DE1900644A1

DE1900644A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anwendung des elektrischen Lichtbogens fuer chemische Reaktionen

Info

Publication number: DE1900644A1
Application number: DE19691900644
Authority: DE
Inventors: Francois Crusco
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-01-08
Filing date: 1969-01-08
Publication date: 1969-08-28
Also published as: DE6900459U; US3622493A

Description

3. Januar 1969 Bl/H.

Francois Crusco, 9 Sente des Ruelles, 78- Villiers-Saint- Frederic (Frankreich)

"Verfahren und Vorrichtung zur Anwendung des elektrischen Lichtbogens für ehemische Reaktionen"

Die Erfindung betrifft die Anwendung des elektrischen Lichtbogens für die Durchführung verschiedener chemischer Reaktionen. Sie besieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, die für diese Art des Arbeitens vervollkommnet' sind, und swar im Hinblick auf die Herstellung von Verbindungen, wie Acetylen, anderen nicht gesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen, Cyanwasserstoff säure oder anderen Stickstoffverbindungen, sowie allgemein auf alle Erzeugnisse, die mittels eines elektrischen Lichtbogens hereustellen sind.

Die Anwendung von elektrischen Entladungen sur Herstellung verschiedener Verbindungen 1st wohl bekannt. Ein· Abwandlung dieses klassischen Verfahrene besteht in der Durchführung der Reaktion la Inneren «ines Oases. Auch ist bekannt, <SaJB die Reaktion nicht la

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elektrischen Lichtbogen selbst, sondern an dessen Auelaß erfolgt, wobei das oder die reagierenden Gase mit dem durch den Lichtbogen erzeugten Plasma vormischt sind. Doch selbst mit dieser Maßnahm© bleiben unter dem AtmosphÄ· rendruck die molaren Erträge der bezweckten Erzeugnisse gering= Um die Erträge zu erhöhen, wurde bereits vorgeschlagen, den Druck in der Reaktionssone zu reduzieren, wobei aber sodann der für dan anschließende Ausbringen der erhaltenen Erzeugnisse erforderlich© Wfederanstieg

des Druckes zu noch höheren Kosten führt als das Arbeiten unter atmosphärischem Druck. Die anderen Schwierigkeiten, die der Druck des Gases als Folge dieser Technik mit sieh bringt, Insbesondere die Polymerisation in den Kompressoren uswo, sind beim Arbeiten unter verringertem Druck ebenso schwerwiegend. Andererseits sind die* Vorrichtungen für das Arbeiten im Vakuum bzw. bei verringertem Druck verständlicherweise sehr viel voluminöser für die gleiche stündliche Herstellungsmenge, wobei sehr umfangreiche Anlagen für Herstellungen im industriell bedeutenden Maßstab notwendig sind«

Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil.auf, daß ea nOglich ist, Gase eu erhalten« in denen der Teildruck

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eines od«r der hergestellten Verbindungen erheblich höher als bei bisheriger? Verfahren ist» Daraus ergibt sich die Möglichkeit, diese Verbindungen, insbesondere öurch Absorption, in direkter Weise zu gewinnen, ohne Konrpseasfion der Gase nach der Reaktion oder höchstens auf Kosten einer sehr viel schwächeren Kompression als in der Vergangenheit. Daher gestattet die Erfindung eine wesentlich höhere stündliche Produktion der gesuchten Verbindungen. Andererseits erleichtert das neue Verfahren die Abkühlung di.>r Gase nach der Reaktion und gestattet sogar die Durchführung dieser Abkühlung durch indirekten Wärmeaustausch durch eine metallische Wand hindurch, was nach bisheriger Technik nicht möglich war. Die Erfindung erfordert nicht mehr, wie bisherige Verfahren, Verwendung von Lichtbögen sehr hoher Stromdichte ο Andererseits ermöglicht das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung die schnellere Verwirklichung von homogeneren Reaktic»»3geiaJ.aohe:i.

