DE255733C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 255733 KLASSE 12«. GRUPPE

von Acetylen durch Erhitzung.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Oktober 1909 ab.

Die Darstellung von Wasserstoff und von Ruß aus Acetylen oder aus mit Acetylen vermischten Kohlenwasserstoffen erfolgt bisher so, daß eine gewisse Menge Acetylen usw. stark komprimiert und zur Explosion gebracht wird, wobei das Acetylen usw. in seine Bestandteile, Kohlenstoff und Wasserstoff zerfällt. Bei diesem Verfahren ist jedoch infolge des auftretenden hohen Drucks, der zwischen

ίο io und 20 Atmosphären schwankt, die Explosionsgefahr der zur Verwendung gelangenden Gefäße außerordentlich groß; außerdem versagt das Verfahren sehr häufig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Zer-Setzung in einzelnen aufeinanderfolgenden Explosionen vorgenommen werden muß, daß somit nicht eine ununterbrochene fortlaufende Darstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff möglich ist. Dazu kommt noch, daß man unter dem hohen Drucke die Dämpfe der verschiedenen Kohlenwasserstoffe unmöglich im brauchbaren Verhältnis mit Acetylen mischen kann.

Durch das vorliegende Verfahren werden die genannten Nachteile sämtlich behoben. Es beruht auf der Beobachtung, daß bei einer gewissen Temperatur (260 bis 600° C.) die Dissoziation des Acetylens in Kohlenstoff und Wasserstoff, und zwar durch die ganze Gasmasse hindurch stattfindet. Da der Zerfall des Acetylens ein exothermischer Vorzug ist, so geben bei diesem Zerfall die Acetylenmoleküle die verhältnismäßig sehr große gebundene Wärmemenge ab, so daß sich das bildende Gemisch aus Wasserstoff und Ruß sehr stark, ungefähr auf 1900 bis 2000 ° C, erhitzt.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren läßt man das zu zersetzende Acetylen eine vorher entsprechend erhitzte Leitung durchströmen, wobei es sich allmählich auf die zur Dissoziation nötige Temperatur erwärmt und in seine Bestandteile zerfällt. Die hierbei frei werdende Wärmemenge wird zum Teil dazu verwendet, das nachströmende Acetylen auf die zur Dissoziation nötige Temperatur zu erwärmen; die übrige Wärmemenge wird durch eine Kühlvorrichtung, welche das sich bildende Gemisch von Wasserstoff und Ruß unmittelbar nach der Dissoziation durchströmt, abgeleitet. Aus dieser Kühlvorrichtung wird das Gemisch in eine Anordnung zur weiteren Kühlung und zur mechanischen Trennung des Rußes vom Wasserstoff geleitet. Das Verfahren ermöglicht somit eine ununterbrochene Darstellung von Wasserstoff und Kohlenstoff in Form von Ruß, ohne daß dabei gefährliche Drucke auftreten würden, und ohne daß durch die entstehenden Wärmemengen irgendwelche Beschädigungen zu befürchten wären.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 im Aufriß schematisch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Fig. 2 ist ein wagerechter

Schnitt nach Linie x-x der Fig. i. Fig. 3 zeigt ebenfalls schematisch eine besondere Ausführungsform der Vorrichtung zur mechanischen Trennung des Gemisches von Wasserstoff und Ruß.

Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens besteht gemäß der Fig. 1 aus einem röhrenförmigen Körper a, der auf einem verhältnismäßig großen Behälter b aufgebaut ist.

