DE1244764B - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C07c

Deutsche Kl.: 12 ο-19/01

Nummer: 1244 764

Aktenzeichen: S 89219 IV b/12 ο

Anmeldetag: 25. Januar 1964

Auslegetag: 20. Juli 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung der thermischen Zersetzung von Kohlenwasserstoffen zwecks Pyrolyse derselben in ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Acetylen und Äthylen, unter üblichen Her-Stellungsbedingungen mit verbesserter Wirksamkeit und insbesondere mit einer Vorrichtung mit größerer Kapazität.

Bei diesen Verfahren werden gasförmige Brennstoffe irgendwelcher Art mit Sauerstoff verbrannt, um Wärme und heiße Gase zu bilden. In diese werden gesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzin, zwecks Pyrolyse zu einer Mischung aus Acetylen und Äthylen eingespritzt. Die Erfindung bezieht sich auf Pyrolysereaktionen der letztgenannten Art, insbesondere auf die in den USA.-Patentschriften 3 019 271 und 3 055 957 beschriebenen Verfahren.

Wie in diesen Patentschriften angegeben, ist ein im allgemeinen zylindrischer Ofen vorgesehen, in den Ströme eines Brennstoffgases und eines die Verbrennung unterhaltenden Gases, z. B. Sauerstoff, durch Einlaßvorrichtungen am oberen Ende des Ofens eingeführt werden. Die Einlaßvorrichtungen sind auf konzentrischen Ringen angebracht, und die Achsen eines jeden Paares von Sauerstoff- und Brennstoffgaseinlaßvorrichtungen liegen in einem Winkel von etwa 90°. So wird mit einer Sauerstoff- und Brennstoffzufuhr mit praktisch gleichen Bewegungsmomenten im Ofen in der Verbrennungszone ein einheitlicher Ring von Flammen gebildet, wobei jede Flamme praktisch parallel zur Achse der Verbrennungskammer und Pyrolysezone gerichtet ist. Diese Flammen liefern die heißen Gase, in die der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff später eingespritzt wird. Wie in den genannten Patentschriften angegeben, ist ein wichtiger Punkt bei diesem Verfahren ein äußerst schnelles Erhitzen des zu pyrolysierenden Gases auf Zersetzungstemperaturen, und zwar vorzugsweise in Abwesenheit von freiem Sauerstoff, der, falls er vorliegt, leicht mit den zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffen reagieren und unerwünschte Nebenprodukte bilden würde, die die endgültige Umwandlung des Kohlenwasserstoffs in die gewünschten, ungesättigten Produkte verringern würden.

Zur Erzielung von Einheitlichkeit und Wirksamkeit ist es darüber hinaus zweckmäßig, daß sich die heißen Verbrennungsgase praktisch einheitlich über die gesamte Pyrolysekammer, insbesondere am Einführungspunkt des zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffs, erstrecken. Dieses gesamte Füllen der Kammer mit heißen Verbrennungsgasen wird jedoch vorzugsweise ohne direktes Auftreffen der äußerst Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von
ungesättigten Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

Societe Beige de l'Azote et des Produits

Chimiques du Marly, 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:

Dr. Frederic Francois Albert Braconier,

Plainevaux;

Jean Joseph Lambert Eugene Riga,

Lüttich (Belgien)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1963 (257 591)

heißen Flammen auf die Innenwände der Verbrennungskammer erzielt, um eine Verschwendung der Wärmewirksamkeit zum bloßen Erhitzen der Wände der Verbrennungskammer zu vermeiden und um die Lebensdauer der wärmebeständigen oder anderen Materialien, aus welchen die Kammer besteht, zu verlängern.

Gemäß den obigen Patentschriften werden besonders befriedigende Ergebnisse erzielt, wenn der Ring, der die Wärme liefernden Flammen bildet, konzentrisch mit der zylindrischen Verbrennungskammer ist und einen Durchmesser von etwa der Hälfte des Durchmessers der Verbrennungskammer hat.