Das neue Verfahren gemäß der Erfindung besteht aus der Durchmischung eines oder mehrerer reagierender Stoffe

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im gasförmigen, dampfförmigen, flüssigen oder ungelöst festen Zustand, in deren dieses Verfahren die gewünschte Reaktion herbeiführt, und zwar mit einem Gas als Träger des unter der Wirkung eines elektrischen Lichtbogens gebildeten Plasmas, wobei sich das Reaktlons* gemisch junter einem höheren Druck als 1 Atmosphäre befindet.

Im Gegensatz su der bisherigen Praxis, nach der aus bekannten Gründen die Drücke nicht über einer Atmosphäre lagen, verwendet also das Verfahren nach der Erfindung höhere Drücke und erreicht überraschenderweise die obengenannten Vorteile» Der Druck kann tatsächlich 100 Atmosphären überschreiten; er liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 3 bis 40 Atmosphären, insbesondere zwischen 5 und 20 Atmosphären.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung, das große Bedeutung besitzt, wird eir.e starke Turbulenz im Inneren des Reaktionsmittels sogleich nach der Bildung des Gemisches des oder der reagierenden Stoffe mit dem Plasma hervorgerufen,

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Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung hält sich das Gemlech der Gase mit dem Plasma in der Re »litt ions zone während einer ausreichenden Zeitdauer auf und strömt in dem Augenblick weiter, wenn Turbulenz entstanden ist, um die gewünschte Reaktion zu vollenden. Diese Zeitdauer ist erwartungsgemäß variabel entsprechend der Natur der reagierenden Stoffe« wobei diese Zeitdauer beispielsweise in der Größenordnung von 1/10 Sekunde liegt.

Am Ende der Zeltspanne des erforderlichen Aufenthalts wird der gasförmige Strom wieder abgekühlt. Diese Abkühlung erfolgt durch direkten oder Indirekten Wärmeauatau&ch. Der indirekte Austausch kann wirklich ohne Befürchtung von Kohlenstoffablagerungen auf den Austauachfläeben durchgeführt werden, wenn der in das Bea&tionegetnisch eingeführte WasserstoffanteIl •asreichend ist.

Verfahren ist insbesondere für die Behandlung bsw. Verarbeitung von KoblenwasserStoffverbindungen im Hinblick auf die Gewinnung nicht-gesättigter Kohlenwasseret of Verbindungen nützlich, Insbesondere von Acetylen.

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Stickstoffverbindungen, beispielsweise Cyanwasserstoff säure, können erreicht werden_s wenn das Gemisch Stickstoff enthalt.

Als Trägergas für das Plasma dient vorteilhafterweise Wasserstoff, Stickstoff oder ein Gemisch, das aus bereits durch das Plasma behandelten Kohlenwasserstoffverbindungen als Ausgangsmaterial gewonnen wurde, von denen die interessanten nichtgesättigt en, das RCN und ggf. andere gesuchte Verbindungen ausgeschieden wurden, wie beispielsweise in dem Schema nach Flg. 3 gezeigt 1st.

Als Gase zum Behandeln bzw. Verarbeiten

können ganz besonders Stoffe, wie Methan, fthnn, Propan, Butan, Leichtbenzin, verflüssigte Oemi- ) sehe aus Kohlenstoff und/oder Teeren in Wasserstoff, usw. verwendet werden.

Wenn aus ökonomischen Gründer nicht erwünscht ist, für das erfindongsgeadUto Verfahren einen ObersohuA an Wasserstoff zu verwenden, kann dennoch die Bildung von Kohlenstoff in den Zubehörteilen vermieden werden, indem eine bevorzugte Ausfuhrungsform benutzt wird,

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bei der die Auswaschung der sich aus der Reaktion ergebenden Oase Mittels flüssigen KohlenwasserstofVerbindungen 1« Gegenstrom erfolgt» und swar in eine» die direkte Verlängerung der Reaktionston· bildenden Bereich» wobei die Waschflüssigkeit gegen die Reaktionszone zurückfließt.

