<Desc/Clms Page number 1>
" PROCEDE POUR LA PRODUCTION D'ACETYLENE
EMI1.1
ET D'OLEFINES PA COM3UJTION INC61<WLETE D'HYDROCARSURE,3 ".
<Desc/Clms Page number 2>
On sait qu'on peut fabriquer de l'acétylène par combustion incomplète d'hydrocarbures gazeux on à l'état. de vapeur avec de l'oxygène, en chauffant séparément les gaz, en les mélangeant à chaud et en introduisant le mé- lange dans une chambre de réaction dans laquelle se forme, par combustion partielle des hydrocarbures, un gaz de cra- quage renfermant de l'acétylène, qui, après avoir quitté la chambre de réaction, est refroidi, avec de l'eau, à des températures inférieures à 100*C, la chaleur des gaz de réaction chauds étant utilisée pour le chauffage et l'évaporation de l'eau de réfrigération.
On connaît également un procédé pour la aise en oeuvre de réactions chimiques à des températures élevées, suivant lequel on ajoute des hydrocarbures à des gaz de combustion chauds, complètement brûlés. Ce procédé présen- te toutefois l'inconvénient que les gaz de craquage sont dilués par les gaz de combustion complètement brûlés, la séparation de l'acétylène et de l'éthylène de ces gaz étant ainsi rendue difficile.
Or, on a trouvé que lors de la préparation d'a- cétylène et d'oléfines, par combustion incomplète d'hy- drocarbures avec de l'oxygène ou des gaz oxygénés, et -refroidissement à l'eau des gaz de combustion chaude, on peut augmenter la teneur en ces hydrocarbures du gaz de craquage, en ajoutant au mélange d'hydrocarbures et d'oxy- gène ou de gaz oxygénés, sur son passage à travers la zone de réaction, en un ou plusieurs points ne coïncidant pas avec l'orifice d'amenée de ce mélange, des quantités sup- plémentaires d'hydrocarbures liquides ou à l'état de va- peur.
Par hydrocarbures liquides ou à l'état de vapeur on
<Desc/Clms Page number 3>
entend a) des hydrocarbures qui sont gazeux dans des con- ditions normales (760 mm Hg/20 C), par exemple le pro- pane, le butane, le pentane ou leurs isomères, et b) des hydrocarbures qui, sous une pression de 760 mm Hg, en- trent en ébullition entre 30 et 200 C, par exemple l'es- sence légère et l'essence. Ces hydrocarbures se présen- tent sous forme de vapeur lorsqu'ils ont été chauffés, sous une pression de 760 mm Hg, à des températures supé- rieures à leur point d'ébullition. On peut également utili- ser des mélanges d'hydrocarbures liquides et d'hydrocar- bures sous forme de vapeur.
Par le procédé conforme à la présente invention, la teneur absolue du gaz de craquage en acétylène augmente, - quoique par suite de l'accroissement de la quantité du gaz de craquage, la concentration en acétylène de ce gaz peut n'être qu'égale ou inférieure à celle du procédé connu-, de sorte que la capacité de production d'acétylè- ne d'un brûleur à acétylène est améliorée. A côté d'acé- tylène, le gaz de craquage renferme encore de l'éthylène, alors que suivant le procédé connu, il n'en contient qu'une très faible quantité. D'après le procédé conforme à la présente invention, on obtient un gaz de craquage dont la teneur en éthylène est à peu près égale à celle en acétylène. La teneur du gaz de craquage en hydrocarbu- res en C2 non saturés est donc doublée grâce à la forma- tion d'éthylène.
La consommation en hydrocarbures et en oxygène par kilo d'hydrocarbures en C2 non saturés est sensiblement plus faible que lorsqu'on opère suivant le procédé connu. Un autre avantage est que la teneur en suie du gaz de craquage est fortement réduite, de sorte que l'épuration du gaz de craquage est simplifiée. La quantité d'hydrocarbures à ajouter additionnellement sera, de préférence, choisie de manière que les gaz de la réaction
<Desc/Clms Page number 4>
soient refroidis à environ 500-1200 C, températures auxquel- les on obtient les meilleurs rendements en acétylène et en éthylène.
