DE806455C

DE806455C - Process for splitting liquid hydrocarbons using electric arc furnaces

Info

Publication number: DE806455C
Application number: DEK974A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Kraus
Original assignee: PAUL KRAUS DR ING
Current assignee: PAUL KRAUS DR ING
Priority date: 1949-12-15
Filing date: 1949-12-15
Publication date: 1951-06-14

Description

Verfahren zur Spaltung flüssiger Kohlenwasserstoffe mittels elektrischer Lichtbogenöfen Es ist bekannt, daß durch Lichtbogenbehandlung gasförmiger, insbesondere gesättigter Kohlenwasserstoffe Spaltprodukte, wie Acetylene, Olefine, Wasserstoff, Ruß, sowie cyclische Kohletiwasserstoffe verschiedenster Zusammensetzung erzeugt werden können. Weiterhin ist bekannt, daß die bei den genannten Prozessen häufig angestrebte möglichst große Ausbeute an Acetylenen und Olefinen unter sonst gleichen Bedingungen abhängig ist von Art und Menge der Kohlenwasserstoffe des Eingangsgases, und zwar in der Weise, daß um so mehr Acetylene und Olefine erzeugt werden, je größer die C-Zahl des Eingangsgases, d. h. je größer die mittlere molare Konzentration des Kohlenstoffes im Eingangsgas ist. Diese Erkenntnis führte z. ß. dazu, daß versucht wurde, die Ausbeuten eines I?iiigaiigsgases mit geringer C-Zahl durch Karburieren mittelsDämpfen von geeigneten, bei normaler Temperatur flüssigen Kohlemvasserstoffen zu erhöhen. Nach den bekannten Verfahren werden dabei die zuvor erliitzten kohlenwasserstoffhaltigen Gase zur Aufnahme der Kohlenwasserstoffdämpfe durch die ebenfalls erhitzten flüssigen Kohlenwasserstoffe geleitet, oder die flüssigen Kohlenwasserstoffe werden gesondert einem Verdampfungsprozeß unterworfen, und die Dämpfe der bei normaler Temperatur flüssigen Kohlenwasserstoffe werden mit dem zuvor erhitzten kohlenwasserstoffhaltigen Gasgemisch dem Lichtbogenofen zugeführt. Diese Verfahren lassen sich selbstverständlich auch anwenden zur Herstellung eines ini Lichtbogen<ifen ztt verarbeitenden Inertgas- Dampf-Gemisches, wobei das Inertgas dann lediglich die Rolle eines Trägergases für die Kohlenwasserstoffdämpfe ausübt.Process for splitting liquid hydrocarbons by means of electrical Arc furnaces It is known that by arc treatment gaseous, in particular of saturated hydrocarbons cleavage products such as acetylenes, olefins, hydrogen, Soot and cyclic hydrocarbons of various compositions are produced can be. It is also known that the processes mentioned often occur aspired to the highest possible yield of acetylenes and olefins with otherwise the same Conditions depends on the type and amount of hydrocarbons in the inlet gas, in such a way that the larger the size, the more acetylenes and olefins are produced the C-number of the inlet gas, d. H. the greater the mean molar concentration of carbon in the inlet gas. This realization led z. ß. to that tried the yields of a low carbon gas by carburizing by steaming suitable carbon hydrogen, which is liquid at normal temperature to increase. According to the known processes, the previously heated hydrocarbon-containing Gases to absorb the hydrocarbon vapors through the heated liquid Hydrocarbons passed, or the liquid hydrocarbons are separated subjected to an evaporation process, and the vapors at normal temperature liquid hydrocarbons are mixed with the previously heated hydrocarbons Gas mixture fed to the arc furnace. These procedures can be taken for granted can also be used for the production of an ini arc <ifen ztt processing inert gas Steam mixture, the inert gas then merely playing the role of a carrier gas for the hydrocarbon vapors exercises.