Aus vielen Gründen, insbesondere bei Erhöhung der Größe und Kapazität der Verbrennungskammer, kann es zweckmäßig sein, die Einlaßvorrichtung von Brennstoff und Sauerstoff auf einem Kreis mit etwas größerem Durchmesser als dem halben Durchmesser der Verbrennungskammer anzubringen. In diesem Fall bedeutet eine ausreichende Ausdehnung des Flammengebietes zum Bedecken des gesamten Mittelteiles der Verbrennungskammer, daß ein

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wesentlicher Teil der Flammen unmittelbar auf die sind, wobei die Gase mit praktisch gleichen Bewe-Wände der Verbrennungskammer auftrifft, voraus- gungsmomenten eingeführt werden,
gesetzt, daß die obigen Angaben bei der Kon- In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsstruktion und beim Betrieb des Brenners beachtet zahlen die gleichen Teile bezeichnen, wird als Beiwerden. 5 spiel eine Form einer Pyrolyseanlage für erfindungs-

Erfindungsgemäß werden die Vorteile von prak- gemäße Zwecke gezeigt. Es wird eine senkrecht antisch gleichen Anlagen, wie sie in den obigen Patent- gebrachte zylindrische Verbrennungskammer 12 geschriften beschrieben werden, selbst bei größeren zeigt, die in uneingeschränkter Fließverbindung mit Pyrolyseanlagen und/oder Anlagen, in denen der einer Pyrolysekammer 13 steht, wobei der Verbren-Durchmesser des Flammenringes größer als der io nungskammer 12 und Pyrolysekammer 13 ein Vielhalbe Durchmesser der Verbrennungskammer ist, fachverteiler 11 vorgeschaltet ist. Die Leitungen 14 aufrechterhalten, indem man die Achse der Flam- bzw. 15 führen Brennstoff und ein die Verbrennung menausbreitung nicht mehr genau parallel zur Achse unterhaltendes Gas, wie Sauerstoff, in den Verteiler der Verbrennungskammer legt. Dies erfolgt erfin- 11, während die Leitung 16 den zu pyrolysierenden dungsgemäß z. B., indem man die Brennstoff- und 15 Kohlenwasserstoff, z. B. Benzin (wie unten noch bedie die Verbrennung unterhaltenden Gase getrennt schrieben wird) zur Pyrolysekammer 13 führt. Zum und mit hoher Geschwindigkeit, jedoch unterschied- Abschrecken der Pyrolysegase bei ihrem Austritt liehen Bewegungsmomenten durch die Einlaßvorrich- aus der Pyrolysekammer 13 ist in bekannter Weise tungen einführt und/oder die Einlaßvorrichtungen eine Abschreckvorrichtung 17, z. B. ein Ring von oder die getrennten Gasströme im Flammenring in ao Wassersprühdüsen, vorgesehen,
einem jeweils anderen Winkel als 45° zur Achse der Die Seite des Verteilers 11, die an der Verbren-Verbrennungskammer anbringt usw. nungskammer 12 liegt, enthält eine ringförmige

