DE892454C

DE892454C - Verfahren zur Durchfuehrung von exotherm verlaufenden Reaktionen zwischen verschiedenen Gasen oder Daempfen

Info

Publication number: DE892454C
Application number: DEB13538A
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Klein
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1951-01-31
Filing date: 1951-01-31
Publication date: 1953-10-08

Description

Verfahren zur Durchführung von exotherm verlaufenden Reaktionen zwischen verschiedenen Gasen oder Dämpfen Bei der Umsetzung von Gasen oder Dämpfen miteinander ist es in vielen Fällen nötig, die Reaktionskomponenten oder einzelne davon vorzuerhitzen und dann dafür zu sorgen, daß die Umsetzung nicht eher eintritt, als bis eine möglichst vollkommene Vermischung der Gase oder Dämpfe miteinander stattgefunden hat. Um dies zu erreichen, hat man schon vorgeschlagen, die Reaktionskomponenten oder einzelne davon so zuzuführen, daß eine starke Wirbelbewegung entsteht und so die Vermischung beschleunigt wird. Auch dadurch kann man das Ziel erreichen, daß man in das Mischrohr einen Verdrängerkörper einbaut, der die Gase oder Dämpfe zwingt, in einem verhältnismäßig engen Ringraum zusammenzutreffen und sich zu vermischen.
Es wurde nun gefunden, daß die Vermischung von Gasen oder Dämpfen, die unter Wärmeentwicklung miteinander reagieren sollen, sich noch vollkommener bewirken läßt, wenn man dem einen zuströmenden Gas oder Dampf eine oder mehrere andere Reaktionskomponlenten senkrecht oder schräg zur Strömungsrichtung des Gases oder Dampfes mit Hilfe einer oder mehrerer Flachdüsen zuführt. Es hat sich gezeigt, daß durch das Einbringen der zweiten Reaktionskomponente in die erste in Form eines band-, scheiben- oder fächerförmigen Strömungsweges die Vermischung so beschleunigt wird, daß z. B. auch bei der Vermischung von verunreinigten Kohlenwasserstoffgasen mit Sauerstoff, die hisher besondere Schwierigkeiten machte, eine zündfreie Mischung erzielt wird.
Geeignete Formen für die anzuwendenden Flachdüsen zeigen die Abb. I bis 3, wobei stets die Aufsicht auf die flache Seite und daneben auf die schmale Seite und darüber der Querschnitt der Düse dargestellt sind. Die Düse nach Abb. I kann durch Breitdrücken der Ausgangsöffnung des Zuleitungsrohres erreicht werden. Abb. 2 zeigt eine Düse mit einem fächerförmigen Mundstück, während Abb. 3 eine Flachdüse darstellt, die in der Mitte noch eine Einbuchtung enthält, wodurch das zuströmende Gas in besonders wirksamer Weise dem Gas, mit dem es vermischt werden soll, zugeführt wird.
Die Zusammenführung der Gase oder Dämpfe kann z. B. in der Weise erfolgen, daß in ein strömendes Medium durch eine Ringleitung, die mit einer Anzahl von Düsen versehen ist, die zweite Reaktionskomponente senkrecht oder schräg zur Strömungsrichtung des Mediums eingebracht wird.
Als Mischungsraum verwendet man dabei zweckmäßig einen Ringraum, der in dem Zuleirtungsrohr durch einen Verdrängerkörper gebildet wird, und führt die zweite Komponente durch die beschriebenen Düsen in diesen Ringraum ein (Abb. 4).
Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Düsen so anzuordnen, daß die Gase oder Dämpfe durch sie tangential in den Ringraum einströmen (Abb. 5).
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders für die Behandlung von gas- oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffen mit oxydierend wirkenden Gasen, z. B. Sauerstoff, Luft oder Chlor.
