DE598140C

DE598140C - Process for processing gases containing hydrocarbons in an electric arc

Info

Publication number: DE598140C
Application number: DEI42245D
Authority: DE
Inventors: Dr Paul Baumann; Dr Heinrich Schilling; Dr Robert Stadler
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1931-08-05
Filing date: 1931-08-05
Publication date: 1934-06-14

Description

Verfahren zur Verarbeitung kohlenwasserstoffhaltiger Gase im elektrischen Lichtbogen Bei der Umwandlung kohlenwasserstoffhaltiger Gase im elektrischen Lichtbogen verursachen bekanntlich Abscheidungen von Kohlenstoff an den Elektroden und Wänden des Ofens große Schwierigkeiten. Als Mittel zur Verhinderung dieser Übelstände kommen in Frage: die Verdünnung .der zu verarbeitenden Kohlenwasserstoffe, z. B. mit Wasserstoff, ferner Schutz der Elektroden durch Umhüllung reit einem kohlenstoffärmeren Gas oder die Zugabe kohlenstoffverbrauchender Stoffe, wie Sauerstoff oder Wasserdampf.Process for the processing of gases containing hydrocarbons in the electrical Arc When converting gases containing hydrocarbons in an electric arc are known to cause carbon deposits on the electrodes and walls of the furnace. Come as a means of preventing these evils in question: the dilution of the hydrocarbons to be processed, e.g. B. with hydrogen, Furthermore, protection of the electrodes by sheathing with a lower carbon gas or the addition of carbon-consuming substances such as oxygen or water vapor.

Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise ohne derartige Hilfsmittel unter weitgehender Vermeidung von Rußabscheidungen an der Elektrode hochkonzentrierte Kohlenwasserstoffe im .elektrischen Lichtbogen behandeln, insbesondere auf ein acetylenreiches Endgas verarbeiten kann, wenn man dem Lichtbogenansatzpunkt schnelle Bewegung erteilt. Die Geschwindigkeit der Wanderung des Lichtbogenansatzpunktes wird so groß gewählt, daß größere örtliche Erwärmungen in der Umgebung des jeweiligen Ortes des Lichtbogenansatzpunktes vermieden werden. Die vorher etwa an der Elektrode vorhandene Rußabscheidung verschwindet dann vollständig, und die Rußbildung im Lichtbogen selbst hört praktisch ganz ,auf. Bei genügend schneller Bewegung des Lichtbogenansatzpunktes nimmt die z. B. aus Kohle oder Graphit bestehende Elektrode sogar ab. Als Elektrodenmaterial können beliebige, den elektrischen -Strom leitende Stoffe von genügender thermischer Festigkeit verwendet -werden.It has now been found that you can easily without such tools highly concentrated while largely avoiding soot deposits on the electrode Treat hydrocarbons in an electric arc, especially one rich in acetylene Can handle tail gas if you give the arc starting point rapid movement. The speed of the migration of the arc attachment point is chosen to be so great that that greater local heating in the vicinity of the respective location of the arc attachment point be avoided. The soot deposit that was previously present on the electrode disappears then completely, and the soot formation in the arc itself practically stops completely. With sufficiently fast movement of the arc attachment point, the z. B. off Carbon or graphite can even be removed from the existing electrode. Can be used as electrode material Any material that conducts electricity and has sufficient thermal stability be used.

Die von dem Lichtbogenansatzpunkt bestrichene Fläche .der Elektrode soll je nach den Wärmeableitungsverhältnissen und der Kühlwirkung des strömenden Gases eine gewisse Größe nicht unterschreiten. Die Bewegung des Lichtbogenansatzpunktes kann mechanisch, z. B. durch einen Gasstrom, oder auch durch elektromagnetische Wirkungen erfolgen. Die Elektrode hat zweckmäßig die Form eines Rohres.The area of the electrode swept by the point where the arc starts should depend on the heat dissipation conditions and the cooling effect of the flowing Gas does not fall below a certain size. The movement of the starting point of the arc can be mechanical, e.g. B. by a gas flow, or by electromagnetic Effects take place. The electrode expediently has the shape of a tube.

Durch die Zeichnung ist schematisch ein Lichtbogenofen in einer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Ausbildung dargestellt. Es bedeutet L den Lichtbogen, E die Elektrode, T die Isolation, G, und G2 die Gaseingänge, F das Rohr, in dem der Lichtbogen brennt, A den Gasausgang und S die Spannungszuführung.The drawing shows an electric arc furnace in a for the implementation of the procedure shown suitable training. It means L the arc, E the electrode, T the insulation, G, and G2 the gas inlets, F the Tube in which the arc burns, A the gas outlet and S the voltage supply.

Durch G, wird ein Teil des zu behandelnden Gases dem Lichtbogen durch die hohle Elektrode zugeführt. Man hat es dadurch in der Hand, die Spannungsaufnahme des Lichtbogens in weiten Grenzen, z. B. bis zu 5o0%, zu vergrößern. Die gestrichelte Kurve an der Elektrode zeigt an, wie diese nach längerem Betrieb ausbrennt.By G, becomes part of the subject to be treated Gas fed to the arc through the hollow electrode. You have it in your hand the voltage absorption of the arc within wide limits, z. B. up to 50% to enlarge. The dashed curve on the electrode shows how this will work after a long period of operation burns out.

Zum Betrieb von Lichtbogenöfen, bei denen das Wachsen der Elektrode im Sinne der vorliegenden Erfindung verhindert werden soll, eignet sich besonders Wechselstrom oder gleichgerichteter Wechselstrom, da nach der jeweiligen Aussetzung der Entladung an der Elektrode der Lichtbogen von einer anderen Stelle der Elektrode aus wieder zündet.For the operation of electric arc furnaces in which the electrode is waxed Is to be prevented within the meaning of the present invention, is particularly suitable Alternating current or rectified alternating current, as after the respective exposure the discharge at the electrode the arc from another point on the electrode off re-ignites.