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kerbe oder Rille 18 mit trapezförmigem Querschnitt, Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, die konzentrisch zur Längsachse des Pyrolyseofens insbesondere Acetylen und Äthylen, durch ther- 25 angebracht ist. Ein Ring aus Einlaßöffnungen oder mische Spaltung stärker gesättigter Kohlenwasser- Beschickungsdüsen 19, der mit Leitung 14 in Verstoffe in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei bindung steht, und ein zweiter konzentrischer Ring dem zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase ein von Einlaßöffnungen oder -düsen 20, der mit Leitung gasförmiger Brennstoff und ein die Verbrennung 15 in Verbindung steht, führen Brennstoff bzw. unterhaltendes Gas mittels einer Vielzahl von ge- 30 Sauerstoff in die Kammer 12. Die öffnungen 19 und trennten und gegenüberliegenden Paaren von öff- 20 sind, wie gezeigt, in den geneigten, ringförmigen nungen in die zylindrische Verbrennungszone ein- Seitenwänden der Kerbe 18, praktisch senkrecht zu geführt wird, wobei die Achsen jeweils gegenüber- diesen Wänden (in der Vorrichtung der Fig. 1 liegender Einführungsöffnungen gegeneinander und und 2) angebracht, wobei die Achsen der öffnungen gegenüber der Achse der Verbrennungskammer ge- 35 19 und 20 senkrecht zueinander und in einem Winneigt sind und diese öffnungen auf Kreisen angeord- kel von etwa 45° zur Längsachse der Verbrennungsnet sind, die konzentrisch zur Längsachse der Ver- kammer 12 geneigt sind. Die öffnungen 19 und 20 brennungskammer liegen und deren jeweiliger Durch- sind symmetrisch um die Kerbe 18 verteilt, wobei messer größer als die Hälfte des Durchmessers der eine Brennstoffeinlaßdüse 19 jeweils einer Sauerstoff-Verbrennungszone ist, und bei dem die zu spalten- 40 einlaßdüse20 benachbart ist; befriedigende Ergebden Kohlenwasserstoffe an der Grenze zwischen Ver- nisse wurden erfindungsgemäß erzielt, wenn jede brennungszone und Spaltzone in die heißen Ver- Einlaßdüse 19 und 20 solche Dimensionen hatte, brennungsgase eingeführt werden, das dadurch ge- daß sich für den so in die Verbrennungskammer 12 kennzeichnet ist, daß man die Bewegungsmomente eingeführten Sauerstoff und Brennstoff eine hohe der Ströme des gasförmigen Brennstoffs und des die 45 Düsenkopfgeschwindigkeit ergab, wie z. B. etwa 100 Verbrennung unterhaltenden Gases und/oder die bis 200 m/sec.

Winkel mit denen die Ströme aufeinander auftreffen, Beim Betrieb werden Wasserstoff oder ein wasserso einstellt, daß die Flammen in der Verbrennungs- stoffangereichertes Brennstoffgas und Sauerstoff kammer zur Achse der Verbrennungskammer ab- durch Leitungen 14 und 15 und die damit verbundegelenkt werden. 50 nen Ringe der Einlaßdüsen 19 und 20 in die Ver-

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher brennungskammer 12 eingeführt. Die eventuell vorveranschaulicht, erhitzten, gasförmigen Reaktionsteilnehmer treffen

F i g. 1 ist ein etwas diagrammatischer Längs- sich beim Eintritt durch die Einlaßdüsen 19 und 20

schnitt eines erfindungsgemäßen Pyrolyseofens; mit einem Winkel von etwa 90° und hoher linearer

F i g. 2 ist ein Querschnitt der Vorrichtung von 55 Geschwindigkeit. Dadurch erfolgt ein wirksames,

Fi g. 1 entlang der Linie 2-2; schnelles örtliches Mischen unter Bildung eines kurz-

F i g. 3 ist ein Diagramm, das ein nicht erwünsch- flammigen Ringes, wobei sich die Flammen im all-

tes Arbeiten des Ofens mit gleichmäßiger Einfüh- gemeinen entlang der Verbrennungskammer 12 er-

rung von Brennstoff und Brenngas mit gleichen strecken. So kann in der besonderen, in F i g. 1 und 2

Bewegungsmomenten zeigt; 60 gezeigten Vorrichtung die tatsächliche Flammen-

F i g. 4 ist ein Diagramm wie F i g. 3, das jedoch bildung am Treffpunkt der Gasströme aus den Ein-

den erfindungsgemäßen Betrieb des Ofens zeigt; laßdüsen 19 und 20 erfolgen; dabei wird ein kleiner

F i g. 5 ist ein Vektordiagramm, das das ge- Abstand von der Bodenfläche des Verteilers 11 gewünschte Arbeiten des erfindungsgemäßen Ofens wahrt und eine tatsächliche Berührung desselben mit zeigt; 65 der intensiven Flammenwärme vermieden. Wie unten

F i g. 6 ist ein Detail einer Seite der Brennstoff- noch genauer angegeben, soll durch die so erzielte

und Brenngaseinlaßvorrichtungen, die zum zufrieden- Verbrennung eine relativ einheitliche Front heißer

stellenden, erfindungsgemäßen Arbeiten modifiziert Gase im oberen Ende der Pyrolysekammer 13 gebildet

