Wiadomo, ze mozna wytwarzac z we¬ glowodorów ubozszych w wegiel weglowo¬ dory bogatsze w wegiel, np, z metanu ace¬ tylen, przez ogrzanie takich weglowodorów do wysokich temperatur. Oprócz tego wia¬ domo, ze takie ognzanie mozna wywolac nietylko zapomoca ogrzewania elektryczne¬ go lub luku swietlnego, lecz równiez badz mieszajac ogrzewany weglowodór z niedo¬ stateczna iloscia tlenu i wywolujac czescio¬ we spalanie, badz tez przeprowadzajac taki weglowodór przez plomien, otrzymany w wyniku reakcji chemicznej.Jednakze okazalo sie, ze przy stosowa¬ niu metod, w których ogrzanie odbywa sie kosztem czesciowego spalania, uzyskuje sie stosunkowo nieznaczne wydajnosci. Zna¬ leziono, ze przez czesciowe spalanie meta¬ nu z tlenem otrzymuje sie gaz ostateczny, zawierajacy najwyzej 3,5% acetylenu, o- raz ze zwiekszenie stezenia acetylenu do najwyzszej dotychczasowej wartosci 5% wymaga tak wielkiego dodatku tlenu, ze proces staje sie nieekonomiczny. Niskie wartosci stezenia acetylenu nie mogly byc zwiekszone dlatego, ze przy dotychczas stosowanych aparatach nie byly przewi¬ dziane pewne urzadzenia zabezpieczajace.Czas ogrzewania musi byc dostatecznie dlugi Aty mogla wytworzyc sie najwyzsza ilosc icrtylenu, 'jednakze musi on byc rów¬ niez tak krótki, aby pozostawalo mozliwie najmniej czasu dla oddzialywania powsta¬ jacej pierwotnie pary: wodnej na utwo¬ rzone weglowodory, np. na acetylen, wzglednie, aby nie bylo zupelnie czasu dla przebiegajacego wolniej bez katalizatorów ustalania sie równowagi gazu wodnego.Aby uzyskac czas ogrzewania, potrzebny dla wytworzenia sie acetylenu w obecnosci pary wodnej w danej temperaturze, ko¬ niecznem jest, aby czesciowe spalanie za¬ chodzilo w rurowatych przestrzeniach o st^unkowo malym przekroju. Wymagane w tym celu srednice leza najlepiej pomie- ' dzy 2 nnm & |0 ma wzglednie odnosne przekroje miedzy 4 a 100 mm2. Rurowate przestrzenie winny byc tern dluzsze, im wiekszy jest obrany przekrój. W przypad¬ ku rur dlugosc •winna byc przynajmniej 10 razy wieksza od srednicy. Korzystnie jest ogrzewac mieszanine przed spalaniem kosztem ciepla gazów reakcyjnych, najle¬ piej oddzielnie podgrzewajac gaz, zawiera¬ jacy metan i tlen. Jest to tern istotniejsze, ze korzystnem jest uzywac gazów odloto¬ wych do podgrzewania gazu, zawierajacego tlen i metan, nie bezposrednio po wyjsciu ze strefy ogrzewania, lecz po oziebieniu o kilkaset stopni, aby podczas oddawania ciepla, co przeciez wymaga czasu, nie ule¬ galy one przemianom, polaczonym z roz¬ padem acetylenu. Wyzej wspomniane ozie¬ bienie gazu reakcyjnego uskutecznia sie •najkorzystniej w ten sposób, ze w miejscu, gdzie opuszcza on wlasciwa przestrzen re¬ akcyjna, dodaje sie do niego innego ozie¬ bionego gazu reakcyjnego, z którego e- wentualnie usunieto juz acetylen. Mozna rówtniez uskuteczniac oziebienie, wykorzy¬ stujac cieplo do wytwarzania pary. Do te¬ go celu mozna, rzecz jasna, uzywac rów¬ niez goracego gazu reakcyjnego, nieco o- ziebionego przez rozcienczenie zimnym ga¬ zem reakcyjnym. Dla wykonania sposobu korzystne jest równiez wstepne ogrzewa¬ nie gazów zapomoca innych zródel ciepla, np. elektrycznosci, zas dla zabezpieczenia ruchu moze byc korzystnem