DE1468161B

DE1468161B - Process and device for splitting hydrocarbons into acetylene, ethylene, methane and hydrogen with the aid of hydrogen heated in an electric arc

Info

Publication number: DE1468161B
Authority: DE
Original assignee: Knapsack Ag, 5033 Knapsack

Description

1 ' . 21 ' . 2

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gangskohlenwasserstoffes gleichzeitig der Einwirkung und eine Vorrichtung zur Spaltung von Kohlen- von im elektrischen Lichtbogen erhitztem Wasserstoff Wasserstoffen mit Hilfe von Wasserstoff, der in Teil- und der Strahlung des gleichen Lichtbogens auszusetströmen in eine Lichtbogenbrennzone eingeführt, zen. Bei einem anderen bekannten Verfahren der eindort erhitzt und in eine von der Lichtbogenbrenn- 5 leitend genannten Art wird der in der Lichtbogenzone räumlich getrennte, sich aber unmittelbar an sie brennzone erhitzte Wasserstoff in der auf diese folanschließende Reaktionszone eingebracht wird. genden Reaktionszone mit dem gas- oder dampfför-The present invention relates to a method of concurrent hydrocarbon exposure and a device for splitting carbon from hydrogen heated in an electric arc Hydrogen with the help of hydrogen, which is emitted in part and the radiation of the same arc introduced into an arc burn zone, zen. In another known method the on-site heated and in a manner called conductive by the arc lamp 5 is the one in the arc zone spatially separated, but directly heated hydrogen in the burning zone in the adjacent area Reaction zone is introduced. the reaction zone with the gas or vapor conveying

Es ist eine Anzahl von Verfahren zur Spaltung von migen Ausgangskohlenwasserstoff zusammengebracht,A number of processes have been brought together for the splitting of starting moderate hydrocarbons,

Kohlenwasserstoffen mit Hilfe des elektrischen Licht- der am entfernt liegenden Ende der ReaktionszoneHydrocarbons with the help of the electric light - the one at the far end of the reaction zone

bogens bereits bekanntgeworden. So wird z. B. bei io tangential eingeführt und in einer Schraubenbewe-bogens has already become known. So z. B. introduced tangentially at io and in a screw movement

den in den deutschen Patentschriften 806 455 und gung an der Wandung der Reaktionszone entlangthose in German patents 806 455 and gung along the wall of the reaction zone

871 001 beschriebenen Verfahren flüssiger Ausgangs- dem erhitzten Wasserstoff zunächst entgegenströmt,871 001 described method liquid output initially counterflows to the heated hydrogen,

kohlenwasserstoff durch die Lichtbogenstrecke ge- worauf am anderen Ende der Reaktionszone dashydrocarbon through the arc gap followed by the at the other end of the reaction zone

trieben, wobei in diese gleichzeitig Wasserstoff ein- Reaktionsgemisch seine Bewegungsrichtung umkehrtdrifted, with hydrogen at the same time a reaction mixture reverses its direction of movement

geblasen bzw. eine wasserstoffhaltige oder eine inerte 15 und entlang der Mittelachse der rotationssymmetri-blown or a hydrogen-containing or an inert 15 and along the central axis of the rotationally symmetrical

Atmosphäre im Reaktionsraum aufrechterhalten sehen Reaktionszone mit wachsender Strömungs-Keeping the atmosphere in the reaction space see reaction zone with increasing flow

wird. Hierbei entstehen jedoch große Mengen von geschwindigkeit in die Nachreaktionszone einströmtwill. However, this creates large amounts of velocity flowing into the post-reaction zone

Nebenprodukten, die die Ausbeute mindern, vor und schließlich abgeschreckt wird. Der WasserstoffBy-products that reduce the yield, before and finally quenching. The hydrogen

allem ist der Anfall an Ruß erheblich. wird hierbei in der Weise eingebracht, daß ein ersterThe soot build-up is particularly significant. is introduced in such a way that a first

In der deutschen Patentschrift 587 129 sind ein 20 Teilstrom am oberen Rande der Lichtbogenbrenn-In the German patent specification 587 129, a 20 partial stream at the upper edge of the arc burning

Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zone tangential in diese und weitere Teilströme, dieProcess for the splitting of hydrocarbons zone tangentially into these and other substreams that

und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- Elektroden gleichmäßig umhüllend und längs der-and a device for carrying out the process- electrodes uniformly enveloping and along the

rens beschrieben. Bei diesem Verfahren wird durch selben, in die Lichtbogenbrennzone eingeführt wer-rens described. In this process, the same is introduced into the arc burning zone.

einen Lichtbogen, der von zwei einander gegenüber- den. Von dieser Art der Einführung und Erhitzungan arc created by two opposite each other. From this kind of introduction and heating

stehend angeordneten und hohl ausgebildeten Elek- 25 des Wasserstoffes wird auch bei der vorliegenden Er-vertically arranged and hollow electrodes of the hydrogen is also used in the present invention.

troden geführt wird, Wasserstoff geschickt, der in die findung Gebrauch gemacht.Troden is led, hydrogen sent, which is used in the discovery.

eine Elektrode eingeführt wird und sie am Licht- Die vorliegende Erfindung besteht dem Bekanntbogenfußpunkt durch eine Öffnung verläßt. Nach gewordenen gegenüber darin, daß am Einströmende Durchlaufen des Lichtbogens tritt der erhitzte Was- der Reaktionszone in den diese durchströmenden serstoff durch eine Öffnung der anderen Elektrode in 30 Wasserstoff eine erste Teilmenge des gas- oder letztere ein. Gleichzeitig wird am oberen Ende des dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffes in Form Spaltofens flüssiger Kohlenwasserstoff eingeleitet, eines Kegelmantels mit einer in Richtung der Ströder an der Innenwand des Spaltofens herunterfließt mung des erhitzten Wasserstoffes liegenden Spitze und dadurch in der Lichtbogenbrennzone von dem und unmittelbar darauf, ebenfalls noch am Beginn Lichtbogen und dem erhitzten Wasserstoff aufgeheizt 35 der Reaktionszone, eine zweite Teilmenge des gaswird, oder dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffesan electrode is inserted and it is at the light- The present invention consists of the known arc base leaves through an opening. After becoming opposite in that at the inflowing When the arc passes through, the heated water enters the reaction zone flowing through it hydrogen through an opening of the other electrode in 30 hydrogen a first portion of the gas or the latter one. At the same time, at the upper end of the vaporous starting hydrocarbon in the form Fission furnace liquid hydrocarbon introduced, a cone jacket with a in the direction of the Ströder The tip lying on the inside wall of the cracking furnace flows down from the heated hydrogen and thereby in the arc burning zone from and immediately afterwards, also at the beginning Arc and the heated hydrogen heated 35 the reaction zone, a second portion of the gas is, or vaporous starting hydrocarbon

