DE1468159C - Verfahren zur Gewinnung von tertiären Amylenen aus Kohlenwasserstoffgemischen, die diese und andere C tief 5 -Kohlenwasserstoffe enthalten - Google Patents

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein gasförmig ist und demzufolge vor seinem Eintreten

Verfahren (und eine Vorrichtung) zur Spaltung von in den Reaktionsraum nicht in den dampfförmigen

Kohlenwasserstoffen zu Acetylen, Äthylen, Methan Zustand übergeführt zu werden braucht,

und Wasserstoff mit Hilfe von im elektrischen Licht- Bei dem Verfahren nach der USA.-Patentschrift

bogen erhitztem Wasserstoff. 5 3 114 691 wird Wasserstoff auch nur an einer ein-

Es ist eine Anzahl von Verfahren zur Spaltung zigen Stelle, nämlich entlang der Elektrode in den von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogenbrennraum geleitet. An zwei mit Abstand Lichtbogens bereits bekanntgeworden. So wird z. ß. voneinander angeordneten Eindüsstellen wird Mebei den in den deutschen Patentschriften 806 455 than radial in den Reaktionsraum eingebracht. Die und 871 001 beschriebenen Verfahren flüssiger Aus- io zweite Einströmstelle für das Methan liegt unmittelgangskohlenwasserstoff durch die Lichtbogenstrecke bar oberhalb des Abschreckraumes, so daß das hier getrieben, wobei in diese gleichzeitig Wasserstoff ein- eingebrachte Methan wohl kaum genügend aufgegeblasen bzw. eine wasserstoffhaltige oder eine inerte heizt werden kann, da es sofort den Abschreckraum Atmosphäre im Reaktionsraum aufrechterhalten durchströmt. Das Abschrecken des Reaktionswird. Hierbei entstehen jedoch große Mengen von 15 gemisches erfolgt hier durch die von außen gekühlte Nebenprodukten, die die Ausbeute mindern, vor Wandung des Abschreckraumes,
allem ist der Anfall von Ruß erheblich. . Schließlich seien noch die deutschen Patentschrif-

Auch bei dem Verfahren nach der deutschen Pa- ten 1 175 224 und 1 168 419 erwähnt. Nach der ersttentschrift 597 129 läßt man den Lichtbogen in genannten wird ein rotierender, dünner, sich stetig einer im wesentlichen aus Wasserstoff bestehenden 20 erneuernder Film des flüssigen Ausgangskohlen-Atmosphäre brennen, bespült aber die Innenwandung Wasserstoffes gleichzeitig der Einwirkung von im des Reaktionsraumes mit dem flüssigen Ausgangs- elektrischen Lichtbogen erhitztem Wasserstoff und kohlenwasserstoff. der Strahlung des gleichen Lichtbogens ausgesetzt.

Nach der deutschen Patentschrift 1 064 945 wird Bei der an zweiter Stelle genannten Patentschrift die Innenwand des Reaktionsraumes durch einen 25 wird der in der Lichtbogenbrennzone erhitzte Wasserkontinuierlichen Strom von Wasser oder Schweröl stoff in der auf diese folgenden Reaktionszone mit dem bespült, während die zur Durchführung der endo- gas- oder dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoff thermen Spaltreaktion benötigten Wärmemengen zusammengebracht, der am entfernt liegenden Ende durch partielle Verbrennung des Ausgangskohlen- der Reaktionszone tangential eingeführt und in einer Wasserstoffes im Reaktionsraum erzeugt oder aber 3° Schraubenbewegung an der Wandung der Reaktionsdurch erhitzte Gase von außen zugeführt werden. zone entlang dem erhitzten Wasserstoff zunächst ent-

Des weiteren werden zum Stand der Technik noch gegenströmt, worauf am anderen Ende der Reakdie Patentschrift 160 519, Reichspatentamt, Zweig- tionszone das Reaktionsgemisch seine Bewegungsstelle Österreich, die die bessere Ausnutzung von im richtung umkehrt und entlang der Mittelachse der Reaktionsraum verfügbaren überschüssigen Wärme- 35 rotationssymmetrischen Reaktionszone mit wachsenmengen für Zwecke der Spaltung betrifft, und die der Strömungsgeschwindigkeit in die Nachreaktionsbelgische Patentschrift 544 124 angeführt, die die zone einströmt und schließlich abgeschreckt wird, strömungsmäßige Führung des Ausgangskohlen- Der Wasserstoff wird hierbei in der Weise eingewasserstoffs und des verwendeten gasförmigen bracht, daß ein erster Teilstrom am oberen Rande Wärmeträgers im Reaktionsraum zum Gegenstand 40 der Lichtbogenbrennzone tangential in diese und hat. weitere Teilströme, die Elektroden gleichmäßig um-

