Verfahren zur Herstellung von an Verunreinigungen armem Russ unter gleichzeitiger Bildung von Wasserstoff bezw. wasserstoffenthaltenden Gasen. Es ist an sich bekannt, bei der Herstel lung von Russ durch Verbrennung von Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Acetylen, die Flamme an einer Kühlfläche abzuschrecken, um eine Verbrennung des Russes zu verhin dern.
Indessen wurde bei der thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen .eine Ab schreckung bezw. Temperatursenkung der Spaltprodukte bisher nicht vorgesehen, im Gegenteil hielt man es für angebracht, Ace- t.ylenruss nach seiner Entstehung noch .durch eine durch Verbrennung,des Spaltwasserstof fes gebildete Wasserstofflamme zu leiten.
Im Gegensatz hierzu wurde überraschen derweise gefunden, dass besondere Vorteile eintreten, wenn bei .der Herstellung von Russ unter gleichzeitiger Bildung von Wasserstoff bezw. wasserstoffenthaltenden Gasen durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstof- fen die Spaltprodukte unmittelbar nach ihrer Entstehung abgeschreckt werden.
Auf diese Weise gewinnt man nicht nur den Spalt wasserstoff für andere Zwecke, 2. ss. für an- organische oder organische Synthesen, son dern die Qualität des anfallenden Russes wird hierdurch erhöht, da einerseits die bei höheren Temperaturen einsetzende Graphit bildung vermieden und gleichzeitig die Fein heit und .Struktur des Russes verbessert wird. Bei der Ausführung des Verfahrens werden beispielsweise ungesättigte oder gesättigte Kohlenwasserstoffeenthaltende Gase oder Dämpfe, z. B.
Abgase der Kohlehydrierung oder Benzinsynthese nach Franz Fischer, ohne oder mit Zusatzstoffen, z. B. geringen Mengen Eisenpentacarbonyl, thermisch ge spalten und .die .Spaltprodukte unmittelbar nach ihrer Entstehung abgeschreckt, d. h. ihre Temperatur wird plötzlich gesenkt. Die Abschreckung muss mindestens auf solche Temperaturen erfolgen, dass Grösse und Atomanordnung derKohlenstoffteilchen prak tisch erhalten bleiben bezw. keine wesentlichen Veränderungen mehr erfahren.
Demgemäss kann die Abschreckung sowohl auf tiefe Temperaturen, als auch so vorsichtig vorge- nommen werden, dass die abgeschreckten Spaltprodukte noch eine für etwaige andere Zwecke, z. B. einet Weiterbehandlung, hin reichend hohe Temperatur aufweisen.
Wesent lich ist nur, dass die Spaltprodukte unmittel- bar nach ihrer Entstehung eine Abschreckung bezw. plötzliche Temperatursenkung erf ahren.
Besondere Vorteile bietet das neue Ver fahren beisolchen Gasen oder Gasgemischen, deren Spaltung unter Wärmeentwicklung verläuft, beispielsweise bei der Spaltung von Acetylen bezw. acetylenenthaltenden Gas gemischen, bei .der je Mol C,H:! 54 Kalorien frei werden.
Andere solche unter Wärme entwicklung spaltende Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise Allylen, Dimethyldiacety- len, ferner Äthylen, Propylen und andere Homologe der Olefinreihe, weiterhin bei spielsweioe Cyclopropan, Benzoldampf, Di- hydrobenzol und andere,
bezw. deren Ge misch unter einander oder mit egothermen Verbindungen. Es ergibt sich hieraus ins besondere die bisher nirgends verwendete Arbeitsweise, allein durch iSpaltwärme ent standene Spaltprodukte einer abschreckenden Kühlung zu unterwerfen.
Die Abschreckung bezw. plötzliche Tem peratursenkung kann mit Hilfe bekannter Mittel, z. B. durch eine von aussen wirkende oder in den Gasweg eingebaute Kühlvorrich tung erfolgen., die mit irgendwelchen Kühl flüssigkeiten arbeitet. Bei Aussenkühlung kann man auch Kühlrippen aus Wärme gut leitendem Metall verwenden. Besonders vor teilhaft ist es, die Kühlung durch siedende Flüssigkeiten vorzunehmen und die Kühlvor richtung zur Dampferzeugung einzurichten.
In diesem Falle kann, die Kühleinrichtung beispielsweise nach Art eines unmittelbar hinter die Spaltzone geschalteten Röhren dampfkessels ausgebildet werden; die Spalt produkte strömen hierbei durch das Rohr bündel und erhalten durch die Verengung des freien Querschnittes eine erhöhte Geschwin- digkeit, die für .die Kühlung besonders vor teilhaft ist, da die Spaltprodukte schnell aus der Nähe der Reaktionszone entfernt werden.