Da die Berührungsfläche zwischen dem erhitzten tangential in die Reaktionszone eingeführt und das Wasserstoff und dem aufzuheizenden Kohlenwasser- aus dieser austretende Spaltprodukt in an sich bestoff relativ klein und deren Berührungszeit recht kannter Weise abgeschreckt wird,
kurz sind, läßt der Wärmeübergang von dem heißen 40 Die erste Teilmenge des gas- oder dampfförmigen Wasserstoff zu dem Kohlenwasserstoff zu wünschen Ausgangskohlenwasserstoffes wird mit einer Ströübrig. Daraus folgt, daß der Wasserstoff den Reak- mungsgeschwindigkeit von etwa 20 bis 400 m/sec in tionsraum schon verläßt, bevor er seine Wärme an ■ kegelmantelförmiger Richtung in die ReaktionszonS den Kohlenwasserstoff abgeben konnte, so daß die- eingeführt. Für Kohlenwasserstoffe von geringem ses Verfahren nur mit einem niedrigen Wirkungsgrad 45 Molekulargewicht, wie z. B. Methan, wählt man dazu betreiben ist. Auch kommt der Kohlenwasserstoff bei den Geschwindigkeitsbereich von etwa 100 bis dem Lichtbogen sehr nahe, so daß eine unmittelbare 400 m/sec und für Benzinkohlenwasserstoff der mitt-Berührung zwischen Kohlenwasserstoff und Licht- leren Zusammensetzung C₆H₁₄ den Geschwindigkeitsbogen zu befürchten ist. Demzufolge kann sich Koh- bereich von etwa 50 bis 150 m/sec. Diese Geschwinlenstoff bilden, der sich als Ruß in dem Kohlen- 50 digkeiten liegen mit ihren oberen Werten annähernd wasserstoff verteilt oder sich als Koks an den Elek- in der Größenordnung der Schallgeschwindigkeiten troden ablagert, wodurch die Ausbeute an Acetylen in den betreffenden Stoffen,
und Äthylen stark beeinträchtigt wird. Die zweite Teilmenge des gas- oder dampfförmi-Since the contact area between the heated tangential into the reaction zone and the hydrogen and the hydrocarbon to be heated - the fission product emerging from this is relatively small in itself and the contact time is quenched in a known manner,
are short, the heat transfer from the hot 40 The first portion of the gaseous or vaporous hydrogen to the hydrocarbon to be desired starting hydrocarbon is with a Ströbrig. It follows from this that the hydrogen leaves the reaction speed of about 20 to 400 m / sec in the reaction space before it could give off its heat in a cone-shaped direction into the reaction zone, so that the hydrocarbon is introduced. For hydrocarbons of low ses process only with a low efficiency 45 molecular weight, such as. B. Methane, one chooses to operate is. The hydrocarbon also comes very close to the arc at the speed range from about 100 to the arc, so that an immediate 400 m / sec and, for gasoline hydrocarbons, the mid-contact between the hydrocarbon and the light composition C ₆ H _14, the speed arc is to be feared. As a result, the cohesion range can range from about 50 to 150 m / sec. These form velocities, which are distributed as soot in the carbons with their upper values approximately hydrogen or are deposited as coke on the elec- trodes in the order of magnitude of the velocities of sound, whereby the yield of acetylene in the substances concerned,
and ethylene is severely affected. The second part of the gas or vapor

Bei dem Verfahren nach der deutschen Patent- gen Ausgangskohlenwasserstoffes wird tangential mitIn the process according to the German patent gene, the starting hydrocarbon is tangential with

schrift 1 064 945 werden Kohlenwasserstoff und Ver- 55 einer Strömungsgeschwindigkeit von 100 bis 250 m/secDocument 1 064 945 are hydrocarbons and 55 a flow velocity of 100 to 250 m / sec

brennungsgase gleichzeitig in einen Verbrennungs- in die Reaktionszone eingeführt. Die im EinzelfallCombustion gases are introduced into the reaction zone at the same time in a combustion zone. In the individual case

raum geleitet, wo durch partielle Verbrennung des zweckmäßig zu wählende Geschwindigkeit hängt da-space, where the speed to be selected expediently depends on partial combustion

Kohlenwasserstoffes die zu seiner Spaltung notwen- bei, ähnlich und in gleichem Sinne wie bei der kegel-Hydrocarbons necessary for its cleavage, similar and in the same sense as in the conical

dige Wärme erzeugt wird. Um Kohlenstoffablagerun- mantelförmigen Einströmung, vom Molekulargewichtdense heat is generated. Around carbon deposit-shaped inflow, of molecular weight

gen an der Wandung des Verbrennungsraumes zu 60 des betreffenden Ausgangskohlenwasserstoffes ab.gen on the wall of the combustion chamber to 60 of the respective starting hydrocarbon.

vermeiden, wird die Wandung mit Wasser bespült. Die Strömungsfäden der kegelmantelförmig ein-avoid, the wall is rinsed with water. The flow threads of the cone-shaped

Dabei muß dafür Sorge getragen werden, daß das strömenden ersten Teilmenge des gas- oder dampf-Spülwasser in hinreichend großen Mengen und mit förmigen Ausgangskohlenwasserstoffes schneiden sichCare must be taken that the flowing first portion of the gas or steam flushing water in sufficiently large quantities and with shaped starting hydrocarbons intersect

hoher Geschwindigkeit entlang der Wandung des in der Reaktionszone unter einem Winkel ab 90°,high speed along the wall of the reaction zone at an angle from 90 °,

Verbrennungsraumes fließt, um ein Verdampfen des 65 entsprechend einem Winkel zur Waagerechten bisCombustion chamber flows to an evaporation of the 65 corresponding to an angle to the horizontal to

Wassers zu verhindern. 45°, in einem Punkt. Die Gesamtheit der Strömungs-Water to prevent. 45 °, in one point. The entirety of the flow