Gesäß einer bevorzugten Abwandlung erfolgt die Waschung der Gase zu zwei Zelten in zwei direkt anschließenden Zonen, wobei die Flüssigkelten mit den niedrigsten Siedepunkten zwischen der ersten und der swelten dieser Waschungen ausgeschieden werden.

Ein anderes Merkaal der Erfindung besteht in den Einspritzen eines Teiles des Wasserstoffs in den Bereich hinter des Lichtbogen» und «war tangentlell besüglich der Wand dieses Bereiches und mit einer großen linearen Geschwindigkeit, un eine wirbelnde Bewegung bu schaffen, die den Niederschlag τοη festen Teilchen auf der genannten Wand verhindert und diese Teilchen in Richtung auf die Kathode des Lichtbogens mit sich fortreißt.

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Vorzugsweise wird ein geringer Anteil, insbesondere O bis 10 S des Stromes von Kohlenwasserstoffverbindungen, die für die Reaktion mit dem Plasma best immt sind, gegen die Wände der Kathode gerlohtet. Dadurch wird eine bestimmte Abkühlung der Kathode und die Entstehung eines dauernden, dünnen Schutsfilms aus Kohle auf dieser ermöglicht.

Gemäß einer besonderen Aueführungsart wird das Innere der hohlen Kathode durch bltuminOee, mit Graphit versehene Kohlenwasserstoffverbindungen gekühlt, von denen sich ein Bruchteil.standig in einer «ehr dünnen Schicht auf der von dem Lichtbogen abgetasteten Oberflache der Kathode ausbreitet.

Die gemäß der Erfindung.vervollkommnete Vorrichtung

umfaßt einen elektrischen Lichtbogen in einer Einfassung, die über Einrichtungen sur Einführung des Oases vor dem Durchqueren des elektrischen Lichtbogens verfügt, sowie über Einrichtungen sur Einführung des oder der reagierenden Oase in einen Bereich der Einfassung, der außerhalb und unterhalb des Lichtbogens angeordnet 1st;

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die Einfassung Int durch diesen ietetgenannten Bereich mit einer Reaktionskaramer mittels Einrichtungen zur Erzeugung.der Turbulenz verbunden, die auf der Strecke zwischen dem genannten Bereich und der Reaktionskammer vorgesehen sind.

Wie in den bekannten Vorrichtungen befinden sich Einrichtungen zur Abkühlung an den Ausgang der Reaktlons· kammer.

Die bevorzugte Ausführungsart der Erfindung kann

in einer Vorrichtung realisiert sein, die durch den

und
elektrischen Lichtbogen/ die Reaktionskammer für die WasserstofVerbindungen mit dem Plasma gelfc nnzeichnet ist, ferner durch Einrichtungen für die Waschung der Gase mittels den flüssigen Kohlenwasserstoffverbindungen, wobei sieh diese ohne Trennung direkt im Inneren einer gleichen vertikalen Einfassung anschlies r>en. Zn dieser Anordnung befindet sieh der Lichtbogen unten und 1st durch die Roaktiohskamaer mit der Waschzone verbunden, die Ober dv* genannten Einfassung angeordnet ist.

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Vorzugsweise verfügt eine Waschtone Qber Berieselungselnrichtungen für die zum Waschen dienenden Kohlenwasserstoffverbindungen und über einen freien Raum unterhalb dieser Einrichtungen und direkt oberhalb der Reaktionskammer, in der dünne Strahlen und/oder Tropfen der Flüssigkeit die in dieser Reaktionskananer entstandenen Oase treffen. Die Berieselung kann vorteilhafterweise auf Teilen, wie Stangen, Gitter, Platten u.dgl. stattfinden. In einer bevorzugten Ausführungsart verfügt die Einfassung Ober »ehrere Waschzonan, wobei reihenweise die einen oberhalb der anderen angeordnet sind, auAerdea Ober Einrichtungen zum Einspritzen und Abziehen der geeigneten Flüssigkeiten, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zonen vorgesehen sind.

Gemäß einem besonderen Merkmal sind die Dampfkondensatoren gleichfalls In der Einfassung oberhalb der Wascheinrichtungen angeordnet.

