daher im allgemeine: vergleichsweise hohe Azetylenausbeute, da das Azetylengleichgewicht bei den hohen Temperaturen, die mit diesen Verfahren erreicht werden können, günstig liegt. Die elektrischen Verfahren erfordern jedoch einen hohen Aufwand an Energie; der Energieverbrauch bewegt sich oft um ca. 10 kWh pro kg Azetylen. Diese Lichtbogen- und Plaamaverfahren kommen in mehreren Varianten vor, die sich u.a. durch die Art und Weise der Stabilisierung der Reaktionezone und der dafür angewandten Vorrichtung, voneinander unterscheiden.The advantageous rapid heating of the starting material to temperatures above 1000 ° C is technically by different combustion processes and achieved by different electrical methods. Extremely high temperatures can be achieved in plasma or electric arcs. The electrical methods therefore generally give: comparatively high acetylene yield, since the acetylene equilibrium at the high temperatures associated with these Procedure can be achieved is conveniently located. However, the electrical methods require a great deal of effort in energy; the energy consumption is often around 10 kWh per kg of acetylene. This arc and Plaama procedures come in several variants, which is characterized, among other things, by the way of stabilization the reaction zone and the device used for it, differ from each other.

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Direkte elektrische Erhitzung mit Widerstandselementen ergibt eine stabile und gut definierte Reaktionszone. Kohle setzt sich jedoch auf den Heizflächen ab, was die Wärmeübertragung verschlechtert.Direct electrical heating with resistance elements results in a stable and well-defined reaction zone. However, coal settles on the heating surfaces, what the heat transfer deteriorates.

Regenerative Prozesse, unter denen das Wulff-Verfahren das bekannteste ist, sind dadurch gekennzeichnet, daßRegenerative processes, among which the Wulff process the best known are characterized in that

das Gas an Kontaktelementen gespalten wird, die bis auf ™the gas is split at contact elements, except for ™

1100 - 1300° C in einer Vorheizstufe erhitzt werden. Die Erhitzung kann mittels eines geeigneten Verbrennungsgases erfolgen, welches eine andere Zusammensetzung haben kann, als das Gas, das dann gespalten wird. Das Reaktionsgas wird schnell nach dem Kontakt mit den heißen Elementen abgekühlt. Ein Problem bei dieser Methode besteht darin, eine ausreichend schnelle Abkühlung auf unter 400° C zu erreichen.1100 - 1300 ° C can be heated in a preheating stage. the Heating can be done by means of a suitable combustion gas, which can have a different composition, than the gas that is then split. The reaction gas becomes rapidly upon contact with the hot elements cooled down. A problem with this method is that it can cool down quickly enough to below 400 ° C to reach.

Ein sehr natürlicher Weg, die gewünschte hohe Temperatur zu erreichen, ist die partielle Verbrennung des Ausgangsmaterials, wobei also die Wärme gleichzeitig mit der Spaltung zugeführt wird. Die Verbrennung kann mit Sauerstoffgas aufrechterhalten werden. Viele Verfahren, die auf partieller Verbrennung von Kohlenwasserstoffen basieren, sind in der Literatur beschrieben worden undA very natural way to achieve the desired high temperature is to partially burn the starting material, so that the heat is added at the same time as the cracking. The combustion can be sustained with oxygen gas. Many processes based on partial combustion of hydrocarbons have been described in the literature and

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industriell genutzt. Die Temperatur in diesen Flammen erreicht nicht gleichhohe Werte, wie bei den Plasmaverfahren, weshalb die Ausbeuten an Azetylen geringer werden. Es werden außerdem recht große Mengen an Kohlenoxyd und Wasserstoffgas als Nebenprodukte gebildet.used industrially. The temperature in these flames does not reach the same high values as in the plasma process, therefore the yields of acetylene are lower. There will also be quite large amounts of Carbon oxide and hydrogen gas are formed as by-products.

