DE1214215B - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung ungesaettigter Kohlenwasserstoffe durch thermische Spaltung starker gesaettigter Kohlenwasserstoffe - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C07c

Deutsche KL: 12 ο-19/01

Nummer: 1214215

Aktenzeichen: S 72318IV b/12 ο

Anmeldetag: 1. Februar 1961

Auslegetag: 14. April 1966

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Pyrolyse oder thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere zur Erzeugung von Acetylen und/oder Äthylen in einem Pyrolysereaktor durch die Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen und Sauerstoff, wobei die getrennt zugeführten Brennstoff- und Sauerstoffströme unter einem Winkel aufeinanderstoßen, sich im Pyrolysenreaktor mischen und darin eine pyrolysierende Flamme bilden.

Es ist bekannt, daß die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen, wie Bezin, in ungesättigte gasförmige Kohlenwasserstoffe wie Acetylen oder Mischungen von Acetylen und Äthylen durch Einspritzen des aufzuspaltenden Kohlenwasserstoffs in den Pyrolysereaktor erzielt werden kann, in welchem eine Flammenreihe oder ein Flammenkranz von hoher Temperatur aufrechterhalten wird, wie sie bei der Verbrennung von gasförmigen Brennstoffen mit Luft oder Sauerstoff entsteht. Wegen der in der Reaktionsoder Spaltkammer gewünschten hohen Spalttemperatur kann kein optimaler Wirkungsgrad erzielt werden ohne angemessene Berücksichtigung der besonderen Anordnungen oder Umstände zum Mischen, Einführen und Verbrennen der gasförmigen Brennstoffe und Brenngase, um die gewünschte Hitze zur Pyrolyse zu erzeugen.

Beispielsweise kann bei genügend hohen Pyrolysetemperaturen Acetylen fast augenblicklich durch thermische Zersetzung von Benzin erzeugt werden. Es wird aber auch schnell zu wertlosen kohleartigen Produkten zersetzt, wenn die sehr heiße Flamme nicht örtlich begrenzt ist. Gleichermaßen kann ein guter Wirkungsgrad nicht ohne eine verhältnismäßig gleichmäßig stabile Flammenfront im Pyrolysereaktor erzielt werden, die davon abhängt, welche Brenneroder Verteilereinrichtung zum Mischen des Brennstoffs und der Brenngase im Reaktor verwendet wird. Insbesondere trifft dies auf solche Spaltreaktionen zu, bei denen der zu spaltende Kohlenwasserstoff eine andere Zusammensetzung besitzt, als der die Wärme liefernde Brennstoff, weil es nicht erwünscht ist, den umzusetzenden Kohlenwasserstoff zu verbrauchen, sondern ihn in der Hitze der Reaktionsflamme zu zersetzen.

Es kann sich auch ergeben, daß die hohe Temperatur oder Stärke der gewünschten Flamme eine rasch zerstörende Wirkung auf die Auskleidung jder Innenwandungen der Brennkammer oder des Reaktors ausübt und insbesondere, wenn das Brennstoff-Brenngas-Gemisch eine solche Ausrichtung der Hitze erzeugenden Flamme bewirkt, daß diese auf die Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung
ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch
thermische Spaltung starker gesättigter
Kohlenwasserstoffe

Anmelder:

Societe Beige de l'Azote et des Produits
Chimiques du Marly S. Α., Lüttich (Belgien)

Vertreter:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,
Dipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg
und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:

Reiichi Kondo,

Kazumi Takagi, Niihama-Shi, Ehime (Japan)

Beanspruchte Priorität·:

Japan vom 3. Februar 1960 (3425)

feuerfesten Reaktorwände auftrifft. Gleichermaßen kann ohne sorgfältige Kontrolle und Einstellung der Fließgeschwindigkeiten der entsprechenden Gase ein maximaler thermischer und/oder Reaktionswirkungsgrad nicht erzielt werden, wenn der Brennstoff und das Brenngas getrennt zur Mischung in die Pyrolysekammer eingeblasen werden. Beispielsweise gilt dies für eine Kontrolle und Einstellung der Bewegungsgrößen und daher der jeweiligen stöchiometrisehen Mengen bzw. dem Ausmaß der Verbrennung, so daß ein maximaler Wirkungsgrad eine dauernde Kontrolle der jeweiligen Fließgeschwindigkeiten der Gase und/oder sogar ein Auswechseln der Mischoder Brenndüsen gegen solche anderer Größe erfordem würde, wenn aus wirtschaftlichen oder anderen Umständen ein anderer Brennstoff und/oder verschiedene Strömungsbedingungen gewünscht sind.