Es ist weiterhin bekannt, einen rotierenden, dün- fäden liegt demnach auf der Mantelfläche eines genen, sich stetig erneuernden FUm des flüssigen Aus- raden Kreiskegels, dessen Spitze in die Richtung derIt is also known that a rotating, thin filament lies on the surface of a gene, constantly renewing FUm of the liquid straightening circular cone, the tip of which points in the direction of the

Strömung des erhitzten Wasserstoffes weist. Durch die kegelmantelförmige Einführung der ersten Teilmenge des gas- oder dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffes in den strömenden heißen Wasserstoff wird eine innige Durchmischung der beiden Stoffe erreicht, während durch die gleich nach der kegelmantelförmigen vorgesehene tangentiale Einführung der zweiten Teilmenge eine wirksame Bespülung der Innenfläche des Reaktionsraumes erfolgt, so daßFlow of heated hydrogen shows. By introducing the first subset in the shape of a cone the gaseous or vaporous starting hydrocarbon in the flowing hot hydrogen an intimate mixing of the two substances is achieved, while through the immediately after the cone-shaped envisaged tangential introduction of the second partial amount an effective flushing of the Inner surface of the reaction chamber takes place so that

mende heiße Spaltprodukt vorgesehen, der in einer zur Mittelachse der ganzen Vorrichtung senkrechten Ebene liegt.Mende hot fission product provided in a perpendicular to the central axis of the entire device Level lies.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt.The device used to carry out the method according to the invention is shown in the drawings shown schematically.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Meridianschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;1 shows schematically a meridional section through the device according to the invention;

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Schnittebene H-II, aus dem die baulichen Einzelheiten für die tangentiale Einführung des Kohlenwasserstoffes hervorgehen;Fig. 2 is a cross section through the device according to the section plane H-II, from which the structural Details for the tangential introduction of the hydrocarbon emerge;

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Vorrich-F i g. 3 shows a cross section through the device

der Ringschlitz mit einem Winkel an derselben bis 45° ausgeführt.the ring slot is carried out at an angle to the same up to 45 °.

Darauf folgt ein den Reaktionsraum umgebender Ringkanal, der durch Ausströmöffnungen, die tangential eingearbeitet sind, mit dem Reaktionsraum in Verbindung steht. Hierdurch wird die zweite Teilmenge des gas- oder dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffes eingeführt.This is followed by an annular channel surrounding the reaction space, which is tangential through outflow openings are incorporated, is in communication with the reaction chamber. This becomes the second subset of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon introduced.

Am Eingang des sich an den Reaktionsraum anKohlenstoff ablagerungen auf dieser verhindert werden. io schließenden Abschreckraumes ist ein Ringschlitz zur Dem Eindringen von Kohlenwasserstoffdämpfen radialen Einführung des Abschreckmittels in das ströin die Lichtbogenbrennzone, das in dieser Kohlenstoffablagerungen hervorrufen könnte, ist erfindungsgemäß durch geeignete Wahl der Strömungsgeschwindigkeiten des Wasserstoffes und der ersten Teilmenge χ 5
des Ausgangskohlenwasserstoffes sowie des Winkels,
unter dem sich die Strömungsfäden dieser kegelmantelförmig eingefahrenen ersten Teilmenge im
Reaktionsraum schneiden, vorgebeugt.At the entrance to the reaction space, carbon deposits on this are prevented. The quenching space that closes it is an annular slot for the radial introduction of the quenchant into the stream of hydrocarbon vapors, which could cause carbon deposits in this, according to the invention, through a suitable choice of the flow rates of the hydrogen and the first partial amount χ 5
the starting hydrocarbon and the angle,
under which the flow threads of this cone-shaped retracted first subset in
Cut the reaction space, bent forward.

