Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen Es sind verschiedene Vorschläge
gemacht worden, um durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit
Sauerstoff Acetylen zu erhalten. Beispielsweise wurde der Sauerstoff in einer umgekehrten
Flamme mit einem Überschuß von Kohlenwasserstoffen umgesetzt. Bessere Ausbeuten
an Acetylen erhält man bei anderen Verfahren, bei denen die Reaktion erst nach erfolgter
Mischung der Gase durchgeführt wird; z. B. in von außen geheizten, engen Rohren
oder unter Einhaltung bestimmter Strömungsbedingungen. Bei der Verarbeitung verhältnismäßig
kleiner Gasmengen erhält man so mit derartigen Flammen in verschiedenartigen Reaktionsräumen
leicht Gasgemische, die 8 bis io °/o Acetylen enthalten. Versucht man jedoch, diese
Arbeitsweisen im technischen Maßstab zu übertragen, so stößt man auf große Schwierigkeiten.
Um ein sicheres Anspringen und ein beständiges Brennen der Flamme zu gewährleisten,
ist es erforderlich, dem Gasgemisch reichlich Sauerstoff zuzugeben und es verhältnismäßig
stark vorzuwärmen. Dies führt jedoch leicht zu Überhitzungen, deren Folge Acetylenzerfall
unter Rußbildung und Verstopfung des Reaktionsraumes ist. Den Nachteilen der Rußbildung
kann man zwar entgegenwirken, indem man so viel Sauerstoff zugibt, daß der Ruß verbrennt.
Hierdurch wird aber .die Acetylenausbeute herabgesetzt. Die aus der Technik exothermer
Reaktionen bekannten Maßnahmen zur Verhinderung derartiger Überhitzungen, wie Vergrößerung
der Gasgeschwindigkeit und des Durchsatzes, Zusatz
inerter Verdünnungsmittel
oder Zwischenkühlung, versagen im vorliegenden Fall, da sie das Anspringen der Reaktion
und die Beständigkeit der Flamme nachteilig beeinflussen, und da während cler Reaktionszeit,
die von der Größenordnung I sec ist, nicht viel Zeit zur Kühlung zur Ver-I00 Fügung
steht. Nun wurde schon vorgeschlagen, zur Lokalisierung der Reaktion an dem gewünschten
Ort kleine Hilfsflammen mit Sauerstoff zu unterhalten, jedoch hat diese Maßnahme
auch nur eine begrenzte Wirkungsmöglichkeit, da die Zugabe einer größeren Sauerstoffmenge
am Ort einsetzender Reaktion wieder zu Überhitzungen und damit zu Ausbeuteverlusten
führt.Apparatus for the Production of Acetylene Various proposals have been made
been made to by incomplete combustion of hydrocarbons having
Oxygen to get acetylene. For example, the oxygen was in a reverse
Flame reacted with an excess of hydrocarbons. Better yields
Acetylene is obtained in other processes in which the reaction only takes place after
Mixing of the gases is carried out; z. B. in externally heated, narrow pipes
or in compliance with certain flow conditions. When processing proportionately
Small amounts of gas are obtained with such flames in various reaction spaces
easy gas mixtures containing 8 to 10 per cent acetylene. However, if you try this
Transferring working methods on a technical scale one encounters great difficulties.
In order to ensure that the flame starts up safely and continues to burn,
it is necessary to add plenty of oxygen to the gas mixture and it is proportionate
strongly preheat. However, this easily leads to overheating, the consequence of which is acetylene decomposition
with soot formation and clogging of the reaction space. The disadvantages of soot formation
you can counteract this by adding enough oxygen to burn the soot.
This, however, reduces the acetylene yield. The exothermic from technology
Reactions known measures to prevent such overheating, such as enlargement
the gas velocity and the throughput, additive
inert diluent
or intercooling, fail in the present case as they cause the reaction to start
and adversely affect the stability of the flame, and since during the reaction time,
which is of the order of magnitude 1 sec, not much time available for cooling
stands. It has now been proposed to localize the reaction at the desired location
Place small auxiliary flames to entertain with oxygen, however, this measure has to be taken
also only a limited effect, since the addition of a larger amount of oxygen
If the reaction starts at the site, it leads to overheating and thus to a loss of yield
leads.