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werden, die durch den Ring von Einlaßvorrichtungen Bei einer Vorrichtung, in welcher der Durchmesser

25 zur Einführung des zu pyrolysierenden Kohlen- des Flammenringes etwa die Hälfte des Durchmessers

Wasserstoffs begrenzt ist. der Verbrennungskammer 12 beträgt, entsteht der

In der besonderen, in F i g. 1 und 2 dargestellten Flammenring also in der Mitte zwischen den Wänden Vorrichtung kann auch ein Vorhang aus Wasser- 5 der Verbrennungskammer 12 und dem Mittelpunkt dampf um den primären Verbrennungsring der Flam- derselben, und die Flammen können in einfacher men vorgesehen werden, um den Verteiler 11 auf Weise so reguliert werden, daß die heiße Gaszone einer einigermaßen niedrigen Temperatur zu halten in Höhe der Einspritzdüsen 25 (die dort am heißesten und die Innenwände der Verbrennungskammer gegen ist) den Verbrennungsraum 12 vollständig überintensives Erhitzen zu schützen. Wie angegeben, er- io streicht, aber nicht unmittelbar auf die Wände der fordert die Bildung eines solchen Wasserdampf- Verbrennungskammer auftrifft. Ist die Kerbe 18 davorhanges die Anbringung einer Dampfkammer 21 her von den Innenwänden der Verbrennungskammer zentral im Verteiler 11 sowie eines Dampfeinlasses 12 in einer Entfernung angebracht, die einem Viertel 22. Der durch Leitung 22 eingeführte Wasserdampf des Durchmessers »d« derselben entspricht, so ist in kann zum Vorerhitzen eines Teiles des durch Lei- 15 F i g. 1 die Fläche der Kreise mit dem Durchmesser tung 14 eingeführten Brennstoffs verwendet werden; der Strecke BC der ringförmigen Fläche AB-CD, die der Wasserdampf wird aus Kammer 21 in die Ver- den Kreis umgibt, praktisch gleich,
brennungskammer 12 durch einen ringförmigen Wenn jedoch der Ofen mit einem Kerbenring verSchlitz 23 eingeführt, der zur Längsachse des Ofens sehen ist, der einen Durchmesser hat, der größer in einem Winkel von etwa 35 bis 50° geneigt ist. 20 als der halbe Durchmesser der Verbrennungskammer Ein zweiter ringförmiger Schlitz 24 um die Peripherie 12 ist (wie dies aus vielen Gründen, insbesondere bei der Verbrennungskammer 12, der ebenfalls in einem Erhöhung der Gesamtgröße und -kapazität der VorWinkel von etwa 35 bis 50° geneigt ist, führt einen richtung zweckmäßig sein kann), so trifft das oben anderen Wasserdampfstrahl oder -vorhang um die Gesagte nicht zu. Werden also Brennstoff und Brenninnenwände der Verbrennungskammer. 25 gas durch die Düsen 19 und 20 mit praktisch glei-

Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, chen Bewegungsmomenten eingeführt, wobei diese wird um die Kerbe 18 ein Flammenring mit solcher so gewählt sind, daß sie eine Flammenfront oder Intensität oder Wärme- und Brennstoffmenge ge- eine heiße Gaszone bilden, die die Verbrennungsbildet, daß sich eine praktisch einheitliche, heiße kammer 12 auf der Höhe der Einspritzdüsen 25 voll-Gasschicht auf der Höhe der Vorrichtung bildet, wo 30 ständig überstreicht, so kann die heiße Gaszone vor die Kohlenwasserstoffeinspritzdüsen 25 angebracht der Höhe der Einspritzdüsen 25 unmittelbar auf die sind, so daß der zu pyrolysierende Kohlenwasserstoff Kammerwand auftreffen. In diesem Fall wird, wie in dieser Höhe der Vorrichtung zum fast sofortigen durch Linie EK in F i g. 3 gezeigt ist, bei praktisch und einheitlichen Mischen mit einer einheitlichen gleichen Bewegungsmomenten der Beschickungsheißen Gasschicht durch die Düsen 25 eingeführt 35 ströme und der Winkel, mit denen die Ströme aufwerden kann. Danach wird der Kohlenwasserstoff in einandertreffen, ein wesentlicher Teil der Flammendie gewünschten Komponenten (z. B. hauptsächlich hitze verschwendet.