Im Gegensatz dazu, ist erfindungsgemäß zur Pyrolyse oder thermischen Zersetzung von Kohlenwasser-

stoffen in weniger gesättigte Kohlenwasserstoffe (wie Acetylen und/oder Äthylen) ein Pyrolysereaktor vorgesehen, der die Hitze einer Brennflamme, die von

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einem in den Reaktor eingeblasenen Brennstoff und Brenngas erzeugt wird, verwendet, wobei das Einblasen des Brennstoffs und des Brenngases so eingestellt wird, daß die in der Brennkammer unter solchen Umständen aufeinandertreffen, daß trotz möglicher Schwankungen der eingeführten Gasvolumina oder -mengen (Bewegungsgrößen) und/oder selbst trotz Änderungen in der Zusammensetzung oder Art des Brennstoffs eine stabile und heiße Flamme in der Vorrichtung aufrechterhalten wird, und wobei weiterhin ein zu starker Wärmeverlust vermieden und eine bestmögliche Regelung der stattfindenden Pyrolyse ermöglicht wird, indem eine ziemlich kurze, jedoch stabile Flamme zur Durchführung der Pyrolyse bei einem kleinstmöglichen Volumen in der Brennkammer oder dem Reaktor vorgesehen ist, ohne daß die hitzeerzeugende Flamme direkt oder nachteilig auf die Auskleidung des Reaktors auftrifft.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch thermische Spaltung gasförmiger, stärker gesättigter Kohlenwasserstoffe, bei dem getrennt zugeführte Gasströme von Brennstoff und einem die Verbrennung unterhaltenden Gas in einer der Spaltzone vorgelagerten Verbrennungszone verbrannt werden und in die parallele zur Längsachse der Verbrennungszone strömenden Verbrennungsgase der zu spaltende Kohlenwasserstoff eingespritzt wird, ist nun dadurch gekennzeichnet, daß man den einen Gasstrom praktisch parallel zur Achse der Verbrennungszone einführt und den anderen Gasstrom in einem Winkel von etwa 10 bis 60° zum ersten Gasstrom durch mindestens zwei einander gegenüberliegende, von der Einführungsstelle des ersten Gasstroms gleichweit entfernt liegende Öffnungen einführt.

Es ist bereits bekannt, Sauerstoff und Wasserstoff tangential und senkrecht zur Achse der Verbrennungszone einzuspritzen. Dadurch entsteht eine Wirbelströmung und es kann nicht vermieden werden, daß die gebildeten Flammen auch mit den Wandungen der Verbrennungskammer in Berührung kommen. Dies bedeutet, daß nicht nur ein Teil der Wärme unnötigerweise verlorengeht, sondern daß auch das Material der Verbrennungkammer sehr hoch beansprucht wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden dagegen Flammen gebildet, die parallel zur Achse der Verbrennungskammer liegen. Bei einer solchen Anordnung der Flammen kommen die Wände der Verbrennungskammer mit den Flammen nicht in direkte Berührung, und die obengenannten Nachteile treten nicht auf.

Es ist auch bereits bekannt, daß Brennstoffgas, z. B. Wasserstoff, und das Brenngas, z. B. Sauerstoff, durch einander gegenüberliegende, gegenüber der Längsachse der Verbrennungskammer geneigte Einführungsöffnungen in die Verbrennungskammer einzuführen. Beim Aufeinandertreffen dieser beiden Gasströme bildet sich ebenfalls eine parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer liegende Flamme, und auch in einem solchen Falle wird es vermieden, daß die Flammen mit den Wänden der Verbrennungskammer in direkte Berührung kommen. Bei Durchführung dieses bekannten Verfahrens in technischem Maßstab ist es jedoch sehr schwierig, die Bewegungsgrößen der beiden Gasströme ständig auf dem gleichen Wert zu halten, damit eine tatsächlich parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer liegende Flamme gebildet wird. Wird bei einem solchen Verfahren unbeabsichtigterweise, z. B. durch die Änderung der Geschwindigkeit bzw. der Menge eines der zugeführten Gasströme, die Bewegungsgröße nur eines dieser Gasströme geändert, so liegt die gebildete Flamme nicht mehr parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer und kann somit je nach den gegebenen Bedingungen auch mit den Wänden der Verbrennungskammer in Berührung kommen.

