DE733240C - Vorrichtung zur Herstellung gasfoermiger Olefine - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung gasfoermiger Olefine

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DE733240C
DE733240C DEI60594D DEI0060594D DE733240C DE 733240 C DE733240 C DE 733240C DE I60594 D DEI60594 D DE I60594D DE I0060594 D DEI0060594 D DE I0060594D DE 733240 C DE733240 C DE 733240C
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DE
Germany
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oxygen
conversion
reaction
pipe
gaseous
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DEI60594D
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English (en)
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Dr Ferdinand Haubach
Dr Wilhelm Hofeditz
Dr Hans Klein
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/025Oxidative cracking, autothermal cracking or cracking by partial combustion

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  • Thermal Sciences (AREA)
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Description

  • Vorrichtung zur Herstellung gasförmiger Olefine Es ist bekannt, gasförmige Olefine durch Einwirkung von Sauerstoff auf gesättigte Kohlemvasserstoffe bei erhöhter Temperatur herzustellen, wobei die Sauerstoffmenge, um keine Flammenbildung und Umsetzung in Acetylen zu erhalten, in bestimmten Grenzen gehalten wird, die je nach der Art der gcsättigten Ausgangskohlemvasserstoffe und der Höhe des Druckes verschieden sind: hei Propan setzt man beim Arbeiten unter gewöhnlichem Druck bis zu etwa 3o Volumprozent Sauerstoff, bezogen auf das Gemisch, zti. bei Äthan etwas mehr. bei Butan etwas weniger. Trotz dieser beschränkten Sauerstoffmengen verläuft aber die Umsetzung anfänglich vielfach sehr stürmisch, so da(:, unerwünscht hohe Temperaturen erreicht werden, wodurch die Ausbeute an gasförmigen Olefinen verschlechtert wird. Um dem -entgeoenzti@wirken. hat man schon vorgeschlagen, im Vakuum zu arbeiten. Hierdurch wird zwar verhindert, daß durch Cberhitzung die Ausbeute an Olefnen zurückgeht, andererseits al)cr bewirkt, daß die t msctzung der Kohleii@:-asserstofte mit dem Sauerstoff in den üblichen Apparaturen nicht vollständig verläuft. so dah entweder ein ungewöhnlich ]an--er Reaktionsraum verwendet oder ein gewisser Sauerstoffgehalt in clen Endprodukten in Kauf genommen werden muß.
  • Die erwähnten Nachteile lassen sich auch dadurch nicht vermeiden, dah man die sstoffe aus einem engen Vorheizrohr in ein erweitertes Reaktionsruhr leitet, wie es für die Umsetzung von I%ohlenwasserstoffen zu @letmen schon vorgeschlagen wurde. Auch in diesem Falle enthalten die Endgase noch verliältnismäl:,ig viel Sauerstoff.
  • Es wurde nun gefunden, daß man bei dci Umsetzung von gesättigten Bohle mr-asscrstoff en rnit mehr als einem ILohlenstof atoni im Molekül, die bei gewöhnlicher Temper:,tur gasförmig oder flüssig sind, mit Sauerstoff zu gasförmigen Olefinen alle die genannten Nachteile vermeiden kann, und daß auch beim Arbeiten unter- gewöhnlichem Druck oder geringem Unterdruck, z. 11. etwa o,6 at, gute Ausbeuten an gasförmigen Olefinen und nur wenig Sauerstoff enthaltende Endgase erhalten werden, wenn man unter Verwendung von Sauerstoffmengen, die bei dem herrschenden Druck keine Flammenbildung und damit keine wesentliche Bildung von Acetylen bewirken, in einer @;orrichtung arbeitet, die aus einem Zuführungsrohr Z (s. Abbildungen i für das sauerstoffhaltige Ausgangsgemisch und einem Reaktionsrohr besteht, dessen erster Teil I unter trichterförmiger Erweiterung mit dem Zuführungsrohr verbunden ist und an .den sich ein nochmals trichterförmig erweiterter Teil 11 anschließt, der sich am Ende wieder verjüngt und in ein Ableitungsrohr =1 übergeht, wobei dis Umsetzungsräume 1 und Il gegebenenfalls mit verschieden geforintcn Füllkörpern beschickt sein könnwn.
  • Die Abb. i und 2 zeigen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung. Das Verhältnis der Querschnitte des Zuführungsrohres Z zu dem erstere Teil' des Reaktionsraumes I beträgt bei der Vorrichtung nach Abb. i ohne Füllkörper etwa i : i i, während sich die Querschnitte der Reaktionsräume I und II zueinander etwa wie 1 :2,5 verhalten. Bei der Vorrichtung nach Abb. 2 ist das Verhältnis der Querschnitte rein Z zu I = i : 2, i, und die Querschnitte von 1 und II verhalten sich zueinander wie i : 1,25.