Der Vorteil der neuen Einrichtungen beruht darauf» daß unerwünschte Erzeugnisse, Kohlenstoffteilchen, Verunreinigungen des Gases und Substanzen, die nicht

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reagiert haben, in die Waschzonen mehr oder weniger kalt - in den inneren Bereichen warm - wieder

zurückgeführt

werden, wo sie durch Wasserstoff in leichtere Erzeugnisse, insbesondere Acetylen, umgewandelt werden. Der thermische Wirkungsgrad des Prozesses 1st daher verbessert.

Bezüglich des elektrischen Lichtbogens selbst 1st von Bedeutung, daß dessen Kammer vorzugsweise in ihrem inneren Teil swischen Anode und Kathode elne_r konische Wandung aufweist, auf der tangentlelle Einlasse für Wasserstoff münden, die gleichmäßig verteilt um die Achse der Elektroden herum angeordnet sind. Mit anderen Worten, dieser Teil der Kammer des Lichtbogens 1st wie ein Zyklon ausgebildet, um alle Stoffe mit der Neigung, sich dort abzulagern, in die Höhe zu reiften.

QeaMA einer besonderen Ausführungsart verfügt die ringförmige Kathode des elektrischen Lichtbogens über eine doppelte Wandung. Die aktive Oberfläche dieser Elektrode weist Perforationen auf, um einen kleinen Teil der Flüssigkeit für die Kühlung, die in dem Raum swischen den beiden Wänden der Kathode zirkuliert, durchzulassen*

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Weiter Vorteile, Merkmale und AnvrendungsmOgllchkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung sowie den beigefügten Abbildungen eines Ausführungsbeieplels hervor.

Es eeigt

Fig. 1 im axialen Schnitt und in sehematiseher Darstellung

den Reaktor,
Fig. 2 im axialen Schnitt und detaillierter einen Teil

des Reaktors nach Fig. I₉
Fig. 3 ßchematioch eine besondere Ausführungsart der

Erfindung, und
Fig. 4 im axialen Schnitt, vertikal und schematise!), eine

Vorrichtung gemäß der bevorzugten Aueführungeart

der Erfindung.

Wie aus den Flg. 1 und 2 su ersehen ist, wird der elektrische Lichtbogen in dem Zwischenraum Il durch die Anode 4a und die Kathode 4ο hervorgerufen. Die Einfassung des elektrischen Lichtbogens wird durch die Kathode 4c selbst gebildet. Diese Einfassung 1st über die Anode 4a hinaus durch einen konischen Bereich 5 verlängert. Der Einlaft des Oases

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für die Erzeugung dee Plasmas befindet eich bei 1, während derjenige für die «u behandelnden Reagenzen mit 2 bezeichnet ist. An die Einfassung Ί-5 eohließt sich eine Reaktionskamoer 7 an. In de« Weg des Bereiches 5 su der Kammer 7 sind Einrichtungen sur Erzeugung der Turbulenz in dem gasförmigen, in Richtung auf diese Kammer strömenden Gemisch angebracht. Diese Einrichtungen können beispielsweise durch eine kanalartig·, spiralförmige Einschnürung verwirklicht sein.

Die Kammer 7 ist vorzugsweise divergent.

Die Besugsseiohen 11 und 12 bezeichnen die Kanäle für die Kühlung der Anode,13 und Ii sind spezielle feuerfeste Blöcke für hohe Temperaturen.

In Flg. 1 ist bei 3 der EInIaA einer Flüssigkeit sur Absohreekung dargestellt, wie dies in vielen thnliohen Einrichtungen üblich 1st. Indessen kann dieser EInIaA gemMA der Erfindung sur Einführung einer Flüssigkeit in einen indirekten Wärmeaustauscher dienen, der sich in den Bereich 6 befindet.

