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Verfahren zur Herstellung von Acetylen Bei der Herstellung von Acetylen
durch Behandlung von Methan oder ähnlichen Kohlenwasserstoffen oder solche in konzentrierter
Form enthaltenden Gasen im elektrischen Lichtbogen ist es erwünscht, die Ausgangsstoffe
in vorgewärmtem Zustand und genügend verdünnt dem elektrischen Lichtbogen zuzuführen.
Man hat zu diesem Zwecke vorgeschlagen, die den Lichtbogen verlassenden Produkte
mit den frischen Ausgangsstoffen in Wärmeaustausch zu bringen. Da diese Arbeitsweise
indessen ein längeres Verbleiben der aus dem Lichtbogen kommenden Produkte bei beträchtlichen
Temperaturen zur Folge hat, so erleiden diese Produkte unerwünschte Umwandlungen
.durch Bildung von Nebenprodukten, insbesondere von Ruß, so daß durch diese Nachteile
der Vorteil der Wärmeregeneration in Frage gestellt wird. Einfaches.Aufheizen der
Ausgangsgase vor dem Lichtbogen, sogenannte Fremdvorwärinung, bringt auch keinen
wirtschaftlichen Vorteil, da die besonders aufzuwendende Vorwärmeenergie infolge
der Wärmeverluste sogar noch größer ist als die durch die Vorwärmung eingesparte
Lichtbogenenergie.
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Es wurde nun gefunden, daß sich die Herstellung von Acetylen im elektrischen
Lichtbogen in sehr wirtschaftlicher Weise unter erheblicher Steigerung der Energieausbeute
ohne die erwähnten Nachteile durchführen läßt, wenn man dem Lichtbogen solche heißen
verdünnten Kohlenwasserstoffe zuführt, deren Wärmeinhalt ganz oder teilweise aus
einer vorangehenden,, die Ausgangskohlenwasserstoffe zum Teil in Ruß umwandelnden
und die Kohlenwasserstoffkonzentration herabsetzenden thermischen oder Lichtbogenbehandlung
stammt. In diesem Falle kann man die erhaltenen Produkte nach Verlassen des Lichtbogens
möglichst rasch abkühlen, wodurch unerwünschte Nebenreaktionen in weitestgehendem
Maße vermieden werden. Gleichzeitig erzielt man eine Energieausbeute, welche die
bisher erreichte weit übertrifft. Ein besonderer Vorteil des vorliegenden Verfahrens
besteht darin, daß die Weiterverarbeitung des gewonnenen Acetylens z. B. zu Acetaldehyd
sehr glatt verläuft, da dieses Acetylen von den Beimengungen des unter Wärmeaustausch
der Frischgase mit den heißen Lichtbogengasen hergestellten Acetylens, wie Diacetylen,
Allylen o. dgl., weitgehend frei ist.
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Das vorliegende Verfahren kann beispielsweise in der Weise durchgeführt
werden, daß man das bei der Herstellung von Ruß durch thermische Zersetzung von
Methan in einem Cowper erhaltene Methan-Wasserstoff-Gemisch unmittelbar nach Verlassen
des Cowpers dem Lichtbogen zuführt. Die Bußherstellung kann anstatt in einem Cowper
auch in einem ersten Lichtbogen erfolgen.
Bei diesen Umwandlungen
ist jedoch streng darauf zu achten, daß dem Lichtbogen praktisch wasserdampf- und
kohlensäurefreie Gas-.= gemische-- zugeführt werden, da diese Zumischungen die Acetylenausbeute
infolge Kohlenoxydbildung herabdrücken. Wasserhaltige Gasgemische müssen daher entw
ässert werden, beispielsweise durch Kondensation, wobei die dem Gas zur Abscheidung
des Wassers entzogene Wärme durch indirekten Wärmeaustausch auf das wasserdampffreie
Gasgemisch wieder übertragen werden kann. Es ist bekannt, in den Ausgangsgasen vorhandene
Kohlenoxyde vor dem Eintritt in den Lichtbogen in Methan. überzuführen. Hierbei
wurde dem Lichtbogen noch ein Wasserabscheider vorgeschaltet. Um die Kondensation
des Wasserdampfes zu erreichen, müssen die Gase abgekühlt werden, so .daß sie, da
von einer Wärmeregeneration an dieser Stelle nicht gesprochen wird, entgegen dem
vorliegenden Verfahren ohne Wärmeinhalt aus der vorhergehenden, die Ausgangsstoffe
teilweise umwandelnden Behandlung in den Lichtbogen eintreten. Auch die in dem bekannten
Falle vorgesehene Vorwärmung der Gase vor dem Lichtbogen durch die hinter dem Lichtbogen
abziehenden heißen Gase hat mit dem vorliegenden Verfahren nichts zu tun, da gerade
diese Arbeitsweise infolge der zu Beginn erwähnten Nachteile vermieden werden soll.
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Beispiel i Ein Gasgemisch etwa von der Zusammensetzung des Erdgases
wurde in einem Cowper der thermischen Zersetzung zwecks Rußgewinnung unterworfen,
wobei ein im wesentlichen aus gleichen Teilen Methan und Wasserstoff bestehendes
Gasgemisch erhalten wurde. Dieses wurde noch heiß einem elektrischen Lichtbogen
zugeführt und dabei eine um io °f, höhere Acetylenausbeute erhalten als im Falle
der Verarbeitung desselben, aber kalten Gasgemisches.
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Beispiel z 9o cbm hochprozentiges Methan wurde zwecks Erzeugung von
Ruß durch einen ersten Lichtbogen geschickt. Au§ dem abziehenden, noch etwa 5oo°
heißen Gasgemisch wurden etwa 12k- Ruß abgeschieden. Das Restgas, das außer aus
Wasserstoff zu etwa 5o °/o aus Methan und zu 4 % bis 5 % aus ungesättigten
Kohlenwasserstoffen, darunter Acetylen, bestand, wurde nun noch heiß durch einen
zweiten Lichtbogen geschickt, wobei man ohne Bildung von Ruß Acetylen in eitler
Ausbeute von 9o bis ioo 1 Acetylen pro Kilowattstunde erhielt.
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Beispiel 3 8o cbm eines etwa 6o'/, Methan, 20 °iQ Äthan und 2o °1,
Propan enthaltenden Gasgemisches wurden durch einen Lichtbogen geschickt, wobei
ein Gemisch mit etwa 4.5 % Methan und 12 % ungesättigten Kohlenwasserstoffen, darunter
6 bis 8 °j, Acetylen, entstand; außerdem wurden etwa 7,5 kg Ruß erhalten. Zur Entfernung
des Acetylens wurde das heiße Gasgemisch abgekühlt und mit einer das Acetylen herauslösenden
Flüssigkeit behandelt. Zwecks Weiterverarbeitung des in dem Restgas enthaltenen
Methans auf Acetylen wurde das Gas an dem aus dem ersten Lichtbogen abziehenden
Gas durch indirekten Wärmeaustausch auf 6oo° vorgewärmt und dann durch einen zweiten
Lichtbogen geschickt. Die Ausbeute an Acetylen war um etwa 15 % höher als
bei der Verarbeitung von nicht vorgewärmtem Gas.