-
Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch Behandlung flüssiger
aliphatischer Kohlenwasserstoffe im elektrischen Lichtbogen Bei der Herstellung
von Acgtylen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen nach dem Lichtbogenverfahren, ist
es sehr wichtig, die Ausgang skohlen.wasserstoffemöglichstweitgehend in Acetylen
überzuführen und die Bildung von Nebenprodukten, insbesondere von Ruß, möglichst
zu vermeiden. Auch soll,der Energieaufwand für die Acetylenherstellung möglichst
niedrig und der Gehalt.an Acetylen im Lichtbogenabgas möglichst hoch sein. Letzteres
auch deshalb, um die unter Umständen im Kreislauf zu führende Gasmenge möglichst
klein zu halten. Nach den bisher bekannten Verfahren wird wohl das eine oder das
andere der genannten Ziele weitgehend erreicht, indessen ist ein Verfahren, das
in jeder Hinsicht befriedigt und die erwähnten Bedingungen gleichzeitig erfüllt,
bisher nicht bekannt.
-
Ein derartiges Verfahren ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Nach dieser werden bei gewöhnlicher Temperatur flüssige Kohlenwasserstoffe in verdampfter
Form zusammen mit einem inerten Trägergas, wie Wasserstoff oder Kohlenoxyd oder
Gemische beider, die, wie z. B. Leuchtgas; auch niedere Kohlenwasserstoffe, wie
Methan, enthalten können, durch einen Lichtbogen geführt und den den Lichtbogen
verlassenden Gasen unmittelbar hinter diesem bei gewöhnlicher Temperatur flüssige
Kohlenwasserstoffe in flüssiger Form zugeführt. Die Menge der in den Lichtbogen
eingeführten Kohlenwasserstoffe ist dabei zweckmäßig so zu bemessen, daß bei weiterer
Zugabe der Energieaufwand für die Acetylenbildung nicht noch weiter abnehmen würde.
Wie sich. nämlich gezeigt hat, fällt bei steigender Zugabe von Kohlenwasserstoffen,
die bei gewöhnlicher Temperatur flüssig sind, zum Trägergas, z. B. Leuchtgas, der
Energieaufwand für die Acetylenbildung anfangs steil ab, erreicht aber bald einen
Grenzwert und steigt bei noch stärkerer Zugabe, wahrscheinlich infolge der dann
einsetzenden erhöhten Rußbildung, wieder langsam an. Arbeitet man bei oder in der
Nähe derjenigen Kohlenwasserstoffzugabe, bei der das Minimum an Energieaufwand eben
erreicht ist, dann kann man auch die Energie im Lichtbogen je Kubikmeter Trägergas
gerade so groß wählen, daß die in den Lichtbogen eingeführten Kohlenwasserstoffe
hauptsächlich in Acetylen umgewandelt «-erden, ohne
daß eine nennenswerte
Bildung von Ruß oder anderen unerwünschten Nebenprodukten stattfindet.
-
Die Zufuhr der flüssigen Kohlenwasserstoffe unmittelbar hinter dem
Lichtbogen dient in erster Linie der Abschreckung der Reaktionsgase auf etwa i oo
bis i .5o', und es werden daher die flüssigen Kohlenwasserstoffe am besten in fein
verteilter Form benutzt. Sie nehmen mehr oder weniger große Teile der unzersetzten
oder ungenügend zersetzten Reste der vor dem Lichtbogen zugeführten Kohlenwasserstoffe
auf, so dalbei der Zuführung dieses Öls zu dem Trägergas vor dem Lichtbogen auch
diese Anteile auf einfachste Weise wieder nutzbar gemacht werden. Im Gegensatz zur
Abschreckung mit Wasser «-erden auch etwa auftretende geringe Mengen von RtlJ,l
von eingespritztem Öl aufgenommen, sie können durch Zentrifugieren des Öls leicht
wieder abgetrennt werden.
-
Bei der Abschreckung mit Öl wird auch ein Teil des Energieinhaltes
-der heißen Lichtbogen-gase verwertet, indem aus dem Einspritzöl noch Acetylen und
Olefine gebildet werden.
-
Man kann ferner noch einen besonderen Olwaseher anbringen, der mit
kaltem Öl, das im Kreislauf geführt werden kann, berieselt wird.
-
Das vorstehend beschriebene Verfahren eignet sich besonders zur Verarbeitung
flüssiger Kohl.enwasserstoffe, die keinen zu hohen Dampfdruck besitzen. Bei der
Verarbeitung von leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Leichtbenzinen,
werden als Ausgangsstoffe solche verwendet, deren Siedebeginn über o° liegt. Diese
leichtflüchtigen Kohlenwasserstoffe «-erden am besten nur vor dem Lichtbogen zugegeben,
während die Abschreckung des Reaktionsgemisches hinter dem Lichtbogen arn besten
nicht mit den gleichen leicht siedenden, sondern mit weniger flüchtigen, flüssigen
aliphatischen Kohlenwasserstoffen vorgenommen wird.
-
Die beschriebene Arbeitsweise ist vor allem dann für die Herstellung
von Acetylen aus Kohlenwasserstoffen sehr geeignet, wenn für das bei der Lichtbogenbehandlung
erhaltene Restgas keine anderweitige Verwendung gegeben ist. In diesem Falle wird
nach Herausnahme des gebildeten Acetylens von dem Restgas, das z. B. itn wesentlichen
aus Wasserstoff besteht, so viel abgelassen, als der Volumenzunahme im Lichtbogen
entpricht. Der Rest dient erneut als Trägergas für die Kohlenwasserstoffdämpfe und
wird im Kreislauf zurückgeführt. Ein besonderer Vorteil dieser Arbeitsweise ist
darin zu erblicken, daß die Acetylenverluste weitgehend vermindert werden, weil
die bei der Herausnahrne des gebildeten Acetylens, z. B. durch Umwandlung in Acetaldehyd,
nicht entfernten Acetvlenanteile der Lichtbogenbehandlung wieder zugeführt werden.
