DE871001C

DE871001C - Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von fluessigen Kohlenwasserstoffen im elektrischen Lichtbogen

Info

Publication number: DE871001C
Application number: DED6191D
Authority: DE
Inventors: Guenther Dr Woltersdorf
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1939-03-26
Filing date: 1939-03-26
Publication date: 1953-03-19

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen im elektrischen Lichtbogen Es ist bekannt, flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Erdöle oder Teeröle, auf thermoelektrischem Wege in Acetylen und Wasserstoff überzuführen, wobei stets ein gewisser Prozentsatz an Ruß, der bis zu 5o% betragen kann, anfällt. Dieses Verfahren wird beispielsweise derart durchgeführt, daß das Öl durch die Mitte einer trichterförmigen Hohlelektrode geführt wird und im Lichtbogen zwischen dieser und der kegelförmigen Gegenelektrode umgesetzt wird. Bei dieser Anordnung strömt das Öl aus dem Trichter der Hohlelektrode gegen den Kegel der Gegenelektrode und zerteilt sich so rasch, daß nur der im Lichtbogen befindliche Anteil des Öles zur Umsetzung gelangt, wodurch die Ausbeute erheblich geschmälert wird. Außerdem bildet sich bei diesem Verfahren Ruß, der nur mit großen technischen Schwierigkeiten von dem nicht umgesetzten 0I abgetrennt werden kann und die Durchführung des Verfahrens wesentlich verteuert.
Es ist weiter bekannt, Kohlenwasserstofföle in Gegenwart von Wasserstoff oder Wasserdampf durch thermische Behandlung im elektrischen Lichtbogen in Acetylen umzuwandeln, wobei die Komponenten gemischt oder getrennt in Düsen oder hohlen Elektroden zum Lichtbogen geführt werden.
Es ist ferner bekannt, die dem Lichtbogen zugeführten Kohlenwasserstoffe durch horizontal angeordnete Düsen in der Weise zu versprühen, daß die den Lichtbogen verlassenden Reaktionsteilnehmer durch die Gegenelektrode, die mit einem Kegel versehen ist, um den eine Spirale oder Schnecke herumgelegt ist, in eine drehende Bewegung versetzt werden.
Die Erfindung betrifft die Umwandlung von organischen Flüssigkeiten in vorwiegend Acetylen enthältende ungesättigte Verbindungen unter möglichst weitgehender Vermeidung der Rußbildung, indem die flüssigen Kohlenwasserstoffe zusammen mit dem Wasserstoff der Einwirkung eines elektrischen Lichtbogens ausgesetzt werden.
Gemäß der Erfindung werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe ganz besonders dicht an den Lichtbogen herangeführt, und es wird dafür gesorgt, daß ein allzu rasches Abströmen des Wasserstoffs aus der Lichtbogenzone verhindert wird. Die zum Lichtbogen zugeführten Kohlenwasserstoffe werden mittels einer in der hohlen Zuführungselektrode angeordneten Spirale, Schraube oder Schnecke in eine drehende Wirbelbewegung versetzt. Die Austrittsstelle der Kohlenwasserstoffe im Lichtbogen ist trichterförmig verengt, wodurch der im Kreis herumgewirbelte Flüssigkeitsstrahl dazu neigt, an der Austrittsstelle der Zuführungselektrode einen Mantel um den Lichtbogen zu bilden, sich also nicht zu zerteilen oder zu zersprühen. Der konzentrisch in der Elektrode zugeleitete Wasserstoff wird gezwungen, an der Austrittsstelle im Lichtbogen so lange zu verbleiben, bis er sich mit den Kohlenwasserstoffen innig vermischt hat.
Die Gegenelektrode wird so gestaltet, daß sie die Ausbildung eines Flüssigkeitsmantels um den Lichtbogen begünstigt und den Lichtbogen selbst ringförmig auseinanderzieht. Dabei kann nun die Gegenelektrode einen konzentrischen Kegel erhalten, oder aber die Zuführungselektrode erhält einen solchen, durch den dann gleichzeitig der Wasserstoff zugeführt wird, und die Gegenelektrode wird trichterförmig ausgebildet. Diese Wirbelbewegung hat den Zweck, dem Öl einen Drall zu geben, um es um die Gegenelektrode herumzuführen und so im Reaktionsbereich zu halten. Weiterhin wird dadurch ein gleichmäßiger Elektrodenabbrand erzeugt. Die Gleichmäßigkeit der Reaktion kann weiterhin dadurch begünstigt werden, daß die Elektroden senkrecht übereinander angeordnet werden.
Diese Maßnahmen gewährleisten eine erhöhte Wirtschaftlichkeit gegenüber bekannten Verfahren, nämlich erhöhte Acetylenbildung bezogen auf angewandte Kohlenwasserstoffmenge und angewandte elektrische Energie, also geringen Energiebedarf gegenüber den bisherigen Verfahren, ferner wirtschaftliche Ausnutzung des Wasserstoffs, also geringen Wasserstoffverbrauch.