  • Während bei den bekannten Verfahren der Temperaturanstieg im Reaktionsraum g einessen in Richturig der strömenden Gase sehr steil ist, steigt die Temperatur in der Vorrichtung nach der Erfindung viel langsamer an und fällt auch nach Erreichen ihres HöcIistii-ertes im zweiten Teil des Umsetzungsraumes im allgemeinen viel langsamer wieder ab als bei den bekannten Vorrichtungen.
  • In einem nach der Erfindung gestalteter: Reaktionsraum strömt infolge des geringeren Querschnittes das Gasgemisch im ersten Teil mit erheblich höherer Geschwindigkeit als im folgenden Teil. Es wird dadurch erreicht, dah durch die verhältnismäßig hohe Gasgeschwindigkeit im ersten Teil der Apparatur i lierliitzuiigen vermieden und somit gute Ausbeuten an Olefnen erhalten werden, und daß durch die- erheblich geringere Gasgeschwindigkeit -im nächsten Teil des Reaktionsgefäßes, also da, wo der nur noch in verhältnismäßig kleinen :Mengen vorhandene Sauerstoff sich träge mit den Kolälemvasserstoffen umsetzt, dem Sauerstoff genügend Zeit zur Einwirkung auf die Kohlenwasserstoff gegeben ist, so daß praktisch sauerstofffreie Endgase erhalten werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Arbeitsweise nach der Erfindung besteht darin, daß sich die Reaktion durch die Unterteilung des Reakti(#iisratriiies erheblich besser beherrschen läßt, als dies bei den bekannten Verfahren, bei denen der Reaktionsraum auf seiner ganzen I_.'-nge -einen unveränderten Querschnitt hat, der Fall ist.
  • Die Vorteile, die bei Benutzung der beanspruchten Vorrichtung erzielt werden. ergeben sich aus folgender Gegenüberstellung r. ; 5 Raumteile Äthan und 25 Raumteile Sauerstoff werden getrennt oder hei Verwendung einer Vorrichtung aus keramischem Werkstoff gemeinsam auf etwa 6oo aufgeheizt und strömen dann mit einer Geschwindigkeit vor. i,2 m in der Sekunde durch ein Reaktionsrohr, das auf seiner ganzen Länge einen unveränderten Querschnitt für den Gasdurchtritt hat. Man erhält dabei 165 Raumteile Endgas, das 250ö Äthylen und o.Sr),`o Sauerstoff enthält.
  • 2. Führt man das Ausgangsgasgemisch in der -]eichen Weise, aber mit einer Geschwin-I digkeit von 6 m je Sekunde, durch das gleiche Reaktionsrohr, so steigt zwar die Ausbeute an Äthylen im Endgas (145 Raumteile) attf 3oa'ci, das Gasgemisch enthält ,jedoch 3.2"'o Sauerstoff-.
  • 3. Arbeitet man nun mit einer Vorrich tung, wie sie in Abb. i Bargestellt ist, wobei die Gase durch das Rohr Z_ mit einer Geschwindigkeit von etwa 2o m je Sekunde zu. strömen, so beträgt die Geschwindigkeit ini Reaktionsrahm I 6 m je Sekunde, crrnit::igt sich dann aber im Reaktionsraum 1I, der an der in der Abbildung angegebenen Trennlinie beginnt, infolge des gegenüber Rauin r auf das 21/^,faclie erhöhten Querschnittes auf etwa. 2,5 In je Sekunde. Die Temperatur beträgt ein Raum I 750-1 im Raum 1( 850 '. Man erhält 16o Raumteile Endgas, das 32L.'0 :Äthylen und o,9@'a Sauerstoff enthält.
  • Nach der Erfindung gelingt es also, eine pr-,il;tiscli vollständige Umsetzung des Sauerstoffs finit den hohlenwasserstoiten zti erzielen, was nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen, sondern auch für die Wciterver%i-cr1-dung der erhaltenen Gase von Bedeutung ist, und atif'')ei-dem erhält man eine Ausbeute an unge#ättigten Isohlenwasserstoffen, die erhe!ilich höher ist als -bei dem Arbeiten mit geringen Strömungsgesch«#indigkeit (i). da im letzten Falle durch das rasche Ansteigen der Temperatur im Reaktionsgefäß infolge der stürmischen Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff die Ausbeute an ungesättigten Kohlenwasserstoffen beeinträchtigt wird.