Zur Erhitzung des in Teilströmen zugeführten Wasserstoffes im elektrischen Lichtbogen werden je Nm³ Wasserstoff 2 bis 7, vorzugsweise 2 bis 5 kWh aufgewandt.To heat the hydrogen supplied in partial flows in an electric arc, 2 to 7, preferably 2 to 5, kWh ^{are used per Nm 3 of hydrogen.}

Das Spaltprodukt wird in der Abschreckzone in anThe fission product is in the quenching zone

sich bekannter Weise mit Hilfe eines in radialer Rieh- 25 tung gemäß der Schnittebene III-III und die radiale tung eingedüsten Abschreckmittels abgeschreckt. Hier- Einführung von Ausgangskohlenwasserstoff, für hat sich die Verwendung eines paraffinischen Öles, Die Lichtbogenbrennkammer 1 in F i g. 1 bestehtin a known manner with the help of a radial direction according to the section plane III-III and the radial quenching agent sprayed in. Here- introduction of starting hydrocarbons, for has the use of a paraffinic oil, the arc combustion chamber 1 in FIG. 1 exists

beispielsweise eines paraffinischen Heizöldestillats, im wesentlichen aus einem in dem Zwischenstück 9 bewährt. eingearbeiteten kreiszylindrischen Hohlraum, der un-for example a paraffinic heating oil distillate, essentially consisting of one in the intermediate piece 9 proven. incorporated circular cylindrical cavity, the un-

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- 30 ten offen ist und dessen obere Begrenzung durch die gemäßen Verfahrens besteht aus einer gleichachsigen Abdeckung 2 gebildet wird. Durch diese sind die Aneinanderreihung einer in an sich bekannter Weise Elektroden 3 hindurchgeführt und in ihr gehaltert, gestalteten, nach unten offenen, mit Durchführungen Um jede Elektrode herum bleibt hierbei ein ringför- und Halterungen für die Elektroden sowie mit Ein- miger Einströmkanal 4 frei, durch den Wasserstoff, Strömöffnungen für Wasserstoff versehenen Licht- 35 die Elektrode umhüllend, in die Lichtbogenbrennkammer eingeführt wird.The device for carrying out the invention is open and its upper limit is determined by the according to the method consists of an equiaxed cover 2 is formed. Through these are the A string of electrodes 3, which is known per se, is passed through and held in it, designed, open at the bottom, with feedthroughs. and holders for the electrodes as well as with a single inlet channel 4 free through the hydrogen, Flow openings for hydrogen provided light- 35 enveloping the electrode, in the arc chamber is introduced.

, Zwischen der Abdeckung 2 und dem Zwischenstück 9 ist ein Verteilerring 5 für die Einleitung weiterer Wasserstoffmengen angeordnet, der mit einem Ringkanal 6 versehen ist., Between the cover 2 and the intermediate piece 9 is a distributor ring 5 for the introduction arranged further amounts of hydrogen, which is provided with an annular channel 6.

Dieser steht durch eine Zuleitung 7 mit einer Wasserstoffquelle und durch eine Anzahl gleichmäßig im Kreise verteilter Ausströmöffnungen 8, die tangential in die Lichtbogenbrennkammer 1 einmünden, aus einer kreiszylindrischen, gekühlten Kammer, die 45 mit dieser in Verbindung.This stands by a supply line 7 with a hydrogen source and by a number evenly in a circle of outflow openings 8 which open tangentially into the arc combustion chamber 1, from a circular cylindrical, cooled chamber, the 45 with this in connection.

nach unten offen und oben durch eine Abdeckung Das Zwischenstück 9 ist mit Kühlmittelkanälen 10open at the bottom and through a cover at the top. The intermediate piece 9 is provided with coolant channels 10

geschlossen ist, in der Durchtrittsöffnungen für die versehen. Auf die Lichtbogenbrennkammer 1 folgt in Elektroden eingearbeitet und Halterungen für diese der Strömungsrichtung der erhitzten Wasserstoffteilangeordnet sind. Am oberen Rande der Lichtbogen- ströme der Zwischenring 11 mit dem Ringkanal 12, brennkammer sind Einströmöffnungen für Wasserstoff 50 dem Ringschlitz 13 und dem Kühlmittelkanal 14. Für vorgesehen, und die Elektroden sind durch besondere die Einleitung der ersten Teilmenge des Ausgangs-Hülsen hindurchgeführt, die die Zuleitung weiterer kohlenwasserstoffs in den Ringkanal 12 dient die Zu-Teilströme von Wasserstoff längs der Elektroden in leitung 15. Der Ringschlitz 13 ist in der Strömungsdie Lichtbogenbrennkammer ermöglichen. richtung des erhitzten Wasserstoffes bzw. des Re-is closed, provided in the passage openings for the. The arc chamber 1 is followed in Electrodes incorporated and holders for these arranged in the direction of flow of the heated hydrogen part are. At the upper edge of the arc currents, the intermediate ring 11 with the ring channel 12, Combustion chamber are inflow openings for hydrogen 50, the annular slot 13 and the coolant channel 14. For provided, and the electrodes are special by introducing the first subset of the starting pods passed through, which is used to feed further hydrocarbons into the annular channel 12, the feed substreams of hydrogen along the electrodes in line 15. The annular slot 13 is in the flow die Allow arc combustion chamber. direction of the heated hydrogen or the re-