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Ein βehr wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Vorhandensein von Einrichtungen an der Stelle 6 tür Erzeugung einer Turbulent in den gasförmigen Reaktionsmittel· Gemäfi einer beispielsweisen, in der Zeichnung wiedergegebenen Auaffibrungsart sind diese Einrichtungen durch ein· geeignete Drosselung in dem Weg von den Bereich 5 der Einfassung des elektrischen Lichtbogens in die Reaktionskammer 7 hinein verwirklicht. Znsbesondere wird diese Drosselung durch eine kanalartige, spiralförmige Einschnürung ersielt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird durch das folgende Beispiel erläutert.

Bin gasförmiger Strom von reinem oder mit Kohlenwasserstoff verbindungen durchsetztem Wasserstoff durchquert, ausgehend von 1, den zwischen den Elektroden 4a und 4c erzeugten elektrischen Lichtbogen. Im Inneren des Bogens herrscht eine stabile mittlere Temperatur, vorzugsweise in der OrOftenorlnung von 400O-60OO°K, oder ggf. hOher, wobei die laeporatur stellenweise sehr verschieden sein kann. Daher bildet sich in dem lter3 loh k im wesentlichen atomarer Wasserstoff und/oder

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freie voracetylenieche Reste wnfl ggf «> atomarer Stickstoff sovic anschließend die Gasverblndung als Träger des Plaomas. Der somit gebildete Plasmafluß trifft in dem Bereich 5 auf die KohlenwasserstOffverbindungen, beispielsweise Methan, die im Hinblick auf ihre Pyrolyse bei 2 eingeführt werden. Diese Einführung erfolgt in Wirklichkeit durch eine oder mehrere kreisförmig angeordnete Öffnungen. Das gasförmige Gemisch wird einer •ehr großen Turbulent unterworfen, die in dem Weg des Gemisches durch die Einschnürung 6 entsteht. In der Reaktionskammer 7 stabilisiert sich die Temperatur sehr schnell auf etwa 200O⁰K, entsprechend dem gewissermaßen vollständigen Verschwinden des atomaren Wasserstoffs und der Gewinnung von Acetylen mit eines maximalen Wirkungsgrad.

Die Aufenthaltsseit swischen der Einführung des Methans bei 2 und dem Eintreten der Oase in die Reaktionskammer beträgt einige Millisekunden. Beim Verlassen der Kammer werden die Oase einer schnellen Abkühlung in dem Bereioh untersogen. Di· Abkühlung kann mittels Methan erfolgen, dme frisch «ugeführt wird,oder sehr gut mit sehr unreinem Wasserstoff, der durch die Strömung durch den Reaktor nach dem Abschrecken gebildet wird und das er-

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zeugte Acetylen entfernt.

Dank des Druckes von vorzugsweise 5-20 Atmosphären, unter dem sich die Gase während der Verarbeitung befinden, kann die Abkühlung in den Bereich 8 in einem Wärmetauscher durchgeführt werden, ohne daß ein
direkter Kontakt mit der Kühlungsflflssigkelt besteht. Dadurch wird das Verfahren sehr wirtschaftlich, da es mOglich wird, eine erhebliche Menge der durch den
elektrischen Lichtbogen gelieferten Energie zurückzuerhalten. Tatsächlich entsteht unter den Arbeitsbedingungen gemäß der Erfindung mit einem ausreichenden Anteil von Wasserstoff keine Ru£sehwärze,oder es entsteht am Auslaß der Kammer 7 ein wenig Ruß, wodurch ein normales Arbeiten des indirekten Austauschere ermöglicht wird.

Nachdem also durch .Abschrecken oder Indirekten Wärmeaustausch eine Temperatur in der Größenordnung von
1000⁰K wieder hergestellt ist, werden darauf die Oase mittels irgendeiner bekannten Einrichtung, vorzugsweise unter Wiedergewinnung der zur Verfügung stehenden Wäree, bis auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.

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In Pig. 3 ist der Reaktor nach Flg. 1 achematisch mit anderen Teilen der Anlage wiedergegeben, die durch die Flächen A bis H und die Verbindimgelinien 15 bis 20 symbolisiert sind.Dieses Schema seigt, wie auf neue Welse die Rückführung der ReaktionaerZeugnisse in den Kreislauf erfolgt, ohne kostspielige Reinigung der gesamten Gase in dem Kreislauf. Die Pfeile seigen die Richtung des Kreislaufes.