Man kann die Kühlung bei erhöhter Ge- schwindigkeit der Spaltprodukte auch ander weitig .durch Verengung des an den Spalt raum anschliessenden Raumes, beispielsweise durch ein von aussen luft- oder flüGsigkeits- gekühltes engeres Rohr (technische Kapil lare), erzielen. Die Erhöhung der Geschwin- digkeit der Spaltprodukte bietet den weiteren Vorteil, ein Absetzen des Russes, Verstopfung der Rohre usw. wirksam zu verhindern.
Eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Spaltprodukte lässt sich vorteilhaft auch durch Zumischung von Gasen oder Dämpfen hinter der Spaltzone bewirken, wobei man solche Gase von guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Wasserstoff, bezw. grosser Wärmeli:apazität, beispielsweise mehratomige Moleküle wie Wasserdampf oder dergl., vor zugsweise verwenden wird;
im letztgenannten Falle kann der Dampf in beschriebener Weise durch .den Prozess selbst erzeugt wer den. Eine besonders vorteilhafte Abschrek- kung bezw. plötzliche Temperatursenkung der -Spaltprodukte erhält man, wenn man den Spaltwasserstoff ganz oder teilweise in den Reaktionsraum hinter die Spaltzone im Kreislauf zurückführt;
hierfür kann auch wasserstoffenthaltendes Reaktionsgemis'eh, das gegebenenfalls noch nicht vollkommen von Russ' befreit ist, benutzt werden.
Die Abschreckung bezw. plötzliche Tem peratursenkung der iSpaltprodukte lässt sich vorteilhaIterweise auch so vornehmen, dass der Spaltprozess mit wärmeverbrauchenden Vorgängen gekoppelt wird, beispielsweise durch Einführung von dissoziierenden Gasen oder verdampfenden Flüssigkeiten hinter der Spaltzone.
Im ersteren Falle wird die Disso- ziationswärme des Gases bezw. des Dampfes für die Temperatursenkung nutzbar gemacht, im letzteren Falle die Verdampf ungswärme der Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, das in flüssiger Form durch eine oder mehrere Düsen oder durch eine grössere Anzahl von feinen Öffnungen feinzerteilt hinter der Spaltzone in den Weg cler Spaltprodukte ein- geführt wird.
Die gekennzeichneten Möglichkeiten gel ten alle nur beispielsweise, die neue Erfin- dung umfasst auch alle andern Ausführungs formen, bei denen die Spaltprodukte unmit telbar nach ihrer Entstehung eine Abschrek- kung bezw. plötzliche Temperatursenkung er fahren.
Besondere Vorteile besitzt das neue Ver fahren zum Beispiel bei der thermischen Spaltung von Acetylen oder solches enthal tenden Gasgemischen, insbesondere dann, wenn das Acetylen in sehr grossen Mengen, vorzugs-#veiee in Mengen von mehr als 10 kg/Stunde nach Einleitung der Spaltung kontinuierlich dem Spaltraum bei gewöhn lichem oder wenig erhöhtem Druck ohne wei tere Wärmezufuhr bezw. besondere Wärme duelle zugeführt wird.
Die Wärmezufuhr ist nur zu Beginn der iSpaltung notwendig. Sie erfolgt zum Beispiel in der Weise. dass der Reaktionsraum in der Nähe bezw. kurz hin ter der Gaszuführungsdüse auf eine elek trische Heizwicklung auf die zur Spaltung notwendige Temperatur gebracht wird. Die Wärmezufuhr kann aber auch auf beliebig andere Weise, durch Gasheizung, elektrische Funken oder dergl. erfolgen und wird nach Einleitung der Spaltung abgeschreckt.
Process for the production of soot low in impurities with simultaneous formation of hydrogen BEZW. hydrogen containing gases. It is known per se, in the manufacture of soot by burning hydrocarbons, such as. B. acetylene to quench the flame on a cooling surface in order to verhin the soot burning.
Meanwhile, in the thermal cracking of hydrocarbons, a deterrent was resp. Lowering the temperature of the fission products has not yet been planned; on the contrary, it was considered appropriate to pass acetylene soot after its formation through a hydrogen flame formed by combustion of the fission hydrogen.
In contrast to this, it was surprisingly found that particular advantages arise if during the production of soot with simultaneous formation of hydrogen or. Hydrogen-containing gases are quenched by thermal cleavage of hydrocarbons immediately after their formation.
