DE582665C

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Info

Publication number: DE582665C
Application number: DE1933582665D
Authority: DE
Original assignee: Bakelite Corp
Current assignee: Bakelite Corp
Priority date: 1926-08-03
Filing date: 1933-08-03
Publication date: 1933-08-19
Also published as: FR638121A; GB275604A; BE343427A

Description

Es ist bekannt, daß, wenn man gesättigte Kohlenwasserstoffe einer hohen Temperatur aussetzt, Acetylen in mehr oder weniger beträchtlichen Mengen gebildet wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung gasförmiger gesättigter Kohlenwasserstoffe oder an solchen Kohlenwasserstoffen reicher Gasgemische, durch welches man nicht nur bedeutende Acetylenmengen erhalten, sondern auch fast die gesamte Menge der behandelten gesättigten Kohlenwasserstoffe in einem einzigen Arbeitsgang in höherwertige Erzeugnisse, nämlich Acetylen, Kohlenoxyd und Wasserstoff, verwandeln kann.

Es ist schon vorgeschlagen worden, Methan mit großer ■ Geschwindigkeit durch eine Flammenscheibe zu leiten, die erhalten wird durch Verbrennen von Methan in Sauerstoff, wodurch man ein Gasgemisch gewinnt, das Kohlenoxyd, Wasserstoff, Acetylen und außerdem einen beträchtlichen Teil des Kohlenwasserstoffs, der nicht reagiert hat, als Abfall enthält. Bei diesem Verfahren wird den reagierenden Stoffen kein Wasserdampf zugesetzt.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, ein Gemisch von Methan, mit oder ohne Wasserdampf, und Sauerstoff mit großer Geschwindigkeit bei Temperaturen über 1000⁰, etwa bis 1300⁰, durch eine Reaktionskammer strömen zu lassen, wobei der Sauerstoff, wenn er zugegen ist, in einer zur Verbrennung des ganzen Methans umzureichenden Menge genommen wird, von dem deshalb wenigstens ein Teil mit dem Wasserdampf reagiert. Nach diesem Verfahren erhält man Kohlenoxyd und Wasserstoff, aber keine bedeutenden Mengen von Acetylen.

Das neue Verfahren besteht darin, daß man die gesättigten Kohlenwasserstoffe oder an gesättigten Kohlenwasserstoffen reichen Gasgemische (beispielsweise das bei der Herstellung von Wasserstoff oder von Wasserstoff-Stickstoff-Gemischen, durch Verflüssigung von Koksofen- und ähnlichen Gasen anfallende Methan oder an Methan reiche Gasgemische) nach Zusatz einer passenden Menge von Sauerstoff oder einem sauerstoffreichen Gasgemisch und einer genügenden Wässerdampfmenge rasch durch einen auf mindestens 1300⁰ erhitzten Raum hindurchschickt. Wenn die gesättigten Kohlenwasserstoffe mit einer gewissen Menge von Olefinen vermischt sind, so werden diese übrigens gleichzeitig mit den gesättigten Kohlenwasserstoffen zerstört.

Die gegenseitigen Mengenverhältnisse des Sauerstoffs und des Kohlenwasserstoffs richten sich nach der Art des Kohlenwasserstoffs; beim Methan hat man beispielsweise gefunden, daß das Mengenverhältnis des Sauerstoffs in Raumteilen gegenüber Sauerstoff und Methan zusammengenommen sich notwendigerweise zwischen 30 und 45 °/₀ bewegen und zweckmäßig ungefähr 40 °/₀ betragen muß, wenn man praktisch nahezu die gesamte Methanmenge zerstören will. Beim Äthan hat man gefunden, daß das Gemisch von Äthan, Sauerstoff und Wasserdampf ungefähr 45 bis 50 Raumteile Sauerstoff auf =55 bis 50 Raum-

Claims

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teile Äthan enthalten muß. Ebenso sollen 40 bis 45 Raumteile Propan ungefähr 60 bis 55 Raumteilen .Sauerstoff entsprechen. Man sieht also, daß die prozentual anzuwendende Sauerstoffmenge eine um so höhere ist, je schwerer der Kohlenwasserstoff ist.

Die Durchtrittgeschwindigkeit der zu behandelnden Gase muß eine sehr hohe sein. Beim Methan z. B. hat man gefunden, daß to sich mit einem zylindrischen Rohr von 1 cm Durchmesser und 30 cm.Länge keine befriedigenden Ergebnisse bei volumetrischen Geschwindigkeiten von weniger als 20 000, Wasserdampf nicht einbegriffen, erzielen lassen, d. h. daß in der Stunde mindestens sovielmal 20 1 von Methan und Sauerstoff zusammengenommen hindurchströmen müssen, als der bis zur Reaktionstemperatur erhitzte Raum Kubikzentimeter umfaßt. Volumetrisehe Geschwindigkeiten von 50 000 und 100 000 dagegen haben sehr befriedigende Ergebnisse ermöglicht.