zastosowanie stalego nieznacznego dodatkowego ogrze¬ wania elektrycznego, ewentualnie pod po¬ stacia iskry, aby zapewnic wypalenie sie mieszaniny reakcyjnej.Nawet przy wysokich wydajnosciach a- cetylenu, wynoszacych okolo 10%, nie wszystek metan gazu reakcyjnego zostaje przetworzony na acetylen. Wobec tego, je¬ sli prowadzi sie proces tak, aby w gazie reakcyjnym stosunek tlenku wegla do wo¬ doru byl mozliwie najblizszy stosunkowi 1 : 2, oznacza to dalsze zwiekszenie i tak juz wysokiej ekonomicznosci procesu. W tych warunkach mozna, po usunieciu acety¬ lenu, uzywac pozostalego gazu do syntezy benzyny, tern bardziej, ze podczas opisane¬ go wyzej procesu zostaly juz zniszczone bez koniecznosci dalszych zabiegów siarko¬ we zwiazki organiczne, wystepujace zazwy¬ czaj w surowych gazach, a niekorzystne dla procesów katalitycznych.Przy stosowaniu nowego sposobu moz¬ na wytwarzac oprócz acetylenu, równiez i inne weglowodory, jak np. etylen i ben¬ zen.Niniejszy wynalazek mozna równiez wykonywac w ten sposób, ze czesc ciepla, potrzebnego do przeksztalcenia weglowo¬ dorów ubozszych w wegiel na weglowodo¬ ry bogatsze w wegiel, uzyskuje sie od pod¬ grzanego uprzednio nosnika ciepla, a tyl¬ ko reszte potrzebnego ciepla wytwarza sie w opisany wyzej sposób przez doprowa¬ dzenie tlenu i bezposrednie czesciowe spa¬ lanie. W ten sposób osiaga sie znaczna o- szczednosc tlenu.Mozna przytem korzystnie postepowac w ten sposób, ze, stosownie do systemu re¬ generacji, najpierw ogrzewa sie nosnik cie¬ pla, a nastepnie przepuszcza sie gaz reak¬ cyjny z dodatkiem pozadanej ilosci tlenu,wzglednie powietrza, przyczem w najgo¬ retszej strefie zachodzi czesciowe spala¬ nie. Nastepnie odbywa sie ponowne ogrze¬ wanie nosnika ciepla i ponowne przepu¬ szczanie mieszaniny reakcyjnej z tlenem i t. d. na zmiane.Przyklad L Przez rure z masy Pytago- rasa (swiatlo = 3 mm, strefa reakcyjna 100 mm) przepuszcza sie mieszanine meta¬ nu z tlenem w stosunku 2 : 1 z predkoscia przeplywu 105 litrów na godzine. Tempe¬ ratura rury wynosi 1150° h- 1200°C.Gaz poczatkowy: 0,0% C02, 0,0% C2ff2, 33,6% 02, 1,8% CO, 0,4% H2, 59,4% CH« 0,0% C2H6, 4,8% N2.Gaz ostateczny: (Po skropleniu powsta¬ lej pary wodnej, ekspansja 10 -s-. 15%) 2,5% C02, 9,5% CJIV 0,2% 02, 23,5% CO, 50,9% H2, 10% Cff4, 0,0% C2ff61 3,4% N2, Wydzielanie sie wegla nie zachodzi. Z 1 m3 metanu tworzy sie 210 g acetylenu i okolo 20 cm3 lekkiego oleju.Zatem z, okraglo biorac, 5,5 m3 metanu i 3 m3 tlenu tworzy sie 1 m3 acetylenu i 8,5 m3 bogatego w wodór gazu wodnego, o stosunku tlenku wegla do wodoru, wyno¬ szacym okolo 1:2.Z powyzszego przykladu wynika, ze nietylko udalo sie osiagnac przemiane me¬ tanu na acetylen w nieznanym dotad stop¬ niu (35% metanu uleglo przemianie na a- cetylen), ale i zuzycie tlenu, mianowicie 3 m3 na 1 m3 wytworzonego acetylenu, jest nizsze, niz dotychczas znane.Przyklad II. Przez wspomniana wyzej aparature przeprowadza sie gaz koksowni¬ czy z tlenem w stosunku 5:1. Najlepsza wydajnosc acetylenu, mianowicie 6,2% w gazie ostatecznym, uzyskuje sie przy tem¬ peraturze rury, wynoszacej 1000°C i dla czasu ogrzewania 8,5 tysiacznych sekundy; polowa tego czasu daje tylko 1,8% acety¬ lenu, zas dwa razy