Lorsque, en plus d'acétylène et d'éthylène, on veut obtenir des oléfines supérieures, on peut aussi ajou- ter une plus forte quantité d'hydrocarbures, de sorte que la température des gaz de la réaction soit inférieure à @ 500*C. Par oléfine supérieure, on entend le propylène, @ le butylène, le pantylène et leurs isomères. La quantité des hydrocarbures à ajouter additionnellement dépend des con- ditions spéciales dans lesquelles est effectuée la combus- tion incomplète des hydrocarbures. A l'appui des indica- tions de température susmentionnées, le spécialiste pourra toutefois facilement déterminer, dans chaque cas, les quantités d'hydrocarbures à ajouter additionnellement.
On a, en outre, constaté que la composition du gaz de cra- quage, dépend non seulement de la quantité d'hydrocarbu- res ajoutée additionnellement, mais encore du point d'in- troduction de ces derniers à l'intérieur de la chambre de réaction où a lieu la combustion partielle des hydrocar- bures. Lorsque les hydrocarbures sont ajoutés au gaz de craquage dans la partie de la chambre de réaction que ce dernier parcourt en premier lieu, le rendement en éthylène est plus élevé et celui en acétylène un peu plus faible que lors d'une addition des hydrocarbures dans la partie de la chambre de réaction que le gaz de craquage parcourt en dernier lieu.
Lorsque, inversement, on ajoute les hy- drocarbures au gaz de craquage dans la seconde partie de la chambre de réaction, le rendement en acétylène s'ac- croît, celui en éthylène ne subissant, par contre, qu'une augmentation insignifiante.
Les hydrocarbures peuvent être ajoutés de façon quelconque. Il importe seulement qu'ils se laissent parfai-.
<Desc/Clms Page number 5>
tement bien mélanger avec les gaz chauds. On les introduit , de préférence, radialement dans la chambre de combustion, soit perpendiculairement ou obliquement par rapport à la direction du courant. Il est avantageux de les injecter en plusieurs points dans la chambre de réaction, l'in- troduction en un seul point ne permettant pas d'obtenir un mélange homogène avec les gaz chauds .La teneur en suie du gaz de craquage ne représente, dans ce cas, que 1/6 de la teneur d'un gaz de craquage obtenu suivant le procédé connu.
Dans l'exemple suivant on a décrit plus en dé- tail, en se référant au dessin annexé, un exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention.'
Sur le dessin, à représente la chambre de réac- tion où a lieu de façon connue, la combustion partielle des hydrocarbures. $ désigne, dans ce cas, les tuyères pour l'injection des quantités supplémentaires d'hydrocar- bures dans la seconde partie de la chambre de réaction.
Le gaz de craquage quittant la chambre de réaction est refroidi brusquement de façon connue, par l'eau venant des tuyères C.
EXEMPLE
Dans deux appareils de préchauffage, on chauffe, par heure, à 320*C, respectivement 25 kg d'essence légère et 15,6 m3N d'oxygène, on les mélange dans un mélangeur, et on les introduit dans la chambre de réaction où ils sont transformés. Lors du premier essai (I), les gaz de réac- tion chauds sont refroidis brusquement à l'eau au fond du récipient de réaction.
Si, dans des conditions par ailleurs identiques, on introduit additionnellement, avant le refroidissement à l'eau, 10,7 kg par heure d'essence légère (zone d'é- bullition 30-110 C) dans la première partia de la chambre
<Desc/Clms Page number 6>
de réaction (essai II) ou dans la seconde partie (essai III), on obtient les résultats indiqués dans le tableau ci-après :
EMI6.1
<tb> II <SEP> III
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> acétylène <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fraquage <SEP> (en <SEP> %) <SEP> 7,5 <SEP> 6,6 <SEP> 7,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> éthylène <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> craquage <SEP> (en <SEP> %) <SEP> 0,5 <SEP> 6,1 <SEP> 5,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Consommation <SEP> en <SEP> hydrocarbures
<tb>
<tb>
<tb> par <SEP> kilo <SEP> d'hydrocarbure* <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2 <SEP> non <SEP> saturés <SEP> (en <SEP> kg) <SEP> 4,35 <SEP> 3,45 <SEP> 3,34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Consommation <SEP> en <SEP> oxygène <SEP> par
<tb>
<tb>
<tb> kilo <SEP> d'hydrocarbures <SEP> en
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2 <SEP> non <SEP> saturés <SEP> (on <SEP> kg) <SEP> 3,91 <SEP> 2,15 <SEP> 2,
09
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Suie <SEP> (g/m3N <SEP> gaz <SEP> de <SEP> craquage) <SEP> 18 <SEP> 2,9 <SEP> 6,7
<tb>
En comparant les résultats des essais II et III avec ceux de l'essai I, on peut se rendre compte des avantages qu'offre le nouveau procédé par rapport au pro- cédé connu. Par rapport au procédé connu, la consommation en hydrocarbures pour la production de 1 kg d'hydrocar- bures en C2 non saturés, est diminuée de 20 à 25%, celle en oxygène de 40 à 50%.