Acetylen und Äthylen bei Verwendung von Benzin Eine bevorzugte, erfindungsgemäße Ausführungsais Kohlenwasserstoff) pyrolysiert. Die erhaltenen form wird in F i g. 4 und insbesondere in F i g. 5 ge-Reaktions- und Zersetzungsprodukte werden am 40 zeigt, wo ein Arbeiten unter den obigen Bedingungen Ende der Pyrolysezone 13 durch Wassersprühdüsen (die besondere Anbringung der Düsen 19 und 20 17 abgeschreckt. Für eine besonders verbesserte kann auch durch andere mechanische oder Betriebs-Wirksamkeit und wegen der praktisch sofortigen bedingungen diktiert sein) geschildert wird, wobei Pyrolysereaktion und der Gasflußgeschwindigkeiten das direkte Auftreffen der intensiven Wärme auf die durch die Vorrichtung ist es zweckmäßig, die heißen 45 Wände der Verbrennungskammer 12 (zur Vermei-Verbrennungsgase auf der Höhe der Düsen 25 mit dung unnötiger thermischer Zersetzung der wärmemaximalen Temperaturen und praktisch frei von beständigen Materialien) vermieden und gleichzeitig molekularem Sauerstoff (der sich mit den zu pyroly- eine Zone einheitlicher Höhe aus heißem Gas oder sierenden Kohlenwasserstoffen nachteilig unter BiI- Wärme auf der Ebene der Einspritzdüsen 25 erzielt dung unerwünschter Abfall- oder Nebenprodukte 50 wird. Selbst wenn daher die Achsen der Düsen 19 verbinden könnte) und unter möglichst adiabati- und 20 senkrecht zueinander und in einem Winkel sehen Bedingungen zu bilden. Da hohe Tempera- von 45° zur Längsachse der Verbrennungskammer türen und intensive Flammen gewünscht werden, 12 angebracht sind, werden die Einspritzmomente werden der Verteiler 11 und die Wände der Ver- von Brennstoff- und Brenngasstrom durch die Düsen brennungskammer 12 unweigerlich äußerst hohen 55 19 bzw. 20 so geändert und geregelt, daß sich ein Temperaturen unterworfen; obgleich die Verwen- Vektormoment EF in einem solchen Winkel zur dung von Materialien für die Vorrichtung, die solche Achse der Verbrennungskammer 12 bildet, daß der Temperaturen entsprechend aushalten, durchaus Vektor den Punkt F auf der Höhe der Einspritzmöglich ist, ist es zweckmäßiger, so vorzugehen, daß düsen 25 auf einem Kreis erreicht, der in einem die unmittelbare Erhitzung der Wände der Verbren- 60 Abstand von etwa einem Viertel des Durchmessers nungskammer möglichst verringert wird. Dies ist der Verbrennungskammer 12 von den Wänden dereinerseits zweckmäßig hinsichtlich einer längeren selben steht.

Lebensdauer der wärmebeständigen Metalle oder Die Richtung der Flammenausdehnung wird daher

anderer verwendeter Materialien, sowie andererseits durch die relativen Bewegungsmomente beeinflußt,

wegen der Tatsache, daß jede unmittelbar auf die 65 mit welchen sich die Ströme von Brennstoff und

Wände der Verbrennungskammer oder andere Teile Brenngas nach Einführung in die Verbrennungs-

der Vorrichtung auftreffende Wärmemenge praktisch kammer 12 durch die Öffnungen 19 und 20 treffen,

verloren ist. Wie in F i g. 5 angegeben, treffen sich die einzelnen

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Gasströme aus Brennstoff und Brenngas aus den Durchmesser waren 40 Brennstoffgasöffnungen 19 Öffnungen 19 und 20 am Punkt E und werden durch und 40 entsprechende Sauerstofföffnungen 20 mögdie Vektoren EG und EH und einen erhaltenen Vek- lieh, die zu Paaren in der Kerbe 18 und mit senkrecht tor EF dargestellt, was von den relativen Bewegungs- zueinander stehenden Achsen sowie in einem Winkel momenten der getrennten Gasströme abhängt. Sind 5 von 45° zur Achse der Verbrennungskammer 12 andiese Momente praktisch gleich, so verläuft der er- gebracht waren.