-
Man hat zwar schon bei der Behandlung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen,
insbesondere Nietlian, im elektrischen Lichtlogen vorgeschlagen, die Kohlenwasserstoffe
durch ein Trägergas zu verdünnen und die den Lichtbogen verlassenden Reaktionsgase
durch Zugabe flüssiger Kohlenwasserstoffe abzuschrecken. Demgegenüber betrifft das
vorliegende Verfahren die Behandlung von bei gewöhnlicher Temperatur flüssigen Kohlenwasserstoffen
im Lichtbogen, die deshalb praktisch sehr schwierig ist, weil diese Kohlenwasserstoffe
sehr leicht zur Bildung von schädlichen kohlenstoffhaltigen Abscheidungen,insbesondere
auf den Elektroden, führen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Nachteile bei der
Verarbeitung von flüssigen Kohlen-,wasserstoffen mit Sicherheit vermieden werden,
wenn diese in verdampftem Zustand unter den geschilderten Bedingungen zur Behandlung
gelangen. Beispiel i Ein Gemisch von Leuchtgas und Benzindämpfen einer Benzinfraktion,
die von 65 bis 95° siedet, wird fortlaufend durch einen elektrischen Lichtbogen,
geleitet, und zwar je Stunde i; eben Leuchtgas und i i cbm Benzindämpfe. Die Reaktionsgase
werden kurz nach Verlassendes Lichtbogens durch Zugabe von d.6o 1 je Stunde eines
Gasöls, das von 22o bis 36o° siedet, auf etwa 12o-' abgeschreckt.
-
Man erhält stündlich 5.4 cbm Gas mit folgender Zusammensetzung:
CO. o,4, C, H_ i 8,o, CnH." ;,o, O, o,5, CO 6,1, H.. 54,2,
CH,
und Homologe 9,8, N2 -.,o. Außerdem werden stündlich i kg Ruß erhalten.
Von (lern zur Abschreckung benutzten Gasöl. «-erden 5,9 kg je Stunde unter Bildung
von Reaktionsprodukten verbraucht,. die in den erwähnten 54 cbm Gas enthalten sind.
Der Energieaufwand beträgt 8 kWh je Kilogramm Acetylen und Homologe. Beispiel 2
Zu 30 cbm Leuchtgas werden nach dessen Vorwärmung auf etwa 35o° je Stunde
245 kg eines Gasöls, das hauptsächlich von 22o bis 35o° siedet und geringe Mengen
bis 380° siedender Anteile enthält, feinst verteilt zugegeben, Zwobei das Gasöl
verdampft. Das so erhaltene Gemisch wird fortlaufend durch einen elektrischen Lichtbogen
geleitet. Die Abschreckung der den Lichtbogen verlassenden Gase auf etwa i 2o' erfolgt
rnit demselben Gasöl. Hierzu sind je Stunde etwa ..j.50 1
erforderlich.
Man erhält stündlich 58 cbm eines Gases mit folgender Zusammensetzung C 02 0,8,
C2 H2 18,4, Cn H2n 6,o, 02 0,3, C 0
10,3, H2 53,5,C H4 und Homologe
5,0, N2 5,7. Außerdem werden stündlich 1,2 kg Ruß (entsprechend etwa o,og kg je
Kilogramm Acetylen) erhalten und 8,4 kg nicht umgesetztes öl, das dem Lichtbogen
-wieder zugeführt wird. Je Kilogramm des im Lichtbogen gebildeten Acetylens werden
also einschließlich Verluste I,7 kg Öl verbraucht.
-
Der Energieaufwand je Kilogramm Acetylen und Homologe beträgt 8,5
kWh.
-
Das zum Lichtbogen gehende Gasgemisch enthält im vorliegenden Fall
je Kubikmeter (reduziert auf 15', 735 mm Hg ) o,85 kg Kohlenwasserstoffe.
Werden zu derselben Leuchtgasmenge nur 12,5 kg je Stunde Gasöl zugegeben, dann sind
in dem zum Lichtbogen gehenden Gasgemisch nur o,58 kg Kohlenwasserstoffe je Kubikmeter
enthalten, und der Energieaufwand für die Acetylenbildung steigt auf I1 kWh/kg an.
Werden zu den 31 cbm Leuchtgas jedoch 35 kg je Stunde Gasöl zugegeben,, dann beträgt
der Energieaufwand für die Acetylenbildung 9,2 kWh/kg, während aber gleichzeitig
o,18 kg Ruß je Kilogramm Acetylen gebildet werden.
-
Das zur Abschreckung dienende Öl wird im Kreislauf verwendet und hiervon
die vor dem Lichtbogen einzuführende Ölmenge abgezweigt. Dauernd oder zeitweise
wird an beliebiger Stelle des Kreislaufes oder unmittelbar in das in den Lichtbogen
eintretende Trägergas frisches Öl zugegeben. Das erhaltene acetylenhaltige Gas wird
in einer Aldehydanlage verarbeitet. Das Abgas dieser Anlage enthält etwa 8o°/0 Wasserstoff
neben Olefinen und etwa 7/o paraffinische Kohlenwasserstoffe. 31 cbm -h dieses Gases
werden als Trägergas erneut dem Lichtbogen nach Zugabe von 21,5 kg je Stunde Gasöl
zugeführt.