Zwischen dieser und dem Reaktionsraum ist zu- 55 aktionsgemisches schräg gestellt, so daß der aus ihm nächst ein rundum laufender Ringschlitz angeordnet, austretende Ausgangskohlenwasserstoff die Manteldessen Meridianschnitt dem der Basis benachbarten fläche eines geraden Kreiskegels bildet, dessen Spitze Teil der Mantellinie eines geraden Kreiskegels, des- auf der Mittelachse des Reaktionsraumes 19 liegt sen Spitze in der Strömungsrichtung des Reaktions- Ein Querschnitt durch diese Anordnung nach der gemisches auf der Mittelachse des Reaktionsraumes 60 Schnittebene HI-III ist schematisch in Fig. 3 geliegt, entspricht. Dieser Ringschlitz dient zur Einfüh- zeigt.Between this and the reaction space, the action mixture is set at an angle so that the mixture from it Next, an all-round ring slot is arranged, the starting hydrocarbon escaping is the jacket Meridional section forms the surface of a straight circular cone adjacent to the base, the tip of which Part of the surface line of a straight circular cone, which lies on the central axis of the reaction chamber 19 sen tip in the direction of flow of the reaction A cross-section through this arrangement after the mixture on the central axis of the reaction chamber 60, section plane HI-III is shown schematically in Fig. 3, is equivalent to. This ring slot is used for insertion.

In dem sich an den Zwischenring 11 anschließenden Verteilerring 16 ist ein Ringkanal 17 eingearbeitet, der in einer zur Mittelachse des Reaktionsserstoff, wobei die Strömungsfäden ihren gemein- 65 raumes 19 senkrechten Ebene liegt und mit tangensamen Schnittpunkt auf der Mittelachse des Reak- tial in denselben einmündenden AusströmöffnungenIn the distributor ring 16 adjoining the intermediate ring 11, an annular channel 17 is incorporated, in a plane perpendicular to the central axis of the reaction substance, with the flow threads lying in their common space 19 and with tangent seeds Point of intersection on the central axis of the reactive in the same outflow openings

18 für die zweite Teilmenge des Ausgangskohlenwasserstoffes versehen ist. Für die Einführung des-18 is provided for the second partial amount of the starting hydrocarbon. For the introduction of

bogenbrennkammer, einem darauffolgenden kreiszylindrischen, an beiden Enden offenen Reaktionsraum und einem sich daran anschließenden kreiszylindrischen, an beiden Enden offenen Abschreckraum zum Abschrecken des Spaltproduktes.arc combustion chamber, a subsequent circular-cylindrical reaction space open at both ends and an adjoining circular-cylindrical, Quenching space open at both ends for quenching the fission product.

Die Lichtbogenbrennkammer ist in ihren Einzelheiten bereits in der deutschen Patentschrift 1168 419 des Erfinders beschrieben und wird in ihren wesentlichen Teilen unverändert übernommen. Sie bestehtThe details of the arc combustion chamber are already described in German patent specification 1168 419 by the inventor and its essential parts are adopted unchanged. she consists

rung der ersten Teilmenge des gas- oder dampfförmigen Ausgangskohlenwasserstoffes in kegelmantelförmiger Richtung in den strömenden erhitzten Was-tion of the first portion of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon in the shape of a cone Towards the pouring heated water

tionsraumes haben.
Bezogen auf die Basis des geraden Kreiskegels, isthave space.
Based on the base of the straight circular cone, is

selben in den Ringkanal 17 ist die Zuleitung 26 angeordnet. Diese Anordnung nach Schnittebene II-II ist schematisch in F i g. 2 dargestellt.The same in the annular channel 17, the supply line 26 is arranged. This arrangement according to section plane II-II is schematically in FIG. 2 shown.