haltene Vektor EF praktisch parallel zur Achse der Um die in F i g. 3 dargestellte unerwünschte Situa-

Verbrennungskammer 12, und es werden die uner- tion zu vermeiden, wurden Sauerstoff- und Brennwünschten oder nachteiligen Ergebnisse von F i g. 3 stoffgas mit unterschiedlich geregelten Geschwindigerzielt. Werden die besonderen Einführungsgeschwin- io keiten (vgl. F i g. 5) eingeführt, daß der erhaltene digkeiten der getrennten Brennstoff- und Brenngas- Vektor EF in einem solchen Winkel geneigt war, daß ströme so ausgewählt, daß sie in der Größenordnung der Punkt F in einem Abstand von etwa 65 mm von höchstens den durch EG und EH angegebenen (d. h. d/A) von den Wänden der Verbrennungs-Vektoren liegen, dann liegt der Vektor EF in einem kammer 12 stand. Dazu wurden die verschiedenen Winkel zur Achse der Verbrennungskammer 12. Da- 15 Reaktionsteilnehmer bei vergleichbaren Geschwinher werden die relativen Momente so ausgewählt, digkeiten von 900m³/Std. Sauerstoff gemischt mit daß der erhaltene Vektor EF in einem solchen Win- 700 kg Wasserdampf bei 650° eingeführt, was eine kel zur Achse der Verbrennungskammer 12 liegt, Gesamtmenge von 1987 kg durch die Einlaßdüsen 20 daß der Punkt F von den Außenwänden etwa in mit einer tatsächlichen Fläche von 88 mm² auseiner Entfernung von dlA liegt, gemessen an der 20 machte. Gleichzeitig wurden 630 m^s/Std. Brennstoff-Höhe der Einspritzöffnungen 25 des zu pyrolysieren- gas gemischt mit 400 kg Wasserdampf bei 650° C den Kohlenwasserstoffs. durch die Einlaßdüsen 19 mit einer tatsächlichen

Werden die in Fig. 3 und 4 dargestellten Arbeits- Fläche von 44,5 mm² eingeführt, was eine Gesamtbedingungen aufrechterhalten, so wird die Ausdeh- menge von 940 kg darstellte. Unter diesen Bedingunnungsrichtung der intensiv heißen Flammen und 35 gen war daher das Verhältnis der Bewegungsgrößen heißen Gase innerhalb der Verbrennungskammer zu von Brenngas und Brennstoff etwa 1,77, was die gederen Zentrum abgelenkt, und zwar in geregelter wünschte radial nach innen gerichtete Abbiegung Weise, daß sich die Wärme einheitlich über die der Flammen oder Wärmeausdehnung zum gegesamte Fläche der Verbrennungskammer auf der wünschten Punkt von etwa d/4 auf der durch die durch die Einlaßvorrichtung 25 gegebenen Höhe ver- 30 Kohlenwasserstoffeinspritzdüsen 25 definierten Höhe teilt, während ein direktes und nutzloses oder uner- der Verbrennungskammer 12 bewirkte,
wünschtes Auftreffen der Wärme unmittelbar auf die Obgleich sehr zufriedenstellende Ergebnisse durch