  • Der geringe Querschnitt für den Gasdurchtritt im ersten Teil des Reaktionsraumes kann außer durch entsprechende Form des Reaktionsgefäßes auch durch entsprechende Form der im Reaktionsraum enthaltenen Füllkörper bewirkt werden. Das gleiche Ziel wird erreicht durch Einbau von Rosten oder durch Auskleiden der Wände des Reaktionsraumes. Man verwendet als Material für diese Einbauten oder für die Füllkörper zweckmäßig Stoffe, welche die Reaktion nicht beeinflussen, wie z. B. Ton, Quarz oder Silimanit. Im ersten Teil' des Reaktionsraumes verwendet man zweckniäf.iig Füllkörper von geringem Widerstand; im zweiten Teil lassen sich auch Füllkörper höheren Widerstandes verwenden. In allen Fällen ist darauf zu achten, dat3 im Reaktionsraum keine toten Ecken entstehen.
  • In der Vorrichtung nach der Erfindung wird wie folgt gearbeitet (s. Abb. i) : Das voreheizte Gemisch von Kohlenwasserstoffren mit, Sauerstoff gelangt durch die Zuleitung-Z in den ersten Teil I des Reaktionsraumes, der mit Stäben, z. B. aus Schamotte, gefüllt ist. Nachdem hier bei hoher Gasströmungsgeschwindigkeit ein Teil des Sauerstoffs sich mit den Kohlenwasserstoffen umgesetzt hat, durchströmt das Gasgemisch den erweiterten zweiten Teil II des Reaktionsraumes, der mit Kugeln, z. B. aus Porzellan, gefüllt ist, und in dem bei geringer Strömungsgeschwindigkeit der restliche Teil des Sauerstoffs auf die Kohlenwasserstoffe einwirkt. Bei A verläßt das Endgasgemisch den Reaktionsraum.
  • Die Querschnittsänderung kann statt wie bei den in den Abbildungen gezeigten Ausführungsformen auch allmählich erfolgen, auch kann statt eines einheitlichen Reaktionsraumes ein z. B. in Kanäle unterteilter benutzt werden.
  • Die umzusetzenden Kohlemvasserstoffe, z. B. ithan oder Propan, werden mit Sauerstoff in einem Verhältnis von etwa 7o bis 8o Volumteilen zu 2o bis 30 Volumteilen gemischt. Die Ausgangsgase werden vor Einführung in den Reaktionsraum auf mindestens etwa q.5o e riv. ärmt. Die Temperatur steigt im ersten Teil des Reaktionsraumes durch die bei der Umsetzung- frei werdende Wärme auf über etwa ; oo°. Im zweiten Teil wird die Temperatur auf etwa 8oo° und darüber gehalten. Außenheizung ist im allgemeinen nicht erforderlich.
  • Die erhaltenen Gasgemische enthalten nur etwa 0,4 bis i o,'o Sauerstoff, während in einem Reaktionsrohr gleicher Länge nachdem bisher bekannten Verfahren bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit Endgase mit einem Sauerstoffgehalt von mehreren Prozenten erhalten werden.
  • Eine ähnliche Wirkung wie bei Verwendung der Vorrichtung nach Abb. i wird mit der Vorrichtung nach Abb. a erzielt. In diesem Falle enthält der Teill des Reair-tionsraunies einen eingebauten Verdrängerkörper V. Der Übergang des Reaktionsraumes I in den erweiterten Reaktionsraum II ist durch eine Trennlinie gekennzeichnet.
  • Statt Äthan oder Propan können als Ausgangsstoffe auch höhenmolekulare gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe, z. B. Butan, Pentan; Hexan usw., Benzin oder Leuchtöl, verwendet werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Herstellung gasförmiger Olefine durch thermische Umwandlung von bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck gasförmigen oder flüssigen gesättigten Kohlenwasserstoffen mit wenigstens zwei Kohlenstoffatomen im Molekül oder deren Gemischen in Gegenwart von Sauerstoff, bestehend aus einem engen Zuführungsrohr (Z) für das sauerstoffhaltige Ausgangsgemisch, einem mit diesem unter trichterförmiger Erweiterung verbundenen Umsetzungsrohr (I), an das sich ein nochmals trichterförmig erweitertes Umsetzungsrohr (II) anschließt, welches sich am Ende wieder verjüngt und in ein Ableitungsrohr (A) übergeht, wobei die Räume in den Umsetzungsrohren (I) und (1I) gegebenenfalls mit verschieden geformten Füllkörpern beschickt sein können. a. Abänderung der Vorrichtung nach Anspruch i, bestehend aus einem nur an seinem Ende verjüngten, sonst aber gleich weiten Umsetzungsrohr (I, 1I), in dessen vorderem Teil (I) ein Verdrängerkörper (V) eingebaut ist. .
DEI60594D 1938-02-23 1938-02-23 Vorrichtung zur Herstellung gasfoermiger Olefine Expired DE733240C (de)

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