Dieser mögliche Nachteil des bekannten Verfahrens

ίο wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch verhindert, daß das eine Gas parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer eingeführt wird, während das andere Gas durch mindestens jeweils zwei einander gegenüberliegende, mit der Längsachse der Verbrennungskammer einen bestimmten Winkel bildende Einführungsöffnungen zugeführt wird. Tritt bei dem beanspruchten Verfahren eine Änderung der Bewegungsgröße einer der Gasströme auf, so bleibt die Flamme trotzdem parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer bestehen.

Hinsichtlich des oben Gesagten sowie anderer Einzelheiten wird die Erfindung nachstehend ausführlicher mit Hilfe der Zeichnung erläutert, woraus sich auch weitere Einzelheiten und Vorteile ersehen lassen.

In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 einen schematischen lotrechten oder axialen Schnitt durch einen Pyrolysereaktor, wie er für die Ausführung der Erfindung geeignet ist,
F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung der F i g. 1 entlang der Linie Π-Π,

F i g. 3 einen schematischen lotrechten oder axialen Teilschnitt durch den Pyrolysereaktor und

F i g. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Gemäß den Zeichnungen, die denen für gleiche Teile zusammengehörender Figuren gleiche Bezugszeichen angewendet sind, ist ein Pyrolysereaktor wiedergegeben, in dem die Pyrolyseflamme in einer Brennkammer erzeugt wird, in die der gasförmige Brennstoff und das Brenngas in getrennten Strömen eingeblasen werden. Der Strom eines der Gase wird dabei im wesentlichen axial oder parallel zur Achse der Vorrichtung eingeblasen, während der Strom des anderen Gases in der Brennkammer unter einem Winkel im Bereich von etwa 10 bis 60° auf das erste Gas auftrifft, um die gewünschte — bezüglich ihrer axialen Ausdehnung verhältnismäßig kurze — Brennflamme erhöhter Stabilität zu bilden, die von der Innenwandung der Brennkammer oder dem oberen Verteiler oder Mischende, durch den die Gase eingeblasen werden, entsprechend weit entfernt ist oder so isoliert ist, daß sie nicht auf die Innenwandung direkt auftrifft.
Beispielsweise ist in F i g. 1 eine Brennkammer 10 in der Vorrichtung vorgesehen,- die in einer wärmefesten Auskleidung 11 eingebettet und am oberen Ende von einem Brennerteil 12 abgedeckt ist. Dieses Brennerteil 12 wird durch den Umlauf eines Kühlmittels durch den Kanal 13 gekühlt, der einen Einlaß 14 und einen Auslaß 15 für das Kühlmittel aufweist. Zum Einblasen von Sauerstoff (oder Luft oder einem anderen Brenngas) in die Brennkammer 10 durch das Brennerteil 12 ist eine Einblasdüse 20 vorgesehen. Die,se Einblasdüse 20 (vgl. F i g. 1 und 2) umgeben mit Abstand eine Anzahl Einlaßdüsen oder -rohre 21, die durch das Brennerteil 12 hindurchführen, wobei die unteren oder inneren Teile 22 davon radial nach innen geneigt sind, so daß die Brennstoffströme

von den inneren Teilen 22 der Düsen 21 aufeinandertreffen und mit dem durch die Düse 20 in die Brennkammer 10 eintretenden Brenngas unter einem Winkel im Bereich von etwa 10 bis 60° gemischt werden. Auf diese Weise wird etwa an der Stelle 25 mit Abstand von dem Brenner 12 und den umgebenden Wandungen 11 eine Flamme in der Brennkammer gebildet. Selbstverständlich bewirkt ein unter dem gewünschten Winkel angeordneter (schräger) Ringspalt an Stelle der Vielzahl einzelner Brennstoffleitungen oder -düsen 21-22 ebenfalls befriedigende Ergebnisse.

