CH438224A - Verfahren zur Durchführung von endothermischen Reaktionen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Durchführung von endothermischen Reaktionen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur    r    Durchführung von endothermischen Reaktionen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens in Gegenwart von Wasserstoff als Wärmeübertragungsmedium, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sowie die Anwendung dieses Verfahrens auf die   nichthydrierende    Spaltung von Kohlenwasserstoffen. Das   erfindungsge-    mässe Verfahren kann also zur Herstellung von Acetylen, ¯thylen, Methan und Wasserstoff durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von im elektrischen Lichtbogen erhitztem Wasserstoff herangezogen werden.



   Es ist bereits eine grosse Anzahl von Verfahren bekanntgeworden, die mit Hilfe eines elektrischen Lichtbogens Kohlenwasserstoffe spalten. Hierbei wird meist der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch den Lichtbogen geleitet oder der elektrische Lichtbogen wird in flüssigem Kohlenwasserstoff erzeugt. Der elektrische Lichtbogen brennt also in einer   Kohlenwasserstoff-    atmosphäre. Es ergeben sich hierbei folgende   Verhält-    nisse : Beim Zünden des Lichtbogens wird zwischen den Elektroden eine Entladungsbahn gebildet, die aus   inoni-    siertem Gas besteht, das heisst, ein bestimmter Prozentsatz des durch den Lichtbogen geführten Gases muss   inonisiert    werden.

   Für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu Acetylen und Athylen, die im Temperaturbereich von 900-1500¯C verlÏuft, bedeutet dies, dass erhebliche Mengen des   Ausgangs-Kohlenwasserstoffes    auf Temperaturen erhitzt werden müssen, die das 3bis   lOfache    der für die gewünschte Reaktion erforderlichen Temperatur   bebragen.    Dies führt zur Bildung von grossen Mengen an Nebenprodukten, die die Ausbeute mindern, insbesondere von Russ. Die Russbildung ist selbst bei Beschränkung auf die wasserstoffreichsten Kohlenwasserstoffe wie Methan und Athan noch er  heblich.   



   Es ist weiter vorgeschlagen worden, im Lichtbogen Wasserstoff aufzuheizen und mit diesem die für die Spaltung der KoMenwasserstoffe notwendige Energie zuzuführen. Wird hierbei wie technisch   üblich-die    Mischung des heissen Wasserstoffs mit dem zu spaltenden Kohlenwasserstoff so ausgef hrt, da¯ in das axial in den   Misch-beziehungsweise    Reaktionsraum   einströ-    mende heisse Gas der zu spaltende Kohlenwasserstoff radial aus einem Kranz von Düsen, die die Reaktionsraumwandung durchdringen, einströmt, so lagert sich im   Misch-bzw.    Reaktionsraum Kohlenstoff ab, der nach kurzer Zeit die Weiterführung des Prozesses unmöglich macht.

   Wird auf eine definierte Verweilzeit verzichtet   und sofort abgeschreckit, so unterbleibt    zwar die Bildung von Russ, aber der Umsetzungsgrad ist gering, die Konzentration der gewünschten Produkte im Spaltgas   niedlrig    und der spezifische Energieverbrauch pro kg Acetylen und Äthylen entsprechend hoch.



   Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung von endothermischen Reaktionen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens in Gegenwart von Wasserstoff als Wärmeübertragungsmedium, das ! dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erster Teilstrom von Wasserstoff am oberen Rande der   Lichtbogenbrenn-    zone tangential in dieselbe und ein zweiter Teilstrom von Wasserstoff, die Elektroden gleichmässig umhüllend längs denselben in die Lichtbogenbrennzone eingefiihrt wird, bei   brennendem Lichtbogen    der erhitzte Wasserstoff in einer sich an die   Lichtbogenbrennzone      anschlie-    ssenden   rotationssymmotrischen      Reaktónszone mit dem    gas-oder dampfförmigen   Ausgangsmaterial zusammen-    gebracht wird,

   das am entfernter   fliegenden    Ende der Reaktionszone tangential eingeführt und in einer Schrau  benbewegung    an der Wandung der Reaktionszone entlang in   Richfung der Eintrittsstelle des    erhitzten Wasser  Stoffes in die Reaktionszone strömt, worauf das erhitzte, in Reaktion befindliche Gut entgegengesetzt der Hauptbewegungsrichtung des   cingefübrtien Ausgangsmaterials    entlang der Mittelachse der rotationssymmetrischen Reaktionszone mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit in eine mit dieser verbundene   Nachreaktionszone    gedrückt und nach zu Ende geführter Reaktion das Produkt beim Verlassen der letzteren abgeschreckt und sodann aufgearbeitet wird.



   Die Ausbeute an Acetylen und Athylen kann durch Rückführen der bei der Spaltung entstandenen Nebenprodukte wie Methan,   Athan,    Propylen,   Butylen, Me-      thylacetylen,      Monovinylacetylen,    Diacetylen und dergleichen in die einzelnen Stufen erheblich gesteigert werden.



   Bei einer weiteren Durchführungsform des   Verfah-    rens nach der vorliegenden Erfindung kann die Einführung des   Ausgangskohlenstoffs    in den unmittelbar vor dem Nachreaktionsraum angeordneten Reaktionsraum in der Weise vorgenommen werden, dass eine Teilmenge dieses Ausgangs-Kohlenwasserstoffs abgezweigt und tangential unmittelbar in den Nachreaktionsraum eingeführt wird. Diese Massnahme bewirkt eine Verringerung der Wärmeverluste durch Abstrahlung und eine bessere Ausnützung der aufgewendeten Wärmeenergie.



   Die pro kg   Ausgangs-Kohlenwasserstoff aufgewen-    dete elektrische Energie beträgt zweckmässig 2 bis 7 kWh, vorzugsweise 2 bis 5 kWh.



   Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer   gleich-    achsigen Aneinanderreihung einer kreiszylindrischen oder sich nach unten verjüngenden, mit einem   Kihhl-    mantel versehenen, oben durch einen   Deckel verschlos-    senen und mit Halterung sowie Durchtrittsöffnungen für die Elektroden versehenen Lichtbogenbrennkammer aus einem sich daran anschliessenden, kegelstumpfförmigen Reaktionsraum, dessen grösserer Durchmesser der   Licht-      bogenbrennkammer    zugekehrt ist, aus mindestens einem Nachreaktionsraum und schliesslich aus einer   Abschrek-    kungseinrichtung für die Reaktionsprodukte besteht,

   wobei die Lichtbogenbrennkammer mit   Wassenstoffzu-    leitungen und der Reaktionsraum an dem von der Lichtbogenbrennkammer entfernten Ende mit Zuleitungen für das Ausgangsmaterial versehen ist
Ein Beispiel für eine derartige Vorrichtung ist auf der beigefügten Abbildung in Fig.   1    schematisch im   Längs-    schnitt für   Drehatrombetrieb    und in Fig. 2 für Gleichstrombetrieb dargestellt. Die Ausführung für den Betrieb mit Gleichstrom unterscheidet sich von der für Drehstrom bestimmten im wesentlichen nur dadurch, dass zwei Elektroden genügen.



   Die Vorrichtung zur Durchführung des   erfindungs-    gemässen Verfahrens besteht, wie erwähnt, sowohl für   Drehstrom-als auch für Gleichstrombetrieb,    im   wesent-    lichen zunächst aus einer Lichtbogenbrennkammer, in der der Lichtbogen zwischen den gasdicht eingeführten Elektroden in einer Atmosphäre kontinuierlich eingebrachten Wasserstoffs unterhalten wird.

   Der hocherhitzte Wasserstoff kann aus der   Lichtbogenbrennkam-    mer in den angeschlossenen   Reaktinosraum strömen,    in dem er mit dem zu spaltenden Kohlenwasserstoff zu  sa, mmengebracht wird.    In einem sich an den Reaktionsraum anschliessenden sogenannten   Nachreaktionsraum    kann die   Spaltreaktion    zu Ende geführt werden, worauf das Spaltprodukt abgeschreckt und   aufgearbeitetr    werden kann.



   In Fig.   l    stellen   1,    2 und 3 die Elektroden dar, zwischen denen der elektrische Lichtbogen sich ausbildet.



  Sie ragen von aussen in die Lichtbogenbrennkammer 4 hinein und sind etwas schräg gestellt, so dass ihre Achsen sich in einem gemeinsamen Punkt auf der Achse der Lichtbogenbrennkammer 4 schneiden. Jede der Elektroden   1,    2 und 3 ist durch   eine innen mit achsparallelcn    Zügen und Feldern versehene zylindrische Hülse 5 geführt, die den Ringspalt 6 zwischen ihrer Bohrung und der Aussenfläche der Elektrode freilässt. Die Hülsen 5 sind nach aussen mit einer Abdichtung 7 und mit einem Anschlussstutzen 8 für die Einleitung von Wasserstoff versehen. Sie sind im Deckel 9 gasdicht befestigt, der als oberer Abschluss der Lichtbogenbrennkammer dient.



   Unter dem Deckel 9 und zentrisch mit ihm   befin-    det sich der Zwischenring 10. Er ist mit einem Ringkanal 11 und mib in diesen einmündenden Gaszuleitungsrohren 12 versehen. Der Zwischenring 10 besitzt weiterhin eine Mittelöffnung 14, in die Tangentialschlitze 13 einmünden und Verbindungen herstellen zwischen dem Ringkanal 11 und der Mittelöffnung 14. Hierdurch wird zusätzlich Wasserstoff eingeführt.



   Die   Lichbogenbrennkammer    4 ist ein   rotationssym-      metrischer Behälter    mit einer hochtemperaturbeständigen Auskleidung 15 aus zum Beispiel Graphit. Dieser Behälter ist in einen zweiten Behälter 16 aus einem gut wÏrmeleitenden Werkstoff, zum Beispiel Kupfer, eingelassen, so dass ein Kühlmantel 17 besteht ; an dessen Stelle können jedoch auch Kühlrohre vorliegen. In der Mitte, zwischen Lichtbogenbrennkammer und Reaktionsraum 4 befindet sich ein Ring 18 mit einem   Kühl-    mittelkanal 19 der eine   Zu--und Ableitung (20    und 21) aufweist.



   Die Lichtbogenbrennkammer 4 kann entweder zy  lindrisch    (Fig.   1)    oder auch so gestaltet sein, dass sie sich im Durchmesser zum Reaktionsraum hin verengt   (Fig.    2).



   An die Lichtbogenbrennkammer 4 schliesst sich der Reaktionsraum 22 an. Er besteht aus einem aus   hitze-    und   zunderfestem    Stahl gefertigten, oben und unten offenen Hohlbehälter 22 von der Form eines Kegelstumpfes, dessen grösserer Durchmesser der   Lichtbogen-    brennkammer anliegt. Am unteren, im Durchmesser kleineren Ende ist eine rundum laufende Rinne 44   ein-    gearbeitet, die mit einer Zuleitung 23 versehen ist.



  Durch diese Zuleitung 23 wird der erhitzte, beziehungsweise überhitzte,   Ausgangsi-Kohlenwasserstoff    tangential eingefahren. Er bewegt sich, der durch die Wandung ausgeübten Zwangsführung folgend, auf einer   Schrau-      benlinie    bis zum oberen Rande des Reaktionsraumes 22, dessen Innendurchmesser grösser ist als der der Austrittsöffnung der   Lichtibogenbrennkammer    4.

   Der   Kohlenwasserstoffstrahl    wird daher an dieser Stelle im wesentlichen um   180  umgelenkt und strömt    dann, mit dem aus der Lichtbogenbrennkammer 4   austreten-    den heissen   Wasserstoffstrahl vermischt,    aus   Symmetrie-    gründen in der Längsachse des   Reaktionsraumes    22 nach unten. Da sich der lichte Querschnitt des Reaktionsraumes 22 nach unten verjüngt, nimmt die   Strö-    mungsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches zu.



   Die Wärmeübertragung vom heissen Wasserstoff auf den   Ausgangs-Kohlenwasserstoff    setzt beim   Zusammen-    treffen der beiden Gasstrahlen ein, dauert wahrend des Strömens des Gemisches in der Längsachse des Reaktionsraumes 22 an und wird in dem auf den Reaktionsraum 22 folgenden Nachreaktionsraum 24 zu Ende geführt. 



   Für den Reaktionsraum 22 kann eine hitze-und   zunderfeste    Eisenlegierung genügen, da die Wandtemperaturen im Betrieb nur wenige hundert    C    über der Temperatur   des eintretenden Ausgangs-Kohlenwasserstof-    fes liegen. Auch die Verwendung von Graphit hat sich an dieser Stelle bewährt, sofern Schutz gegen den Zutritt von Aussenluft geschaffen wird und auch die hocherhitzten Dämpfe und Gase im Innern weder freien noch gebundenen Sauerstoff enthalten.



   Der Nachreaktionsraum 24 besteht zweckmässig aus einem Graphitrohr 29, das mit einer wärmedämmenden Schicht 25 umgeben und mit dieser zusammen in dem metallenen Schutzmantel 26 untergebracht ist. Dem Luftsauerstoff wird dadurch der Zutritt zu dem betriebsmässig heissen Graphitrohr verwehrt.



   Unterhalb   d'es    Ausgangs des Nachreaktionsraumes 24 ist eine Einrichtung zum Abschrecken der   austreten-    den heissen Reaktionsprodukte angebracht. Sie besteht im einfachsten Falle aus einer Sprühdüsenanordnung 27 mit K hlmittelzuleitung 28.



   In Fig. 2 ist eine Lichtbogenbrennkammer für   Gleichstrombetrieb schematisch    im Längsschnitt   dar-    gestellt, die ebenfalls mit der vorstehend beschriebenen, aus Reaktionsraum und   Nachreaktionsraum    bestehenden Einrichtung zusammen verwendet werden kann. Die Anode ist mit 31, die Kathode mit 32 bezeichnet.

   Für die Halterung der Elektroden und für die   Stromzufüh-    rung ist hier eine andere Ausführungsform als in Fig. 1 gewählt.   Uber    jede der beiden Elektroden ist in Fig. 2 eine unten mit Längsschlitzen versehene und daher federnd anliegende Hülse 33 geschoben, an der auch die Stromzuführung mit Hilfe der Anschlussfahnen erfolgt.   Uber    H lse 33 ist eine Hülse 34 geschraubt, die ihrerseits noch in dem Nippel 41 befestigt ist, der in der Halterung aus Isolierstoff 42 sitzt.



   Die Hülse 33 ist mit   Eindrehungen    35 und 38 versehen, so dass bei   übergeschobener    (äusserer) Hülse 34 zwei Ringkanäle entstehen. Davon dient der obere 35 zur Aufnahme eines K hlmittels, das durch den Zu  führungsstutzen    36 zu-und durch den Abführungsstutzen 37 abgeführt wird.



   Der untere Ringkanal 38 dient zur Aufnahme und Verteilung von Wasserstoff, der durch den Zuf hrungsstutzen 39 eingebracht wird. Da er mit den in die Hülse 33 eingearbeiteten Längsschlitzen kommuniziert, ist die gleichmässige Verteilung des Wasserstoffes über den   Elektrodenumfang      gewährleisteb.   



   Die beschriebenen Durchführungen können in gleicher Weise wie für Gleichstrom auch bei Ein-und   Mehrphasenanordnungen    Verwendung finden.



   Beispiel   1   
60 Nm3 Wasserstoff treten stündlich in drei gleichmässig geteilten Strömen, die Graphitelektroden   (1),    (2) und (3) von je 25 mm ?   umspülend,    in den   Licht-    bogenraum (4) ein. Die Wandungen (15) dieses Licht  bogenraumes    bestehen aus Graphit, der von   Wasserküh-    lung umgeben ist. Zur Verminderung des Wärmeüberganges aus der Lichtbogenzone an die   Graphitwandung    werden bei   (13)    stündlich weitere 35 Nm3 Wasserstoff tangential eingeführt.



   Der Lichtbogen wird gezündet durch Zusammenfahren der Elektroden   (1),    (2) und (3). Im Betrieb beträgt der Abstand der Elektroden   5-10    mm bei einer verketteten Spannung von 200 Volt und 450 Amp., entsprechend einer Leistung von 156 kWh. Die Elektroden werden entsprechend dem Elektrodenabbrand nachgeschoben. Unter den angegebenen Bedingungen beträgt der Elektrodenabbrand 0, 3 g C pro Kilowattstunde. Die Regulierung des Elektrodenvorschubs erfolgt automatisch durch die   Lichtbogenspannung.   



   Der Wasserstoff heizt sich im   Lichtbogenraum    auf und verlässt diesen durch die wassergekühlte   Kupfer-    düse (17). An die wassergek hlte Düse (17) schliesst sich der nach   unten kon, isch zulaufende Misch und    Reaktionsraum (22) an, der aus   Sicromal,    einem   hitze-    beständigen Material, besteht. In diesen Raum werden bei (23) 75 kg/h verdampftes   Leichtbenzin    tangential   eingeführt. Dieses Leichtbenzin enthalt 84%    C und 16% H.   Der Benzindampf    legt sich zunächst als Drall an die Wandung des Reaktionsraumes (22) und d str¯mt dem Wasserstoff entgegen.

   Die bereits weitgehend   rea-    gierte Gasmischung gelangt aus Raum (22) in d'en Nachreaktionsraum (24), der aus einem thermisch gut iso  lierten Graphitrohr    von 160 mm Länge besteht. Das Gas wird mit bei (28)   eingedSstem    Wasser abgeschreckt und gelangt nach weiterer Abkühlung in einem Rieselturm zur Messung in den   Gasometer.   



   Es werden 194, 4 Nm3/h trockenes Gas gemessen mit folgender durchschnittlicher Zusammensetzung :
8, 25 Vol. % CH4
0, 2 Vol. % C2H6
0, 9 Vol. % nicht umgesetzte   Benzinkohlenwasserstoffe   
6, 5 Vol. % C2H4
0, 6   Vol. % C3H6    14, 2 Vol. % C2H2
0, 7 Vol. %   Methylacetylen,    Allen und Diacetylen
0, 3 Vol. % Benzol
Rest Wasserstoff
Bei einem Gesamtumsatz von   93 %    haben sich 63, 5%, bezogen auf das eingesetzte Benzin, zu Acetylen und Athylen umgesetzt. Da die nicht umgesetzten Kohlen  wasserstoffe u, ndl das Propylen zurückgeführt    werden k¯nnen, ergibt sich die Ausbeute an Acetylen und Äthylen zu rund 70 Gew. %, bezogen auf das eingesetzte    e    Benzin.



   An Ru¯ und Teer werden 0,   15%, bezogen    auf den   Benzineinsatz,    gefunden.



   Pro kg   Einsatzbenzin    werden ferner 0, 21   Nm3    CH4 und 0, 5   Nm3H2    erhalten.



   Wird das gebildete Acetylen mit dem gesamten   Ener-      gieaufwand    für die Spaltung belastet, so ergibt sich ein n spezifischer Energieverbrauch von 8, 0 kWh pro kg Acetylen. Bezogen auf Acetylen und Äthylen beträgt der Energieverbrauch 5, 4 kWh pro kg Acetylen und ¯thylen.



   Beispiel 2
Es werden in einer Beispiel   1    entsprechenden Apparatur 370   Nm3H2    durch einen Lichtbogen mit einer Leistung von 1100 kW aufgeheizt und nach dem Verlassen der Entladungszone mit 565 kg Leichtbenzin mit einem Siedeende von   110  C vermischt.   



   Es entstehen 896 Nm3 trockenes Spaltgas folgender Zusammensetzung :
7, 5   Vol. %    CH4
0, 3 Vol. % C2H6 13, 5 Vol. % C2H2
7, 7   Vol. % C2H4    
1,   45Vol. % C3H6   
0, 3 Vol. % C6H6
1, 17 Vol. % höhere Acetylene
7, 0 Vol. % gesättigte Kohlenstoffe
Rest Wasserstoff.



   Der spezifische Energieverbrauch pro kg Acetylen beträgt 7, 8 kWh, bezichungsweise 4, 8 kWh pro kg Acetylen und Äthylen.



   Beispiel 3
In der in Beispiel 1 geschilderten Apparatur wird ein Gemisch von 83, 5   Nm3/h    Wasserstoff und 7   Nm/h    Methan durch den Lichtbogen, der eine Leistung von 316 kW aufweist, aufgeheizt und nach Verlassen des   Lichtbogenraumes    mit 66 kg   Leichtbenzin    vermischt.



   Es entstehen 191, 3   Nm31h trockenes Spaltgas    folgender Zusammensetzung :
7, 62 Vol. % CH4
0, 1   Vol. % C2H   
5, 05 Vol. % C2H4 16, 8   Vol. % cils   
0, 18 Vol. %   C3HG   
0, 83 Vol. %   Methylacetylen,    Allen und Diacetylen
0, 3 Vol. % Benzol
Rest Wasserstoff.



   Bei einem Gesamtumsatz von   100%    beträgt der Umsatz zu Acetylen und Athylen 70 Gew.   %.   



   Der spezifische Energieverbrauch pro kg Acetylen betrÏgt 8,4 kWh/kg, beziehungsweise 6,4 kWh/kg Acetylen und ¯thylen.



   Beispiel 4
Es wurde die in Beispiel 1 und 2   verwendete Appa-      ratur    benutzt, um 95 Nm3 Wasserstoff in einem Lichtbogen mit 276 kW Leistung aufzuheizen. Nach Verlassen des   Lichtbogenraumes    wurde der heisse Wasserstoff mit 70 kg   Leichtbenzin-Monovinylacetylen-Gemisch    vermischt, welches 23 Gew. %   Monovinylacetylen    enthielt.



   Es entstanden 177, 4   Nm3    Spaltgas (trocken) folgender Zusammensetzung :
6, 28 Vol. % CH4
0, 1   Val. % C2H6       0,    3 Vol. % nicht umgesetzte Benzinkohlenwasserstoffe
4, 42 Vol.   %      C21-L   
0, 45 Vol. %   C3H6    16, 48 Vol. % C2H2
1, 18 Vol. % Methylacetylen, Allen und Diacetylen
0, 4 Vol. % Benzol
Rest Wasserstoff.



   Die spezifische Energie betrug 8, 1 kWh/kg Acetylen, beziehungsweise 6, 3   kWh/kg    Acetylen und   Athylen.   



      Beispiel S   
Es werden in einer Beispiel 1 entsprechenden Apparatur 700   Nm3 H2    durch einen Lichtbogen mit einer Leistung von 1870 kW aufgeheizt und nach dem Verlassen der Lichtbogenbrennkammer im Reaktionsraum mit 725 kg   Leichtbenzin mit    einem Siedeende von 110 C vermischt. Der   Nachreaktionsraum    besteht aus einem   Graphitzylinder,    dessen Innenwandungen durch einen tangential eingebrachten und schraubenförmig nach unten geführten zusätzlichen Dampfstrom, der aus 100 kg   Benzindampf      besteht, bespült werden.   



   Es entstehen 1547 Nm3 trockenes Spaltgas folgender Zusammensetzung : 12, 9 Vol.   %    Acetylen
8, 45 Vol. % Athylen    1,    55 Vol. % Propylen
8, 55 Vol. % Methan    1,    30 Vol. % höhere Acetylene
0, 31 Vol. % Benzol
3, 88 Vol. % gesättigte Kohlenwasserstoffe
Rest Wasserstoff.



   Der spezifische Energieverbrauch pro kg Acetylen beträgt 8, 0 kWh, beziehungsweise 4, 7 kWh pro kg Acetylen und Athylen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Durchführung von endothermischen Reaktionen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens in Gegenwart von Wasserstoff als Wärmeübertragungsme- dium, dadurch gekennzeichnet, dal3 ein erster Teilstrom von Wasserstoff am oberen Rande der Lichtbogenbrenn- zone tangential in dieselbe und ein zweiter Teilstrom von Wasserstoff, die Elektroden gleichmässig umhüllend, längs denselben in die Lichtbogenbrennzone eingeführt wird, bei brennendem Lichtbogen der erhitzte Wasserstoff in einer sich an die Lichtbogenbrennzone anschlie ssenden rotationssymmetrischen Reaktionszone mit dem gas-oder dampfförmigen Ausgangsmaterial zusammen- gebracht wird,

   das am entfernter liegenden Ende der Reaktionszone tangential eingeführt und in einer Schraur benbewegung an der Wandung der Reaktionszone entlang in Richtung der Eintrittsstelle des erhitzten Wasserstoffes in die Reaktionszone strömt, worauf das erhitzte, in Reaktion befindliche Gut entgegengesetzt der Hauptbewegungsrichtung des eingeführten Ausgangsmaterials entlang der Mittelachse der rotationssymmetrischen Reaktionszone mit) zunehmender Strömungsgeschwin- digkeit in eine mit dieser verbundene Nachreaktionszone gedrückt und nach zu Ende geführter Reaktion das Produkt beim Verlassen der letzteren abgeschreckt und sodann aufgearbeitet wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasserstoff in der Lichtbogen- brennzone eine Energiemenge zwischen 2 und 7kWh pro Nm3, vorzugsweise 2 bis 5 kWh pro Nm3 mitgeteilt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der ersten Reaktionszone ausströmende erhitzte Reaktionsgut in axialer Richtung in eine zweite Reaktionszone eingeführt und in dieser mit einer weiteren Menge von Ausgangsmaterial zusammengebracht wird, wobei dieses Matenial eventu- ell von dem in die vorangehende Zone eingeführten chemisch verschieden ist, und wobei diese Massnahme even- tuell in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen wiederholt wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Aus gangsmaterial, das, der letzten, der Nachreaktionszone unmittelbar vorangehenden Reaktionszone zugeführt wird, eine Teilmenge abgezweigt und tangential in die letzte Nachreaktionszone eingeführt wird.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer gleichachsigen Aneinanderreihung einer kreiszylin- drischen oder sich nach unten verjüngenden, mit einem Kühlmantel (17) versehenen, oben durch einen Deckel (9) verschlossenen und mit Halterungen sowie Durch trittsöffnungen für die Elektroden (1, 2, 3) versehenen Lichtbogenbrennkammer (4), aus einem sich daran anschliessenden, kegelstumpfförmigen Reaktionsraum (22), dessen grösserer Durchmesser der Lichtbogenbrennkam- mer (4) zugekehrt ist, aus mindestens einem Nachreak tionsraum (24) und schliesslich aus einer Abschrek- kungseinrichtung für die Reaktionsprodukte besteht,

   wobei die Lichtbogenbrennkammer (4) mit Wasserstoffzu- leitungen (8, 12, 39) und der Reaktionsraum (22) an dem von der Lichtbogenbrennkammer (4) entfernten Ende mit Zuleitungen (23) für das Ausgangsmaterial versehen ist.

   UNTBRANSPRÜCHE 4. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Reaktionsraum (22) ein oder mehrere Reaktionsräume gleichachsig angeschlossen sind, wobei jeweils die die kleinere Lichtweite aufweisende Ausströmseite des vorangehendenReak- tionsraumes mit der die grössere Lichtweite aufweisenden Einströmseite des darauffolgenden Reaktionsraumes verbunden und jeder Reaktionsraum mit einer Zuleitung für Ausgangsmaterial versehen ist.

   5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass jede der in die Durchtrittsoffnungen des Deckels (9) eingesetzten Elektroden eine Halterung aufweist, bestehend aus einer Nippel (41), aus einer in diesen Nippel (41) hineinragenden, inneren Hülse (33), die vom unteren Ende an eine Strecke weit an der Elektrode (31, 32) anliegt und bei diesem Abschnitt Längsschlitze vorliegen, diese Hülse nachher eine den Elektrodendurchmesser übersteigende Lichtweite besitzt, die am oberen Ende eine Anschlussfahne (30) für die Stromzuleitung aufweist und am äusseren Umfang mit zwei umlaufenden Ringkanälen (35, 38), von denen der eine (38) mit den Längsschlitzen der inneren Hülse (33) kommuniziert, versehen ist, und in den Nippel (41) eine mit Zu-und Ableitung (36, 37) für ein Kühlmittel und Zuleitung (39)

   für Wasserstoff versehenen äusseren Hülse (34) eingeschraubt ist.

   6. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen dem Deckel (9) und der Lichtbogenbrennkammer (4) sowie der zwischen der Lichtbogenbrennkammer (4) und dem Reaktionsraum (22) eingesetzte Zwischenring (10) beziehungsweise Bodenteil (18) dieser Lichtbogenbrennkammer (4) mit Ringkanälen (11, 19) versehen sind, wobei der eine Ringkanal (11) mit Wasserstoffzuleitungen (12) und tangentialen Ausströmöffnungen (13) versehen ist und der andere Ringkanal (19) der Fiihrung eines Kühlmittels dient.

   7. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Lichtbogenbrennkam- mer (4) entfernt angebrachte Flansch des Reaktions, raumes (22), beziehungsweise der zwischen Reaktionsraum (22) und Nachreaktionsraum (24) eingesetzte Zwi- schenring mit einem Ringkanal mit tangentialen Ausströmungsöffnungen (44) und einer Beschickungszulei- tung (23) versehen ist.

   8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der kreiszylindrische Nachreaktions- raum (24) eine hitzebeständige Auskleidung (29) enthält, die von einer wärmedammenden Schicht (25) umgeben ist.

   PATENTANSPRUCH III Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I, auf die nichthydrierende Spaltung von Kohlenwasser- stoffen.

   UNTERANSPRUCHE 9. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Aufbereitung der Reak tionsprodukte anfallenden gasförmigen und flüssigen Nebenprodukte in die Zone der nichthydrierenden Spaltung zurückgefuhrt werd'en.

   10. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionszeit in der Reaktionsund Nachreaktionszone auf 0, 5. 10-3 bis 20. 10-3 Sek., vorzugsweise auf l. 10-s bis 10-10-s Sek. bemessen wird.

   11. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der tangential in die Lichtbogen- brennzone eingefiihrte Wasserstoff bis zu 20 Gramm Atom Kohlenstoff pro Nm3 Gas in Form von Kohlenwasserstoffen enthält, während der längs der Elektro- den in die Lichtbogenbrennzone eingeführte Wasserstoff bis zu 10 Gramm-Atom Kohlenstoff ebenfalls in Form von Kohlenwasserstoffen enthält.

   12. Anwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangskohlenwasserstoff vor- geheizt, beispielsweise über den Siedepunkt erhitzt wird.