In this way you not only win the fission hydrogen for other purposes, 2. ss. for inorganic or organic syntheses, but the quality of the soot is increased as a result, since on the one hand the formation of graphite which occurs at higher temperatures is avoided and at the same time the fineness and structure of the soot is improved. In carrying out the method, for example, gases or vapors containing unsaturated or saturated hydrocarbons, e.g. B.
Exhaust gases from carbohydrates or gasoline synthesis according to Franz Fischer, with or without additives, e.g. B. small amounts of iron pentacarbonyl, thermally ge and .die .Spaltprodukte quenched immediately after their formation, d. H. their temperature is suddenly lowered. The deterrent must at least take place at such temperatures that the size and atomic arrangement of the carbon particles are practically retained or no longer experience any significant changes.
Accordingly, the quenching can be carried out both at low temperatures and so carefully that the quenched fission products can also be used for any other purposes, e.g. B. one further treatment, have a sufficiently high temperature.
It is only essential that the fission products act as a deterrent immediately after their formation. experience sudden drop in temperature.
The new process offers particular advantages beisolchen gases or gas mixtures whose cleavage proceeds with the generation of heat, for example in the cleavage of acetylene or. mix acetylene-containing gas, with .der per mole of C, H :! 54 calories are released.
Other such hydrocarbons which split with the evolution of heat are, for example, allylene, dimethyldiacetylene, also ethylene, propylene and other homologues of the olefin series, furthermore for example cyclopropane, benzene vapor, dihydrobenzene and others,
respectively their Ge mixed with each other or with egothermal compounds. In particular, this results in the method of operation that has not been used anywhere to subject fission products created solely by fission heat to a deterrent cooling.
The deterrent resp. sudden tem perature lowering can with the help of known means, such. B. by an externally acting or built into the gas path Kühlvorrich device. That works with any cooling liquids. In the case of external cooling, cooling fins made from a highly conductive metal can also be used. It is particularly advantageous to make the cooling by boiling liquids and to set up the Kühlvor direction to generate steam.
In this case, the cooling device can be designed, for example, in the manner of a tubular steam boiler connected directly behind the gap zone; The fission products flow through the tube bundle and, due to the narrowing of the free cross-section, receive an increased speed, which is particularly advantageous for cooling, since the fission products are quickly removed from the vicinity of the reaction zone.
The cooling can also be achieved in other ways at increased speed of the fission products, by narrowing the space adjoining the gap, for example by means of a narrower pipe (technical capillary) cooled from the outside with air or liquid. The increase in the speed of the fission products offers the further advantage of effectively preventing soot from settling, pipe clogging, etc.
An increase in the speed of the cleavage products can advantageously also be brought about by admixing gases or vapors behind the cleavage zone, such gases with good thermal conductivity, for example hydrogen, respectively. large Wärmeli: capacity, for example polyatomic molecules such as water vapor or the like., Is preferably used before;
in the latter case, the steam can be generated in the manner described by the process itself. A particularly advantageous deterrent respectively. A sudden drop in the temperature of the cleavage products is obtained if all or part of the splitting hydrogen is returned to the reaction space behind the cleavage zone;
for this purpose, hydrogen-containing reaction mixture, which may not yet have been completely freed from soot, can also be used.
The deterrent resp. A sudden drop in the temperature of the fission products can advantageously be carried out in such a way that the fission process is coupled with heat-consuming processes, for example by introducing dissociating gases or evaporating liquids behind the fission zone.
In the former case, the dissociation heat of the gas is BEZW. of the steam can be used to lower the temperature, in the latter case the heat of evaporation of the liquid, for example water, which is introduced in liquid form through one or more nozzles or through a large number of fine openings behind the cleavage zone into the path of the fission products .
The marked possibilities are all only for example; the new invention also includes all other embodiments in which the fission products immediately after their formation a deterrent or. experience a sudden drop in temperature.
The new process has particular advantages, for example, in the thermal cracking of acetylene or gas mixtures containing such, especially when the acetylene is continuously in very large amounts, preferably in amounts of more than 10 kg / hour after the crack has been initiated bezw the gap space at ordinary or slightly increased pressure without additional heat supply. special heat duels are supplied.
The supply of heat is only necessary at the beginning of the fission. It is done, for example, in the manner. that the reaction space in the vicinity or. shortly behind ter the gas supply nozzle on an elec tric heating coil is brought to the temperature necessary for the cleavage. The heat can also be supplied in any other way, by gas heating, electrical sparks or the like, and is quenched after the fission has been initiated.