Nach dem in der österreichischen Patentschrift . hüllend und längs derselben, in die Lichtbogenbrenn-222 625 beschriebenen Verfahren wird Wasserstoff zone eingeführt werden, Von dieser Art der Erhitzung mit hoher Geschwindigkeit durch eine Lichtbogen- des Wasserstoffs wird auch bei der vorliegenden Erbrennzone getrieben und in einer sich an die Licht- 45 findung Gebrauch gemacht.

bogenbrennzone anschließenden Reaktionszone mit Diese Erfindung besteht darin, daß am Einström-

Kohlenwasserstoffen vermischt. Der Wasserstoff er- ende der Reaktionszone in den diese durchströmen-

hitzt dabei die Kohlenwasserstoffe, wodurch deren den erhitzten Wasserstoff in Richtung seiner Strömung*

Spaltung eintritt. Die Abschreckung des Reaktions- . Ausgangskohlenwasserstoff in Dampfform einge-

gemisches erfolgt dadurch, daß letzteres einen teil- 50 blasen und die Strömungsgeschwindigkeit des Reak-

weise mit Wasser gefüllten Abschreckraum von tionsgemisches bis zum Verlassen der Reaktionszone

unten nach oben durchfließt. Die sich an den Reak- stetig erhöht wird, worauf am Einströmende der sich

tionsraum anschließende Wassersäule .muß von .dem an . die Reaktionszone unmittelbar anschließenden

Reaktionsgemisch getragen werden, so daß die Ge- Nachreaktionszone weiterer Ausgangskohlenwasser-

fahr besteht, daß bei Druck- oder Geschwindigkeits-, 55 stoff in Dampfform in das nunmehr mit im wesent-

abfall des Reaktionsgemisches infolge irgendwelcher liehen gleichbleibender Geschwindgkeit strömende

Störungen in den Gaszuleitungssystemen Kühlwasser heiße Reaktionsgemisch quer zu dessen Strömungs-

in den Reaktions- und Lichtbogenbrennraum ge- richtung eingeführt und das Reaktionsgemisch bzw.

langen kann, was zur Unterbrechung des vorbekann- Spaltprodukt nach dem Verlassen der Reaktionszone

ten Verfahrens führen würde. 60 in an sich bekannter Weise abgeschreckt wird.

Der Wasserstoff wird nur an einer einzigen Stelle, Das Verfahren kann auch in der Weise abgeändert und zwar entlang der Elektrode in die Lichtbogen- werden, daß das strömende heiße Reaktionsgemisch brennzone geleitet. Desgleichen ist auch nur eine aus der ersten Reaktionszone in eine sich unmitteleinzige Zuführungsstelle für die Kohlenwasserstoffe bar an diese anschließende zweite Reaktionszone vorgesehen. Das Problem der möglichst innigen Ver- 65 übergeführt wird, an deren Einströmende ihm in mischung der Kohlenwasserstoffe mit dem erhitzten Richtung seiner Strömung weiterer Ausgangskohlen-Wasserstoff ist hier nicht gegeben, da das als Aus- wasserstoff in Dampfform zugeführt und die Strögangskohlenwasserstoff benutzte Methan ohnehin mungsgeschwindigkeit stetig weiter erhöht wird,

3 4

worauf das aus dieser zweiten Reaktionszone aus- kohlenwasserstoff auf seinem ganzen Wege durch tretende Reaktionsgemisch bzw. Spaltprodukt in an den Reaktionsraum zur Rotationsachse hingerichtete sich bekannter Weise abgeschreckt wird. Die Ver- Führungskräfte erzeugt werden, die den Strömungswendung einer Nachreaktionszone kann bei Hinter- querschnitt unter entsprechender Erhöhung der Ströeinanderschaltung von zwei oder mehr Reaktions- 5 mungsgeschwindigkeit bis zum Austritt des Reak-. zonen entfallen. . tionsgemisches aus der Reaktionszone stetig verrin-

