Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania weglowodorów z polaczenia dwu skladników: wegla i wodoru, uskutecz¬ nianego zapemoca luku, iskry lub fal elek¬ trycznych. Wynalazek obejmuje ponadto urzadzenie, skladajace sie z zespolu apara¬ tów do przeprowadzenia tego sposobu.Wegiel w stanie stalym wykazuje wzgle¬ dem wodoru powinowactwo, jak wiadomo, niewielkie i w celu polaczenia ich nalezy wylozyc znaczne ilosci ciepla.Równiez i wegiel w postaci gabczastej, t. j. w postaci otrzymywanej przez zwegla¬ nie cukru laczy sie z wodorem dopiero w temperaturze 1200° C, dajac metan.Wegiel w stanie spoistym lub w posta¬ ci grafitu laczy sie z wodorem dopiero w temperaturze luku elektrycznego, dajac a- cetylen.Tak wysokie temperatury sa niezbedne celem uprzedniego przetworzenia wegla w gaz lub pare, które lacza sie z wodorem, wyzwalajac najczesciej cieplo.Jesli przeto zamiast wegla stalego u- zyc, jako materjal wyjsciowy, wegla wol¬ nego lub zwiazanego w stanie gazowym lub parowym, natenczas laczenie sie jego z wodorem w celu wytworzenia weglowo¬ dorów musi zachodzic latwiej.Tak np. ustalono, ze wodór laczy sie z weglem w stanie lotnym, znajdujacym sie np. w tlenku wegla, pod wplywem spro¬ szkowanych metali po nagrzaniu gazu do temperatury okolo 200° C.Wiadomo z drugiej strony, ze iskra e- lektryczna wytwarzana np. przez silna cew¬ ke indukcyjna, przez magneto lub przez maszyne elektryczna cierna, moze dostar¬ czyc ogromnych ilosci ciepla pomimo sla¬ bego swego natezenia Skoro iskra przeskakuje miedzy e- lektrodami wlasciwie dobranemi, natenczas do skutku cieplnego przylacza sie równiez i efekt chemiczny lub powstajacych przytem promieni ultrafioletowych.Ponadto odrywajace sie niezmiernie drobne czasteczki elektrod wytwarzaja silne bombardowanie czasteczek gazu, co daje poczatek silnemu falowaniu, wywolu¬ jacemu silne cisnienie, a równiez dysocjacje obrabianego gazu, ich jonizacje i wreszcie kruszenie, kurczenie, kondensacje, lacze¬ nie i polimeryzacje. Wreszcie iskra elek¬ tryczna, kruszac elektrode, dziala katali¬ tycznie i przyspiesza laczenie sie wegla z wodorem.Sposób, stanowiacy przedmiot wynalaz¬ ku, polega na laczeniu stopniowem, stadja- mi kolejnemi, wegla wolnego lub zwiazane¬ go, znajdujacego sie w stanie gazowym, z wodorem równiez wolnym lub zwiazanym, znajdujacym sie w stanie gazowym, przy- czem laczenie to uskutecznia sie na dro¬ dze termicznej, chemicznej, mechanicznej, falowania, jonizacji, zapomoca katalitycz¬ nego dzialania luku, iskry lub wplywów elektrycznych.Proces ten przebiega w kilku fazach, w zaleznosci od natury gazu obrabianego i celu, do jkkiego sie zdaza. Ponizej opisano, tytulem przykladu, przebieg reakcji che¬ micznej w wypadku zastosowania, w cha¬ rakterze tworzywa wyjsciowego do wytwa¬ rzania weglowodorów plynnych, tlenku wegla.Wegiel, najkorzystniej w postaci tlenku wegla (CO), jaki sie otrzymuje w miesza¬ ninie z wodorem w czadnicowym gazie wod¬ nym, poddaje sie w atmosferze wodoru dzialaniu luku lub iskry elektrycznej.Reakcje te mozna wyrazic w sposób np. nastepujacy: 3CÓ + 5 H2 = 2 CH± + C02 + H20.Para wodna ulega skropleniu, kwas we¬ glowy zostaje pochloniety i mozna go zwró¬ cic do czadnicy, gdzie w obecnosci wegla zostanie zredukowany na tlenek wegla.Reakcja powyzsza jest spalaniem sie tlenku wegla w atmosferze wodoru lub tez odwrotnie, przyczem otrzymany metan za¬ wiera okolo 75% wegla, uzytego do reakcji.Otrzymany metan (CHJ poddaje sie dzialaniu iskry elektrycznej, wskutek czego otrzymuje sie glównie acetylen i wodór.Np.: 2 CHL = C2H2-\- 6 H równiez CHL + CO= C2H2 + H20 lub C//4 + CO + 2 H2 = C2HL + H20. \ r Acetylen (C2H2) pozbawiony wody i poddany ponownie dzialaniu iskry lub luku elektrycznego w obecnosci wodoru daje glównie, w mysl równan: C2H2 + H2= CM, i C2H, + H2= C2H6.W ten sposób uwodorniajac lub na- weglajap stopniowo (czasteczki weglowo¬ dorów prostych otrzymuje sie weglowodory coraz to bardziej skondensowane.Cykl tych reakcyj prowadzi sie w szere¬ gu polaczonych ze soba retort, przez które gaz przeplywa^ podlegajac dzialaniu luku, iskry lub czynników elektrycznych.Na zalaczonym rysunku^ uwidoczniono, tytulem przykladu, jedna z form wykona¬ nia odnosnego aparatu. Cyfry j, 