Es wurde nun gefunden, daß man auch beim .lrbeiten in großem Maßstab
sicher und beständig brennendeFlammen unterhalten und guteAcetylenausbeuten erzielen
kann, wenn man die Flamme sich in einem im wesentlichen freien Reaktionsraum bilden
läßt, der seine größte Ausdehnung senkrecht zur Strömungsrichtung der Gase hat und
dessen Ausdehnung in der Strömungsrichtung der Gase höchstens etwa Zoo mm, zweckmäßig
etwa 9o bis 130 mm, beträgt. Je größere Gasmengen durchzusetzen sind, um
so mehr soll der Reaktionsraum an Breite zunehmen, also flacher werden. Die Grundfläche
des Reaktionsraumes kann im übrigen von beliebiger Gestalt, etwa rechteckig, kreisförmig
oder oval sein. .It has now been found that, even when working on a large scale, one can safely and continuously maintain burning flames and achieve good acetylene yields if the flame is allowed to form in an essentially free reaction space which has its greatest extent perpendicular to the direction of flow of the gases and its Expansion in the direction of flow of the gases is at most about zoo mm, expediently about 90 to 130 mm. The greater the amount of gas to be passed through, the more the reaction space should increase in width, that is, should become flatter. The base of the reaction space can otherwise be of any shape, for example rectangular, circular or oval. .
Um auch große Gasmengen über einen flachen Reaktionsraum gleichmäßig
zu verteilen, läßt man das Gasgemisch in den Reaktionsraum zweckmäßig über einen
Gasverteiler eintreten, der. aus einer Vielzahl von parallelen Rohren oder Kanälen
für den Durchtritt der Gase besteht. Die lichte Weite dieser Durchtrittsöffnun:gen
soll möglichst 2o mm nicht überschreiten, zweckmäßig liegt sie bei iomm und darunter.
Schließlich empfiehlt es sich, dafür zu sorgen, daß der freie Querschnitt des Gasverteilers
nicht unwesentlich kleiner ist als der des Reaktionsraumes, und zwar soll er weniger
als ein Drittel, zweckmäßig ein Fünftel bis ein Zehntel des Querschnittes des Reaktionsraumes
,betragen. Beispiel Ein Gemisch von etwa 65 % Methan und 35 % Sauerstoff wird in
der durch die Zeichnung veranschaulichten Vorrichtung auf Acetylen verarbeitet.
Die Vorrichtung ist von rechteckigem Querschnitt, sie besteht im wesentlichen aus
einem oberen Teil mit in der Zeichnung nicht dargestellter feuerfester Wandung und
einem weiteren unteren Teil. In den oberen Teil ist der Gasverteiler i eingesetzt,
der aus einer Vielzahl senkrechter paralleler Kanäle besteht, deren lichte Weite
7,5 mm beträgt. An ihn schließt sich unten der Reaktionsraum 2 an, dessen Breite
C-D etwa das Doppelte der Höhe A-B beträgt, die ihrerseits etwa ioo mm mißt. Der
freie Querschnitt des Reaktionsraumes beträgt Zoo cm2. Das Gasgemisch tritt mit
einer Temperatur von 6oo° durch den Gasverteiler i in ,den Reaktionsraum 2 ein.