Der mit den gesättigten Kohlenwasserstoffen und dem Sauerstoff eingeführte Wasserdampf findet sich am Schluß der Reaktion vollständig wieder. Man findet sogar eine etwas größere Menge Wasserdampf wieder, was von der Verbrennung eines Teiles des Wasserstoffes des Kohlenwasserstoffes herrührt. Es könnte also scheinen, als wäre die Einführung von Wasserdampf überflüssig. Dies ist aber nicht der Fall. Der Wasserdampf ist vielmehr erforderlich, denn einerseits ist festgestellt worden, daß, wenn kein Wasserdampf zugesetzt wird, eine sehr rasche Verstopfung des Reaktionsrohres durch einen Niederschlag von Kohle entsteht, und anderseits, daß bei der hohen Temperatur, bei welcher die Reaktion erfolgt, wahrscheinlich wegen einer Verschiebung des chemischen Gleichgewichtes der zu Wasserdampf verbrannte und in den Reaktionsprodukten wiedergefundene Teil des Methanwasserstoffs durch die Einführung von Wasserdampf vor der Reaktion bedeutend verringert wird.

Ebenso ist festgestellt worden, daß eine Erhöhung der eingeführten Wasserdampfmenge hinsichtlich der Acetylenbildung keine nachteiligen Folgen hat. Weil aber der Wasserdampf auf die sehr hohe Reaktionstemperatur erhitzt werden muß, wodurch trotz aller etwaigen Maßnahmen für die Wiedergewinnung der Wärme der austretenden Gase stets ein Mehrverlust an Wärme entsteht, so wird dem Wasserdampfzusatz durch wirtschaftliche Rücksichten eine Grenze gezogen. Im Falle des Methans wurde festgestellt, daß, wenn man dem Gemisch aus Methan und Sauerstoff eine Wasserdampfmenge zusetzt, die in Raumteilen ausgedrückt halb so groß ist wie die Menge des Gemisches, befriedigende Ergebnisse erzielt werden und insbesondere ein nennenswerter Kohleniederschlag nicht stattfindet.

Was nun die Art der Heizung der Reaktionskamtner anbelangt, so kann diese Heizung in dem Reaktionsraum selbst durch Verbrennung eines Teiles des zu behandelnden Stoffes selbst erfolgen. Diese Verbrennung kann entweder mit Flammenbildung oder katalytisch an der Oberfläche eines passenden Körpers stattfinden.

Um jedoch eine Verdünnung der Reaktionsprodukte durch die Verbrennungsprodukte zu vermeiden, wird es im allgemeinen besser sein, wenn man das Kontaktrohr von außen erhitzt, und zwar beispielsweise durch Verbrennung eines Teiles des Stoffes selbst, von welchem der übrige Teil der Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterworfen wird, oder auch durch Verbrennung eines anderen Gases.

Wie oben erwähnt, bestehen die Reaktionsprodukte in allen Fällen aus Acetylen, Wasserstoff, Kohlenoxyd, etwas Kohlensäure und unveränderten gesättigten Kohlenwasserstoffen, deren Menge sehr gering ist, wenn die Reaktion in pass'ender Weise geleitet worden ist, und endlich aus Wasserdampf.

Man trennt die Kohlensäure und das Ace- go tylen durch passende Mittel, und zwar entweder durch dasselbe Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, unter genügend hohem Druck, der in der Praxis von der Größenordnung von 10 Atm. sein muß, oder durch chemische und physikalische Absorption durch geeignete Körper, wie z. B. eine Base, eine Lauge, Absorptionskohle, ein lösendes öl, Azeton o. dgl.

Das übrigbleibende Gasgemisch enthält im wesentlichen außer einer geringen Menge von nicht umgesetzten gesättigten Kohlenwasserstoffen noch Kohlenoxyd und Wasserstoff, und zwar in den weitaus meisten Fällen im Verhältnis von ungefähr 1 Raumteil Kohlenoxyd auf 2 Raumteile Wasserstoff, d. h. unter Bedingungen, die die unmittelbare Synthese von Methylalkohol oder, irgendeine ähnliche Reaktion ermöglichen.

110 Beispiel

Durch Mischen von nahezu reinem Säuerstoff mit ebenfalls nahezu reinem Methan wurde ein Gasgemisch von folgender Zusammensetzung hergestellt: *

O₂ 39.4 °/o, CH₄ 59>8°/o, C₂ H₄ 0,8 °/o,

100 Teilen dieses Gasgemisches wurden Teile Wasserdampf -zugesetzt, worauf das