DE875198C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Acetylen Es ist bekannt, daß man Acetylen durch unvollständige Verbrennung von weniger ungesättigten oder gesättigten Kohlenwasserstoffen gewinnen kann; so z. B. erhält man bis zu .f,5 % Acetylen im Endgas, wenn man die Verbrennung von 1.\Zethan mit Hilfe von Sauerstoff in Form einer umgekehrten Flamme vor sich gehen läßt. Auch kann man ein Gemisch von Sauerstoff und Methan mit einer die Flammengeschwindigkeit übersteigenden Gasgeschwindigkeit durch lange, von außen geheizte Rohre schicken. Bei dieser Anordnung wird die Reaktion durch die heiße Rohrwand erzwungen. Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen wird die Zündung des Gemisches. das hier ebenfalls mit einer die Flammengeschwindigkeit insgesamt übersteigenden Gasgeschwindigkeit strömt, durch in den Gasstrom eingeführte wirbelbildende Hindernisse bewirkt. An diesen Stellen verminderter Gasgeschwindigkeit tritt eine Zündung ein, die sich dann auf das gesamte, im wesentlichen mit größerer als Flammengeschwindigkeit sich bewegende Gas überträgt.
• Es wurde nun gefunden, daß man Acetylen durch unvollständige Verbrennung von gas- oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffenoder solche enthaltenden Gasgemischen, insbesondere von Methan oder/ und seinen Homologen, mit Sauerstoff, Luft oder anderen geeigneten Gasen in guten Ausbeuten erhalten kann bei Gasgeschwindigkeiten, die auf dem Zuführungsweg zur Reaktionszone -größer, in der Reaktionszone selbst und dahinter aber gleich bzw. kleiner als die Flammengeschwindigkeit sind, wenn man.gleichzeitig@ dafür Sorge trägt, daß die Gasströmung im wesentlichen laminar, also unter möglichster Vermeidung von Turbulenzen, insbesondere während der Umsetzung, vonstatten geht. Dabei müssen besonders solche Wirbel vermieden werden, die zur Folge haben, daß einzelne Teile des Reaktionsgemisches Aufenthaltszeiten in der Reaktionszone erhalten, die wesentlich von der mittleren Reaktionszeit abweichen.
• Ein besonderer Vorteil dieser Arbeitsweise besteht darin, daß sie die Unterhaltung der Flamme durch Zündung im Gasraum infolge homogener Wärmeübertragung von der Flamme auf das ankommende Frischgas gestattet. Man ist daher zur Durchführung des Verfahrens nicht auf überhitzte, die Zündung bewirkende Wände in Form von engen Röhren oder Röhrenbündeln angewiesen, die unter anderem unerwünschte Kohlenstoffabscheidung begünstigen können. -Eine zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens geeignete einfacheVorrichtung ist in derAbb. i dargestellt. Sie besteht aus einem verhältnismäßig engen Rohr A, welches durch einen allmählichen Übergang mit einem koaxialen weiteren Rohr B verbunden ist. Das Gemisch der Verbrennungsteilnehmer strömt durch A mit einer die Flammengeschwindigkeit übersteigenden Gasgeschwindigkeit, während der Querschnitt von B so bemessen ist, daß in diesem Teil die Gasgeschwindigkeit kleiner als die Flammengeschwindigkeit ist. An dem Teil des Konus, wo die Gasgeschwindigkeit gleich der Flammengeschwindigkeit ist, brennt eine ruhige und stabile Flamme: Diese Flamme sitzt nicht unmittelbar an der Wand auf, wie es bei solchen Anordnungen der Fäll ist, .bei,- denen die Zündung durch die heiße Wand bewirkt wird, sondern zwischen Flamme und Wand befindet sich eine dünne Schicht nichtleuchtenden, vermutlich kälteren Gases, die Flamme brennt also frei im Konus; Das Verhältnis der Querschnitte des engen und des weitenTeiles der Vorrichtung kann in weiten Grenzen schwanken.- Mit Erfolg: können beispielsweise Verhältnisse zwischen i :-4 und i : i-2 verwendet werden. Man kann je nach den Umständen an Stelle kreisförmiger rechteckige, elliptische oder andere Querschnittsformen verwenden, und man kann auch ohne Beeinträchtigung der Ausbeute die Gase von oben nach unten durch die Verbrennungszone gehen lassen. Bei der in Abb. 2 dargestellten Vorrichtung sind in einem -weiten Rohr B Verdrängerkörper C, welche in lange Spitzen auslaufen, angebracht. Auch hier - brennt die Flamme an der Stelle, an welcher sich der freie Querschnitt ändert und damit die Gasgeschwindigkeit von über der Flammengeschwindigkeit liegenden Werten zu solchen darunter absinkt. Die Lage der Flamme in der Erweiterung läßt sich durch Regelung der Gas- sowie der Flammengeschwindigkeit einstellen. Die Flammengeschwindigkeit kann durch den Sauerstoffgehalt des Frischgases beeinflußt werden, mit dessen Zunahme sie in dem in Betracht kommenden Mischungsbereich ansteigt, ferner durch Vorwärmen der Frischgase, das ebenfalls die Flammengeschwindigkeit stark erhöht. Ein besonderer Vorteil der durch Vorwärmen verursachten Erhöhung der Flammengeschwindigkeit besteht darin, daß bei Verwendung von vorgewärmtem Gas eine ruhig brennende Flamme schon bei geringen Sauerstoffgehalten, z. B. bei einem Verhältnis von CH4 zu 02 wie 47 und mehr, aufrechterhalten werden kann. Dabei ist es wesentlich, daß die Vorwärmung nicht solche Temperaturen zu erreichen braucht, die zur spontanen Zündung des Reaktionsgemisches führen. Auf diese Weise ist es möglich, Wandüberhitzung zu vermeiden. Als Werkstoff können die verschiedensten Stoffe Verwendung finden, -so z. B. keramische Massen, Quarz, Porzellan oder Stähle, z. B. Chromstähle.
• Weiterhin ist es zur Erzielung einer hohen Ausbeute an Acetylen zweckmäßig, die Gase nach dem Verlassen der Reaktionszone abzuschrecken. Dies kann in bekannter Weise erfolgen, z. B. durch Einspritzen von Flüssigkeiten wie Wasser, durch Vermischen mit kalten Gasen oder auch durch gekühlte Oberflächen. Beispiel z Ein Gasgemisch aus 58,6 Volumprozent Methan. 4 Volumprozent Stickstoff und 37,4 Volumprozent Sauerstoff wird in einer Menge von 25o 1 je Stunde in der durch die Zeichnung (Abb. i) dargestellten Vorrichtung verbrannt. Das Zuleitungsrohr A, dessen Querschnitt o,25 qcm beträgt, wird durch eine elektrische Mantelheizung auf etwa 6oo ° erhitzt: Der untere Teil des weiteren Raumes B wird durch Berieselung mit Wasser von gewöhnlicher Temperatur abgekühlt. Die Zusammensetzung des erhaltenen Endgases ist C02 3 0/0, C2 H2 8,2 %, 02 017 0/0, CO 23,4 0/0, H2 55,4 0/0, CH4 6 0/0, N2 3,3%. Nach Kondensation des entstandenen Wasserdampfes ist das auf Normalbedingungen bezogene Volumen des Endgases um 18 % größer als das des ursprünglichen Gemisches.
• Beispiel 2 Ein Gemisch von 62 Volumprozent Erdgas (Methan mit 70/0 Äthan) mit 38 Volumprozent Sauerstoff ergibt unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel i ein Endgas mit io % hochungesättigten Kohlenwasserstoffen, welche nahezu ausschließlich aus Acetylen bestehen. Die in gleicher Weise wie in Beispiel z ermittelte Volumzunahme beträgt 2o 0/0.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffen oder solche enthaltenden Gasgemischen, besonders Methan und dessen Homologen, mit Sauerstoff oder Luft, wobei das Gemisch aus umzusetzendem Kohlenwasserstoff und Sauerstoff oder Luft mit einer Strömungsgesch-,vindigkeit, die größer ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit, der Stelle des Reaktionsraumes, an der durch eine infolge Gleichwerden beider Geschwindigkeiten sich bildende Flamme Zündung des Gemisches erfolgt, zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man dem weitgehend laminar strömenden Gemisch aus Kohlenwasserstoff und Sauerstoff oder Luft nach der Zündung durch die Flamme eine Geschwindigkeit erteilt, die gleich oder kleiner ist als die Flammenfortpflanzungsgeschwindigkeit.
2. 2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch z, gekennzeichnet durch eine Zuleitung von engerem Querschnitt für das Gemisch der Verbrennungsteilnehmer, welche mit einer Ableitung von größerem Querschnitt für die Verbrennungsprodukte durch einen allmählichen Übergang verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittserweiterung durch ein System von Verdrängern erzielt wird, wie z. B. Stäbe, die in lange Spitzen auslaufen.