Verbrennung und Pyrolyse können auch in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erfolgen, und zwar mit einer ersten Verbrennungstufe, die die Wärme für eine zweite Spaltungsetufe liefert. Bei dieser Methode kann man wie beim Wulff-Prozeß einen billigeren Kohlenwasserstoff als Brennstoff verwenden, während ein reaktionsfreudigerer Kohlenwasserstoff für die Spaltung verwendet wird. Die Pyrolyse in einer Diffusionsflamme kann man als eine Kombination der beiden oben genannten Methoden, der partiellen Verbrennung sowie der Verbrennung mit nachfolgender Pyrolyse, bezeichnen. In diesem Fall kann man auch einen billigeren Brennstoff für die Wärmeerzeugung zum endothermen Kracken des Kohlenwasserstoffe verwenden, wobei gleichzeitig auch ein Teil des Kohlenwasserstoffs verbrennt. Die Gase können in die Flamme durch seperate konzentrierte Ringe geführt werden. Es bildet sich eine Verbrennungszone zwischen dem Sauerstoffgas und dem Brennstoff und die Wärme wird zuerst zum Kohlenwasserstoff geführt, der durch den äußeren Ring herausströmt.Combustion and pyrolysis can also be done in two consecutive ways Stages take place, with a first combustion stage, the heat for a second Fission stage delivers. With this method, as in the Wulff process, a cheaper hydrocarbon can be used as fuel, while a more reactive hydrocarbon is used for fission. Pyrolysis in a diffusion flame can be seen as a combination of the two methods mentioned above partial combustion as well as combustion with subsequent pyrolysis. In this case it can You can also use a cheaper fuel for generating heat for the endothermic cracking of the hydrocarbons use, with some of the hydrocarbon burns at the same time. The gases can get into the flame be passed through separate concentrated rings. A combustion zone forms between the Oxygen gas and the fuel and the heat is first fed to the hydrocarbon, which is passed through the outer ring flows out.

Die gewünschte schnelle Abkühlung nach der Pyrolyse wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß das Reaktionsgas in Kontakt mit einer kälteren Flüssigphase gebracht wird, daß die Flamme in oder an dieser brennt, wobei das Reaktionsgas in direktem Kontakt mit Nebel oder Tropfen einer Flüssigphase gebracht wird. Die Flüssigphase kann aus V/asser, einer Salzschmelze oder sehr oft aus dem Kohlenwasserstoff bestehen, der als Ausgangstnaterial für die Spaltung und/oder Verbrennung verwendet wird.The desired rapid cooling after pyrolysis is generally achieved by bringing the reaction gas into contact with a colder liquid phase is that the flame burns in or on this, the reaction gas in direct contact with fog or Drops of a liquid phase is brought. The liquid phase can consist of water, a molten salt or very often consist of the hydrocarbon used as the starting material used for cleavage and / or incineration.

Sine sehr geeignete und näherliegende Kombination des Brwärmungs- und Abkühlungsprozesses ist natürlich die sogenannte "submerged combustion¹¹, d.h. Verbrennung in der Flüssigphase. Diese Prozesse sind dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung und die Pyrolyse in einer Flamme geschieht, die unter einer homogenen Flüssigphase brennt. Eine Variante dieser Prozesse ist die partielle Verbrennung von Öl mit Luft in einer Flamme, die unter einer Flüssigphase brennt. Kohlenoxyd ist in diesem Fall ebenfalls als brennbares Gas vorgeschlagen worden, um die Bildung von Wasser in der Reaktionszone zu verhindern. Bei einigen dieser Methoden wird die Flamme mit Wasserstoff gas angezündet. Wenn die Verbrennung gut in Gang gekommen ist, wird die Wasserstoffgaszufuhr unterbrochen, wonach nur noch Sauerstoffgas zugeführt wird.A very suitable and obvious combination of the heating and cooling process is of course the so-called "submerged combustion ¹¹ , ie combustion in the liquid phase. These processes are characterized in that the combustion and pyrolysis take place in a flame that burns under a homogeneous liquid phase. A variant of these processes is the partial combustion of oil with air in a flame that burns under a liquid phase, in which case carbon oxide has also been suggested as a combustible gas to prevent the formation of water in the reaction zone the flame is lit with hydrogen gas and when the combustion has started well, the hydrogen gas supply is interrupted, after which only oxygen gas is supplied.