Dort findet die Umsetzung in Form einer Flamme statt. Die Umsetzung wird in der
Weise eingeleitet, daß man zunächst Methan ohne Sauerstoffzumischung in den Ofen
einleitet, Sauerstoff durch die Rohre a und a1 zuströmen läßt und an ,deren Mündungen
kleine Flammen. entzündet. Leitet man nun statt Methan das obergenannte Methan-Sauerstoff-Gemisch
ein, so bildet sich im Reaktionsraum die Flamme, in der die Umsetzung zu Acetylen
stattfindet. Die Hilfsflammen an den Stellen a und a1 können durch weitere Sauerstoffzufuhr
beibehalten werden.In order to evenly distribute large amounts of gas over a flat reaction space
to distribute, the gas mixture is expediently allowed into the reaction chamber via a
Enter gas distributor, the. from a multitude of parallel pipes or ducts
for the passage of the gases. The clear width of these openings
should not exceed 20 mm if possible, it is expediently iomm and below.
Finally, it is advisable to ensure that the free cross-section of the gas distributor
is not insignificantly smaller than that of the reaction space, namely it should be less
than one third, expediently one fifth to one tenth of the cross section of the reaction space
,be. Example A mixture of about 65% methane and 35% oxygen is used in
the device illustrated by the drawing processed on acetylene.
The device is of rectangular cross-section, it consists essentially of
an upper part with a refractory wall not shown in the drawing and
another lower part. The gas distributor i is inserted in the upper part,
which consists of a large number of vertical parallel channels, their clear width
7.5 mm. The reaction space 2, the width of which is connected to it at the bottom
C-D is about twice the height A-B, which in turn measures about 100 mm. Of the
The free cross-section of the reaction space is zoo cm2. The gas mixture comes with it
a temperature of 600 ° through the gas distributor i in, the reaction chamber 2.
There the implementation takes place in the form of a flame. The implementation is in the
Way initiated that one first methane without adding oxygen to the furnace
initiates, allows oxygen to flow through the tubes a and a1 and at their mouths
small flames. ignited. If you now lead the above-mentioned methane-oxygen mixture instead of methane
a, the flame is formed in the reaction chamber, in which the conversion to acetylene
takes place. The auxiliary flames at points a and a1 can be supplied with additional oxygen
to be kept.
In die umgesetzten heißen Gase wird nach .dem Verlassen des Reaktionsraumes
im Raum 3 mittels Düsen Wasser eingespritzt. Die zur Abschreckung der Gase dienende
Wassermenge kann in weiten Grenzen schwanken, sie liegt beispielsweise zwischen
5 und 2o 1 Wasser je Kubikmeter verarbeitetes Methan. Aus etwa 3 i o cbm/h des Methan-Sauerstoff-Gemisches
erhält man beispiels--Weise etwa 38o cbm/h Gas mit 9 % Acetylen, .4 % Kohlendioxyd,
26 % Kohlenoxyd, 56 % Wasserstoff und 5 °/o Methan.In the converted hot gases after leaving the reaction space
water is injected in room 3 by means of nozzles. The one used to quench the gases
The amount of water can fluctuate within wide limits, for example it is between
5 and 2o 1 water per cubic meter of methane processed. From about 3 i o cbm / h of the methane-oxygen mixture
for example, about 38o cbm / h of gas with 9% acetylene, .4% carbon dioxide,
26% carbon dioxide, 56% hydrogen and 5% methane.
Verwendet man unter sonst gleichen Bedingungen einen Reaktionsraum,
dessen Ausdehnung A-B größer ist als C-D, so erfolgt infolge Überhitzung der Reaktionsgase
eine starke Rußbildung und Koksabscheidung,und der Acetylengehalt des Endgases beträgt
nur 7 bis 8 %. Versucht man diese Nachteile durch Steigerung ,des Durchsatzes zu
beheben, so springt die Flamme nur unsicher an, und sie wird unbeständig, auch wenn
man an .den Stellen a und a1 zusätzlichen Sauerstoff einführt.If a reaction chamber is used under otherwise identical conditions,
whose expansion A-B is greater than C-D, then occurs as a result of overheating of the reaction gases
severe soot formation and coke deposition, and the acetylene content of the end gas is
only 7 to 8%. One tries to address these disadvantages by increasing the throughput too
fix, the flame will only start out insecurely and it will become impermanent, even if
one introduces additional oxygen at the points a and a1.