Die Bezugszeichen28 in Fig. 2 und 29 in Fig. 3 bedeuten Strömungsfäden des durchfließenden Ausgangskohlenwasserstoffes. The reference numerals 28 in FIG. 2 and 29 in FIG. 3 mean flow threads of the starting hydrocarbon flowing through.

Der Reaktionsraum 19 ist in dem beispielsweise aus Graphit bestehenden, von außen gekühlten Reaktorkörper 20 eingearbeitet.The reaction space 19 is in the externally cooled reactor body, which consists, for example, of graphite 20 incorporated.

Im Anschluß daran ist ein mit einem Ringkanal 22 versehener Zwischenring 21 angeordnet, wobei der Ringkanal 22 sich zur Bohrung des Zwischenringes hin zu einem Ringschlitz 23 verengt, dessen Ebene senkrecht zur Mittelachse der ganzen Vorrichtung liegt. Für die Einspeisung des Abschreckmittels in den Ringkanal dient die Zuleitung 24.Following this, an intermediate ring 21 provided with an annular channel 22 is arranged, the Annular channel 22 narrows towards the bore of the intermediate ring to an annular slot 23, the plane of which is perpendicular to the central axis of the entire device. For feeding the quenchant into the feed line 24 serves the ring channel.

Das letzte Glied der Aneinanderreihung ist der in den Block 27 eingearbeitete Abschreckraum 25, in dem das Einfrieren des durch den Spaltprozeß erhaltenen neuen chemischen Gleichgewichts zu Ende geführt wird.The last link in the sequence is the quenching space 25 incorporated in block 27, in at which the freezing of the new chemical equilibrium obtained by the fission process comes to an end to be led.

Das erhaltene Spaltprodukt wird schließlich in an sich bekannter Weise aufgearbeitet.The cleavage product obtained is finally worked up in a manner known per se.

Auf der Zeichnung F i g. 1 sind zwei Elektroden 3, wie sie für die Verwendung von Gleichstrom oder einphasigem Wechselstrom in Frage kommen, dargestellt. Die Anordnung kann jedoch beim Vorliegen anderer Stromversorgungsverhältnisse auch mit einer anderen Elektrodenzahl, beispielsweise mit drei Elektroden für Drehstrom, ausgeführt werden.On the drawing F i g. 1 are two electrodes 3 as they are for the use of direct current or single-phase alternating current come into question, shown. However, the arrangement can be given different power supply ratios also with a different number of electrodes, for example with three electrodes for three-phase current.

example

In einem elektrischen Hochstromlichtbogen, der in einer wassergekühlten Lichtbogenbrennnkammer 1 zwischen drei Graphitelektroden 3 unterhalten wird und eine elektrische Leistung von 2250 kW umsetzt, werden stündlich 750 Nm³ Wasserstoff aufgeheizt. Sie werden derart eingefahren, daß sie am Einströmende des Reaktionsraumes 19 eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 70 m/sec haben. Aus einem wassergekühlten : Ringschlitz 13 werden stündlich .800 kg Benzin mit den Siedegrenzen 40 und 130° C in Dampfform in den erhitzten Wasserstoff eingedüst. Die Richtung der Eindüsung ist so gewählt, daß der Kohlenwasserstoff strahl in Richtung zum Reaktorausgang hin eine Neigung von 30° gegenüber der Waagerechten erhält. Der Querschnitt des Ringschlitzes 13 ist dabei so bemessen, daß eine Austrittsgeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffes von 160 m/ see erreicht wird. Unmittelbar unterhalb des Ring-Schlitzes 13 sind sechs Ausströmöffnungen 18 angeordnet, durch die stündlich nochmals 200 kg Kohlenwasserstoffdampf mit einer Geschwindigkeit von 200 m/sec tangential eingeführt werden. ■In an electrical high-current arc, which is maintained in a water-cooled arc combustion chamber 1 between three graphite electrodes 3 and converts an electrical power of 2250 kW, 750 Nm ^{3 of} hydrogen are heated up every hour. They are retracted in such a way that they have a flow velocity of about 70 m / sec at the inlet end of the reaction chamber 19. From a water-cooled: ring slot 13, .800 kg of gasoline with the boiling point 40 and 130 ° C are injected into the heated hydrogen in vapor form every hour. The direction of injection is chosen so that the hydrocarbon jet in the direction of the reactor outlet is inclined by 30 ° relative to the horizontal. The cross section of the annular slot 13 is dimensioned so that an exit velocity of the hydrocarbon of 160 m / s is achieved. Immediately below the ring slot 13 there are six outflow openings 18, through which another 200 kg of hydrocarbon vapor per hour are tangentially introduced at a speed of 200 m / sec. ■