Vorzugsweise ist auch eine Vielzahl Einblasdüsen oder ein Ringspalt 26 vorgesehen, um eine im wesentlichen umhüllende und kontinuierliche Hülle oder Wand aus Dampf zwischen die Flamme 25 und die inneren Auskleidungenil der Brennkammer in diese einzublasen und um die Flamme zu umhüllen und zu begrenzen, wenn die heißen Verbrennungsgase der Flamme 25 und der Dampf aus dem Spalt

26 sich vereinigen und in die verengte Mischkammer

27 gelangen, um sich dort mit dem zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoff zu vermischen.

Der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff wird bei 30 in einen ringförmigen Verteilungskopf 31 eingeführt, von dem er durch eine Vielzahl von Einblasdüsen (oder einem kontinuierlichen Schlitz) 32 in die Mischkammer 27 eingeblasen wird. Vorzugsweise werden der Verteilungskopf 31 und die Einblasdüsen 32 durch Wasser oder ein anderes Kühlmittel gekühlt, das durch einen Kühlmantel 33 strömt, der mit Ein- und Auslaßanschlüssen 34, 35 versehen ist. Vorzugsweise wird der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff zur Erzeugung eines höheren Wirkungsgrades vorerhitzt, bevor er mit hoher Geschwindigkeit durch den Verteilungskopf 31 und die Düsen 32 eingeblasen wird.

Nach der Vermischung des zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffes mit dem Dampf sowie den heißen Verbrennungsgasen aus der Brennkammer 10 in der Mischkammer 27 gelangt der Kohlenwasserstoff in die Reaktions- oder Spaltkammer 40, wo er durch die heißen Verbrennungsgase thermisch zersetzt wird. Vorzugsweise werden die Innenwandungen 41 der Spaltkammer 40 gekühlt und/oder von einem im wesentlichen kontinuierlichen Film oder einer Wand aus Wasser bedeckt, so daß eine bewegte Wasserwand gebildet wird, um eine Ablagerung oder Anhäufung von kohlehaltigen Reaktionsprodukten zu vermeiden. Wie dargestellt, ist eine solche bewegte Flüssigkeitswand dadurch vorgesehen, daß Wasser durch den Wassereinlaß 42 in einen ringförmigen Behälter 43 eingeführt wird und über die Oberkante der Wände 40 durch einen ringförmigen Schlitz 44 fließt. Wenn der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff, vermischt mit den aus der Brennkammer 10 kommenden heißen Verbrennungsgasen und dem Wasserdampf, in die Reaktionskammer 40 gelangt, findet die gewünschte Pyrolyse statt. Sie wird ausreichend am unteren Ende der Reaktionskammer 40 durch kaltes Wasser 47 beendet, das durch ringförmig verteilte Öffnungen oder einen Schlitz 48 von einem Verteiler 49, in den von Einlaß 50 Wasser eingefüllt wird, eingespritzt wird. Das abgeschreckte Gasprodukt wird nach vollzogener Reaktion aus der Vorrichtung durch den Auslaß 51 im unteren Teil der Vorrichtung unterhalb der Abschreckbrausen 47 abgezogen.

In F i g. 3 und 4 ist eine etwas größere Ausführungsform der Vorrichtung zur Ausführung der Erfindung wiedergegeben. In dieser Ausführungsform ist eine etwas größere Brennkammer 55 vorgesehen, die von feuerfesten Wänden 56 umgeben ist und ein Brenner- oder Verteilerteil 57 am oberen Ende davon aufweist. Durch den Brenner 57 ragt eine Vielzahl Einblasdüsen 60 zum Einblasen des Brenngases in die Brennkammer 55. In der gezeigten Ausführungsform sind die Einblasdüsen 60 im wesentlichen kreisförmig über den Querschnitt der Brennkammer 55 verteilt und so angeordnet, daß Ströme von Brenngasen im wesentlichen parallel zur Achse der Brennkammer 55, und zwar mit Abstand voneinander und von den Wandungen 56 der Brennkammer 55 entsprechend den Fig. 3 und 4 eingeblasen werden. Jede der Einblasdüsen 60 wird im wesentlichen kreisförmig (es kann beispielsweise auch ein Ringspalt sein) von einer Vielzahl Einlaßkanäle 61 für den Brennstoff umgeben, deren untere Teile in bezug auf die verschiedenen Einblasdüsen 60 radial nach innen geneigt sind, so daß die in die Brennkammer durch die verschiedenen Einblasdüsen 61 eintretenden Brennstoffströme aufeinandertreffen und sich mit dem durch die Einblasdüsen 60 eintretenden Brenngasstrom unter einem Winkel im Bereich von 10 bis 60° mischen und eine Vielzahl von einzelnen Flammen 65 bilden, die mit Abstand unterhalb des Brennerstückes 57 und im wesentlichen kreisförmig über den Querschnitt der Brennkammer 55 angeordnet sind.