dluzszy czas — 5% a- cetylenu w gazie reakcyjnym. W tempera¬ turze 1600°C powstaje przy czasie ogrze¬ wania 2,9 tysiacznych sekundy najwyzsza wydajnosc acetylenu, mianowicie 6,6%. W tej samej temperaturze okres ogrzewania, wynoszacy 6 tysiacznych sekundy, daje juz tylko 4 -r- 5%r zas 12 tysiacznych sekun¬ dy — mniej niz 1 % acetylenu w gazie re¬ akcyjnym* Podczas próby, wykonanej w 1600°C, która daje gaz reakcyjny o zawartosci 6,6% acetylenu, skoro gaz poczatkowy za¬ wiera 19,6% metanu, zas do Wytworzenia jednej objetosci acetylenu potrzebne sa dwie objetosci metanu, — 67% metanu zo¬ stalo przetworzone na acetylen w ciagu jednego procesu. Pozostaly po tym proce¬ sie gaz zawiera, rzecz jasna, tlenek wegla i wodór nie w stosunku 1:2; gazy te znaj¬ duja sie w stosunku 1 : 4. Jesli gaz ten ma byc zuzytkowany do syntezy benzyny, odbywa sie to najkorzystniej w mieszani¬ nie z gazem wodnym.Reasumujac, mozna rzec, ze przez wla¬ sciwe wymierzenie czasu ogrzewania moz¬ na osiagnac nieznana dotychczas ekono- micznosc przemiany na acetylen.Przyklad III. Gaz o skladzie 2,7% CO, 0,3% H2, 89,8% C#4, 7,2% N2 wcho¬ dzi przez przewód 12 (fig. 1), a 99%-owy tlen — przez przewód 13 do mieszalni 4, gdzie nastepuje takie zmieszanie obu ga¬ zów, ze powstala mieszanina gazowa wy¬ kazuje zawartosc 34% tlenu.Po wymieszaniu mieszanina gazowa do¬ staje sie przez regenerator 6, gdzie zostaje nagrzana, do komory rozdzielczej 2, gdzie nastepuje podzial na wlasciwe przestrzenie reakcyjne 1, skladajace sie z wiekszej ilo¬ sci rur o srednicy okolo 3 mm. Przestrzen ogrzewcza 40 cm przechodzi mieszanina ga¬ zowa w 0,003 sekundy. Zaplon mieszaniny gazowej nastepuje na poczatku strefy re¬ akcyjnej przez wspólne dla wszystkich ze¬ wnetrzne ogrzanie elektryczne 10. Dopro¬ wadzenie pradu jest uskuteczniane zapo- moca elektrod 11. Przy wylocie gazu z przestrzeni reakcyjnej zostaje do niego do¬ mieszany w celu momentalnego ochlodze- — 3 —liia doprowadzany do komory rozdzielcze) 3 ptzez przewód 9 odpowiedni gaz, np. u- wolniony od acetylenu gaz koncowy w ilo¬ sci % objetosci gazu koncowego. Dalsze chlodzenie gazu nastepuje w regeneratorze 7, któremu gaz oddaje swoje cieplo; na¬ stepnie przez mieszalnie 5 i przewód 14 gaz opuszcza piec. Domieszanie zimnego gazu nie wywiera praktycznie wplywu na bilans cieplny, poniewaz domieszany gaz równiez oddaje swoje cieplo regeneratorowi. Po o- kreslonym czasokresie pracy kierunek prze¬ plywu gazu zostaje zmieniony. Po skrople¬ niu pary wodnej koncowy gaz, bez uwzgled¬ nienia gazu, dodanego w celu oziebienia, ma sklad nastepujacy: co, CJi, C„Hm (h CO H, CH4 *2 1,0 10,0 1,0 0,1 24,6 50,0 — 13,3 odpowiednio do rozprezenia 13% w odnie¬ sieniu do poczatkowego gazu.Przyklad IV. 99%-owy tlen i gaz o skladzie co, C,H, CnHm o, co H2 CHi N2 — .