Das Spaltprodukt wird bei Ringschlitz 23 durch radiales Eindüsen von stündlich 50 m³ eines paraffinischen Heizöldestillates, dessen Siedegrenzen zwischen 180 und 35O⁰C liegen, abgeschreckt. Es "werden stündlich 1900 Nm³ Spaltgas erhalten mit einem Acetylengehalt von 11,5 Volumprozent und einem Äthylengehalt von 9,5 Volumprozent. Rußablagerungen werden an keiner Stelle gefunden.The cleavage product is quenched in annular slot 23 through radial injection of 50 m ³ per hour of a paraffinic distillate fuel oil whose boiling range is between 180 and 35O ⁰ C,. Every hour, 1900 Nm ^{3 of} cracked gas are obtained with an acetylene content of 11.5 percent by volume and an ethylene content of 9.5 percent by volume. Soot deposits are not found at any point.

Claims

Patent claims:

1. Process for splitting hydrocarbons into acetylene, ethylene, methane and Hydrogen with the help of in the electric light- •: arc heated hydrogen, which in partial streams introduced into an arc burning zone, heated there and into one of the arc burning zones spatially separate, but directly adjoining reaction zone is introduced, characterized in that at the inlet • flowing into the reaction zone in the flow through it Hydrogen a first partial amount of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon in the form of a cone shell with one in the direction of the flow of the heated hydrogen lying tip and immediately afterwards, also still at the beginning of the reaction zone, a second portion of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon tangentially into the Introduced the reaction zone and the cleavage product emerging from this in a manner known per se is deterred.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cone-shaped inflowing first partial amount of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon with a Flow velocity of 20 to 400 m / sec, preferably 50 to 150 m / sec, and the tangential inflowing second part of the same with a flow rate of 100 to 250 m / sec is introduced into the reaction zone.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the cone-shaped inflowing first partial amount of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon at an angle to the horizontal up to 45 ° in dei The direction of flow of the reaction mixture is introduced into the reaction zone.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for heating the hydrogen in the electric arc per Nm ³ 2 to 7, preferably 2 to 5 kWh are expended.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that as a quenching agent a paraffinic oil for the cleavage product, for example a paraffinic heating oil distillate, is used.

6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, consisting

- From an equiaxed stringing one behind the other designed in a manner known per se, open at the bottom, with feedthroughs and holders _; stanchions for the electrodes (3) as well as an arc combustion chamber (1) provided with inflow openings (8) for hydrogen, a subsequent circular-cylindrical reaction chamber (19) open at both ends and an adjoining circular-cylindrical quenching chamber open at both ends (25) for quenching the fission product, with devices (13, 18) between the arc combustion chamber (1) and the reaction space (19) for introducing the gaseous or vaporous starting hydrocarbon into the reaction space (19) and between the reaction space (19) and the quenching space (25) a device (22,23,24) for introducing a quenching agent into the quenching space (25) is provided, characterized in that an all-round annular slot (19) for the introduction of the gaseous or vaporous starting hydrocarbon between the arc combustion chamber (1) and the reaction area (19) 13), whose meridian

intersected the part of the generatrix of a right circular cone adjacent to the base, its Tip in the direction of flow of the reaction mixture lies on the central axis of the reaction space (19), corresponds to, arranged and followed is tangential to an annular channel (17) lying in a plane perpendicular to the central axis outlet openings (18) for the gas or vapor form opening into the reaction space (19) Starting hydrocarbon.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the annular slot (13) accordingly an angle of up to 45 ° is incorporated at the base of the straight circular cone.

8. Apparatus according to claim 6 and 7, characterized in that at the entrance of the quenching chamber (25) an annular slot (23) lying in a plane perpendicular to the central axis for radial introduction of the quenchant is provided in the flowing hot fission product.

1 sheet of drawings

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