REVENDICATIONS.- l.- Procédé pour la production d'acétylène et d'oléfines par combustion incomplète d'hydrocarbures avec de l'oxygène ou des gaz oxygénés et refroidissement à l'eau des gaz de combustion chauds, caractérisé en ce qu'on ajoute, au mélange des hydrocarbures et d'oxygène ou de gaz oxygénés, sur son passage à travers la zone de réaction, en un ou plusieurs points ne coïncidant pas avec l'orifice d'introduction de ce mélange, des quantités supplémentaires d'hydrocarbures liquides ou sous forme de vapeur.
<Desc / Clms Page number 1>
"PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ACETYLENE
EMI1.1
AND OLEFINS PA COM3UJTION INC61 <HYDROCARSURE WLETE, 3 ".
<Desc / Clms Page number 2>
It is known that acetylene can be manufactured by incomplete combustion of gaseous hydrocarbons or as such. steam with oxygen, by heating the gases separately, mixing them hot and introducing the mixture into a reaction chamber in which, by partial combustion of the hydrocarbons, a cracking gas is formed, containing acetylene, which, after leaving the reaction chamber, is cooled, with water, to temperatures below 100 ° C, the heat of the hot reaction gases being used for heating and evaporation of the refrigeration water.
A process is also known for the ease of carrying out chemical reactions at elevated temperatures, according to which hydrocarbons are added to hot, completely burnt combustion gases. However, this process has the drawback that the cracking gases are diluted by the completely burnt combustion gases, the separation of acetylene and ethylene from these gases thus being made difficult.
Now, it has been found that during the preparation of acetylene and olefins, by incomplete combustion of hydrocarbons with oxygen or oxygenated gases, and water-cooling of the hot combustion gases , the content of these hydrocarbons in the cracking gas can be increased by adding to the mixture of hydrocarbons and oxygen or oxygenated gases, on its passage through the reaction zone, at one or more points which do not coincide with the inlet for this mixture, additional quantities of liquid or vapor hydrocarbons.
By liquid hydrocarbons or in the vapor state we
<Desc / Clms Page number 3>
means a) hydrocarbons which are gaseous under normal conditions (760 mm Hg / 20 C), for example propane, butane, pentane or their isomers, and b) hydrocarbons which, under a pressure of 760 mm Hg, come to a boil between 30 and 200 C, for example light gasoline and gasoline. These hydrocarbons appear as a vapor when they have been heated, under a pressure of 760 mm Hg, to temperatures above their boiling point. Mixtures of liquid hydrocarbons and hydrocarbons in vapor form can also be used.
By the process according to the present invention, the absolute acetylene content of the cracking gas increases, - although as a result of the increase in the amount of the cracking gas, the acetylene concentration of this gas may be only equal or less than that of the known process, so that the acetylene production capacity of an acetylene burner is improved. Besides acetylene, the cracking gas still contains ethylene, whereas according to the known process it contains only a very small amount. According to the process according to the present invention, a cracking gas is obtained, the ethylene content of which is approximately equal to that of acetylene. The unsaturated C2 hydrocarbon content of the cracked gas is therefore doubled by the formation of ethylene.
The consumption of hydrocarbons and oxygen per kilogram of unsaturated C2 hydrocarbons is appreciably lower than when operating according to the known process. Another advantage is that the soot content of the cracked gas is greatly reduced, so that the purification of the cracked gas is simplified. The quantity of hydrocarbons to be added additionally will preferably be chosen so that the gases of the reaction
<Desc / Clms Page number 4>
are cooled to about 500-1200 C, temperatures at which the best yields of acetylene and ethylene are obtained.
When, in addition to acetylene and ethylene, it is desired to obtain higher olefins, a larger quantity of hydrocarbons can also be added, so that the temperature of the reaction gases is below @ 500 ° C. . By higher olefin is meant propylene, butylene, pantylene and their isomers. The amount of the hydrocarbons to be added additionally depends on the special conditions under which the incomplete combustion of the hydrocarbons is carried out. On the basis of the above temperature indications, however, the specialist can easily determine in each case the quantities of hydrocarbons to be added additionally.