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Eine Methode, die gegenwärtig auf großes Interesse stößt, arbeitet mit zwei verschiedenen Kohlenwasserstoff-Flüssen. Das Brenner-Mundstück enthält drei konzentrierte Ringe. Durch den mittleren dieser Ringe wird Sauerstoffgas oder das sauerstoffhaltige Gas zur Verbrennung zugeführt. Der bei der Verbrennung sich bildende Ruß akkumuliert in der Kohlenwasserstoffphase, in der die Flamme brennt. Der rußige Kohlenwasserstoff wird aus dem Gefäß herausgepumpt und in zwei Flüsse aufgeteilt, von denen der eine filtriert und dem innersten der drei erwähnten Ringe zugeführt wird, während der andere Fluß abgekühlt und dem äußersten Ring zugeführt wird. Auf diese Weise wird der rußige Teil der Kohlenwasserstoffphase als Brennstoff ausgenutzt und auch bis zu einem gewissen Grade zur Herstellung von Azetylen. Der Hauptteil des Produktgases wird jedoch durch Pyrolyse des gefilterten Flusses gebildet.A method that is currently attracting great interest works with two different hydrocarbon flows. The burner mouthpiece contains three concentrated rings. Oxygen gas or the oxygen-containing gas for combustion is supplied through the middle of these rings. The soot that forms during combustion accumulates in the hydrocarbon phase in which the flame burns. The sooty hydrocarbon is pumped out of the vessel and split into two rivers, one of which filtered and fed to the innermost of the three mentioned rings, while the other flow is cooled and is fed to the outermost ring. In this way the sooty part of the hydrocarbon phase is used as fuel exploited and also to a certain extent for the production of acetylene. The main part of the product gas however, it is formed by pyrolysis of the filtered flow.

Bei Einführung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in diese Flammen erfolgt natürlich primär eine Tropfenbildung und danach eine schnelle Verdampfung des flüssigen Kohlenwasserstoffs. Es iat auch vorgeschlagen worden, den flüssigen Kohlenwasserstoff mittels Zerstäubervorrichtungen einzuführen, um eine Feinverteilung der Flüssigphase in der Reaktionszone zu erreichen, um dadurch eine schnellereWhen liquid hydrocarbons are introduced into these flames, there is of course primarily a droplet formation and then rapid evaporation of the liquid hydrocarbon. It has also been proposed to introduce the liquid hydrocarbon by means of atomizing devices in order to achieve a fine distribution of the liquid phase in the reaction zone and thereby a faster one

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Sr hit ZUIi₁L, zustande zu bringen.Sr hit ZUIi ₁ L to bring about.

Es ist weiter vorgeschlagen worden_f den zuletzt beschriebenen Prozeß durch Zufuhr von gasförmigen Brennstoffen, besonders dem Restgas, das nach der Separation der gewünschten Reaktionsprodukte, z.B. Azetylen, zurückbleibt, zu modifizieren. Diesem Restgas, das also als Brennstoff verwendet wird, können auch andere gasförmige Brennstoffe zugesetzt werden, wie Raffineriegas, Koksofengas, Wassergas oder Gas, welches durch Vergasung von Kohle nach verschiedenen Methoden gewonnen wird. Ein großer Teil - oft die Hälfte - des Verbrennungsgases besteht in diesen Fällen aus Kohlenstoffverbindungen. Die vorliegende E_rfindung kann als eine überraschende Weiterentwicklung des letztgenannten Prozeßschemas bezeichnet werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß man sehr gute Ausbeuten, besonders von Azetylen und Äthylen, erhält, wenn der flüssige Kohlenwasserstoff in feinverteilter Form in eine Knallgasflamme eingeführt wird, die mit einem Verbrennungsgas gespeist wird, welches über 80$, am besten über 95#, Wasserstoff und ein sauerstoffhaltiges Gas mit über ÖO#, am besten der 95#, Sauerstoff enthält, wonach das Reaktionsgas in direktem Kontakt mit einer Flüssigphase abgekühlt wird. Das neue bei diesem Prozeß ist also, daß die Tropfen des flüssigen Kohlenwasserstoffes sehr schnell in einem Milieu erhitzt werden, das einmal eine sehr hohe Temperatur und gutes Wärmeleitvermögen,It has also been proposed _for the process last described by the supply of gaseous fuels, especially the residual gas which remains after the separation of the desired reaction products, for example, acetylene, to be modified. Other gaseous fuels can also be added to this residual gas, which is used as fuel, such as refinery gas, coke oven gas, water gas or gas which is obtained by gasifying coal using various methods. A large part - often half - of the combustion gas in these cases consists of carbon compounds. This e _r-making can be described as a surprising development of the latter process scheme. It has been shown that very good yields, especially of acetylene and ethylene, are obtained if the liquid hydrocarbon is introduced in finely divided form into an oxyhydrogen flame that is fed with a combustion gas that costs more than $ 80, preferably more than 95 # containing hydrogen and an oxygen-containing gas with more than OEO #, most of the 95 #, oxygen, after which the reaction gas is cooled in direct contact with a liquid phase. The new thing about this process is that the drops of the liquid hydrocarbon are heated very quickly in an environment that has a very high temperature and good thermal conductivity,

