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Verfahren zur Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe aus Acetylengas
Es ist ein Verfahren bekannt; unter Verwendung von Acetylengas als Ausgangsmaterial
Benzol und andere Kohlenwasserstoffe herzustellen. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen
darin, daß man in einem eisernen Kessel von großen Abmessungen Acetylengas einer
Erhitzung runterwirft, rum so die Kondensation bzw. Piolymerisierung des Acetylens
durch Hitze zu erzielen, wobei Benzol sowie andere Kohlenwasserstoffe gebildet werden.
Bei diesem bekannten Verfahren wird das Acetylengas während der Reaktion einem zweifachen
Umlauf unterworfen, nämlich einem Umlauf im Innern der Kessel oder der Reaktionskammer,
um so einen durchgängig gleichmäßigen Hitzegrad der gesamten Acetylenmasse zu erzielen,
und einem zweiten Umlauf außerhalb der Reaktionskammer, bei dem die Gasmasse aus
dem Kesselraum heraus zwecks Erkaltens und Absonderung der bereits entstandenen.
Kohlenwasserstoffe in eine oder mehrere Abkühlungsvorrichtungen übergeleitet wird.
Alsdann wird die Gasmasse zwecks erneuter Erhitzung auf die Kondensationstemperatur
neuerdings in den Kessel zurückgeleitet.
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Dieses Verfahren hat jedoch in der Praxis den Nachteil, daß es sehr
schwer hält, zu verhindern, daß an irgendeiner Stelle innerhalb des Kessels Wärmeansammlungen
auftreten; wenn diese Ansammlungen auftreten, so setzt der Reaktionsvorgang leicht
unter schlechten Bedingungen ein, wodurch das Acetylen sowie die etwa schon gebildeten
Kohlenwasserstoffe unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenstoff zerfallen.
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Dieser Nachteil wird bei dem vorliegenden Verfahren vermieden, das
darin besteht, das Acetylen durch Berührung mit Kohlenwasserstoffen zu erhitzen,
die bei Normaltemperatur flüssig @ sind (in der Folge als Flüssigkohlenwasserstoffe
bezeichnet), nachdem sie,entsprechend vorerhitzt worden sind.
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Die Wirksamkeit dieser Flüssigkohlenwasserstoffe ist eine zweifache:
einerseits dienen sie als das Acetylen miterhitzende Wärmeüberträg.er, die eine
über deren Eigenwärme hinausreichende Hitzeentwicklung verhindern, und anderseits
dienen sie als Anregemittel zur Erzielung ausgiebigster und gleichmäßigst erfolgender
Acetylenkondensation, wobei gleichzeitig auch der Eintritt der Reaktion unter schlechten
Bedingungen und ein Zerfall des Acetylens und der anderen Kohlenwasserstoffe verhütet
wird.
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Infolge der Berührung dieser vorerhitzten Kohlenwasserstoffe mit dem
Acetylengas wird die Kondensation des letzteren erzielt und unmittelbar Benzol sowie
andere bei normaler Temperatur flüssige Kohlenwasserstoffe erzeugt. nebst weiter
hinzukommenden Kohlenwasserstoffen, die durch Kondensation von neuen Acetylenmolekülen
mit den Flüssigkohlenwasserstoffen entstehen.
Die so erzielten Kohlenivasserstofte
können alsdann mittels einer Destillation fraktioniert oder mittels eines Spaltverfahrens
in Kohlenwasserstoffe von verschiedener Dichte ge=;: spalten werden.
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Die Temperatur, auf die die Kohlenwasser{ Stoffe zwecks Erzielung
der Acetylenkondensation gebracht werden müssen, ist je nach den Umständen außerordentlich
verschieden. Die Reaktion tritt bereits bei etwa 300° oder sogar schon etwas früher
ein, doch kann die Temperatur auch bis 70o° ansteigen. je höher die Temperatur ist,
desto ergiebiger ist die Erzeugung flüssiger Kohlemvasserstoffe, aber auch desto
größer die zunehmende Aufspaltung des Acetylengases.
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Außerdem ist, je größer die Erhitzung, desto größer auch der Anteil
der erzielten höheren Kohlenwasserstofe, so daß also in einem /edeneinzelnen Fall
je nach den Begleitumständen rund der vornehmlich angestrebten Kohlenwasserstoffart
die günstige Temperatureingestellt werden muß.
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Die Mischung oder Berührung der vorerwähnten Flüssigkohlenwasserstoffe
mit dem Acetylengas kann auf verschiedene Art und Weise vorgenommen werden. Es kann
z. B. als Reaktionskammer eine nach außen hin wärmeisolierte, mit Acetylengas angefüllte
Eisenblechtrommel verwendet werden, in welche die in einem besonderen Apparat vorerwärmten
und verdampften Kohlenwasserstoffe eingeleitet werden, ,oder aber es wird der flüssige
Kohlenwasserstoff verdampft und vorerwärmt und in diesem Zustand zusammen mit dem
Acetylengas in die Reaktionskammer eingeführt.
