Wielokrotnie próbowano przetwarzac gazowe weglowodory alifatyczne, wyste¬ pujace w technice w bardzo wielkich ilo¬ sciach, w zwiazki, praktycznie latwo daja¬ ce sie zuzytkowac. Trudnosc przemiany polega na tern, ze przy stosowaniu wyso¬ kich temperatur tworza sie zwiazki rózne¬ go rodzaju, które znowu moga reagowac ze soba, tworzac niepozadane produkty. Zwiaz¬ ki te tworza sie w róznej ilosci, zaleznie od zastosowanej temperatury lub czasu ogrze¬ wania. Podczas gdy do rozszczepienia we¬ glowodoru wyjsciowego, które przebiega ze znacznem pochlanianiem ciepla, potrzeba bardzo wysokich temperatur, dalsza prze¬ miana zachodzi czesto przy silnem wywia¬ zywaniu sie ciepla. Osiagniecie duzej wy¬ dajnosci pewnych okreslonych zwiazków polaczone jest z duzemi trudnosciami, gdy reakcje rozszczepiania metanu i dalsza przeróbke otrzymanych cial posrednich przeprowadza sie jednoczesnie obok siebie, w tej samej przestrzeni.Szczególnie szkodliwy jest fakt, ze cia¬ la, powstajace przy rozszczepieniu weglo¬ wodorów alifatycznych, maja wyrazna sklonnosc do rozpadu na wegiel i wodór, a wiec produkty o mniejszej wartosci tech¬ nicznej, niz weglowodory. Poza tern nale¬ zy unikac wydzielania sie wegla, powodu¬ jacego lokalne przegrzanie, gdyz nawet male liosci oddzielonego wegla, dzialajac katalitycznie, wywolac moga niepozadany przebieg reakcji.Stwierdzono, ze przetwarzanie weglowo¬ dorów alifatycznych, nasyconych i niena-syconych, w wartosciowe zwiazki aroma¬ tyczne moze byc wykonane, gdy rozszcze¬ pienie weglowodoru wyjsciowego i dalsza przeróbke zwiazków posrednich prowadzic w dwóch róznych fazach. Przez oddzielenie obu reakcyj, które maja rózne zapotrzebo¬ wanie cieplne, mozna uniknac uszkodzenia powstajacych rdzeni zwiazków posrednich.Przez znane juz krótkotrwale ogrzewanie osiaga sie w pierwszej fazie daleko idace rozszczepienie weglowodorów wyjsciowych.Powstala przytem mieszanina gazowa zo¬ staje nastepnie przy znacznie nizszych temperaturach poddana reakcji kondensa¬ cji. W drugiej fazie, która po wiekszej cze¬ sci przebiega ze znacznem wydzielaniem ciepla, ma miejsce chlodzenie zapomoca odpowiedniego sposobu. Poniewaz zwiazki pozadane po wiekszej czesci daja sie od¬ dzielic juz przez zwykle oziebianie albo za¬ pomoca zwyklych metod kondensacyjnych, moga one byc latwo wydobyte z mieszani¬ ny reakcyjnej. Usuniecie ich moze takze miec miejsce zapomoca absorbcji odpo- wiedniemi cieczami. Weglowodory wyjscio¬ we albo inne weglowodory, zawarte jeszcze w reszcie gazowej, których dalsza przerób¬ ka na produkty pozadane wydaje sie ce¬ lowa, moga byc prowadzone w obiegu kolo¬ wym. Poniewaz przy rozszczepianiu weglo¬ wodorów wyjsciowych w wielu wypadkach tworza sie duze ilosci wodoru, celowe jest uwalniac od domieszki wodoru reszte gazo¬ wa w wiekszym lub mniejszym stopniu. Do tego moga byc uzyte zwykle metody, albo silne oziebianie, albo usuwanie zapomoca reakcyj chemicznych, np. uwodorniania.Sposób wedlug wynalazku ma prze- dewszystkiem zastosowanie do metanu w stanie czystym