It has, moreover, been observed that the composition of the cracking gas depends not only on the quantity of hydrocarbons added additionally, but also on the point of introduction of the latter inside the chamber. reaction in which the partial combustion of the hydrocarbons takes place. When the hydrocarbons are added to the cracking gas in the part of the reaction chamber that the latter passes through first, the yield of ethylene is higher and that of acetylene a little lower than when the hydrocarbons are added to the gas. part of the reaction chamber that the cracking gas passes through last.
When, conversely, the hydrocarbons are added to the cracking gas in the second part of the reaction chamber, the yield of acetylene increases, that of ethylene, on the other hand, undergoing only an insignificant increase.
Hydrocarbons can be added in any way. It is only important that they let themselves be perfect.
<Desc / Clms Page number 5>
thoroughly mix with the hot gases. They are preferably introduced radially into the combustion chamber, either perpendicular or obliquely to the direction of the current. It is advantageous to inject them at several points in the reaction chamber, the introduction at a single point not making it possible to obtain a homogeneous mixture with the hot gases. The soot content of the cracking gas does not represent, in in this case, only 1/6 of the content of a cracking gas obtained according to the known process.
In the following example, with reference to the accompanying drawing, an example of implementation of the process according to the present invention has been described in more detail.
In the drawing, a represents the reaction chamber where the partial combustion of the hydrocarbons takes place in a known manner. $ denotes, in this case, the nozzles for injecting additional quantities of hydrocarbons into the second part of the reaction chamber.
The cracking gas leaving the reaction chamber is suddenly cooled in a known manner, by the water coming from the nozzles C.
EXAMPLE
In two preheating devices, 25 kg of light gasoline and 15.6 m3N of oxygen are heated per hour to 320 ° C respectively, they are mixed in a mixer, and they are introduced into the reaction chamber where they are transformed. In the first run (I), the hot reaction gases are suddenly cooled with water at the bottom of the reaction vessel.
If, under otherwise identical conditions, before cooling with water, 10.7 kg per hour of light gasoline (boiling zone 30-110 C) are additionally introduced into the first part of the chamber.
<Desc / Clms Page number 6>
reaction (test II) or in the second part (test III), the results shown in the table below are obtained:
EMI6.1
<tb> II <SEP> III
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> acetylene <SEP> of the <SEP> gas <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fraud <SEP> (in <SEP>%) <SEP> 7.5 <SEP> 6.6 <SEP> 7.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Content <SEP> in <SEP> ethylene <SEP> of the <SEP> gas <SEP> of
<tb>
<tb>
<tb> cracking <SEP> (in <SEP>%) <SEP> 0.5 <SEP> 6.1 <SEP> 5.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> consumption of <SEP> hydrocarbons
<tb>
<tb>
<tb> per <SEP> kilo <SEP> of hydrocarbon * <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2 <SEP> not <SEP> saturated <SEP> (in <SEP> kg) <SEP> 4.35 <SEP> 3.45 <SEP> 3.34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Consumption <SEP> in <SEP> oxygen <SEP> by
<tb>
<tb>
<tb> kilo <SEP> of hydrocarbons <SEP> in
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2 <SEP> not <SEP> saturated <SEP> (on <SEP> kg) <SEP> 3.91 <SEP> 2.15 <SEP> 2,
09
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soot <SEP> (g / m3N <SEP> gas <SEP> from <SEP> cracking) <SEP> 18 <SEP> 2.9 <SEP> 6.7
<tb>
By comparing the results of tests II and III with those of test I, it is possible to see the advantages offered by the new process over the known process. Compared to the known process, the consumption of hydrocarbons for the production of 1 kg of unsaturated C2 hydrocarbons is reduced by 20 to 25%, that of oxygen by 40 to 50%.
CLAIMS.- 1..- Process for the production of acetylene and olefins by incomplete combustion of hydrocarbons with oxygen or oxygenated gases and water cooling of the hot combustion gases, characterized in that adds, to the mixture of hydrocarbons and oxygen or oxygenated gases, on its passage through the reaction zone, at one or more points not coinciding with the orifice for introducing this mixture, additional quantities of hydrocarbons liquids or in the form of vapor.