In dem oberen, mit einem Heizmantel c umgebenen Teil der Röhre α findet die Dissoziation des Acetylens statt; in der unteren Hälfte der Röhre a, die von einem Kühlmantel d umschlossen ist, wird das Gemisch von Wasserstoff und Ruß gekühlt, während in dem Behälter b die mechanische Trennung des Wasserstoffes vom Ruß erfolgt. Der Vorgang des Verfahrens spielt sich wie folgt ab: Aus einem unter konstantem Druck von einigen Zentimetern Wassersäule stehenden Gasbehälter wird reines Acetylen, das vorher beispielsweise mittels Calciumchlorür gereinigt wurde, bei β in die Röhre α eingeleitet. Diese Röhre α kann aus irgendwelchem geeigneten Material, wie Stahl, Eisen, Porzellan oder auch Platin, hergestellt sein und kann, wie Fig. 2 zeigt, in ihrem Innern durch zwei aufeinander senkrecht stehende Wände f, die die ganze Röhre durchziehen, unterteilt sein. In den Heizmantel c werden die Heizgase irgendeiner Feuerung bei g eingeleitet, die den oberen Teil der Röhre α umspülen und somit diese wie auch die etwaigen Innenwände f stark erwärmen. An Stelle von Heizgasen kann zum gleichen Zweck ein brennbares Gasgemisch in den Heizmantel c eingeleitet und dort zur Verbrennung gebracht werden. Diese Heizung wird so geregelt, daß, bevor das Acetylen von oben in die Röhre a eingelassen wird, die Temperatur derselben über 500 ° beträgt. In demselben Augenblick, in welchem die Einlaßöffnung für das Acetylen freigegeben wird, wird die Heizung unterbrochen. Das einströmende Acetylen wird sich an der Rohrwand und den etwaigen Teilungswänden bis zur kritischen Temperatur der Dissoziation erwärmen. Das plötzliche Ansteigen der Temperatur im unteren Raum des geheizten Rohrteiles, als in dem Teil, in welchem das von oben einströmende kalte Acetylen zuerst auf die nötige Temperatur, auf 1800 bis 2000⁰ C. kommen wird, ist ein Zeichen für die stattgefundene Dissoziation; denn diese plötzliche Erhitzung rührt von der bei dem Zerfall der Acetylenmoleküle frei werdenden Wärme her. Das entstehende Gemisch von Wasserstoff und Ruß strömt dann in den unteren, von einem Kühlmantel d umgebenen Teil der Röhre a, der im Innern zweckmäßig durch Zwischenwände f aus feuerfestem Material unterteilt ist. Die Kühlung dieses Rohrteiles, die zweckmäßig durch die Durchleitung von Wasser oder irgendwelchen Ölen, deren Dämpfe gegebenenfalls zu dem zu zersetzenden Acetylen beigemischt werden, durch den Kühlmantel d erfolgt, wird nach dem Verfahren derart geregelt, daß einerseits eine Beschädigung des Rohres α und der damit in Verbindung stehenden Teile durch die entwickelte Hitze ausgeschlossen ist, und daß andererseits eine zu starke Abkühlung und dadurch eine Hemmung oder Unterbrechung der Dissoziation vermieden wird. Die Bemessung . der Menge der Kühlflüssigkeit richtet sich nach den Abmessungen der Vorrichtung und nach der in der Zeiteinheit zersetzten Gasmenge. In diesem gekühlten Teil der Röhre α werden zweckmäßig geeignete Schabevorrichtungen angeordnet, um in kurzen Zeitabständen den an den Wandungen sich absetzenden Ruß abstoßen zu können. Das immer noch heiße Gemisch von Wasserstoff und Ruß strömt aus der Röhre α zur weiteren Kühlung und mechanischen Trennung in den Behälter b. Gemäß der Fig. 1 besteht dieser Behälter b aus einem rechteckigen, zweckmäßig aus Metall hergestellten Kasten mit großem Fassungsvermögen, der durch dicht aufeinandersitzende Scheidewände h unterteilt ist. Diese Scheidewände besitzen Durchlochungen, deren Größe von Wand zu Wand in Strömungsrichtung abnimmt. Die letzten Scheidewände bestehen zweckmäßig aus engmaschigen Geweben. Auf diese Weise wird eine vollständige Trennung des Rußes von dem Wasserstoff erreicht, der rein bei i entnommen werden kann. Mit Hilfe einer Erschütterungsvorrichtung k wird der Ruß ständig von den Trennungswänden abgeschüttelt. Die Trennwände sowohl als auch der ganze Behälter b werden zweckmäßig mit entsprechenden Kühleinrichtungen versehen.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Kühlung und mechanischen Trennung des Gemisches von Wasserstoff und Ruß, was hierbei auf nassem Wege geschieht. Das Gemisch von Wasserstoff und Ruß strömt aus der Röhre a in einen Behälter I₁ in welchen gleichzeitig Wasser oder aber auch irgend ein Öl, wie Petroleum, Benzin, Masut oder ein für den späteren Verwendungszweck des sich bildenden Rußgemisches z. B. als Druckerschwärze nötiges Öl, im Überfluß eingeleitet und daselbst fein zerstäubt wird. Die betreffende Flüssigkeit wird sämtlichen Ruß aufnehmen, so daß reiner Wasserstoff dem Behälter entnommen werden kann. In Trockenvorrichtungen bzw. in Filterpressen erfolgt die Trennung des Rußes von der betreffenden Flüssigkeit bzw.

eine dem Verwendungszweck entsprechende weitere Verarbeitung der mit Ruß durchsetzten Flüssigkeit. Durch entsprechende Anordnung des Überlaufes m wird erreicht, daß der im Behälter befindliche Wasserstoff stets unter einem genügenden Druck steht, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden.

Um die Bildung explosibler Gemische zu verhindern, wird der jeweilige Behälter b vor

ίο Beginn des Verfahrens mit Kohlensäure oder einem sonstigen sauerstofffreien Gas, wie beispielsweise die Verbrennungsgase aus dem Heizmantel c, gefüllt.

Das Verfahren ist auch anwendbar für ein Gemisch von Acetylen und anderen Kohlenwasserstoffdämpfen oder aber für eine Mischung von Acetylen und irgendwelchen Öldämpfen, wie von Benzin, Petroleum oder Masut usw., wenn beispielsweise eine besondere Rußart erzielt werden soll.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur technischen Gewinnung von Wasserstoff und von Ruß durch Zersetzung von Acetylen oder von einem Gemisch von Acetylen mit anderen Kohlenwasserstoffen durch Erhitzung, gekennzeichnet durch die Einleitung der Zersetzung des kontinuierlich zugeführten Acetylens oder des Gemisches von Acetylen mit anderen Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von ungefähr 500° und durch die weitere Durchführung der Zersetzung durch die bei der Einleitung und weiteren Fortsetzung der Dissoziation des Acetylens frei werdende Wärme, in einem röhrenartigen Körper, welcher an dem zur Dissoziierung bestimmten Teil behufs deren Einleitung von außen erwärmt und an seinem anderen Teil gekühlt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.