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und zum anderen eine wesentlich niedrigere Konzentration von kohlenstoffhaltigen Verbindungen aufweist, ale es bei früheren Methoden aufgrund der Zusammensetzung des Verbrennungsgas es der Fall war* Wie diese Faktoren zusammenwirken und zu den überraschend guten Reaktionsausbeuten führen, wenn die Pyrolyse gemäß der Erfindung durchgeführt wird, ist noch nicht geklärt.and on the other hand a much lower concentration of carbon-containing compounds, as in previous methods due to the composition of the combustion gas it was the case * How these factors interact and lead to the surprisingly good reaction yields when the pyrolysis according to the invention is carried out is not yet clear.

Das neue Verfahren kann natürlich mit einer Kombination von bekannten Prozeßelementen durchgeführt werden. Es ist daher möglich, die Pyrolyse völlig mit Hilfe der Vorrichtungen durchzuführen, die in der amerikanischen Patentschrift Nr. 2.985.695 beschrieben sind, wobei als Brennstoff ein Gas verwendet wird_r das über 80 Vol.£, am besten über 95 VoI^, Wasserstoff enthalten soll. Das sauerstoffhaltige Gas soll über 8OVoI.^, am besten über 95 VoI.^ Sauerstoff enthalten. Nur unter diesen früher nicht beschriebenen Bedingungen kommt es zu dem für die Erfindung charakteristischen Reaktionsverlauf mit hohen Ausbeuten an Azetylen und Äthylen.The new method can of course be carried out with a combination of known process elements. It is therefore possible to carry out the pyrolysis completely with the aid of the devices described in US Pat. No. 2985695, wherein as the fuel _r is using a gas that about 80 vol. £, best over 95 VoI ^, hydrogen should contain. The oxygen-containing gas should contain more than 80%, preferably more than 95%, of oxygen. Only under these conditions, which were not described earlier, does the reaction course, which is characteristic of the invention, occur with high yields of acetylene and ethylene.

Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrene ist es sehr zweckmäßig, das Waeserstoffgas für die Verbrennung aus dem bei dem Prozeß anfallenden Restgas, durch Separation in bekannter Weise, herzustellen. Der Kohlenoxydgehalt im Restgas wird zweckmäßigerweise auch in Wasseretoffga* umgesetzt mit nachfolgender Separation des gebildetenIn view of the economic viability of the process, it is very useful to use the hydrogen gas for the combustion from the residual gas resulting from the process, by separation in a known manner to produce. The carbon dioxide content in the Residual gas is expediently also in Wasseretoffga * implemented with subsequent separation of the formed

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Wasserstoffcases.Hydrogen cases.

Es ist weiterhin zweckmäßig, Wasserstoffgas in bekannter Weise aus der Aufschlämmung von Kohle und Koksprodukten in einer Kohlenwasserstoffphase herzustellen, das kontinuierlich vom Kohlenwasserstoffgehalt des Reaktionsgefäßes abgeschieden wird, wobei auch dieses Wasserstoffgas dem Verbrennungensgas für den Prozeß zugeführtIt is also appropriate to use hydrogen gas in in a known manner from the slurry of coal and coke products in a hydrocarbon phase, which is continuously separated from the hydrocarbon content of the reaction vessel, and this too Hydrogen gas supplied to the combustion gas for the process