In den Abbildungen wird an zwei Vorrichtungen die Erfindung erläutert. Nach der in der Abb. i geschilderten Ausführungsform wird das Öl durch die Hohlelektrode i, in der sich zur Erzeugung der Wirbelbewegung die schraubenförmige Schnecke 2 befindet,, gegen die kegelförmige Elektrode 3 geführt. In der Mitte der Elektrode i befindet sich ein enges Rohr q., durch das der Wasserstoff der Reaktionszone zugeführt wird. Der Wasserstoff wird durch die dem Öl verliehene Drehbewegung mitgerissen und im Reaktionsbereich um die Elektrode herumgeführt.
Nach der in Abb.2 geschilderten Ausführungsform führt inan das zu spaltende Öl um eine stabförmige bzw. kegelförmig ausgebildete Elektrode 3, die ebenfalls mit einem Schraubenkörper 2 versehen ist, durch den das Öl in Wirbelbewegung versetzt wird. Das aufgewirbelte Öl tritt gegen die trichterförmige Gegenelektrode i aus und ist gezwungen, möglichst nahe an der Elektrode entlang zu strömen. Der Wasserstoff wird bei dieser Ausführungsform durch eine längs der Achse der kegelförmigen Elektrode angebrachte Bohrung q. geführt, wodurch er direkt in den Reaktionsbereich gelangt und durch die trichterförmige Ausbildung der Gegenelektrode gezwungen ist, zusammen mit dem Öl im Reaktionsbereich zu verbleiben.
Zur Erzeugung des Lichtbogens können sämtliche Stromarten verwendet werden. Als besonders geeignet hat sich Wechselstrom von hoher Frequenz, etwa 5oo Hertz, oder gleichgerichteter Wechselstrom erwiesen. Beispiele i. Mit einer Vorrichtung nach Abb. i werden i i6o g einer über 2oo° siedenden Fraktion eines nach dem Fischer -Tropsch -Verfahren erhaltenen Paraffin-Kohlenwasserstoff-Öles gespalten. Während der Versuchszeit von 5o Minuten werden gio 1 Wasserstoff mit dem Öl in den Lichtbogen eingeblasen. Die Spannung des 5operiodigen Wechselstroms beträgt 1,5 kV und die Stromstärke 8 A. Dem 5operiodigen Wechselstrom ist ein Hochfrequenzstrom von ios Hertz, ioo kV und einer nicht meßbar geringen Stromstärke überlagert. Das entstehende Gas wird durch eine Gasuhr geführt und analysiert. Nach Verbrauch von io kWh werden 29991 Gas erhalten. Dieses Gas enthält 8oolAcetylen, 23olÄthylen und 1780 1 Wasserstoff. Daraus geht hervor, daß 870 1 Wasserstoff durch Krackung neu gebildet werden.
z. Braunkohlenteer, der durch Tieftemperaturschwelung nach dem Spülgasverfahren aus Schlesischer Braunkohle gewonnen worden ist, wird unter denselben Bedingungen wie in Beispiel i angegeben, der Lichtbogenbehandlung unterworfen. Nachdem in etwa 50 Minuten io kWh elektrischer Energie aufgewendet worden sind, sind 975 g Braunkohlenschwelteer zusammen mit 53001 Wasserstoff umgesetzt zu 668o 1 Gas, das 65o 1 Acetylen, 3001 Äthylen und 558o 1 Wasserstoff enthält. Rußbildung wurde nicht beobachtet.
3. Steinkohlenteer, der nach dem Spülgasverfahren aus westfälischer Steinkohle hergestellt worden ist. wird unter Verwendung einer Vorrichtung nach A66.2 gespalten unter den gleichen elektrischen Bedingungen wie in Beispiel i angegeben. Nach Verlauf von etwa 5o Minuten sind io kWh verbraucht. In dieser Zeit sind i ioo g Teer gleichzeitig mit 8ooo 1 Wasserstoff in den Lichtbogen eingeführt worden. Es werden gi2o 1 Gas mit 6oo 1 Acetylen, q.2o 1 Äthylen und 8ooo 1 Wasserstoff erhalten. E s entstehen nur sehr geringe Mengen Ruß, die die Fortsetzung der Spaltung nach Zugabe des verbrauchten Öles nicht stören.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch Behandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen im elektrischen Lichtbogen in Gegenwart von Wasserstoff unter getrennter Zuführung der Ausgangskohlenwasserstoffe und des Wasserstoffs zum Lichtbogen durch Hohlelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß man die flüssigen Kohlenwasserstoffe durch eine sich trichterförmig verengende Hohlelektrode, in der sich eine Vorrichtung, z. B. eine Schraube oder Schnecke befindet, durch welche die flüssigen Kohlenwasserstoffe in eine Wirbelbewegung versetzt werden, und den Wasserstoff durch ein in der Mitte der Hohlelektrode angeordnetes Längsrohr gegen die kegelförmig ausgebildete Gegenelektrode leitet. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die flüssigen Köhlenwasserstoffe um eine, ebenfalls mit einer Schraube oder Schnecke versehene, kegelförmig ausgebildete Elektrode, den Wasserstoff durch diese und beide Ausgangsstoffe gegen eine trichterförmig ausgebildete Gegenelektrode leitet.