Man hat zwar schon einen Lichtbogenofen in der hier .angegebenen Art bei der Stickstoffverbrennung betrieben, um den Verschleiß der Elektroden zu verringern; indessen konnte man nicht ohne weiteres annehmen, daß bei Verarbeitung von kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie der Acetylenherstellung, durch die Bewegung des Lichtbogenansatzpunktes die Rußabscheidung im Lichtbogen und an den Elektroden so weitgehend verhindert werden kann, daß sehr kohlenstoffreiche Gase, wie z. B. Propan, ohne jede Verdünnung und ohne besondere Schutzgaszugabe an der Elektrode. störungsfrei verarbeitet werden können.You already have an electric arc furnace of the type specified here operated in nitrogen combustion to reduce electrode wear; however, one could not simply assume that when processing carbonaceous Substances, such as acetylene production, through the movement of the arc attachment point the soot deposition in the arc and on the electrodes is largely prevented can be that very carbon-rich gases such. B. propane, without any dilution and without any special addition of protective gas to the electrode. can be processed without interference can.

Bei früher vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Acetylen im elektrischen Lichtbogen ist zwar eine tangentiale Einführung der zu verarbeitenden Gase in den Lichtbogen vorgesehen; da aber dabei die untere Elektrode als massive Stabelektrode ausgebildet ist, setzt sich der Lichtbogen dort an einem bestimmten Punkt fest, der in der Achse des sich einschnürenden Gaswirbels liegt. Der Lichtbogen wird höchstens um die eigene Achse gedreht, sein Ansatzpunkt aber nicht "v eränderL Bei dem vorliegenden Verfahren dagegen ist es dem Lichtbogen unmöglich gemacht, sich in die Achse des Gaswirbels einzustellen. Der Lichtbogen wird vielmehr durch den Gaswirbel gezwungen, auf dem Rande der Elektrodenbohrung umzulaufen, wodurch die oben geschilderte Wirkung erreicht wird. " Beispiel In einem Lichtbogenofen, dessen spannungsführende Elektrode aus einem Graphitstab bestand, wurden pro Stunde bei einer Ofenleistung von ioo kW 8o cbm eines 950%igen Propans verarbeitet. Man erhielt dabei pro Stunde ioo cbm eines Acetylen enthaltenden Gasgemisches und gleichzeitig etwa 3 kg Ruß. Die Energieausbeute betrug So bis 9o 1 Acetylen pro Kilowattstunde. Nach ganz kurzer Zeit mußte infolge Kurzschluß durch den an der Elektrode abgeschiedenen Kohlenstoff der Ofen abgestellt werden.In previously proposed processes for making acetylene in the electric arc there is a tangential introduction of the to be processed Gases provided in the arc; but there the lower electrode as massive Rod electrode is formed, the arc is there at a certain Point that lies in the axis of the constricting gas vortex. The arc is rotated at most around its own axis, but its starting point does not "change" In the present process, on the other hand, it is impossible for the arc to to adjust to the axis of the gas vortex. Rather, the arc is through forced the gas vortex to revolve on the edge of the electrode bore, whereby the effect described above is achieved. "Example In an electric arc furnace, whose live electrode consisted of a graphite rod, were per hour Processed 8o cbm of a 950% propane at a furnace output of 100 kW. Man received 100 cbm of a gas mixture containing acetylene per hour and at the same time about 3 kg of soot. The energy yield was so to 90 1 acetylene per kilowatt hour. After a very short time, it had to short-circuit through the deposited on the electrode Carbon the furnace will be turned off.

Wurde nun die stabförmige Elektrode entsprechend der beiliegenden Zeichnung durch eine Hohlelektrode ersetzt und durch diese ein Teil des zu behandelnden Gases geleitet, wodurch der Lichtbogenansatzpunkt in schnelle Bewegung versetzt wurde, so stieg die Ofenleistung von ioo auf i2o Kilowatt. Das Endgas enthielt 1q. bis i60/0 Acetylen. Die Energieausbeute betrug i2o bis 1301 Acetylen pro Kilowattstunde. Nach mehreren Stunden war der Betrieb noch vollständig störungsfrei. Die Elektrode trug keine Abscheidungen, und der Rußgehalt des Gases war kaum merklich.If the rod-shaped electrode was now replaced by a hollow electrode as shown in the accompanying drawing and part of the gas to be treated was passed through it, which set the arc attachment point in rapid motion, the furnace output rose from 100 to 120 kilowatts. The end gas contained 1q. up to 160/0 acetylene. The energy yield was between 120 and 1301 acetylene per kilowatt hour. After several hours, operation was still completely trouble-free. There were no deposits on the electrode and the soot content of the gas was barely noticeable.

Die Rotation. des Bogenansatzpunktes kann auch durch ein magnetisches Drehfeld erreicht werden. In der Nähe der Elektrode E sind in diesem Falle Magnetwicklungen derartig angebracht, daß sie beim Betrieb mit Wechselstrom ein Drehfeld erzeugen, durch das der Gleichstrombogen zum Rotieren gezwungen wird.The rotation. the arc attachment point can also be through a magnetic Rotating field can be achieved. In this case, there are magnetic windings in the vicinity of the electrode E. mounted in such a way that they generate a rotating field when operated with alternating current, by which the direct current arc is forced to rotate.

Claims

PATENT CLAIM: Process for converting hydrocarbons Gases in the electric arc, in particular for processing on acetylene, thereby characterized in that using a hollow electrode with the wall of the reaction chamber as a counter electrode the point of the arc starting on the hollow electrode by mechanical means or magnetic action is set in rapid motion.