Es ist indessen nicht notwendig, wie in der oben angeführten Patentschrift gesagt, die gewünschte schnelle Abkühlung des Reaktionsgases dadurch zu erreichen, daß die Knallgasflamme in einem Flüssiggas, vorzugsweise einem flüssigen Kohlenwasserstoff, angenordnet ist. Gute Ausbeuten werden auch erzielt, wenn die Flamme in bekannter Weise gegen eine Flüssigkeitsoberfläche gerichtetHowever, as stated in the patent cited above, the desired rapid cooling is not necessary To achieve the reaction gas that the oxyhydrogen flame in a liquid gas, preferably one liquid hydrocarbon, is arranged. Quality Yields are also achieved when the flame is directed against a liquid surface in a known manner

wird oder wenn die Flamme in einem Reaktionsraum for if the flame is in a reaction space f

brennen kann, in weichen Flüssigkeitsnebel, Flüssigkeitsfiltn oder Flüssigkeitstropfen eingeführt werden zur direkten und schnellen Kühlung des Reaktionsgases.can burn, in soft liquid mist, liquid filters or drops of liquid are introduced for direct and rapid cooling of the reaction gas.

Die Khallgaebreimer, von denen einer oder mehrere im Reaktionsgefäß angebracht sein können, können in bekannter Weis· mit eingebauten Vorrichtungen zur Feinverteilung des flüssigen Kohlenwasserstoffs versehen sein. Der Kohlenwasserstoff kann auch durch besondere Vorrichtungen fein-The Khallgaebreimer, one or more of which are im Reaction vessels can be attached, can in a known manner with built-in devices for fine distribution of the liquid hydrocarbon. The hydrocarbon can also be fine-tuned using special devices

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verteilt und der Reaktionszone zugeführt werden, z.B. durch Vorrichtungen von der Art, wie sie für die Zufuhr von flüssigen Kohlenwasserstoffen in den Verbrennungsraum, etc. verwendet werden. Hieraus ergibt sich, daß für den !Fachmann keinerlei Schwierigkeiten Gestehen, mit Hilfe bekannter Techniken ein geeignetes Verfahrenssystem zur Durchführung des Pyrolyseverfahrens gemäß der Erfindung aufzubauen.distributed and fed to the reaction zone, e.g. by devices of the type used for the supply of liquid hydrocarbons into the combustion chamber, etc. can be used. From this it follows that for the skilled person there are no difficulties whatsoever, with the aid of known techniques a suitable process system for carrying out the pyrolysis process according to of the invention to build.

Es wurde gesagt, daß das Wasserstoffgas, welches ala Nebenprodukt bei dem Verfahren anfällt, vorteilhafterweise in den Prozeß zurückgeführt und auf rationelle Weise genutzt werden kann. Das Kohlenoxyd, das als Nebenprodukt anfällt, kann ebenfalls vorteilhafterweise in Wasserstoffgas und Kohlendioxyd umgesetzt werden, wobei auch dieses Wasserstoffgas der Knallgasflamme zugeführt wird. Das Verhältnis zwischen dem zugeführten Verbrennungsgas, das am zweckmäßigsten auf diese Weise hergestellt wird, und dem sauerstoffhaltigen Gas, hängt von der Stöchiometrie der Knallgasreaktion ab; für jedes zugeftthrte Grammolekül Wasserstoff wird also ungefähr ein halbes Grammolekül Sauerstoff zugeführt. Das Verhältnis zwischen zugeführtem Kohlenwasserstoff und zugeführtem Verbrennungsgas variiert je nach der Zusammensetzung des Kohlenwasserstoffs, der Form des Reaktionsraums und des Brenners, der Art der Abkühlung usw. Wenn die Abkühlung mittels eines flüssigen Kohlenwasserstoffs erfolgt,, was vielfach zweckmäßig ist,It was said that the hydrogen gas which ala By-product incurred in the process, advantageously returned to the process and rationalized Way can be used. The carbon monoxide obtained as a by-product can also be beneficial be converted into hydrogen gas and carbon dioxide, wherein this hydrogen gas is also fed to the oxyhydrogen flame. The ratio between the supplied combustion gas, which is most conveniently made in this way, and the oxygen-containing gas depends on the stoichiometry the oxyhydrogen reaction from; for each gram molecule added Hydrogen is therefore supplied with about half a gram molecule of oxygen. The ratio between fed Hydrocarbon and supplied combustion gas varies depending on the composition of the hydrocarbon, the shape of the reaction space and the burner, the type of cooling, etc. If the cooling by means of a liquid Hydrocarbon takes place, which is often appropriate,