Die genannten bekannten Verfahren zur Verarbeitung flüssiger Kohlenwasserstoffe mittels elektrischer Lichtbogenöfen lassen sich aber wegen der Gefahr elektrischer Überschläge am Isolator der Hochspannungselektrode des Lichtbogenofens nur anwenden, wenn Vorsorge getroffen ist, daß der Isolator der Hochspannungselektrode frei von 'kondensierten Dämpfen bleibt. Dies setzt voraus, daß die Temperatur dieses Isolators stets höher ist, als der Sättigungstemperatur der Kohlenwasserstoffdämpfe in dem Gas-Dampf-Gemisch entspricht, sowie daß vermieden wird, daß er von Spritzern etwa zuvor in der Zuleitung kondensierter Kohlenwasserstofföle getroffen wird, was am sichersten dadurch vermieden wird, daß auch die gesamten Zuleitungen des Gas-Dampf-Gemisches sowie der gesamte Lichtbogenofen auf einer die Sättigungstemperatur der Kohlenwasserstoffdämpfe übersteigenden Temperatur gehalten werden. Die Vermeidung elektrischer überschläge am Isolator der Hochspannungselektrode eines elektrischen Lichtbogenofens läßt sich also nur mit einem erheblichen technischen Aufwand bewerkstelligen, falls höhersiedende Kohlenwasserstoffe in solchen Mengen verarbeitet werden sollen, daß eine nennenswerte Erhöhung der C-Zahl des Gases und damit eine nennenswerte Steigerung der Ausbeuten erzielt werden soll.The known processes mentioned for processing liquid hydrocarbons by means of electric arc furnaces can, however, because of the risk of electrical Only use flashovers on the insulator of the high-voltage electrode of the electric arc furnace if care is taken that the insulator of the high voltage electrode is free from 'condensed vapors remains. This assumes that the temperature of this insulator is always higher than the saturation temperature of the hydrocarbon vapors in the Gas-vapor mixture corresponds, and that it is avoided that he is about from splashes is taken beforehand in the supply line of condensed hydrocarbon oils, which is on safest is avoided in that the entire supply lines of the gas-steam mixture as well as the entire arc furnace at one the saturation temperature of the hydrocarbon vapors Exceeding temperature are maintained. Avoiding electrical flashovers on the insulator of the high-voltage electrode of an electric arc furnace so only accomplish with a considerable technical effort, if higher-boiling Hydrocarbons should be processed in such quantities that a significant Increase in the carbon number of the gas and thus a noticeable increase in yields should be achieved.

Es wurde nun gefunden, daß ebenfalls eine wesentliche Erhöhung der Ausbeuten, jedoch unter geringem technischem Aufwand, erzielt werden kann, wenn das zu verarbeitende Kohlenwasserstofföl unmittelbar in das Flammrohr des Lichtbogenofens, und zwar am Anfang desselben, eingedüst wird. Die Figur zeigt das Schema einer derartigen Anordnung: i ist die Hochspannungselektrode, 2 ist das geerdete Flammrohr, 3 der Isolator der Hochspannungselektrode, 4 derelektrische Lichtbogen ; das Gas strömt durch das Rohr 5 in den Ofen ein, das Kohlenwasserstofföl wird durch die Düsen 6 unter geeignetem Überdruck dem Lichtbogenofen zugeführt. Zum Abschrecken der heißen Reaktionsabgase wird durch die Düsen 7 eine geeignete Flüssigkeit eingespritzt.It has now been found that also a substantial increase in Yields, but with little technical effort, can be achieved if the hydrocarbon oil to be processed directly into the flame tube of the electric arc furnace, namely at the beginning of the same, is injected. The figure shows the scheme of such Arrangement: i is the high voltage electrode, 2 is the earthed flame tube, 3 is the High voltage electrode insulator, 4 the electric arc; the gas flows into the furnace through the pipe 5, the hydrocarbon oil is discharged through the nozzles 6 fed to the arc furnace under a suitable overpressure. To scare off the hot Reaction exhaust gases, a suitable liquid is injected through the nozzles 7.

Mit einer derartigen Anordnung gelang es, z. B. durch Einspritzen eines aliphatischen Kohlenwasserstofföles mit Siedebereich von 220 bis 270° C in einen mit Erdgas betriebenen Lichtbogenofen, die erzeugte Acetylenmenge von 644 kg/h auf 824 kg/h und die erzeugte Äthylenmenge von 48 kg/h auf 244 kg/h zu steigern, wobei der Energieaufwand pro Kilogramm Acetylene sich gleichzeitig von 10,3 kWh auf 8,05 kWh erniedrigte. Das neue Verfahren ergibt also einen erheblichen Karburierungseffekt.With such an arrangement it was possible, for. B. by injecting an aliphatic hydrocarbon oil with a boiling range of 220 to 270 ° C in an electric arc furnace operated with natural gas, the amount of acetylene produced from 644 kg / h to 824 kg / h and the amount of ethylene produced from 48 kg / h to 244 kg / h The energy consumption per kilogram of acetylene decreased from 10.3 kWh to 8.05 kWh at the same time. The new process thus results in a considerable carburizing effect.