lub rozcieczonym, jaki wy¬ stepuje przy najrozmaitszych procesach technicznych. Moga pozatem znalezc zasto¬ sowanie i mieszaniny metanu z jego homo- logami, etylenem, lub innemi domieszkami, jak wodór, azot.Ogrzanie uzytych gazów w pierwszym stopniu moze byc uskutecznione przez, spa¬ lanie gazu albo przez ogrzewanie elektrycz¬ ne, przyczem weglowodór lub powietrze al¬ bo oba te gazy moga byc przedtem pod¬ grzane regeneratywnie albo rekuperatyw- nie. Przy ogrzewaniu gazowem poleca sie stosowanie do spalania gazów grzejnych tlenu albo gazów bogatych w tlen zamiast powietrza. W ten sposób moga byc szybciej osiagniete wysokie temperatury. Moga byc dalej uzyte zwykle srodki przenoszenia ciepla i zaoszczedzenie ciepla przy prze¬ prowadzaniu zarówno pierwszego, jak i drugiego stopnia sposobu. Przy stosowaniu ogrzewania gazowego w pierwszym stopniu reakcji jest wskazane, zwlaszcza w takich przypadkach, w których reakcja przebiega pod zmniejszonem cisnieniem, stosowac o- grzewanie takze pod zmniejszonem cisnie¬ niem. Przez to uniknie sie szkodliwych prze¬ plywów gazu. Cisnienie mozna obnizyc do Vio atm albo nawet ponizej. Przestrzenie reakcyjna i grzejna moga byc w dowolny sposób umieszczone obok siebie. Zarówno przy odprowadzaniu gazu reakcyjnego, jak i gazu grzejnego cieplo moze byc odzyska¬ ne zpowrotem regeneratywnie albo reku- peratywnie.Jako urzadzenie do wykonania sposobu moga byc zastosowane dwuprzestrzenne wymienniki ciepla. W urzadzeniach, uzy¬ wanych do wykonania reakcji, mozna sto¬ sowac dowolne cisnienie, poniewaz w prze¬ strzeniach do ogrzewania i reakcji jest u- trzymane w przyblizeniu jednakowe cisnie¬ nie, mniejsze od atmosferycznego. W nie¬ których wypadkach jest wskazane utrzy¬ mywanie w komorze reakcyjnej wyzszego cisnienia, niz w komorze grzejnej. W ten sposób zapobiega sie zmieszaniu gazu reak¬ cyjnego z gazem grzejnym, podczas gdy e- wentualne przeplywy gazu reakcyjnego nie maja praktycznego znaczenia dla wydaj¬ nosci. Celowo zostaje stosowana samoczyn¬ na regulacja cisnienia w obu przestrzeniach.Najstosowniejszym dla scian rozdzielczych — 2komory okazal sie budulec z ogniotrwalego materjalu ceramicznego. Przepuszczalnosc jego dla gazu, która wystepuje po dluz- szem uzyciu w wysokich temperaturach, nie jest szkodliwa, gdyz w obu przestrzeniach panuje w przyblizeniu jednakowe cisnienie.Szczególnie celowem okazalo sie wykona¬ nie spalania w obecnosci cial, dzialajacych katalitycznie.Fig. 1 przedstawia aparature do wyko¬ nania pierwszego stopnia reakcji, t. j. roz¬ szczepienia weglowodorów wyjsciowych na zwiazki posrednie. Nadaje sie ona zwla¬ szcza do przetwarzania metanu i mieszanin gazowych, zawierajacych metan, w acety¬ len, wzglednie mieszaniny, zawierajace ace¬ tylen.W przedstawionem urzadzeniu ma miej¬ sce magazynowanie ciepla, zawartego za¬ równo w uchodzacych gazach palnych, jak i w uchodzacych traktowanych mieszani¬ nach reakcyjnych. Blok 4, zaopatrzony w otwory poprzeczne i podluzne, sluzy jako przestrzen reakcyjna. Przez otwory podluz¬ ne wchodzi gaz reakcyjny, podczas gdy o- twory poprzeczne, przedstawione przerywa- nemi linjami, przyjmuja gaz grzejny. Do o- tworów podluznych bloku przylaczony jest z kazdej strony regenerator 8, podczas gdy cieplo gazów spalinowych, uchodzacych z komory paleniskowej 5, chwytane jest w regeneratorach 9.Wskazane urzadzenie posiada prócz te¬ go przewód odprowadzajacy 1 do gazu pal¬ nego, urzadzony na ruch zmienny. Do zmia¬ ny kierunku sluza kurki przestawiane 2, przeznaczone do odciagania gazu spalino¬ wego i doprowadzania powietrza, jak rów¬ niez kurki przestawiane 3, sluzace do od¬ ciagania i doprowadzania gazu reakcyjne¬ go. Dalej aparatura posiada urzadzenie 10 do nastawiania cisnienia w komorze pale¬ niskowej, jak równiez urzadzenie 11 do na¬ stawiania cisnienia w przestrzeni reak¬ cyjnej. 12 oznacza maszyne ssaca na gaz spalinowy, a 13 —- maszyne ssaca na gaz reakcyjny. 14 jest to wylot dla gazu reak¬ cyjnego, 15 — wylot dla gazu spalinowego.Aparatura zostaje uruchomiana w na- stepujacy sposób. Po odpowiedniem nasta¬ wieniu kurków 2 wpuszcza sie powietrze przez przewód 10 i przynalezny don rege¬ nerator 9 do komory paleniskowej 5, pod¬ czas gdy jednoczesnie potrzebne ilosci ga¬ zu palnego zostaja wprowadzone przez przewód 1 do przestrzeni paleniskowej 5.Spalanie gazu odbywa sie w wydrazeniach poprzecznych bloku reakcyjnego, przyczem potrzebne do reakcji cieplo przenosi sie na gazy reakcyjne, przeplywajace przez otwo¬ ry podluzne. Spaliny, uchodzace z otworów poprzecznych, wstepuja po przejsciu dru¬ giej czesci komory palnej, do przeciwlegle¬ go regeneratora, z którego zostaja z apara¬ tury usuniete zapomoca pompy ssacej.Jednoczesnie gaz reakcyjny, po odpo¬ wiedniem ustawieniu kurków 3, zostaje przez jeden z kurków 3 i 11 prowadzony do przynaleznego regeneratora 8. Z tego regeneratora przechodzi on do otworów po¬ dluznych bloku 4, w których zachodzi reak¬ cja, zuzywajaca cieplo gazów palnych. Cie¬ plo uchodzacego gazu reakcyjnego zostaje zmagazynowane w przeciwleglym regenera¬ torze 8. Gaz reakcyjny zostaje usuniety za¬ pomoca maszyny ssacej 13.Kierunek gazu palnego i gazu reakcyj¬ nego moze byc dowolnie zmieniany. Zmiana moze byc uskuteczniona po przyjeciu przez regeneratory dostatecznej ilosci ciepla.Zmiana kierunku dla gazu reakcyjnego i zmiana dla gazu palnego moga byc przed¬ siebrane jednoczesnie albo tez w róznych czasach i w róznych okresach.W danym przykladzie gaz palny zostaje wprowadzony przez przewód /, a powie¬ trze — przez przewód 10. Wprowadzanie gazu moze tez byc uskuteczniane przez 10, a powietrze — przez 1. Nastepnie regenera¬ tory 9 przy celowym podziale moga byc jednoczesnie uzyte do ogrzania powietrza i gazu palnego, przyczem dalsze ilosci gazu — 3 —palnego albo powietrza moga byc wprowa¬ dzone przez /. W tym ostatnim przypadku mozna takze zaniechac dodatkowego dopro¬ wadzenia powietrza lub gazu palnego przez 1.Wskazane jest zuzycie ciepla gazu reak¬ cyjnego do wytwarzania pary. Mozna tez za¬ stosowac cieplo mieszaniny