; Die stetige Erhöhung der Strömungsgeschwindig- gern. Jedes Volumelement des Reaktionsgemisches keit des R-eaktionsgemisches innerhalb der Reak- bewegt sich dabei im wesentlichen auf einem Meritionszone wird durch Ausübung von Führungskräf- dian des Reaktionsraumes. ■

ten auf dasselbe, die eine Verminderung des Strö- ι.ο· Um eine besonders gleichmäßige Verteilung des mungsquerschnittes bewirken, hervorgerufen. dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffs über die·

Zur Erhitzung des in Teilströmen zugeführten Wandung des Reaktionsraumes zu erreichen, kann es Wasserstoffes im elektrischen Lichtbogen werden je indessen zweckmäßig sein, ihm beim Austritt aus Nm³ Wasserstoff 2 bis 7, vorzugsweise 2 bis 5,KiIo- dem Ringschlitz, beispielsweise mittels Leitschaufel^ Wattstunden aufgewandt. ■ 15 eine Richtung zu geben, die um einen zwischen O und^:

■· Die Strömungsgeschwindigkeit des erhitzten Was- 30^p liegenden Winkel von den Meridianlinien abserstöffes beim Eintritt in die erste Reaktionszone weicht.

wird zweckmäßig in den Bereich von etwa 40 bis ■ .· Die' Austrittsöffnung des Reaktionsraumes■ besitzt 400 m/sec verlegt. Sie beträgt vorzugsweise etwa einen kleineren Durchmesser als der darauffolgende: 60 m/sec. 20 Nachreaktionsraum, dessen Durchmesser wiederum

Der in Dämpfform gebrachte Ausgangskohlen- kleiner ist als der des sich daran anschließenden Abwasserstoff wird mit einer Strömungsgeschwindigkeit schreckraumes.

von etwa 20 bis 400 m/sec in die Reaktionszone ein- Bei einer geänderten Ausführüngsform der erfin-

gefahren. Für Kohlenwasserstoffe von geringem Mo- dungsgemäßen Vorrichtung sind dem ersten Reäk-¹ lekulargewicht, wie z. B. Methan, wählt man dabei 25 tionsraum ein oder mehrere Reaktionsräume vor* den Geschwindigkeitsbereqh von etwa 100 bis dem Abschreckraum nachgeschaltet. Hierbei ist, aus-400 m/sec und für Benzinkohlenwasserstoffe der genommen der dem Abschreckraum unmittelbar mittleren Zusammensetzung C₆H₁₄ den Geschwin- vorausgehende Reaktionsraum, von der Mantellinie digkeitsbereich zwischen etwa 50 und 150 m/sec. jeweils nur der zur Rotationsachse konkave Teil ver-'

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfmdungs- 30 wendet.

gemäßen Verfahrens besteht aus einer gleichachsigen Zur Einführung des dampfförmigen Ausgangs-

Aneinanderreihung einer in an sich bekannter Weise kohlenwasserstoffe ist jeder Reaktionsraum an seiner gestalteten Lichtbogenbrennkammer, eines rotations- Eintrittsöffnung mit einem in einer zur Rotations-^; symmetrischen Reaktionsraumes, dessen größerer achse senkrechten Ebene liegenden, rundum laufen-Durchmesser der Lichtbogenbrennkammer und 3.5 den Ringschlitz versehen. An der Wandung des dessen kleinerer Durchmesser dem darauffolgenden Ringschlitzes, die von dem strömenden Wasserstoff Nachreaktionsraum zugekehrt ist, und einer sich an bzw. von dem strömenden Reaktionsgemisch zuerst diesen anschließenden Einrichtung zum Abschrecken erreicht wird, ist zum Reaktionsraum hin eine in des Spaltproduktes. Richtung der Strömung weisende, ebenfalls rundum·

Die Liehtbogenbrennkammer ist in ihren Einzel- 40 laufende Lippe zur Ablenkung des Strahles des heiten bereits in der deutsehen Patentschrift dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffs ange-1168 419 beschrieben und wird in ihren wesent- ordnet. Diese zwingt den aus dem Ringschlitz austre·^ liehen Teilen unverändert übernommen. Sie besteht tenden Kohlenwasserstoff zum dichten Anlegen an aus einer kreiszylindrischen, gekühlten Kammer, die die Wandung des Reaktionsraumes, die dadurch nach unten offen und oben durch eine Abdeckung 45 gegen die Bildung von Kohlenstoffablagerungen geverschlossen ist, in der Durchtrittsöffnungen für die schützt wird.