2, 3, 4 i t d. oznaczaja naczynia reakcyjne, pola¬ czone ze soba rurami metalowemi, które w 'przykladzie przytoczonym odgrywaja jed¬ noczesnie role elektrod i posiadaja kon¬ ce wykonane z zelaza, glinu, miedzi, niklu, zelazo-niklu lub sodu, potasu lub tez ze stopów tych metali.Elektrody a, c, e i g sa polaczone z jed-nym z zacisków maszyny indukcyjnej, elek¬ trody zas b, d, /, h, i t. d. z zaciskiem drugim.Gaz, podlegajacy obróbce, doprowadza sie do retorty 1 rura a, po przejsciu zas re¬ torty i po przereagowaniu w luku (który oznaczono linja kreskowana) plynie prze¬ wodem b do przyrzadu oczyszczajacego lub do skraplacza E, skad odplywa, do retorty nastepnej 2 i t. d.Wodór i inny niezbedny do reakcji gaz, jak np. tlenek wegla, metan, acetylen do¬ plywaja przewodami d, clf elf g.Proces kondensowania gazów odbywa sie w sposób nastepujacy: Powietrze lub inny gaz, znajdujacy sie ewentualnie w aparaturze, wytlacza sie strumieniem wodoru.Nastepnie miedzy rurami a i 6, c i d, e i / i t- d. mieszczacemi sie wewnatrz szczel¬ nych retort przepuszcza sie iskre, luk lub fale elektryczne, a to zaleznie od gazu, podlegajacego obróbce, poczem rura a wprowadza sie gazy, jak np. tlenek wegla i wodór, rura zas ax wodór dodatkowy.W wypadku opisywanym, o którym mo¬ wa, gaz wyplywajacy przez b sklada sie glównie z metanu, kwasu weglowego i pary wodnej, które oczyszczaja sie w Ex.Metan (CHJ, wyplywajacy przez o, plynie do retorty 2, gdzie w dalszym ciagu ulega dzialaniu luku lub iskry elektrycznej, przeskakujacej miedzy c i d.Przewodem e do retorty doprowadza sie tlenek wegla i niezbedny wodór. W wy¬ padku powyzszym gazy te w retorcie 2 daja acetylen, który po oczyszczeniu w Ex na¬ plywa do retorty 3 i t. d.Reakcje te mozna przeprowadzic za¬ leznie od natury gazów, w temperaturze zwyklej, lub tez mozna uprzednio ogrzac gazy do 500° C pod cisnieniem zwyklem lub docliodzacem nawet do 30 atm.Retorty mozna w razie potrzeby ogrze¬ wac i umieszczac w nich metale sproszko¬ wane, które, dzieki katalitycznemu dziala¬ niu, przyspieszaja reakcje.W ten sposób mozna, wychodzac z we¬ glowodorów prostych otrzymac weglowo¬ dory mniej lub wiecej zlozone (skondenso¬ wane).Zapomoca tego sposobu i urzadzenia mozna otrzymac weglowodory nasycone, weglowodory szeregu etylenowego i benzo¬ lowego wedlug reakcyj, wyrazonych wzora¬ mi ponizej podanemi, przyczem mozna roz¬ poczac reakcje w jakiemkolwiek stadjum i zatrzymac sie w punkcie dowolnym. Moz¬ na przeprowadzic np, szereg reakcyj naste¬ pujacych: a) Weglowodory nasycone: 3 CO + 5 Ho = 2 CH4-\-C02 + HoO; CH4 + CO + 2H2 = C2H6 + C02 + /2<9; C2//6 + CO + 2 H2= CSH8 + H20; CSH8 + CO + 2 H2 = C4H,0 + //20; C±H10 + CO + 2 H2 = C5H12 + H20 i t. d. b) Weglowodory szeregu etylenowego: 2 CHL = C2H2 +6 H, CHk + CO = CM2 + H20, C2H2+ CO + 3 H2 = QH6 + H20, C,H, + C0 + 2 H2= CLH8 + H20, C4//8 + CO + 2 H, = C5//10 + H20 itd. c) Weglowodory szeregu benzolowego: 3 Li2il2 ^ C6/76, C6H6 + CO + 2H2 = t\H£+ H2Of C,H8-\-CO+ 2H2 = CsHl0 + H3O, C8H10 + CO + 2 H2 = C9/712 -f H20 i t. d.Do cyklu reakcyj prowadzonych na dro¬ dze elektrycznej mozna wlaczyc reakcje, oparte na katalizie, aftalizie lub pyrogenacji czasteczek weglowodorów lub tez odwrot¬ nie, jedna lub kilka reakcyj prowadzonych zapomoca elektrycznosci mozna wlaczyc w cykl reakcji i w ten sposób otrzymac zada¬ ne weglowodory.Ponizej przytoczony jest jeden z przy-kladów urzeczywistnienia sposobu tego ro¬ dzaju: Mieszanine CO i wodoru, otrzymana dzialaniem pary wodnej na koks w tempe¬ raturze 500° — 1250° C (powstajacy przy¬ tem CO2 zostaje usuniety zapomoca ochla¬ dzania, dyfuzji lub absorbcji) poddaje sie w temperaturze 250° C dzialaniu katali¬ tycznemu C-Fe, C-Ni, C-Mn; uzyskiwa¬ nych droga przepuszczania strumienia ace¬ tylenu ponad metalami Fe, Ni i Mn.Otrzymywany przy tej reakcji metan przeprowadza sie dzialaniem iskry elek¬ trycznej w acetylen. Metan nalezy dopro¬ wadzac pod cisnieniem od 1 do 2l atm, aby wywolac rozprezanie sie gazu w luku elek¬ trycznym. Gazy po przejsciu przez luk elektryczny ochladzaja sie gwaltownie.Acetylen otrzymany w ten sposób prze¬ prowadza sie wreszcie w weglowodór plyn¬ ny lub gazowy dzialaniem katalitycznem C-Fe, C-Ni, C-Mn, w temperaturze 250° C. PL