DE895443C - Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollstaendige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen Bei der Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff werden zweckmäßig die Kohlenwasserstoffe und' der Sauerstoff getrennt vorgeheizt und nach erfolgter Mischung der Umsetzung unter Flammenbildung unterworfen, wobei man ,dafür Sorge trägt, daß die Flammenreaktion sich nicht auf den Mischraum der Gase überträgt, weil durch die zurückgeschlagene, sehr heiße Flamme die Vorrichtung beschädigt oder zerstört würde. Da sich die Gase zufolge der Vorwärmung schon im reaktionsfähigen Zustand befinden, ist es weiterhin erforderlich, das innige Vermischen der Gase in möglichst kurzer Zeit herbeizuführen, damit die Möglichkeit einer vorzeitigen Reaktion im Mischraum verringert wird. Beim Arbeiten in kleinem Maßstab sind mit Erfolg mancherlei Wege beschritten worden, um dieseBedingungen zu erfüllen. Dies ist beim Arbeiten in .größerem Maßstab wesentlich schwieriger. Man hat hier vorgeschlagen, die dem Kohlenwasserstoff zuzumischende Sauerstoffmenge in mehrere Teilströme zu zerlegen und die Vermischung mittels parallel geschalteter Düsen vorzunehmen oder die beiden Gase durch Schlitze, Lochreihen oder Kanäle zusammenströmen oder mit hohen Geschwindigkeiten gegeneinanderprallen zu lassen und den sich an die Stelle der Vermischung anschließenden Raum, den das Gasgemisch bis zur Stelle der Flammenreaktion noch zu,durchströmen hat, möglichst klein zu halten, um dort ein zu langes, -schädliches Verweilen des vorgeheizten, sehr reaktionsfähigen Gemisches zu vermeiden. Ferner hat man es als zweckmäßig angesehen, bei der beschriebenen Unterteilung der Zuführungs- und Mischorgane auch den Flammenraum entsprechend breit auszuführen und .dieser Formgebung den Raum zwischen Mischorgan und Flammenraum anzupassen.
• Es hat sich aber gezeigt, daß derartige Vorrichtungen zwar eine wesentliche Verbesserung .darstellen, daß sie jedoch bei der Verarbeitung großer Kohlenwasserstoffmengen, z. B. bei Durchsätzen von iooo m3 Kohlenwasserstoffen oder mehr je Stunde, den Anforderungen eines Dauerbetriebes nicht genügen. Das Gasgemisch neigt dann auch in diesen Vorrichtungen zu vorzeitigen Reaktionen und zu Flammenrückschlägen, die auch bei genauer Überwachung kaum zu vermeiden sind, so daß häufige Betriebsunterbrechungen und Zerstörungen der Brenner die Folge sind.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Brennervorrichtung, die sich imwesentlichen aus einem um dieAchse der Strömungsrichtung desGasgemisches möglichst symmetrisch angeordneten Zuführungsorgan für die umzusetzenden Gase, einem sich daran anschließenden langgestreckten Mischraum von vorzugsweise Querschnitt und einem dem Flammenraum vorgeschalteten Gasverteiler zusammensetzt. Durch die angegebene symmetrische Ausbildung des Zuführungsorgans und die längliche Gestaltung des Mischraumes wird erreicht, daß die in aufgeheiztem Zustand eintretenden beiden Gase mit möglichst der gleichen Strömungsrichtung zusammentreten und' daß sich die Geschwindigkeit des Gasgemisches in .dem der Vervollständigung des Vermischens dienenden längen schmalen Raum so allmählich verlangsamt, daß sich keine Wirbel bilden, die zu einer schädlichen Verzögerung des Austritts aus dem Mischraum Anlaß geben würden. Die Länge des Mischraumes beträgt zweckmäßig mindestens das Dreifache seiner Breite. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, den Mischraum in Richtung des Gasverteilers konusförmig zu erweitern und dabei einen sehr schwachen Öffnungswinkel zu wählen.
• Die Strömungsgeschwindigkeit der beiden Gase an der Stelle ihrer Vereinigung wird so hoch gewählt, daß sich ,dort eine Flamme nicht halten kann. Zu diesem Zweck soll die Summe der mittleren Geschwindigkeiten des Kohlenwasserstoffgases und des Sauerstoffgases größer als etwa 7o m je Sekunde sein, bezogen auf o° und 76o mm Hg.
• Einige mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung ,dargestellt. In das Gaszuführungsrohr a (Abb. i) ist konzentrisch ein engeres, der Zuführung des anderen Gases dienendes Rohr b so eingesetzt, daß beide Rohre den Düsenkörper i bilden. Dieser geht in das Mischrohr 2 und anschließend in den konischen Mischraum 3 über, der von dem eigentlichen Reaktions- oder Flammenraum 5 durch den aus zahlreichen parallelen Rohren oder aus einem Block reit zahlreichen Kanälen bestehenden Gasverteiler 4 getrennt ist. Für eine schnelle Durchmischung der Gase ist es förderlich, wenn man einem der Gasströme Spiralrichtung erteilt, beispielsweise durch Anordnung eines Drallkörpers im Rohr b.
• Die in Abb. 2 dargestellte Änderung dieser Vorrichtung besteht darin, daß das Rohr b in ein Bündel engerer Rohre mündet.
• Bei den in Abb. 3 a und 3 b dargestellten Ausführungsformen wird durch eine Art Ringdüse bewirkt, daß der durch Rohr a eintretende Gasstrom sich aufteilt und daß der eine Teilstrom den durch Rohr b eingetretenen Gasstrom in der Achse und der ander Teilstrom ihn am Umfang trifft.
• Mit Brennervorrichtungen gemäß der Erfindung ist es möglich, wesentlich größere Kohlenwasserstoffmengen als bisher sicher und störungsfrei auf acetylenhaltige Gasgemische zu verarbeiten. Beispiel In eine der durch die Zeichnung veranschaulichten Vorrichtungen, deren Mischraum für einen stündlichen Durchsatz von iooo m3 Methan und 6oo m3 Sauerstoff eine Länge von 25o cm und einen Durchmesser von 25 cm am Austritt des Gasgemisches besitzt, tritt das Methan durch das Rohr a, .der Sauerstoff durch das Rohr, b ein. Beide Gase werden vor dem Eintritt auf 5oo bis 6oo° erhitzt. An der Stelle ihrer Vereinigung haben bei dieser Temperatur das Methan eine Geschwindigkeit von etwa 150 bis Zoo m/sec und. der Sauerstoff stoff eine Geschwindigkeit von etwa 300, m/sec. Den Flammenraum 5 verläßt ein Gemisch, das außer 8,8%Acetylen 6-,4% Methan, o,2% Äthylen, 24,6% Kohlenoxyd, 3,40/a Kohlendioxyd, 56,2.% Wasserstoff und o,40/0. Sauerstoff enthält.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung -von Koblenwasserstoffen mit Sauerstoff unter Flammenbildung, gekennzeichnet durch ein um die Achse der Strömungsrichtung des Gasgemisches möglichst symmetrisch angeordnetes Zuführungsorgan für ,die umzusetzenden Gase, einen sich daran anschließenden langgestreckten Mischraum von vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt und einen dem Reaktionsraum vorgeschalteten Gasverteiler.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsorgan aus konzentrischen Rohren besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Mischraumes mindestens das Dreifache seiner Breite beträgt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum in Richtung .des Gasverteilers konusförmig erweitert ist.