Elektroden eingearbeitet und Halterungen für diese Bei Hintereinanderschaltung von zwei oder mehr

angeordnet sind. An ihrem oberen Rande sind Ein- Reaktionsräumen kann auf einen Nachreaktionsströmöffnungen für Wasserstoff vorgesehen, der in raum verzichtet werden, so daß auf den letzten Reder Liehtbogenbrennkammer erhitzt werden soll. Die 50 aktionsraum sofort der Abschreckraum folgt.
Elektroden sind durch besondere Hülsen geführt, die Der Nachreaktionsraum und der Abschreckraum

die Zuleitung weiterer Teilströme von Wasserstoff sind an ihren Eintrittsöffnungen mit einem Ringlängs der Elektroden ermöglichen. . schlitz, der in einer zur Rotationsachse senkrechten

Am oberen Rand des Reaktionsraumes und des Ebene liegt, versehen. Durch diesen wird in einem Nachreaktionsraumes sind besonders ausgebildete: 55 Falle weiterer verdampfter Ausgangskohlenwasser-Ringschlitze für die Einführung des dampfförmig an- stoff in das strömende, heiße Reaktionsgemisch und gewandten Ausgangskohlenwasserstoffs vorgesehen. im anderen Falle das Abschreckmittel in das strö-

Die sich aus dem Meridianschnitt ergebende mende, heiße Spaltprodukt in der Ebene des Ring-Mantellinie des Reaktionsraumes ist in ihrem oberen Schlitzes radial eingeführt.

Teil zur Rotationsachse konkav und kann nach 60 ·.. Die zur. Durchführung des erfindungsgemäßen Durchlaufen eines Wendepunktes in ihrem unteren Verfahrens entwickelte Vorrichtung ist in den Zeich-Teil konvex gestaltet sein. Im Grenzfall, d.h. bei nungen schematisch dargestellt,
unendlich großen Krümmungsradien, geht sie in die. Fig. 1 ist ein Meridianschnitt durch eine aus

Mantellinie eines Kreiskegelstumpfes über. Durch Liehtbogenbrennkammer, Reaktionsraum, Nachreakdiese Formgebung wird erreicht, daß auf den am 65 tionsraum und Abschreckraum bestehende Vorrichoberen Rande des Reaktionsraumes aus einem Ring-:. tung;

schlitz tangential zur Mantelfläche des Reaktions- F i g. 2 ist ein Meridianschnitt durch eine aus

raumes eingeführten dampfförmigen Ausgangs^ Liehtbogenbrennkammer, einem ersten und einem

5 6

zweiten Reaktionsraum sowie einem nachfolgenden eingearbeitete kreiszylindrische Abschreckkammer

Abschreckraum bestehende Vorrichtung. 23, an deren Eingangsseite der rundum laufende

Die Lichtbogenbrennkammer 1 in F i g. 1 ist im Ringschlitz 24 zur Einführung des Abschreckmittels

wesentlichen begrenzt durch die zylindrische Boh- in radialer Richtung in das einströmende heiße Spalt-

rung des beispielsweise aus Kupfer bestehenden Zwi- 5 produkt angeordnet ist.

schenstücks 9, das mit einem Ringkanal 10 für die Das abgeschreckte Spaltprodukt tritt in Richtung

Durchleitung eines Kühlmittels, beispielsweise von des Pfeils 27 aus der Vorrichtung aus und wird nun

Wasser, sowie mit einer Zuleitung 11 und einer Ab- in an sich bekannter Weise aufgearbeitet,

leitung 12 für dasselbe versehen ist. Die in F ig. 2 gezeigte Ausführungsform der Vor-

Die obere Begrenzung wird durch die Abdek- io richtung unterscheidet sich von der in F i g; 1 darge-

kung 2 gebildet, durch die die Elektroden 3 hin- stellten durch das Fehlen des Nachreaktionsraumes

durchgeführt und in der sie gehaltert sind (vgl. die und die Verwendung eines weiteren Reäktionsraumes

deutsche- Patentschrift 1 168 419). Um jede Elek- 25, der in einem Reaktorkörper 26 eingearbeitet und

trode 3 herum bleibt hierbei ein ringförmiger Ein- ebenfalls mit einem Ringschlitz 14 zur tangentialen