gazowej, otrzy¬ manej w pierwszym stopniu, do utrzymania temperatur w drugim stopniu reakcji. Prze¬ prowadzanie drugiego stopnia pracy wy¬ maga szczególnie starannego regulowania ciepla. Uskutecznia sie to w ten sposób, ze naprzeciw goracych scian znajduja sie sciany zimne, aby osiagnac dostatecznie szybkie odprowadzenie nadmiaru ciepla.Przytem szczególnie celowy okazal sie u- klad, przy którym wzglednie chlodne czesci scian skladaja sie z wiazek rur, które na¬ pelnia sie woda o dowolnej temperaturze, e- wentualnie woda, gotujaca sie pod cisnie¬ niem. Zamiast wody moze byc zastosowana kazda inna odpowiednia ciecz, przytem ciecz ta stosowana byc moze przy wrzeniu pod zwiekszonem, normalnem albo zmniej- szonem cisnieniem. Okazalo sie celowe do¬ bierac temperature wlotowych mieszanin gazowych, które zawieraja utworzone zwiazki posrednie, tak, zeby bez dodatko¬ wego ogrzewania osiagnac cieplo tworzenia sie pozadanych zwiazków w drugim stopniu przeróbki.Dalej moze byc przedsiewziete podgrze¬ wanie gazów, wprowadzanych do reakcji, zapomoca ciepla gazów reakcyjnych z pierwszego albo drugiego stopnia pracy. W ten sposób mozna uskuteczniac daleko ida¬ ce oziebianie w dowolnem miejscu reakcji.Gazy, idace do reakcji, moga byc wyzyska¬ ne dla oziebienia drugiego stopnia reakcji.Jesli gazy, idace z pierwszego stopnia do drugiego, sa oziebiane, moga one byc takze uzyte do oziebiania drugiego stopnia, przy- czem osiagaja one jednoczesnie temperatu¬ re konieczna dla reakcji. Srodek ten jest szczególnie wtedy celowy, gdy stosowane jest oziebianie gazów, wychodzacych z pierwszego stopnia reakcji, ze wzgledów technicznych, np. dla odsysania pompami.Dla odprowadzania ciepla w drugim stopniu reakcji szczególnie celowym okazal sie srodek, polegajacy na wprowadzaniu miedzy sciany o róznych temperaturach cial o dobrem przewodnictwie cieplnem, W obu stopniach reakcji moga byc dla przyspieszenia przemiany uzyte katalizato¬ ry. Jezeli w drugim stopniu reakcji miedzy scianami umieszczone sa ciala o dobrem przewodnictwie cieplnem, to stosuje sie je celowo jako nosniki dla katalizatorów.Przeprowadzanie metanu w benzen przez zwykle ogrzewanie jest utrudnione przez to, ze przebiegajace reakcje maja róz¬ ne zapotrzebowanie ciepla. Przez podzial sposobu na rozszczepienie metanu i konden¬ sacje utworzonych cial posrednich osiagnie¬ te zostaje bardzo znaczne zwiekszenie wy¬ dajnosci. Np. gdy metan; w stanie praktycz¬ nie czystym lub rozcienczonym, zostaje najpierw w ciagu krótkiego czasu, np. mniej niz xh sekundy, ogrzany do tempera¬ tury powyzej 1100°, to metan czesciowo przechodzi w acetylen. Nastepnie miesza¬ nina gazowa, zawierajaca acetylen, zostaje poddana przez dluzszy czas dzialaniu wyso¬ kich temperatur 600° -s- 650° z szybkiem odprowadzaniem nadmiaru ciepla. Odbywa sie to w ten sposób, ze naprzeciw goracych scian stoja zimniejsze. Gaz moze byc przy¬ tem poddany dzialaniu odpowiedniego ka¬ talizatora, np. tlenku glinu lub tlenku glinu z dodatkiem 10% weglanu potasu. Z mie¬ szaniny, traktowanej