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In der Praxis kann das Verfahren dieser Erfindung beispielsweise wie
folgt ausgeführt werden: In eine Reaktionskammer wird ein Gemisch von Acetylengas
und auf 50o bis 55o° C erhitztem Benzoldampf in einem Verhältnis von 85 bis 9o0/6
Acetylen und 1o bis 15 % Benzol eingeführt.
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Die Zusammensetzung des Gemisches wird dadurch reguliert, daß die
Mengen des Acetylens und des Benzols mittels geeigneter Zählapparate eingestellt
werden. Das Benzol wird durch einen Verdampfer geschickt rund von außen aufgeheizt,
um es in Dampfform überzuführen. Darauf werden der Benzoldampf und das Acetylen
in die Reaktionskammer geleitet, wo sie sich innig vermischen.
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Man erzielt auf diese Weise eine Kondensation bzw. Polymerisation
von etwa 9o % des angewandten Acetylens, während ein Gemisch von unverbrauchtem
Acetylen und Benzoldampf mit anderen durch die Kondensation bzw. Polymerisation
des Acetylens erhaltenen Kohlenwasserstoffen verbleibt. Dieses Gemisch wird durch
einen Röhrenkühler geführt, um die bei gewöhnlicher Temperatur flüssigen Kohlenwasserstoffe
abzu-'§seheiden, und danach in eine Zentrifuge, in der der größte Teil der so erhaltenen
Kohlen-'asserstoffe abgetrennt wird.
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.". Das unverbrauchte Acetylen wird in einem zweiten Apparat der gleichen
Behandlung unterworfen, wobei noch q.o bis 5o % des im ersten Reaktionsgang nicht
umgesetzten Acetylens kondensiert bzw. polymerisiertwerden. Das auch im zweiten
Reaktionsgang nicht umgesetzte Acetylen wird nicht weiter verwandt, da es zu stark
mit Wasserstoff, Methan und anderen Stoffen beladen ist, die die Reaktion erschweren
würden.
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Die vorstehend genannten Mengenverhältnisse von Benzol und Acetylen
und die Temperaturen sind diejenigen, die in der Mehrzahl der Fälle die besten Ausbeuten
ergeben. Indessen können sowohl die Mengenverhältnisse als auch die Temperaturen
je nach dem gewünschten Ergebnis in weiten Grenzen schwanken.
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Die Temperatur des Gemisches wird entweder durch Regelung der Benzolverdampfung
oder erforderlichenfalls durch Aufheizung des der Mischung zuzuführenden Acetylens
eingestellt. Im ersten Augenblick des Verfahrens muß das Acetylen für eine gewisse
Zeit der Wirkung der Wärme ausgesetzt werden, damfit die Reaktion beginnt. Wenn
diese aber erst einmal eingeleitet ist, so verläuft sie mit größerer Geschwindigkeit,
und man kann die Umlaufsgeschwindigkeit von Acetylen und Benzol durch den Apparat
steigern. Hieraus ergibt sich eine .Herabsetzung der Zeit, während welcher das Acetylen
der Wirkung der Hitze ausgesetzt ist, und daher eine Verringerung der Verluste,
die durch Zersetzung des Acetylens verursacht werden.
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Man hat bereits vorgeschlagen, feste, harzartige Kondensationsprodukte
des Acetylens so herzustellen, daß man das Acetylen in Gegenwart von Katalysatoren
auf organische Stoffe einwirken läßt. Auch bei der Veredelung von Braunkohienteerölen
mittels aktiver Kohle hat man das Acetylen bereits mitwirken lassen. Von diesen
älteren Verfahren unterscheidet sich das neue Verfähren dadurch, daß das Acetylen
zu flüssigen brennbaren Stoffen kondensiert wird, und zwar ohne Verwendung von Katalysatoren,
die schon an sich jedes Verfahren kostspieliger gestalten, im besonderen Falle der
Acetylenverarbeitung aber durch die unvermeidliche Abscheidung von fein verteilter
Kohle schnell inaktiviert werden. Die Durchführung der Acetylcnkondensation in Gegenwart.
solcher vorerhitzter Kohlenwasserstoffe, die bei gcw
ölinlicher
Temperatur flüssig sind und daher denselben Charakter haben wie die Kondensationsprodukte
selbst, gestattet die Erzielung guter Ausbeuten und eines glatten Reaktionsverlaufs,
da örtliche Überhitzungen vermieden werden.