Strömkanal 4, durch den Wasserstoff, die Elektrode 15 Einspeisung von verdampften Ausgangskohlen-

umhüllend, in die Lichtbogenbrennkammer 1, einge- wasserstoff versehen'ist. Bei dem Reaktionsraum 25

führt wird. : ist nur'der zur Rotationsachse konkave Teil des

: Zwischen der Abdeckung 2 und dem Zwischen- Meridianschnitts ausgenutzt. ' ·

stück 9 ist ein Verteilerring 5 für die Einleitung wei- Bei dieser in Fig.'2 gezeigten Ausführungsform

terer Wasserstoffmengen angeordnet, der mit einem 20 der Vorrichtung dient der in den Reaktionsraum 25

Ringkanal 6 versehen ist. Dieser steht durch eine Zu- eingeführte ~s Ausgangskohlenwasserstoff in erster

leitung 7 mit einer Wasserstoff quelle und : durch Linie zum Schutz der Wändung desselben, während

gleichmäßig im Kreise verteilte Ausströmöffnungen 8, die innige Vermischung von dampfförmigem Aus-

die tangential in die Lichtbogenbrennkammer 1 ein- garigskohlenwasserstoff und heißem". Wasserstoff erst

münden, mit dieser in Verbindung. ?■ -;;:; 25 mit dem Eintritt des Gemisches in den zweiten Re-

Auf die Lichtbogenbrennkammer 1 folgt in der aktionsraum 16 einsetzt. Die Reaktionsräume 25 und

Strömungsrichtung der erhitzten Wasserstoffteil- 16 haben demnach etwas unterschiedliche Aufgaben,

ströme zunächst die Ringschlitzanordnung 13, die Es hat sich'bei dieser Anordnung als zweckmäßig

zur Einführung des verdampften Ausgangskohlen- erwiesen, den Ausgangskohlenwasserstoff etwa mit

Wasserstoffs in den Reaktionsraum 16 dient. Die von 30 der gleichen Strömungsgeschwindigkeit in den Reak-

dem strömenden erhitzten Wasserstoff zuerst - er- tionsraum 25 eintreten zu lassen wie den heißen

reichte Wandung 14 der Ringschlitzanordnung 13 Wasserstoff.·

trägt an der dem Reaktionsraum 16 zugekehrten Seite ■ In den Zeichnungen Fig. 1 und 2 sind an Stelle

eine rundum laufende Lippe 15, die den aus dem von je drei Elektroden, wie sie für das üblicherweise

Ringschlitz 13 austretenden Strom des verdampften 35 verwendete Dreiphasensystem benötigt werden, der

Ausgangskohlenwasserstoffs 17 so umlenkt, daß er Deutlichkeit halber nur je zwei Elektroden darge-

sich in dünner Schicht an die Innenwand des Reak- stellt. Die Anordnung kann jedoch beim Vorliegen

tionsraumes 16 legt. Durch die schon beschriebene anderer Strömversorgungsverhältnisse auch mit einer

Formgebung dieser Innenwandung ist sichergestellt, anderen Elektrodenanzahl ausgeführt werden, "ohne

daß diese dünne Schicht bis zum Austritt des Reäk- 40 daß sich dadurch am erfindungsgemäßen Verfahren

tionsgemisches in den sich anschließenden Nach- etwas ändern würde. .: : ^ ::

reaktionsraum 20, abzüglich der chemisch umgesetz- .· ■ ' > ■

ten Anteile, im wesentlichen erhalten bleibt. · ■' : ^; ■ ' Beispiel

, Für den Fall, daß die Strömungsrichtung des in ■ ■': . .. : ·.·...

den Reaktionsraum 16 der Fig. 1 einströmenden 45 In einem elektrischen'Hochstromlichtbogen, der

Ausgangskohlenwasserstoffs nicht parallel zu den in . der wassergekühlten Lichtbogenbrennkammer 1

Meridianlinien liegen soll, werden im zugehörigen (Fig. 1)^:zwischen drei Graphitelektroden 3 brennt

Ringschlitz 13 entsprechend" schräggestellte Leit- und eine elektrische Leistung von 5280 kW umsetzt*

schaufeln 28 eingesetzt: .■■■·■ ■ . _ werden stündlich 1350 Nm³ Wasserstoff aufgeheizt.