Entsprechend der obigen Beschreibung zu den F i g. 1 und 2 wird das Brennerteil 57 vorzugsweise wassergekühlt, wobei das Kühlmittel von dem Einlaß 67 durch Kanäle 66 zum Auslaß 68 strömt. In der dargestellten Ausführungsform wird der Wasserdampf vorzugsweise durch Einlaßstutzen 70 in einen ringförmigen Verteiler 71 eingeführt, von wo aus er nach unten entlang dem inneren Umfang der Wände 56 der Brennkammer 55 durch den Spalt 72 eingeblasen wird. Er verbindet sich dabei in der Brennkammer 55 mit den heißen Verbrennungsgasen, die durch den Ring oder Kreis der Flammen 65 gebildet werden.

Der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff wird an der Stelle 75 vorzugsweise vorerhitzt und mit hoher Geschwindigkeit in einen ringförmigen Verteilungskopf 76 eingeführt, von wo aus er durch eine Anzahl von Einblasöffnungen 77 in eine Mischzone eintritt, um sich mit den heißen Verbrennungsgasen und dem Wasserdampf aus der Brennkammer 55 zu mischen. Wie in der oben beschriebenen Ausführungsart ist für den ringförmigen Verteilungskopf 76 vorzugsweise ein Kühlmantel 78 vorgesehen, der einen Einlaß-79 und einen Auslaßstutzen 80 für das Kühlmittel aufweist. Der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff gelangt, nachdem er sich mit den heißen Verbrennungsgasen und dem Wasserdampf vermischt hat, nach unten durch die Spaltkammer 85, deren Wandungen 86 vorzugsweise mit einer beweglichen Wasserwand versehen sind, wobei das Wasser durch einen Wassereinlaßstutzen 88 in einen ringförmigen Behälter 87 gefüllt wird und durch Spalte 89 über die Oberkante der Wandungen 86 fließt. Bei dieser Ausführungsform wird die Pyrolyse genauso wie bei derjenigen der F i g. 1 und 2 nach Beendigung im (nicht gezeigten) unteren Teil der Reaktionskammer 85 durch eine Querbesprühung mit Wasser ab-