Weiterhin ist es nach dem neuen Verfahren ohne weiteres möglich, dasselbe Kohlenwasserstofföl, das am Anfang des Flammrohres zur Karburierung des Gases eingespriazt und nach obigem Beispiel in gasförmige ungesättigte Kohlenwasserstoffe umgesetzt wird, durch Einspritzen am Ende des Flammrohres auch zum Abkühlen der heißen Reaktionsabgase zu benutzen. Etwa nicht umgesetzte Anteile des zum Karburieren des Gases benutzten Kohlenwasserstofföles können zusammen mit dem zum Abkühlen der Reaktionsabgase benutzten öl gesammelt und erneut zum Einspritzen in das Flammrohr des Lichtbogenofens zwecks Umwandlung in ungesättigte gasförmige Kohlenwasserstoffe (am Anfang des Flammrohres) oder zwecks Abschreckens der heißen Reaktionsabgase (Einspritzen am Ende des Flammrohres) verwendet werden.Furthermore, according to the new method, it is easily possible to do the same thing Hydrocarbon oil that is injected at the beginning of the flame tube to carburize the gas and converted into gaseous unsaturated hydrocarbons according to the above example is also used to cool the hot reaction gases by injecting them at the end of the flame tube to use. Approximately unconverted portions of the used to carburize the gas Hydrocarbon oil can be used together with that to cool the reaction gases Oil collected and re-injected into the flame tube of the arc furnace for the purpose of Conversion into unsaturated gaseous hydrocarbons (at the beginning of the flame tube) or for the purpose of quenching the hot reaction gases (injection at the end of the flame tube) be used.

Das neue Verfahren ist insofern bemerkenswert, als die bisher allein angewandte Einspritzung von Kohlenwasserstoffölen am Ende des Flammrohres, also hinter dem Lichtbogen, zu keiner merklichen Erhöhung des Umsatzes geführt hat. Auch war bei der bekannten Labilität des Bogenmechanismus nicht als selbstverständlich zu erwarten, daß durch das Einspritzen des Flüssigkeitsstrahles am Anfang des Flammrohres, also in Gegend der Bogenmitte, ein störungsfreier Betrieb gewährleistet sein würde.The new process is remarkable in that it has been the only one to date applied injection of hydrocarbon oils at the end of the flame tube, i.e. behind the arc, did not lead to any noticeable increase in sales. Even was not a matter of course given the known instability of the bow mechanism it is to be expected that by injecting the liquid jet at the beginning of the flame tube, so in the area of the middle of the arc, a trouble-free operation would be guaranteed.

Es hat sich gezeigt, daß alle Arten von flüssigen Kohlenwasserstoffen nach dem neuen Verfahren verarbeitet werden können, gleichgültig ob es sich um rein aliphatische, um aliphatisch-cyclische oder um rein cyclische Kohlenwasserstoffe handelt. Allerdings ergab sich eine in obiger Reihenfolge abfallende Eignung.It has been shown that all types of liquid hydrocarbons can be processed according to the new process, regardless of whether it is pure aliphatic, aliphatic-cyclic or purely cyclic hydrocarbons acts. However, the suitability fell in the above order.

Das in das Flammrohr des Lichtbogenofens eingespritzte Kohlenwasserstofföl wird hier durch die Strahlungswärme des Lichtbogens und durch die fühlbare Wärme des umgebenden Gases erwärmt und schließlich verdampft, wobei die hierzu erforderliche Energie also letzten Endes der Lichtbogenenergie entnommen wird. Es ist aber auch möglich, diesen der Lichtbogenenergie entnommenen Energieanteil durch entsprechendes Vorheizen des Kohlenwasserstofföles, gegebenenfalls unter Überdruck, beliebig klein zu halten.The hydrocarbon oil injected into the flame tube of the arc furnace is here by the radiant heat of the arc and by the sensible heat of the surrounding gas is heated and finally evaporated, the required for this Energy is ultimately taken from the arc energy. It is also it is possible to use the corresponding Preheating of the hydrocarbon oil, optionally under excess pressure, as small as desired to keep.

Die außer den im allgemeinen gewünschten ungesättigten gasförmigen Spaltprodukten, wie Acetylen und Äthylen, entstehenden gesättigten Kohlenwasserstoffe können ebenso wie der entstandene Wasserstoff nach Abtrennung der ersteren ganz oder teilweise wieder dem Prozeß zugeführt werden.Except for the generally desired unsaturated gaseous Fission products, such as acetylene and ethylene, result in saturated hydrocarbons can as well as the resulting hydrogen after separation of the former completely or partially fed back into the process.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for splitting hydrocarbons which are liquid at normal temperature by means of electric arc furnaces, characterized in that the liquid hydrocarbons are injected into the upper part of the flame tube of the arc furnace charged with gaseous hydrocarbons or with inert gas.

2. The method according to claim i, characterized in that the liquid hydrocarbons before injection into the flame tube of the electric arc furnace, if necessary under overpressure, are heated.

3. The method according to claim i and 2, characterized in that the cleavage products that cannot be otherwise used after separation of the otherwise usable fission products to the electric arc furnace be fed back.

4. The method according to claim i to 3, characterized in that that the same liquid hydrocarbons that are in the top of the flame tube of the electric arc furnace for the purpose of splitting, also for cooling the hot Reaction exhaust gases are used by injecting at the end of the flame tube of the arc furnace will.