Der Reaktionsraum 16 ist in dem beispielsweise 5° Der Wasserstoff wird in mehrere Teilströme aufgeaus Graphit bestehenden, von außen gekühlten Re- teilt, von denen die einen längs der Elektroden 3 aktorkörper 18 eingearbeitet. : " · durch die Einströmkanäle 4 und' der restliche Anteil -Gleiches: gilt auch von dem im Reaktorkörper 19 durch die Wasserstoffzuleitung 7 in ■ den Ringkanal 6 eingearbeiteten Nachreaktionsraum 20, der kreis- des Verteilerrings 5 und aus diesem durch die Auszylindrisch gestaltet und an der: Eingangsseite mit 55 Strömöffnungen 8 in die Lichtbogenkammer 1 eindem rundum laufenden Ringschlitz 21. versehen ist, strömen. Die Strömungsgeschwindigkeit des erhitzten durch den weiterer dampfförmiger Ausgangskohlen- und teilweise dissoziierten Wasserstoffs beim Eintritt wasserstoff, im wesentlichen in radialer Richtung, in in" den Reaktionsraum 16 liegt im Mittel bei etwa das in Richtung der Rotationsachse durchströmende 60 m/sec. Durch die gekühlte Ringschlitzeinrichtung heiße Reaktionsgemisch eingefahren wird..Es steht 60 13 werden:nun.stündlich als Ausgangskohlenwasseraber aucheiner tangentialen Einführung des dampf- stoff 2000 kg dampfförmiges Benzin, dessen Siedeförmigen Ausgangskohlenwasserstoffs nichts im grenzen bei 40 und 130° C liegen, mit einer Strö-Wege. An Stelle des Ringschlitzes 21 kann in diesem mungsgeschwindigkeit von. etwa 80 m/sec beim Ver-FaIl eine Anordnung Verwendung finden, wie sie lassen des Ringschlitzes in den Reaktionsraum 16 schon bei der tangentialen Einführung von Wasser- 65 eingefahren.. Durch die Anordnung der rundum stoff mittels der Teile 5, 6, 7 und 8 beschrieben ist. laufenden Lippe 15 in Verbindung mit der Form-

Im Anschluß an den Nachreaktionsraum 20 folgt gebung des Reaktionsraumes 16 wird der Benzinin Strömungsrichtung die in der Abschreckleitung 22 dampf 17 gezwungen, sich gleich dem Wasserstoff

des Reaktionsraumes 16 auf seinem ganzen Wege durch den Reaktionsraum 16 eng an die Wandung desselben anzulegen und diese somit gleichmäßig zu bespülen.

Die Reaktionsmischung wird aus dem Reaktionsraum 16 in den Nachreaktionsraum 20 geführt, an dessen Einströmende durch die Ringschlitzeinrichtung 21 weitere 200 kg Benzindampf zugesetzt werden.

Die Abschreckung der Spaltprodukte erfolgt im Abschreckraum 23, an dessen Einströmende durch die Ringschlitzeinrichtung 24 stündlich 80 m³ eines paraffinischen Öles, dessen Siedegrenzen bei 180 und 350° C liegen, eingedüst werden.

Es werden hierbei stündlich 3590 Nm³ Spaltgas mit einem Acetylengehalt von 15,5 Volumprozent und einem Äthylengehalt von 7,7 Volumprozent erhalten. Dies entspricht einer stündlichen Produktion von 651 kg Acetylen und 345 kg Äthylen. Außerdem entstehen noch Methan, Wasserstoff und kleinere Mengen höherer Acetylene, die in den Prozeß zurückgeführt werden können.

Ablagerungen von Ruß und Koks sind auch bei langen Betriebszeiten im Reaktionsraum und an den Elektroden nicht zu beobachten.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu Acetylen, Äthylen, Methan und Wasserstoff mit Hilfe von im elektrischen Lichtbogen erhitztem Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß am Einströmende der Reaktionszone in den diese durchströmenden erhitzten Wasserstoff in Richtung seiner Strömung Ausgangskohlenwasserstoff in Dampf form eingeblasen und die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches bis zum Verlassen der Reaktionszone stetig erhöht wird, worauf am Einströmende der sich an die Reaktionszone unmittelbar anschließenden Nachreaktionszone weiterer Ausgangskohlenwasserstoff in Dampfform in das nunmehr mit im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit strömende heiße Reaktionsgemisch quer zu dessen Strömungsrichtung eingeführt und das Reaktionsgemisch bzw. Spaltprodukt nach dem Verlassen der Nachreaktionszone in an sich bekannter Weise abgeschreckt wird.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strömende heiße Reaktionsgemisch aus der ersten Reaktionszone zunächst in eine sich unmittelbar an diese anschließende zweite Reaktionszone übergeführt wird, an deren Einströmende ihm in Richtung seiner Strömung weiterer Ausgangskohlenwasserstoff in Dampfform zugeführt und