geschreckt, worauf die gasförmigen Endprodukte in bekannter Weise gesammelt werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei bemerkt, daß befriedigende Ergebnisse erzielt wurden, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2, wenn 10,2 Nm³/h Sauerstoff (mit einem Reinheitsgrad von 97,5 °/o) mit einer Geschwindigkeit von etwa 39,7 m/s durch die Düse 20 eingeblasen wurden, deren Durchmesser etwa 10 mm betrug, während 12,0Nm³/h Kohlengas mit einer Geschwindigkeit von 84,5 m/s durch die Brennstoffdüsen 21 eingeblasen wurden, die einen Innendurchmesser von 2,6 mm hatten und in regelmäßigen Abständen um die Einblasdüse 20 angeordnet waren. Dabei waren die Brennstoffdüsen 21 oder die unteren, geneigten Teile 22 davon so angeordnet, daß der dadurch geleitete Brennstoffstrom auf den durch die Düse 20 zugeführten Sauerstoffstrom in einem Winkel von etwa 25° (zwischen beiden Strömen gemessen) auftraf. Auf diese Weise wurde auf befriedigende Art eine lotrechte und erwünscht kurze Flamme entlang der Achse der Brennkammer 10 erzielt, die eine Temperatur von mehr als 3050° C erzeugte. In diesen Verbrennungszustand wurden durch die Dampfeinblasanordnung 26 10,5 kg/hüberhitzter Wasserdampf von etwa 800° C eingeblasen. In die vereinigten, erhitzten Verbrennungsgase wurde ein auf etwa 600° C erhitzter Benzin-Kohlenwasserstoff (Kp. = 43 bis 138° C; in einem Verhältnis von etwa 24,0 kg/h Benzin zu 7,2 kg/h mit Wasserdampf gemischt) durch den Kohlenwasserstoffeinlaß 30 mit einer (an den Öffnungen 32 errechneten) Strömungsgeschwindigkeit von etwa 58 m/s eingespritzt. Die Pyrolyse des Benzins fand in der Spaltkammer 40 während einer Kontaktzeit von 0,0018 Sekunden zwischen dem Einspritzen durch die Öffnungen 30 und dem Abschrecken an den Wasserbrausen 47 statt, wobei 47,1 Nm³/h Gas mit einem Gehalt von 8,7% Acetylen und 16,2% Äthylen erhalten wurden. Auf der beschriebenen Grundlage betrug die erhöhte, auf das Benzin berechnete Ausbeute 19,8 Gewichtsprozent für Acetylen und 39,7 Gewichtsprozent für Äthylen oder eine Gesamtausbeute von 59,5% brauchbares Endprodukt. Selbst nach einem ziemlich langen, kontinuierlichen Betrieb wurde keine erkennbare Zerstörung der aus Siliciumcarbid bestehenden Auskleidung 11 der Brennkammer 10 und der Mischkammer 27 festgestellt. Auch fand keine wahrnehmbare Ablagerung oder Anhäufung von kohleartigen Stoffen an den Innenwandungen der Spaltkammer 40 statt.

Aus vorstehendem ergibt sich, daß erfindungsgemäß jeweils der Brennstoff oder das Brenngas entweder durch die axial gerichteten oder die geneigten Düsen eingeblasen werden kann. Die verbesserten Ergebnisse werden hauptsächlich dadurch erzielt, daß die getrennten Gasströme unter einem Winkel aufeinandertreffen, wobei mindestens einer der getrennten Gasströme praktisch axial zur Brennkammer gerichtet ist, so daß eine stabile Flamme von kurzer axialer Ausdehnung erzeugt und aufrechterhalten wird, und zwar trotz der hohen Einblasgeschwindigkeiten der Gase, insbesondere des axial eingeführten Gases.

Erfindungsgemäß wurden befriedigende Ergeb- 6g nisse erzielt, wenn die Geschwindigkeit der beiden Gasströme am Auslaß der Einblasdüsen im Bereich von 10 bis 200 m/s gehalten wurden, obgleich weite Änderungen innerhalb dieses Bereiches den erhöhten Wirkungsgrad nicht zu beeinträchtigen schienen. Es ist außerdem verständlich, daß bei Betrachtung derartiger Strömungsgeschwindigkeiten für die durch die axial gerichteten Düsen 20 oder 60 oder die sie umgebende Vielzahl von geneigten Düsen 22 oder 62 eingeblasenen Gase eine ziemlich stabile Flamme von hoher Intensität an der Stelle aufrechterhalten wird, wo die verschiedenen Gasströme sich mischen oder überschneiden. Dies gilt insbesondere dann, wenn die geneigten Düsen 22 oder 62 gleichförmig die Achse der axial gerichteten Düsen 20 oder 60 umgeben, um Flammen 25 oder 65 zu erhalten, von denen jede im wesentlichen axial gerichtet ist, um einen größtmöglichen Wirkungsgrad und Intensität der Wärmeerzeugung zu erzielen und eine Beschädigung der Innenwandungen zu vermeiden.

Bei dieser Anordnung von einer Vielzahl von getrennten und geneigten, einen primären Gasstrom umgebenden Gasströmen (gleichgültig, ob es sich dabei um eine durch die Düsen 20 und 22 in F i g. 1 oder die Düsen 60 und 62 in F i g. 2 dargestellte Anordnung handelt) wird die zulässige Änderung in den Bewegungsgrößen der Ströme des Brennstoffes bzw. Brenngases wesentlich erhöht, selbst wenn sie so eingestellt sind, daß die gewünschten stabilen und kurzen Flammen aufrechterhalten werden, und es tritt praktisch keine Störung oder Neigung der Flamme ein, selbst wenn der Impuls des einen Gases stark von dem des anderen differiert.