Bei A befinden sich die Einrichtungen sur eventuellen Einführung einer Ergänzung an Wasserstoff, B bezeichnet die Neufüllung mit Kohlenwasserstoffverbindungen. Durch die Leitung des Auslasses 19 werden die Reaktlonserzeugnisse in ein oder mehrere Wärmetauscher C geleitet, wo die endgültige Abkühlung stattfindet.

In dem Sonderfall der Herstellung von Acetylen werden die Erzeugnisse aus C zuerst in eine Vorrichtung D geleitet, wo die Ableitung der schweren Produkte erfolgt, insbesondere der höheren AcetylsnverbIndungen, die durch 20 nach 2 und/oder nach 3 geleitet werden. Von D erreichen dann diese Produkte durch die Laitung 15 die Absorber B der an sich bekannten Art, und zwar sur Absorption des

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Acetylene. Dieses wird bei F gesammelt, wahrend die verbleibenden, Wasserstoff enthaltenden Gase teilweise durch 16 in Richtung auf den Einlaß 1 des elektrischen Lichtbogens fließen, gegebenenfalls in das Kühlsystem 3, und teilweise in die Reinigungsvorrichtung 0, die den Wasserstoff gereinigt nach H entläßt.

Die Rückstände, die von der Trennung wenigstens eines Teils des Wasserstoffs staanen, kehren durch 18 sun Reaktor Eurück, wo sie bei 2 und/oder bei 3 wieder eingespritst werden·

Ss 1st wohl EU erwarten, daß die Wahl der Orte der Rückführung in den Kreislauf 1,2,3 und daher die Verhältnisse beim Zurückführen von besonderen Bedingungen der Her» stellung und von der thermischen Bilanz der verschiedenen Teile der Anlage abhängig sind.

Die gemäß Flg. 3 dargestellte Ausführungsart weist den bedeutenden Vorteil auf, die vollständige Umwandlung des .lusgangssaterials in Acetylen und Wasserstoff allein tu »rmSglichen, oder besser in C₂Rj, H₂ und HCN, wenn das Trtgerplasma Stickstoff enthält, wobei alle anderen Erzeugnisse wieder in den Kreislauf surüokgeführt werden.

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Andererseits ermöglicht dieses Verfahren, die Verunreinigung der Gesamtheit des Flusses im Reaktor eu vermeiden. Nach der verhältnismäßig leichten Absorption des Acetylene 1st die Reinigung allein auf den tatsächlich erzeugten Wasserstoff gerichtet.

In Flg. 4 1st eine bevorzugte Ausführungsart der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, wobei mit 29 eine zylindrische Einfassung in ganzen bezeichnet ist, dia verschiedene Teile der Vorrichtung umfaßt.

Unterhalb der Einfassung 29 befindet sich der elektrische Lichtbogen, außerdem dessen Karmer 4, die Elektroden 4a und *»c_f die Einlasse 1 und 2 fir Wasserstoff bzw. für die zu spaltenden Kohlenwasserstoff verbindungen. Ebenso sind' die Zwischenräume 5 bis 7 und cie Einschnürung 6 ähnlich den entsprechenden Teilen in den Fig. 1 bis 3. Jedoch weist der Boden der Kammer 4 eine konische Gestalt 13a auf. Kanäle la münden tangenti€ll an der Oberfläche 13a und haben dort Öffnungen für Wasserstoff großer Geschwindigkeit. Die Kanäle la sind Abzweigungen des Haupteinlasses 1, symmetrisch um die Anode 4a herum verteilt,,oder sie sind an einer unterschiedlichen Versorgungsleitung angeschlossen.