Wände der Verbrennungskammer vermieden wird. Regelung der entsprechenden Bewegungsmomente Es wird nicht nur vermieden, daß die Wände der der eingeführten Brennstoff- und Brenngasströme Verbrennungskammer 12 nicht unmittelbar den 35 durch die Düsen 19 und 20, die so angebracht waren, intensiv heißen Gasen vor dem Punkt, wo die daß sie sich praktisch bei einem Winkel von 90° Wärme derselben sofort zur Pyrolyse des durch die trafen, erzielt wurden, lassen sich auch befriedigende Öffnungen 25 eingeführten Kohlenwasserstoffs ver- Ergebnisse erzielen, wenn der Verteiler 11 gemäß wendet wird, ausgesetzt werden, sondern das obige F i g. 6 modifiziert wird. Anstatt daß sich die Achsen Arbeiten ermöglicht weiter eine einheitlichere, bes- 40 der Düsen 19 und 20 senkrecht und jeweils in einem sere Mischung der heißen Verbrennungsgase, ins- Winkel von etwa 45° zur Achse der Verbrennungsbesondere auf der Höhe, wo der zu pyrolysierende kammer 12 treffen, können die Düsen auch so ange-Kohlenwasserstoff durch die öffnungen 25 eingeführt ordnet sein, daß die gewünschte, radial nach innen wird. gerichtete Abbiegung des Vektors EF erzielt wird,

Als weiteres Beispiel für eine Vorrichtung und 45 selbst wenn Brenngas und Brennstoff mit gleichen Arbeitsverfahren zur Erzielung erfindungsgemäßer, Bewegungsmomenten durch sie eingeführt werden, zufriedenstellender Ergebnisse kann die Verwendung Wie in Fig. 6 ist der Verteilern z.B. mit einer des in F i g. 1 und 2 dargestellten Pyrolyseofens, der Kerbe 28 mit einem unregelmäßig trapezförmigen im einzelnen in der USA.-Patentschrift 3 019 271 Querschnitt versehen; daher sind die Achsen der beschrieben ist, und zur Herstellung von 61 je Tag 50 Brennstoffgasdüsen 29 und Brenngasdüsen 30 so an-Acetylen und 121 je Tag Äthylen aus der Pyrolyse gebracht, daß die in die Verbrennungskammer 12 von Petroleumnaphtha geeignet ist, angesehen wer- eingeführten Ströme sich mit einem anderen Winkel den, wenn dieser Ofen entsprechend den Bedingun- als 90° treffen; die Achsen der Düsen 29 und 30 gen von F i g. 4 betrieben wird. Der Durchmesser d haben weiterhin verschiedene Winkel gegenüber der der Verbrennungskammer 12 einer solchen Vorrich- 55 Längsachse der Verbrennungskammer 12.
tung beträgt etwa 260 mm. Auf Grund der hohen So wird eine nach innen gerichtete Abbiegung des

Kapazität dieser Vorrichtung ist eine große Anzahl Vektors EF erzielt, selbst wenn die Einführung der von Öffnungen 19 und 20 für Brennstoff und Brenn- Gase mit gleichen Bewegungsmomenten erfolgt, und gas erforderlich. Tatsächlich ist diese Zahl so hoch, zwar durch Variieren der Winkel der Ströme. Daher daß optimale Ergebnisse nicht oder nur schwer zu So können befriedigende Ergebnisse erfindungsgemäß erzielen sind, wenn die zahlreichen öffnungen in mit einer Vielzahl möglicher Kombinationen nicht einer Kerbe 18 mit einem Durchmesser von nicht identischer Anbringungen der Düsen 29 und 30 mehr als der Hälfte des 260-mm-Durchmessers der (vgl. F i g. 6) erzielt werden. Hierbei kann eine Verbrennungskammer 12 angeordnet werden sollen. weitere Regelung noch dadurch erfolgen, daß die Aus mechanischen und anderen Gründen und zum 65 getrennten Gasströme mit verschiedenen Bewegungswirksamen Arbeiten des Ofens unter den gewünsch- momenten angewendet werden, so daß die geten Bedingungen besaß die Kerbe 18 daher einen wünschte innere Abbiegung des Vektors EF erfolgt Durchmesser von etwa 190 mm. Mit diesem größeren und die Wärmeausdehnungsrichtung so weit ver-

schoben wird, daß eine praktisch vollständige und einheitliche Wärmefront auf der Höhe der Kohlenwasserstoffzufuhr erhalten wird ohne direktes Auftreffen der intensiven Flammen- oder Gaswärme auf die Wand der Verbrennungskammer 12.