Im Zusammenhang mit den hierdurch zu erzielenden Vorteilen sei festgestellt, daß eine Änderung oder Auswechslung der Brenner 12 oder 57 (oder eine Änderung bzw. Auswechslung der Düsengrößen oder ihrer Lage) nicht erforderlich sind, selbst wenn das Verhältnis von Brennstoff zu Brenngas oder die Art oder die Menge dieser Gase von Zeit zu Zeit geändert werden, so daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung derartige übliche wirtschaftliche Änderungen durchgeführt werden können, sogar in der gleichen Vorrichtung, während trotzdem noch ein erwünschter höherer Wirkungsgrad im Vergleich z. B. zu anderen Sonderausführungen von Brennervorrichtungen, bei denen die Größen der Öffnungen oder Strömungsmengen für verschiedene Brennstoffe oder unterschiedliche Betriebsbedingungen grundsätzlich verändert werden müssen, erzielt wird. Weiterhin bewirken die neuen Vorrichtungen, daß die Flammen in einem gewissen Abstand von sowohl den Brennerstücken 12 oder 57 als auch den Innenwandungen der Brennkammern 10 oder 55 erzeugt und aufrechterhalten werden, wodurch natürlich eine wünschenswert größere Lebensdauer und geringere thermische Beschädigung derselben erzielt wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung ungesättigter Kohlenwasserstoffe durch thermische Spaltung gasförmiger, stärker gesättigter Kohlenwasserstoffe, bei dem getrennt zugeführte Gasströme von Brennstoff und einem die Verbrennung unterhaltenden Gas in einer der Spaltzone vorgelagerten Verbrennungszone verbrannt werden und in die parallel zur Längsachse der Verbrennungszone strömenden Verbrennungsgase der zu spaltende Kohlenwasserstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den einen Gasstrom praktisch parallel zur Achse der Verbren-

nungszone einführt und den anderen Gasstrom in einem Winkel von etwa 10 bis 60° zum ersten Gasstrom durch mmdestens zwei einander gegenüberliegende, von der Einführungsstelle des ersten Gasstroms gleich weit entfernt liegende Öffnungen einführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung unterhaltende Gas praktisch parallel zur Achse der Verbrennungszone eingeblasen und der Brennstoffstrom unter einem Winkel von etwa 10 bis 60° auf den axial gerichteten Gasstrom eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbrennungszone Wasserdampf so eingeblasen wird, daß er eine axial gerichtete, die Flamme umschließende Hülle bildet.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 mit einer Spaltzone, einer vor der Spaltzone angeordneten Verbrennungszone, Mitteln zum Einführen des zu spaltenden Kohlenwasserstoffes, des Brennstoffgases, des die Verbrennung unterhaltenden Gases, ferner Mitteln zum Abschrecken der gasförmigen Spaltprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Einführen des gasförmigen Brennstoffes oder des die Verbrennung unterhaltenden Gases (20, 60) praktisch parallel zur Achse der Verbrennungszone (10, 55) gerichtet sind und die Einrichtungen zum Zuführen des anderen Gases (21, 61) in einem Winkel von etwa 10 bis 60° in bezug auf die Einrichtungen zum Zuführen des erstgenannten Gasstromes eingestellt sind, wobei jeweils zwei Einrichtungen (21, 61) emander gegenüberliegen und von den Einrichtungen (20, 60) gleich weit entfernt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinrichtung (20, 60) für das die Verbrennung unterhaltende Gas praktisch parallel zur Verbrennungszone (10, 55) verläuft und die Einführeinrichtung für den Brennstoff (21, 61) unter einem Winkel von 10 bis 60° gegen die Einführvorrichtung des die Verbrennung unterhaltenden Gases gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (26, 70, 71, 72) zum Einblasen einer im wesentlichen kontinuierlichen, die Verbrennungsflamme umgebenden Wasserdampfhülle in die Verbrennungszone vorgesehen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1070 620;
österreichische Patentschriften Nr. 200 567,

625, 201 573;
5^th Symposium on Combustion, Reinhold

Publishing, New York, 1955, S. 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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