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kann dieser "bis zu einem gewissen Grade auch an der Pyrolyse teilnehmen, was sich natürlich auch auf den Bedarf an Verbrennungsgas auswirken kann. In der Praxis kann man relativ leicht die verschiedenen Prozeßflüsse gegeneinander abwägen, um ein optimales Prozeßergebnis hinsichtlich Zusammensetzung des Reaktionsgases, Ausbeuten an gewinschten Verbindungen sowie Wirtschaftlichkeit zu erzielen. ™can this "to a certain extent also at the Participate in pyrolysis, which of course can also affect the need for combustion gas. In practice it is relatively easy to weigh up the various process flows against each other in order to achieve an optimal process result with regard to the composition of the reaction gas, yields of the desired compounds and economy to achieve. ™

Die nachstehenden Zahlen für die Prozeßvariablen sollen deshalb als typische Werte aufgefaßt werden - sie haben keinen abgrenzenden Charakter, sondern sollen nur als Beispiele dienen.The numbers below are intended for the process variables therefore should be understood as typical values - they have no delimiting character, but should only be understood as Examples serve.

Das trockene Produktgas enthält vielfach zwischen 5-10 Vol. $ Azetylen und zwischen 5-10 Vol. i» Äthylen. Y/eitere Komponenten des Produktgases bestehen zum ä größten Teil aus ungefähr gleichen Teilen Kohlendioxyd und Wasserstoffgas mit Spuren von Kohlendioxyd, anderen Kohlenwasserstoffen als Azetylen, unverbrannten Sauerstoffgas usw. Die Umsetzung des Kohlenoxyds in Wasserstoffgas ergibt somit einen Zuschuß an Wassestoffgas, welcher in Volumen gerechnet dem reagierten Kohlenoxyd entspricht.The dry product gas often contains between 5-10 vol. $ Acetylene and i. 'Between 5-10 vol ethylene. Y / urther components of the product gas consist ä largely of about equal parts of carbon dioxide and hydrogen gas with traces of carbon dioxide, hydrocarbons other than acetylene, unburned oxygen gas, etc. The reaction of carbon monoxide in hydrogen gas thus gives a grant to Wassestoffgas that expected in volume the reacted carbon monoxide corresponds.

Aus diesen angeführten Zahlen geht hervor, daß dieThese figures show that the

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Wasserstoffgasmenge, die den Flammen zur Verbrennung zugeführt werden soll, im allgemeinen ein Volumen erreichen soll, das nur wenig unter dem Volumen des trockenen Produktgases liegt. Das Volumen des zugeführten Sauerstoffgases soll natürlich in diesem Falle ungefähr die Hälfte des Volumens des Wasserstoffgases ausmachen. Der Saueretoffgasverbrauch ist geringer, gerechnet auf die produzierte Menge Azetylen und Xthylen, im Vergleich zur partiellen Verbrennung. Dadurch, daß das Wasserstoffgas bei der Pyrolyse generiert wird, wird also das Reaktionsmilieu in der Flamme durch einen Überschuß an Wasserstoffgas gekennzeichnet, was zu dem günstigen Verlauf beiträgt, wenn die Pyrolyse gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.Amount of hydrogen gas that the flames burn is to be supplied, should generally achieve a volume that is only slightly below the volume of the dry product gas. The volume of the supplied oxygen gas should of course be in this Trap make up about half the volume of the hydrogen gas. The oxygen gas consumption is lower, calculated on the amount of acetylene and ethylene produced, compared to partial combustion. As a result of that the hydrogen gas is generated during pyrolysis, So the reaction medium in the flame is characterized by an excess of hydrogen gas, which leads to the contributes favorable course when the pyrolysis is carried out according to the present invention.

Gewichtsmäßig liegen die Verhältnisse natürlich anders. Ungefähr 70 - 85 #, im allgemeinen 80$ der Kohlenwasserstoffrohware reagieren zu Azetylen und Xthylen, während der Rest aufgeht für Generierung des Wasserstoffgases, welches als Brennstoff in dem Prozeß verwendet wird.In terms of weight, the proportions are of course different. About # 70-85, generally $ 80 of the hydrocarbon raw material react to acetylene and xthylene, while the rest rises to generate the hydrogen gas, which as Fuel is used in the process.