w ten sposób, wytwo¬ rzony benzen moze byc w znany sposób od¬ ciagany.Na fig. 2 podany zostal przyklad wyko¬ nania sposobu. W pierwszym stopniu, który na rysunku nie jest uwzgledniony, tworzy sie 10% acetylenu przy przepuszczaniu me¬ tanu przez ogrzana do okolo 1400° rure szerokosci 2 mm. Czesciowo moga byc o- trzymane jeszcze wyzsze wydajnosci. W — 4 —teni stadjum benzen nie wystepowal w ilo¬ sciach, dajacych sie wykazac. Kondensacja acetylenu udaje sie praktycznie do 100%, jezeli pracuje sie w naczyniu, w któreni przeciwstawia sie sobie zimne i gorace po¬ wierzchnie. Odpowiednio do tego, miesza¬ nina gazowa, otrzymana w pierwszem sta- djum reakcji, traktowana zostaje w apara¬ turze wedlug fig. 2. Wedlug tej figury rura 16 zaopatrzona jest w rure doprowadzaja¬ ca 20 i rure odprowadzajaca 21. Przez rure 16e wykonana np. z porcelany, przeprowa- dzona jest rura 17 ze stosownego materjalu, np. z miedzi. Do rury tej wstepuje przez przewód doprowadzajacy 18 gotujaca sie woda, opuszczajaca rure przez przewód odprowadzajacy 19. Rura reakcyjna osa¬ dzona jest w bloku 22. Mieszanina, otrzy¬ mana w pierwszem stadjum, wchodzi do ru¬ ry 16 przez przewód 20 przy temperaturze okolo 600°. Przez odpowiednia szybkosc wody, przeprowadzanej przez rure miedzia¬ na, daje sie dowolnie regulowac odplyw ciepla egzotermicznej reakcji tak, ze la¬ two mozna praktycznie osiagnac calkowita przemiane acetylenu. Przy odpowiedniem regulowaniu szybkosci przemiany miesza¬ niny gazowej 80% acetylenu przechodzi w weglowodór aromatyczny. Ogólna wydaj¬ nosc dla benzenu przedstawia sie przy tym dwustopniowym sposobie znacznie wyzej, niz przy jednostopniowym. Podczas, gdy wedlug innych danych otrzymuje sie 30 g benzenu na 1 m3 metanu, wedlug sposobu dwustopniowego mozna osiagnac 100 g ben¬ zenu i wiecej.Fig. 3 przedstawia przyklad uzycia cial o dobrem przewodnictwie cieplnem do regu¬ lacji temperatury w drugiem stadjum pro¬ cesu. Przez rure kontaktowa 16 przechodzi rura chlodzaca 17 z przewodem doprowa¬ dzajacym gaz 18 i odprowadzajacym 19.Doprowadzanie gazu reakcyjnego odbywa sie przez rttre 20, odprowadzanie tego ga¬ zu — przez rure 21. Wypelniacze do odpro¬ wadzania nadmiaru ciepla reakcji sa ozna¬ czone przez 23; 22 przedstawia urzadzenie grzejne. Oziebianie moze byc wykonane przez przeprowadzanie gazu albo wysoko- wrzace) cieczy, np. wody pod Wysokiem cisnieniem. Ciala, sluzace od odprowadza¬ nia ciepla, moga byc wykonane z materja- lów, zwykle do tego celu uzywanych.Przemiana nasyconych i nienasyconych weglowodorów alifatycznych w weglowodo¬ ry aromatyczne daje sie osiagnac przez do¬ wolna regulacje wysokosci i czasu trwania ogrzewania. W ogólnosci zaleca sie przy skróceniu dzialania podwyzszanie tempe¬ ratury. Np. z gazu o wysokiej zawartosci metanu przy 1320° i 50 mm cisnienia w 0,05 sekundy uzyskuje sie acetylenu 10%. Je¬ zeli przemiana metanu zostaje prowadzona przy 1390° w jednakowych poza tern wa¬ runkach, to te sama wydajnosc acetylenu o- trzymuje sie juz w ciagu 0,012 sek. PL