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Der Einlaß 2 für die eu verarbeitenden Kohlenwaseer-8toffverbindungen ist in Form eines Krane·· ausgeführt, dessen AuslaA oder Auslässe gegen die Achse der Vorrichtung gerichtet sind. Außerdem weist dieser Krmns kleine öffnungen auf, die nach unten gerichtet sind, d.h. gegen die Kathode 4c; dieses ermöglicht einem kleinen Anteil der eingespritzten Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die Kathode ein wenig absukflhlen und auf dieser dauernd einen dünnen Film aus Kohlenstoff su bilden, um diese vor Abnützung durch den Lichtbogen su schützen.

Die kalten Kohlenwasserstoffverbindungen werden In die Vorrichtung in der Hohe 3 eingespritzt, um die , Abschreckung des Gases hervorturufen.

Bei 21 1st ein Nets von Stangen oder Gittern wiedergegeben, das durchströmt von den flüssigen» durch den Einlafi 22 eingeführten Kohlenwasserstoffverbindungen tür Waschung der Oase dient, die au· den Bereichen 5-6-7-8 kommen. Diese Flüssigkeit, die swisohen den Stangen oder Gittern gut verteilt 1st, gertt mit den Gasen wirksam in Berührung und fällt darauf regenartig lurch den Kaum 8, In dem auf diese Welse die Waschung der Gase beginnt·

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Ein zweites Waschsystem wird durch die Platten oder Füllkörper 2k gebildet, auf die flüssige, leicht zu waschen« de von dem Einlaß 25 kommende Kohlenwasserstoffverbindungen fallen. Diese Waschung findet bei einer Temperatur unter 0° statt, insbesondere um - 2O⁰C. In dem »wischen der Gesamtheit der Platten 24 und dem Nets aus Stangen 21 eingenommenen Raum 1st eine Platte 26 für Kamine angebracht, um einen Teil oder die Gesamtheit der leichten, kalten Kohlenwasserstoffverbindungen zu sammeln, die von den Platten 24 wieder zurückfallen. Diese Flüssigkeit wird durch.die Auslasse 2J abgezogen, von wo diese bei 3 zu der Kühlung in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Der Kondensator an der Oberseite 27 dient zum Verflüssigen der weniger flüchtigen Bestandteile der Gase, die den beiden obengenannten Waschungen unterzogen wurden. Nach dem Kondensieren durchströmen diese Bestandteile die Platten 24. Der Kondensator 27 wird gegebenenfalls durch eine Einspritzung von flüssigen leichten Kohlen-Wasserstoffverbindungen, ersetzt, beispielsweise von Propan, das zuvor auf die erforderliche Temperatur abgekühlt wurde. Die gewaschenen Gase¹, die reich an Acetylen sind, verlassen die Vorrichtung bei 28.

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Ale Beispiel einer Herstellung des Acetylene, wobei von bei 2 in die Vorrichtung gemäß Fig. k eingeführtem Propan ausgegangen wird, bestehen die bei 1 eintretenden Oase aus Wasserstoff mit 5 ff-igem Gehalt an Methan. Der Prozeß wird unter einem Druck von 15 Atmosphären durchgeführt. Die geeigneten Temperaturen betragen sodann etwa:

3500°C in der Kammer 4 des Bogens,

1700 C in der Reaktlonsk&mmer 7,

300 bis 1000⁰C in der Kammer 8,

-20 C für die bei 3 eingeführten Kohlenwasserstoff"

verbindungen,

50 bis 300 C in dem Waschnetz 21,

ungefähr - 20 C für die Flüssigkeit zwischen

2* und 27, _ö '

ungefähr -20 C und 50C für die Gase zwischen 2k und 27»

ungefähr 50 C in dem Gas beim Eintritt unterhalb von 24,

-20 C in dem Gas beim Auslaß aus 28.

Es ist zu ersehen, daß bei dieser Verwirklichung der Erfindung die warmen Gase nacheinander durch drei Zonen der Abkühlung passieren: Kammer 8, Wasch-Anordnung 21 und Wasch-Kondensation 2°-27.

Obgleich die Erfindung insofern als eine Verbesserung der Herstellung unter Druck beschrieben 1st, 1st sie auch sehr nützlich für bekannte Verfahren und entsprechende Vorrichtungen, die unter üblichen Drücken arbeiten.