in der die Strömungsgeschwindigkeit stetig weiter erhöht wird, worauf das aus dieser zweiten Reaktionszone austretende Reaktionsgemisch bzw. Spaltprodukt in an sich bekannter Weise abgeschreckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stetige Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches innerhalb der Reaktionszone durch Ausübung von Führungskräften auf das strömende Reaktionsgemisch, die eine Verminderung des Querschnittes der Strömung bewirken, erzwungen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhitzung des Wasserstoffs im elektrischen Lichtbogen je Nm³ 2 bis 7 kWh, vorzugsweise 2 bis 5 kWh, aufgewandt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erhitzte Wasserstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 40 bis 400 m/sec, vorzugsweise etwa 60 m/sec, in die erste Reaktionszone eingefahren wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in Dampfform gebrachte Ausgangskohlenwasserstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 20 bis 400 m/sec in die Reaktionszone eingeführt wird, wobei für Kohlenwasserstoffe von geringem Molekulargewicht, beispielsweise Methan, der Geschwindigkeitsbereich zwischen etwa 100 und 400 m/sec und für Benzinkohlenwasserstoffe der mittleren Zusammensetzung C₆H₁₄ der Geschwindigkeitsbereich von etwa 50 bis 150 m/sec gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Abschreckmittel paraffinbasisches öl verwendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bestehend aus einer gleichachsigen Aneinanderreihung einer in an sich bekannter Weise gestalteten, im wesentlichen kreiszylindrischen, mit einem Kühlmantel versehenen, oben durch eine Abdeckung (2) verschlossenen, mit Halterungen und Durchtrittsöffnungen für die Elektroden (3) sowie mit Einströmöffnungen (4, 8) für Wasserstoff versehenen Lichtbogenbrennkammer (1), eines rotationssymmetrischen Reaktionsraumes (16), dessen größerer Durchmesser der Lichtbogenbrennkammer (1) und dessen kleinerer Durchmesser dem darauffolgenden kreiszylindrischen Nachreaktionsraum (20) zugekehrt ist, und einer sich an diesen anschließenden Einrichtung (22) zum Abschrecken des Spaltproduktes, wobei für die Einführung des verdampften Ausgangskohlenwasserstoffes Einrichtungen (13) am oberen Rand des Reaktionsraumes (16) und am oberen Rand des Nachreaktionsraumes (20) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinie des Reaktionsraumes (16) zwecks Ausübung von Führungskräften auf den am oberen Rande des Reaktionsraumes (16) parallel zur Rotationsachse und tangential zur Mantelfläche desselben eingeführten dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffs im oberen Teil zur Rotationsachse konkav und nach Durchlaufen eines Wendepunktes zu derselben konvex gestaltet ist, bis sie im Grenzfall bei unendlich großen Krümmungsradien in die Mantellinie eines Kreisgelenkstumpfes übergeht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Austrittsöffnung des Reaktionsraumes (16) kleiner ist als der Durchmesser des darauffolgenden Nachreaktionsraumes (20), der wiederum kleiner

009 524/278

ist als der Durchmesser des sich anschließenden Abschreckraumes (23).

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Reaktionsraum (25) ein oder mehrere weitere Reaktionsräume (16) vor dem Abschreckraum (23) hintereinander angeordnet sind, wobei, außer beim letzten Reaktionsraum (16), von der Mantellinie nur der zur Rotationsachse konkave Teil verwendet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reaktionsraum (16, 25) an seiner Eintrittsöffnung mit einem in einer zur Rotationsachse senkrechten Ebene liegenden, rundum laufenden Ringschlitz

(13) versehen ist, an dessen von dem strömenden Wasserstoff bzw. Reaktionsgemisch zuerst erreichter Wandung (14) zum Reaktionsraum (16, 25) hin eine in Richtung der Strömung weisende Lippe (15) zur Ablenkung des Strahles (17) des dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffs angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachreaktionsraum (20) und der Abschreckraum (23) an ihren Eintrittsöffnungen mit einem in einer zur Rotationsachse senkrechten Ebene liegenden Ringschlitz (21, 24) zur Einführung verdampften Ausgangskohlenwasserstoffs bzw. des Abschreckmittels in radialer Richtung versehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen