DE1021351B - Process for the production of acetylene - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Acetylen Das bisherige Verfahren zur Erzeugung von Acetylen aus Methan und Sauerstoff, das technische Anwendung gefunden hat, beruht darauf, daß die beiden Gase getrennt aufgeheizt, in heißem Zustand gemischt und die Mischung dem Reaktionsraum zugeführt wird. Bisher war man im allgemeinen der Ansicht, daß eine gemeinsame Aufheizung, die an sich einfacher wäre, technisch nicht durchführbar sei, da in Vorheizern aus metallischen Werkstoffen, auf die man in der Praxis angewiesen ist, unerwünschte Nebenreaktionen auftreten.Process for the production of acetylene The previous process for Production of acetylene from methane and oxygen, which has found technical application is based on the fact that the two gases are heated separately, mixed in the hot state and the mixture is fed to the reaction space. So far one was in general believes that a common heating, which in itself would be simpler, technical is not feasible because in preheaters made of metallic materials on which one is instructed in practice, undesirable side reactions occur.

In der jüngeren Zeit wurde ein Verfahren bekannt, nach dem es möglich ist, Methan und Sauerstoff zum Zweck der Acetylenherstellung gemeinsam aufzuheizen, und zwar soll eine sehr hohe lineare Geschwindigkeit des Gasgemisches im Vorheizer eingehalten werden, die beispielsweise 450 m/sec betragen soll. Die Anwendung so hoher Strömungsgeschwindigkeiten hat indessen wesentliche Nachteile. Einmal wird, da es sich um überschallgeschwindigkeiten bei einer Temperatur über Rotglut handelt, die Lebensdauer des Vorheizers stark herabgesetzt. Sodann erfordert das Verfahren einen beträchtlichen Druck, um das Gasgemisch bei dieser Geschwindigkeit durch die Rohre des Vorheizers zu treiben. Da es sich hier um ein zündfähiges Gemisch handelt, ist das Arbeiten unter Druck, insbesondere bei gelegentlichen Störungen, nicht ungefährlich, abgesehen davon, daß die Kompression einen verteuernden Aufwand bedeutet. More recently, a process has become known that makes it possible is to heat methane and oxygen together for the purpose of acetylene production, and that should have a very high linear velocity of the gas mixture in the preheater must be complied with, which should be 450 m / sec, for example. The application like that however, high flow velocities have significant disadvantages. Once will since it is about supersonic speeds at a temperature above red heat, the service life of the preheater is greatly reduced. Then the procedure requires considerable pressure to move the gas mixture through the at this speed To drive pipes of the preheater. Since this is an ignitable mixture, working under pressure, especially in the case of occasional malfunctions, is not without risk, apart from the fact that the compression means an increasing effort.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, das von diesen Nachteilen frei ist. Das Verfahren besteht darin, daß man die Ausgangsgase bei Temperaturen unter 5000, zweckmäßig bei gewöhnlicher Temperatur, mischt und die Mischung unter Einhaltung einer geringen, etwa bis zu 10 m/sec betragenden linearen Geschwindigkeit in Vorheizern aus metallischen Werkstoffen auf Temperaturen über 600, vorteilhaft 700 bis 7500 erhitzt, wobei man dafür sorgt. daß die innere Wand des Vorheizers mindestens in dem Teil, der auf Temperaturen über etwa 5500 erhitzt wird, glatt ist, und daß man zwischen dem Eintritt der Mischung in den Vorheizer und ihren Austritt eine sehr geringe, beispielsweise unter 0,1 at liegende Druckdifferenz einhält. The invention now provides a method that avoids these disadvantages free is. The method consists in that one of the starting gases at temperatures below 5000, expediently at ordinary temperature, mixes and the mixture under Maintaining a low linear speed of up to 10 m / sec in preheaters made of metallic materials at temperatures above 600, advantageous 700 to 7500 heated, taking care of that. that the inner wall of the preheater at least in the portion that is heated to temperatures above about 5500, smooth is, and that there is between the entry of the mixture into the preheater and its exit maintains a very low pressure difference, for example less than 0.1 at.

Die Vorheizung erfolgt vorteilhaft in Rohren, deren Wand aus Stahl mit einem Gehalt von mehr als 10, vorteilhaft mehr als 20°/o Chrom besteht. Diese Rohre sollen eine glatte innere Oberfläche aufweisen, und deshalb werden sie, falls sie nicht schon von der Herstellung her genügend glatt sind, geschliffen oder poliert. The preheating takes place advantageously in pipes, the wall of which is made of steel with a content of more than 10, advantageously more than 20% chromium. These Pipes are said to have a smooth inner surface, and therefore, if they are not sufficiently smooth, sanded or polished from the production point of view.

Es ist zweckmäßig, Vorheizer zu verwenden, die je Raumeinheit eine verhältnismäßig große innere Wandfläche haben. Diese Fläche soll zweckmäßig je Liter Heizraum mehr als 0,06, zweckmäßig mehr als 0,08 m2 betragen. Falls die Abmessungen der Heizvorrichtung dieser Forderung nicht entsprechen, z. B. bei Verwendung dicker Rohre oder Kanäle, kann die große Wandfläche dadurch erzielt werden, daß Verdrängerkörper aus Metall oder aus keramischem Material, die auch hohl sein können, eingebaut werden. Auch Vorheizer von der Form von Rohrbündelwärmeaustauschern können verwendet werden. It is advisable to use preheaters, one per room unit have a relatively large inner wall area. This area should expediently per liter Boiler room be more than 0.06, appropriately more than 0.08 m2. If the dimensions the heater does not meet this requirement, e.g. B. when using thicker Pipes or ducts, the large wall surface can be achieved by using displacement bodies made of metal or ceramic material, which can also be hollow, can be installed. Shell and tube heat exchanger preheaters can also be used.

Da bei dem gemeinsamen Aufheizen von Methan und Sauerstoff Schwierigkeiten in der Hauptsache bei Temperaturen über 5500 zu erwarten sind, genügt es, bei diesen Temperaturen Vorheizer mit glatter und großer innerer Oberfläche zu verwenden. Diese Gestaltung des Vorheizers hat den Vorteil, daß der Strömungswiderstand im ersten, kälteren Teil der Vorrichtung verhältnismäßig niedrig ist. There were difficulties with the joint heating of methane and oxygen are mainly to be expected at temperatures above 5500, it is sufficient for these Use temperature preheater with smooth and large inner surface. These The design of the preheater has the advantage that the flow resistance in the first, colder part of the device is relatively low.

Ein weiteres Hilfsmittel. um das gemeinsame Aufheizen von Methan und Sauerstoff zu erleichtern, besteht darin, daß man eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Wand des Vorheizers und der den Vorheizer durchströmenden Mischung einhält, wobei im Bereich der Höchsttemperatur der Mischung diese Temperaturdifferenz nicht mehr als etwa 500 betragen soll. Auch dies ist insbesondere in dem Temperaturgebiet über 5500 von Bedeutung. Another tool. about the joint heating of methane and to facilitate oxygen consists in having a small temperature difference between the wall of the preheater and the mixture flowing through the preheater adheres to, with this temperature difference in the range of the maximum temperature of the mixture should not be more than about 500. Again, this is particularly true in the temperature range over 5500 of importance.

Um zu verhindern, daß Eisenoxyd die Reaktion vorzeitig katalytisch beeinflußt, sorgt man dafür. z. B. durch Filter, daß aus den Zuleitungen Eisenoxyd nicht in den Vorheizer gelangen kann. To prevent iron oxide from prematurely catalyzing the reaction influenced, one takes care of it. z. B. by filter that iron oxide from the supply lines cannot get into the preheater.

Im übrigen wird die Umsetzung der vorerhitzten Mischung zu Acetylen in bekannter Weise durchgeführt. Dabei können fremde Gase oder Dämpfe, z. B. Otherwise, the preheated mixture is converted into acetylene carried out in a known manner. Foreign gases or vapors, e.g. B.

Stickstoff oder Wasserdampf, dem Methan-Sauerstoff-Gemisch zugesetzt werden. Die Zuführung des heißen Gasgemisches zum Reaktionsraum geschieht ebenfalls in der üblichen Weise. Es ist jedoch nicht notwendig. besonders konstruierte Brenner zu verwenden, sondern man kann die Gemische auch durch Rohre oder Lochplatten unmittelbar in den Reaktionsraum einführen.Nitrogen or steam, added to the methane-oxygen mixture will. The hot gas mixture is also fed to the reaction chamber in the usual way. However, it is not necessary. particularly Constructed burners to be used, but you can also pass the mixtures through pipes or insert perforated plates directly into the reaction chamber.

Dabei ist es zweckmäßig, die Rohre in der Nähe der Mündung zu kühlen.It is useful to cool the tubes near the mouth.

Beispiel 1 Ein Gemisch aus 1001 Methan und 50 1 Sauerstoff wird stündlich in einem innen glatten Rohr von 15 mm lichter Weite und 1,6 mm Wandstärke, das aus einem Stahl mit 18 0/o Chromgehalt besteht, mit Hilfe einer elektrischen Heizung erhitzt. Die Heizung ist so bemessen, daß auf einer Strecke von 36 cm die Höchsttemperatur des Gasgemisches 6900 beträgt, während an der Außenwand des Rohres eine Höchsttemperatur von 7200 herrscht. Der Sauerstoffgehalt des Gemisches ist beim Passieren des Rohres nur um 0,2 0/o zurückgegangen, d. h., es ist praktisch keine Oxydation eingetreten. Aus dem Vorheizer gelangt das Gasgemisch in einen üblichen Reaktionsofen, in dem es zu Acetylen umgesetzt wird. Man erhält Acetylen in einer Ausbeute, die um etwa 3 0/o höher liegt als jene, die bei Verwendung des gleichen Methans und Sauerstoffs bei getrenntem Vorheizen und Mischen der Gase bei etwa 6400 nach bekannten Verfahren erhalten wird. Example 1 A mixture of 100 liters of methane and 50 liters of oxygen is produced every hour in a tube with a smooth interior and a clear width of 15 mm and a wall thickness of 1.6 mm, which consists of a steel with 18 0 / o chromium content, with the help of an electric heater heated. The heating is dimensioned in such a way that the maximum temperature is reached over a distance of 36 cm of the gas mixture is 6900, while a maximum temperature on the outer wall of the pipe of 7200 prevails. The oxygen content of the mixture is when passing the pipe only decreased by 0.2%, i.e. that is, practically no oxidation occurred. The gas mixture passes from the preheater into a conventional reaction furnace in which it is converted to acetylene. Acetylene is obtained in a yield which is around about 3 0 / o higher than that obtained using the same methane and oxygen with separate preheating and mixing of the gases at about 6400 according to known methods is obtained.

Beispiel 2 Man leitet stündlich ein Gemisch aus 100 1 Nieflian und 50 1 Sauerstoff durch ein Rohr von den gleichen Abmessungen, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, das aus einem Stahl mit einem Chromgehalt von 23 0/( besteht und dessen innere Oberfläche poliert ist. Die Erhitzung des Gemisches kann in diesem Rohr bis zu einer Gastemperatur von 7400 bei einer Wandtemperatur von 7800 durchgeführt werden, ohne daß mehr als 0,2 0/o des Sauerstoffs verbraucht werden. Auch wenn man die Temperatur im Gas auf 7600 und in der Wand auf 800° steigen läßt. ist der Sauerstoffverbrauch nur etwa 0,9 0/o. Das erhitzte Gemisch wird in eine Reaktionskammer geführt, in der die Acetylenbildung erfolgt. Example 2 A mixture of 100 l of Nieflian and is passed every hour 50 1 oxygen through a tube of the same dimensions as in the example 1 is described, which consists of a steel with a chromium content of 23 0 / ( and its inner surface is polished. The heating of the mixture can be done in this Pipe carried out up to a gas temperature of 7400 at a wall temperature of 7800 without consuming more than 0.2% of the oxygen. Even if you the temperature in the gas to 7600 and in the wall can rise to 800 °. is the oxygen consumption only about 0.9%. The heated mixture is fed into a reaction chamber, in which takes place the acetylene formation.

PATTNSPCCCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Acetylen durch Umsetzung von Methan mit zur vollständigen Verbrennung ungenügenden Mengen Sauerstoff unter Mischung der Ausgangsgase bei Temperaturen unter 5000, zweckmäßig bei gewöhnlicher Temperatur und Voflieizung des Gasgemisches in Voflieizern aus metallischem \NTerkstoff auf Temperaturen über 600'. dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Vorheizer geringe, etwa bis zu l 0 mlsec betragende lineare Geschwindigkeiten einhält, wohei man dafür sorgt, daß die innere Wand des Vorheizers mindestens in dem Teil, der auf Temperaturen über etwa 5500 erhitzt wird, glatt ist, und daß man zwischen dem Eintritt der Mischung in den Vorbeizer und ihrem Austritt eine sehr geringe, beispielsweise unter 0,1 at liegende Druckdifferenz einhält. PATTNSPCCCHE: 1. Process for the production of acetylene by reaction of methane with insufficient amounts of oxygen for complete combustion Mixing of the starting gases at temperatures below 5000, expediently at normal Temperature and pre-flow of the gas mixture in pre-flowers made of metallic material to temperatures above 600 '. characterized in that low, Linear velocities of up to 10 mlsec are maintained, which is why ensures that the inner wall of the preheater at least in the part exposed to temperatures is heated above about 5500, is smooth, and that one between the entry of the mixture in the pre-pickler and its exit, a very low one, for example below 0.1 at the lying pressure difference.

Claims (1)

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens in dem Temperaturgebiet über 5500 nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Wand des Vorheizers und der den Vorheizer durchströmenden ?Mischung einhält. wobei im Bereich der Höchsttemperatur der Mischung diese Temperaturdifferenz nicht mehr als etwa 500 betragen soll. 2. The method according to claim 1, characterized in that at least in the temperature range above 5500 only a small temperature difference between the wall of the preheater and the mixture flowing through the preheater. this temperature difference not being in the range of the maximum temperature of the mixture should be more than about 500. In Betracht gezogene Drucl<schriften: Deutsche Patentschrift Nr. 879 989; USA.-Patentschrift Nr. 2 638 452; britische Patentschrift Nr. 729 652; Spezial Supplement to Chemical Engineering Science, vol. 3, 1954. Printed publications under consideration: German Patent No. 879,989; U.S. Patent No. 2,638,452; British Patent No. 729,652; Special Supplement to Chemical Engineering Science, vol. 3, 1954.