Erfindungsgemäß werden also eine Vorrichtung und Verfahren zur Erzielung einer maximalen Wirksamkeit in einem Pyrolyseofen beansprucht. Dabei kann der Durchmesser der Kerbe 18 größer sein als es die gewünschten Verbrennungsbedingungen zulassen wurden, wenn die den Flammenring um die Kerbe 18 bildenden Flammen parallel zur Längsachse der Verbrennungskammer liegen und in einem radial nach innen gerichteten, einem Viertel des Durchmessers der Verbrennungskammer entsprechenden Abstand von den Wänden angebracht sein wurden. Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich entweder durch Modifizieren der Beschickungsgeschwindigkeiten der getrennten Ströme aus Brennstoff und Brenngas erzielen, so daß ungleiche Bewegungsmomente vorliegen, die eine innere Abbiegung des erhaltenen Vektors EF bewirken; oder die Einlaßdüsen selbst können anders als senkrecht zueinander angebracht werden; es sind auch Kombinationen der obigen Maßnahmen möglich.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, insbesondere Acetylen und Äthylen, durch thermische Spaltung stärker gesättigter Kohlenwasserstoffe in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem zur Erzeugung der heißen Verbrennungsgase ein gasförmiger Brennstoff und ein die Verbrennung unterhaltendes Gas mittels einer Vielzahl von getrennten und gegenüberliegenden Paaren von Öffnungen in die zylindrische Verbrennungszone eingeführt wird, wobei die Achsen jeweils gegenüberliegender Einführungsöffnungen gegeneinander und gegenüber der Achse der Verbrennungskammer geneigt sind und diese Öffnungen auf Kreisen angeordnet sind, die konzentrisch zur Längsachse der Verbrennungskammer liegen und deren jeweiliger Durchmesser größer als die Hälfte des Durchmessers der Verbrennungszone ist, und bei dem die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe an der Grenze zwischen Verbrennungszone und Spaltzone in die heißen Verbrennungsgase eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bewegungsmomente der Ströme des gasförmigen Brennstoffs und des die Verbrennung unterhaltenden Gases und/oder die Winkel, mit denen die Ströme aufeinander auftreffen, so einstellt, daß die Flammen in der Verbrennungskammer zur Achse der Verbrennungskammer abgelenkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den zwei gegenüberliegende Gasströme bilden, 90° beträgt, der Winkel der beiden Gasströme zur Längsachse der Verbrennungszone jeweils 45° beträgt und das Bewegungsmoment des weiter außen zugeführten Gases so erhöht wird, daß die Flammen entsprechend gerichtet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffgas bei den weiter innen gelegenen Öffnungen eingeführt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, bestehend aus einer zylindrischen Verbrennungszone (12) zur Herstellung der heißen Verbrennungsgase durch Verbrennen eines Brennstoffs und eines Brenngases, einer stromabwärts anschließenden Pyrolysezone (13), in die die zu pyrolysierenden Kohlenwasserstoffe eingespritzt werden, und einem an die Verbrennungszone stromaufwärts (12) anschließenden Verteiler (11), einer Vielzahl von getrennten, einander gegenüberliegenden Öffnungen (29, 30) zur Einführung von Brennstoffgas- und Brenngasströme in die Verbrennungszone (12), wobei die Öffnungen (29, 30) auf einem zur Längsachse der Verbrennungszone konzentrischen Kreis liegen, der größer ist als der halbe Durchmesser der Verbrennungszone, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Öffnungen gegeneinander und gegenüber der Längsachse der Verbrennungszone geneigt sind, wobei die weiter außen liegende Öffnungen einen größeren Winkel zur Längsachse der Verbrennungszone bildet als die innere Öffnung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ringrille (28) vorgesehen ist, in die an gegenüberliegenden Stellen die Öffnungen für das Brenngas und Brennstoffgas einmünden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Einführungsöffnung für das Brennstoffgas dient.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied in den Winkeln der Öffnungen (29, 30) so bemessen ist, daß der entsprechende Flammenring am Einspritzpunkt (25) für die Kohlenwasserstoffe etwa ein Viertel des Durchmessers der Verbrennungszone von der Außenwand entfernt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 181 697.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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