DE890793C

DE890793C - Verfahren zur Gewinnung von Acetylen aus Kohlenwasserstoffen, insbesondere gasformigen Kohlenwasserstoffen, wie Methan, Atnan od. dgl., im elektrischen Lichtbogen

Info

Publication number: DE890793C
Application number: DENDAT890793D
Authority: DE
Inventors: Manniheim und Dr.-Ing. Ludwig Heer Mannheim Dr. Hans Klein
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Publication date: 1953-08-13

Description

Es ist bekannt, Acetylen aus Kohlenwasserstoffen, insbesondere gasförmigen Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Methan, im elektrischen Lichtbogen herzustellen. Hierbei leitet man im allgemeinen die Ausgangsgase mit gewöhnlicher oder nur wenig erhöhter Temperatur in den Lichtbogen ein, insbesondere um eine vorzeitige Zersetzung und eine damit verbundene unerwünschte Kohleabscheidung zu vermeiden. Bei diesem Verfahren war es bisher ohne weiteres nicht möglich, Ein- oder Mehrphasenstrom zu verwenden, da stabile Lichtbögen hierbei nicht ohne weiteres zu erzielen waren.

Es wurde nun gefunden, daß man die Reaktionsgase vor Eintritt in den elektrischen Lichtbogen auf Temperaturen! von mindestens 500⁰, zweckmäßig von 750 bis 1100⁰, vorheizen kann, ohne daß die oben geschilderten Nachteile nicht nur nicht eintreten, sondern daß auch erhebliche Vorteile erzielt werden. Die Vorheizung der Reaktionsgase erfolgt in Röhrenvorheizern aus Edelstahlen mit hohem Chromgehalt oder in keramischen Röhren, z. B. aus gesinterter Tonerde oder anderen im Handel befindlichen hochhitzebeständigen Werkstoffen. Bei der Verwendung derartiger Werkstoffe wird die unerwünschte Zersetzung der Kohlenwasserstoffe und eine damit verbundene Kohleabscheidung vermieden. Man kann auch die nachteilige Zersetzung und Kohleabscheidung dadurch verhindern, daß man die Ausgangsgase mit hoher Geschwindigkeit durch den Vorheizer leitet. Hierbei sind Geschwindigkeiten von über iom je Sekunde, vorteilhaft solche von 30 bis 300 m, insbesondere in der Endzone des Vorheizers, zu empfehlen. Auch die Verweilzeit der Gase in dieser Endzone muß möglichst kurz gehalten werden und soll 0,2 see nicht überschreiten. Fernerhin ist es für das vorliegende Verfahren von großem

Vorteil, wenn man die Temperaturdifferenz zwischen der Wand des Vorheizers und den strömenden Ausgangsgasen mindestens in der heißen Endzone niedrig hält. Sie soll dabei zweckmäßig etwa 20 bis 6o'° betragen.

Die Anwendung hocherhitzter Ausgangsgase hat den großen Vorteil, daß man mit Ein- oder Mehrphasenstrom arbeiten kann, was bisher, wie eingangs erwähnt, nicht möglich war, da derartige Lichtbogen nicht stabil brannten. Man war daher darauf angewiesen, Mehrphasenstrom mittels umständlicher Einrichtungen, wie Gleichrichtern, in gleichgerichteten Strom umzuwandeln. Wenn man dafür Sorge trägt, daß die Ausgangsgase mit einer Temperatur, die nicht unter 50ο⁰¹ liegt, in den Lichtbogen gelangen, wird, wie sich gezeigt hat, auf alle Fälle eine Instabilität des Lichtbogens vermieden. Als Ausgangsstoffe kommen Kohlenwasserstoffe beliebiger Art in Betracht. Im allgemeinen sind in der Vbrheizzone jedoch nur gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie Methan, Äthan u. dgl., zu verwenden, vorteilhaft im Gemisch mit an der Reaktion nicht teilnehmenden Gasen, wie Wasserstoff, Kohlenoxyd, Kohlensäure u. dgl. Der Kohlenwasserstoffgehalt der Ausgangsgase ist zweckmäßig sehr hoch zu halten und beträgt z. B. im Fall von Methan am besten mindestens 80 bis 95 °/o. Sofern bei gewöhnlicher Temperatur flüssige Kohlenwasserstoffe verwendet werden, ist es zu empfehlen, diese nur zusätzlich zu gasförmigen zu verwenden und sie unmittelbar in den Lichtbogen einzuspritzen, da sie sich im Vorheizer leicht zersetzen und zur Kohleabscheidung neigen. Geringe Mengen können jedoch zugegeben werden.

Beispiel

Um einen aus feuerfesten Steinen gemauerten Kern von der Form einer senkrecht stehenden Walze ist eine Schlange von 30 mm lichter Weite, 50 m Länge und 1100 mm Windungsdurchmesser aus Chromstahl mit mehr als 20% Chromgehalt so gewickelt, daß zwischen den Windungen und dem Mauerkern ein geringer gleichmäßiger Abstand entsteht. In etwa gleichem Abstand ist dieser Block von einem ebenfalls aus feuerfesten Steinen gemauerten Zylindermantel umgeben, so daß die Heizgase den Kern und die Innenwand des Mantels in gleicher Weise bestreichen. Der äußere Zylinder ist gut isoliert.

Durch die 'Schlange werden 50 cbm/Std. Methan im gleichen Sinn einströmen gelassen, wie die Verbrennungsgase einer Muffelheizung die Schlange von außen umspülen (Gleichstromheizung). Am Ende der Schlange beträgt die erreichte Temperatur des Methans 950°, während die Heizgase aus der Muffel 985⁰ aufweisen. Die abziehenden Heizgase können zur Vorerwärmung der Verbrennungsluft der Muffelheizung dienen oder in anderer Weise nutzbar gemacht werden. Das Methan ist bei dieser Arbeitsweise noch frei von Zersetzungsnebeln.

Leitet man dieses auf 950° vorerhitzte Gas in einen elektrischen Lichtbogen von bekannter Bauart, so ergibt sich eine Energieausbeute bei dieser Arbeitsweise von etwa 8,5 kW je Kilogramm erzeugtes Acetylen (einschließlich geringe Mengen von Homologen) gegenüber einer Energieausbeute von n,4 kW beim Betrieb desselben Ofens und Einführung der Ausgangsgase mit gewöhnlicher Temperatur. Die Ersparnis beträgt also etwa 20°/o.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Gewinnung von Acetylen aus Kohlenwasserstoffen, insbesondere gas-

. förmigen Kohlenwasserstoffen, wie Methan, Äthan od. dgl., im elektrischen Lichtbogen, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsgase vor Eintritt in den Lichtbogen eine Temperatur von mindestens 500, zweckmäßig von 750 bis 1100⁰, besitzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Lichtbogen mit Ein- oder Mehrphasenstrom betreibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung der Reaktionsgase in Röhrenvorheizern aus Edelstahlen mit hohem Chromgehalt oder aus keramischem Werkstoff erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgase mit einer Geschwindigkeit von über 10 m je Sekunde, vorteilhaft mit 30 bis 300 m, durch den Vorheizer, insbesondere durch seine Endzone, geleitet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen Wandung und den strömenden Ausgangsgasen in der heißen Endzone bei etwa 20 bis 6o° liegt.

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