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Claims

Patentansprüche

'ο Verfahren zur Durchführung von chemischen Reaktionen bzw. zur Behandlung einer Kohlenwasserstoff· verbindung im gasförmigen Zustand mittels eines Oases als Träger des von einem elektrischen Lichtbogen gebildeten Plasmas» dadurch gekennzeichnet, daS die Behandlung unter einem Druck von über 1 Atmosphäre durchgeführt wird und daß die gasförmige Phase einer Turbulenz durch Einschnürung ihres Weges unterworfen wird, der von der Zone der Mischung der Kohlenwasserstoffverbindung mit den Plasma in deren Reaktionszone fuhrt«

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Kohlenwasserstoffverblnddung, wie Methan, Xthan, Propan, Butan .der Leichtbenzin sowie von Wasserstoff als Trägergas für das Plasma, der Stickstoff und Kohlenwasserstoffverbindungen enthalten kann, dl· mittlere Temperatur, des elektrischen Lichtbogens zwischen 2000° und 10 000°K, vorzugsweise zwischen 3000° und 60O0°X liegt, wobei

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der Druck mehr als 1 und bis zu lOO Atmosphären, vorzugsweise 3 bis 40 Atmosphären, beträgt und die gasförmige Phase sehr schnell abgekühlt wird» und zwar nach Verlauf einer Zeit in der Größenordnung von O,1 Sekunden, ausgehend von dem Augenblick, bei dem das aas von der Turbulenz erfaßt wird»

3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß das eich aus der Behandlung ergebende Gas einer Waschung mittels flüssigen Kohlenwasserstoff verbindungen im Oegenstro« in einer Waschzone unterzogen wird, die die direkte Verlängerung der Reaktionszone bildet, wobei die Waschflüssigkeit gegen die Reaktionsxone xurUckflieet.

4, Verfahren nach Anspruch 1-3, daduroh gekennzeichnet, daß ein Teil des Wasserstoffs in wirbelnder Bewegung gegen dl« Wand des vorderen Bereichs des Lichtbogens gespritzt wird.

5« Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daS θ bis 10 % der zu behandelnden Kohlenwasserstoffverbindung auf die Kathode des Lichtbogens gerichtet werden·

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6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dieser der elektrische Lichtbogen (4a-4o) befindet und außerdem eine Reaktionskammer (7) in dem Strom von diesem Lichtbogen sowie Einrichtungen zur Abkühlung (5) und zur Waschung (21-24) in Strom von der Reaktionskammer vorhanden sind, und daß die Reaktionskammer (7) an den den elektrischen Lichtbogen enthaltenden Raum (4-5) anschließt, wobei der Weg (6) von diesem Raum in Richtung auf die Reaktionskameer eingeschnürt ist und ein«. Turbulenz in den durch diesen Weg (6) strömenden Oasen hervorruft.

7ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dafi der elektrische Lichtbogen (4a-4c), die Reaktlonskeae«r (7), die Einrichtungen zur Abkühlung (3) und die Einrichtungen zur Waschung der Oase (21-24) direkt in dca Inneren einer gemeinsamen, vertikalen Einfassung (29) anschließen, wobei der Lichtbogen unterhalb angeordnet ist und durch die Reaktionskammer (7) mit den eich oberhalb dieser Kaoner befindenden Abkühlungsainrichtungten (5) und den Waeohei3iriehtungen (21-S4) in Verbindung steht· · .

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8„ Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Teil des den Lichtbogen enthaltenden Raumes (4) in Form eines konischen Zyklons (13a) ausgeführt ist, dessen Wandungen tangen« tielle Einlasse (la) für den Wasserstoff aufweisen.

9ο Vorrichtung nach Anspruch 6 8, dadurch gekennzeichnet, daS die Kathode (4c) des Lichtbogens eine doppelte Wandang aufweist und deren aktive Oberfläche durch eine Vielzahl kleiner Öffnungen durchlöchert ist„

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