— 0,3 0,4 0,1 3,2 94,8 1,2 zostaja przez przewody 13 i 12 (fig. 2) do¬ prowadzane do mieszalni 4. Mieszanie od¬ bywa sie tak, ze mieszanina gazowa zawie¬ ra 34% tlenu. Ta mieszanina gazowa do¬ staje sie przez regenerator 6 i kanal 18 po przejsciu przez klape 20 do wlasciwej prze¬ strzeni reakcyjnej /, skladajacej sie z wiek¬ szej ilosci rur albo kanalów o srednicy 3 mm, Dlugosc tych kaaialów reakcyjnych wynosi 40 ca Po wyjsciu gazu reakcyjne¬ go z przestrzeni reakcyjnej 1 dostaje sie koncowy gaz, przy zamknietej klapie 2/, do kotla 17; tu zostaje momentalnie ozie¬ biony, w nastepnym reigeneratorze 7 oddaje pozostale swoje cieplo i opuszcza przez mieszalnie 5 piec przez przewód 14. Ko¬ ciol 17 jest wlaczony celem wyzyskania w postaci pary ciepla, które nalezy odpro¬ wadzic natychmiastowo.Zaplon mieszaniny reakcyjnej odbywa sie -w przestrzeni reakcyjnej przez ze¬ wnetrzne, wspólne dla wszystkich rur o- grzewanie elektryczne 10 z elektrodami 11.Czas przebywania gazu w przestrzeni reak¬ cyjnej wynosi 0,0045 sek. Sklad koncowe¬ go gazu przy rozprezeniu 25% jest naste¬ pujacy: co, C-Ji, c,flm o2 co H, CHt *2 2,4 8,4 1,1 2,1 21,2 48,6 16,3 0,9 Kierunek gazu zmienia sie samoczynnie w zaleznosci od okresu pracy.Przyklad V. W odpowiadajacym przy¬ kladowi IV przypadku prace wykonywa sie w taki sam sposób, z ta tylko róznica, ze przed kazda mieszalnia pieca sa ulozone dwa odpowiednio umieszczone, lezace obok siebie regeneratory, wskutek czego cieplo gazów reakcyjnych zostaje uzyte zarówno do ogrzania tlenu, jak i przerabianego gazu.Przyklad VI. Gaz o skladzie: co2 0,0 C2ff2 0,0 CnHm 0,0 02 0,0 — 4 —CO 0,5 H2 0,6 CH4 97,5 N2 1,4 zostaje przez przewód 14 (fig. 3) wpuszcza¬ ny do zestawu piecowego. Po przejsciu przez kociol 17 dostaje sie gaz do komory rozdzielczej 3, gdzie odbywa sie izmiesza- nie z wprowadzonym przez przewód 15 99%-owym tlenem. Mieszanina gazowa za¬ wiera 36% tlenu. W tej komorze 3 naste¬ puje podzial gazu na przestrzenie reakcyj¬ ne 1, skladajace sie z wiekszej ilosci rur albo kanalów o przeswicie 5 mm. Dlugosc przestrzeni reakcyjnej wynosi 40 cm, a czas przebywania gazu 0,007 sek.Gaz koncowy, po wylocie z wlasciwej przestrzeni reakcyjnej, dostaje sie przez komore 2 do kotla 16, gdzie moze nastapic momentalne oziebienie. Gaz opuszcza piec przez przewód 12. Sklad jego jest naste¬ pujacy: co2 C2H2 CA o2 co H2 CH4 N2 3,1 8,1 1,2 0,9 24,4 48,8 12,9 0,6 Rozprezenie wynosi 17%. Zaplon mieszani¬ ny gazowej w przestrzeni reakcyjnej wyko¬ nywa sie przez zewnetrzne, wspólne dla wszystkich rur elektryczne ogrzewanie 10 z elektrodami 11 .Przyklad VII. W piecu, jak w przykla¬ dzie III (fig. 1), ale bez regeneratorów do odzyskiwania ciepla, zostaje do mieszalni 4, lezacej w tym przypadku bezposrednio przed komora rozdzielcza 2, wpuszczany 90% etan gazowy, zawierajacy 3,1 % Cn Hm% 0,4% 02, 0,6% CO, 0,4% H2, 2,9% CH™i 2,6% N2 i 99,5%-owy tlen. Ilosci nalezy tak regulowac, by stosunek pomiedzy eta^ nem i tlenem wynosil 1,93 : 1. Zamiast u- zytego w przykladzie II elektrycznego o- grzewania z drobnym weglem albo masa kryptolowa, zostaje do zaplonu mieszaniny uzyte nieprzedstawiome na rysunku* ogrze¬ wanie elektryczne oporowe zapomoca pre¬ tów z fekrlborundu, fetórte równiez i podczas procesu dostarcza cieplo dodatkowe dla u- trzymania temperatury przy 1150°.Czas przebywania gazu w piecu, w któ¬ rym dlugosc przestrzeni ogrzewczej wynosi 20 cm, wynosi 0,007 sek.Po skropleniu powstalej pary wodnej wykazuje koncowy gaz rozprezenie 67 %.Sklad gazu jest nastepujacy: co2 C2H2 c.K o2 co H2 CH4 N 1,1 9,9 9,1 0,2 20,2 41,6 15,7 2,2 PL