Die Verhältniese in den Reaktionszonen, die sich in Diffusionsflammen gemäß dir Erfindung bilden, unterscheiden sich natürlich beträchtlich von Flammen mit partieller Verbrennung von Kohlenwasserstoffen gemäß den üblichen Techniken. Nachdem die Reaktionsbedingungen beinahe denen entsprechen, die bei den Plasma- und Lichtbogen-The proportions in the reaction zones that are formed in diffusion flames according to the invention differ of course, considerably from flames with partial combustion of hydrocarbons according to the usual Techniques. Since the reaction conditions are almost the same as those used in plasma and arc

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methoden vorhanden sind, könnte man die Methode gemäß der Erfindung als eine "chemische Plasmamethode" bezeichnen. Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, einen elektrischen Lichtbogen aufrechtzuerhalten oder ein Plasma im Anschluß an den Brenner einzuführen, um eine stabile Flamme zu erhalten. Die Energiemengen, die auf elektrischem Wege zu diesem Zwecke zugeführt werden müssen,methods are available, the method according to the invention could be called a "chemical plasma method" describe. It has also been found advantageous to maintain an electric arc or introduce a plasma following the burner to obtain a stable flame. The amounts of energy that on must be supplied electrically for this purpose,

; sind jedoch bedeutend geringer als die Verbrennungswärme, ι die in den Flammen generiert wird.; but are significantly less than the heat of combustion, ι generated in the flames.

Die Erfindung soll anhand der nachstehenden Beispiele, durch Resultate aus einem Versuch in halbgroßem Maßstab, weiter erläutert werden. The invention is to be further illustrated by the following examples, by results from an experiment on a half-large scale.

Die Pyrolyse erfolgte in einer Knallgasflamme, die gespeist wurde mit 1 mol/sek. O₂ und 2 mol/sek. Hg. Die Flamme brannte in einem wärmeisolierten Reaktor mit einem Volumen von 0,3 ι . Die Abkühlung des Pyrolyeegasea erfolgte mittels eines Vorhanges aus fließendem Wasser bei ungefähr 10O⁰C. Mit Hilfe eines Zerstäubers wurden, in die Flamme 0,25 mol/sek. Heptan eingeführt. The pyrolysis took place in an oxyhydrogen flame, which was fed at 1 mol / sec. O ₂ and 2 mol / sec. Hg. The flame burned in a thermally insulated reactor with a volume of 0.3 ι. The cooling of the Pyrolyeegasea carried out by means of a curtain of flowing water at about 10O ⁰ C. With the aid of a nebulizer, were in the flame 0.25 mol / sec. Heptane introduced.

Das getrooknete Pyrolysegas wurde mit einem Gaechromatographen analysiert und enthielt 0,33 aol/eek. C₂Hg, 0,03 mol/sek. O₂Hi, 0,13 mol/sek. CH-, 0,87 mol/sek. CO und 1,3 mol/sek. H₂ sowie Spuren von CO₂ und O₂. Die umsetzung von CO ergibt einen Zuechufl zur The dried pyrolysis gas was analyzed with a gauge chromatograph and contained 0.33 aol / eek. C ₂ Hg, 0.03 mol / sec. O ₂ Hi, 0.13 mol / sec. CH-, 0.87 mol / sec. CO and 1.3 mol / sec. H ₂ and traces of CO ₂ and O ₂ . The implementation of CO results in an increase in the

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Wasserstoffgasproduktion, so daß der Wasserstoffgasbedarf des Prozesses voll gedeckt wird.Hydrogen gas production so that the hydrogen gas demand of the process is fully met.

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Claims

1. A process to produce acetylene and ethylene by pyrolysis of liquid hydrocarbons Heating the hydrocarbon in a flame, after which the reaction gas is cooled down by stirring it brings into direct contact with a liquid phase, characterized in that the hydrocarbon in The form of drops is introduced into an oxyhydrogen flame.

2. The method according to claim 1, characterized in that the combustion gas for the oxyhydrogen flame contains more than 80 vol. $> Hydrogen and the oxygen-containing gas contains more than 80 vol. Fi oxygen.

3. The method according to claim 1, characterized in that the combustion gas for the oxyhydrogen flame is obtained from the gas that remains after the recovery of acetylene and ethylene from the reaction gas.

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