Dabei ist es zweckmäßig, daß das oxydierend wirkende Gas mit einer größeren, zweckmäßig wesentlich größerenGesehwindigkeit als dieKohlenwasserstoffe zugeführt wird. Arbeitet man in einer Apparatur, in der die Vermischung in einem Ringraum erfolgt, wie es im vorstehenden unter Hinweis auf Abb. 4 beschrieben wurde, so kann das oxydierende Gas dem Ringraum entweder von außen oder durch den Verdrängerkörper zugeführt werden. Dem Kohlenwasser&toffstrom kann durch Leitflächen eine schraubenförmige Bewegung erteilt werden. Die Temperatur des oxydiereuden Gases liegt bei der Zusammenführung mit den Kohlenwasserstoffen zweckmäßig tiefer als die der Kohlenwasserstoffe.
Die neue Arbeitsweise ermöglicht es, die Vermischung der beiden Komponenten vollkommen durchzuführen, bevor eine Zündung eintritt,- und gestattet auch, Kohlenwasserstoffgemische, die wegen ihres Gehaltes an Verunreinigungen bisher beim Zusammenbringen mit Sauerstoff sich nur schwer zündungsfrei mischen ließen, z. B. Äthan, das etwa 10 O/o Propylen enthält, bei hoher Temperatur mit oxydierenden Gasen zu vereinigen, ohne daß eine unerwünschte vorzeitige Reaktion eintritt. Auch für die Umsetzung von auf etwa 7000 vorgeheiztem Methan mit S'auerstoff ist das Mischverfahren besonders geeignet, selbst dann, wenn das Methan noch -durch Äthan verunreinigt ist. Ebenso kann das Verfahren dazu dienen, vorgeheiztes Propylen mit Chlor zu Allylchlorid umzusetzen.
Beispiel Durch einen Ringraum, der aus einem Mantelrohr und einem parallelen Verdrängerkörper gebildet wird, strömen bei einer Temperatur von 725° 77 Volumteile Äthan, das mit etwa IzO/o Propylen verunreinigt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Athans beträgt etwa 30 m je Sekunde. Durch eine Ringleitung, die mit einer Anzahl von Flachdüse versehen ist, strömen 23 Volumteile Sauerstoff, der auf 5000 erhitzt ist, senkrecht zur Strömungsrichtung des Äthans mit einer Geschwindigkeit von IOO m je Sekunde in den Ringraum ein. Die Düsen sind so angeordnet, daß der Sauerstoff tangential eintritt und das Äthan auf die breiten Flächen des durch die Düsen geformten Sauerstoffstromes auftrifft. Der Druck der zugeführten Gase beträgt etwa 1/2 ata. Etwa in 30 cm Abstand von den Düse ist eine vollständige Vermischung der Gase eingetreten. Die Mischzeit liegt somit bei etwa 1/100 Sekunde. Wie durch Temperaturmessungen festzustellen ist, ist eine Reaktion bis zu diesem Punkt noch nicht eingetreten. Erst nach der vollkommenen Vermischung steigt die Temperatur auf etwa 8500.
Die Ausbeute an Äthylen beträgt 91 0/0 der Theorie, das sind etwa 5 O/o mehr als mit dem bisher üblichen Mischer erzielt werden kann, wobei noch zu beachten ist, daß das stark verunreinigte Äthan in dem bisherigen Mischer stets Schwierigkeiten bereitete.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Durchführung von exotherm verlaufenden Reaktionen zwischen verb chip denen Gasen oder Dämpfen, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Strom des einen Gases oder Dampfes senkrecht oder schräg zu dessen Strömungsrichtung das oder die anderen Gase oder Dämpfe, die damit reagieren sollen, mit Hilfe von Flachdüsen einführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man fächerförmige Flac'adüsen (Abb. 2) verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Düsen verwendet, deren Querschnitt in der Mitte durch eine Einbuchtung verengt ist (Abb. 3).
4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Düsen so anordnet, daß die Gase oder Dämpfe durch sie tangential eintreten.
5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man gas- oder dampfförmige Kohlenwasserstoffe mit oxydierend wirkenden Gasen vermischt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die oxydierend wirkenden Gase mit höherer, insbesondere um ein Vielfaches höherer Strömungsgeschwindigkeit dein Mischraum zuführt als die Kohlenwasserstoffe.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die oxydierend wirkenden Gase mit' tieferer Temperatur als die Kohlenwasserstoffe dem Mischraum zuführt.