FI58152C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av sot av flytande kolvaeten - Google Patents

Description

RSF^l M ««wmwtuijulmiiu cS1co ASba w 1v utlAgcninosskkift 0 ° 1 D 4 c 4ft Patentti orönnetty 10 12 1000 ' Patent aeddelat ^ (51) K».!k?/1nt.a.3 c 09 o 1/50 SUOMI—FINLAND pi) νμ««ιι^-μ««λ«ι«ι 31+73/73 (22) HikemlipiJvt — An*öknlr*g»d«g 09.11.73 (23) AlkupUvI — GUtlghttadif 09.11.73 (41) Tullut luikituksi — Bltvit offumllg 11.05-74

MntU· J. Γ*Ι·ΜτΙΙ»ΙΙΜι· (4A I. p.m._

Patent- OCh r«gi»t*rttyrelu*n ' Antökan utkgd och utUkrlfUn publk«r»d 29.0Ö.Ö0 ~ (32)(33)(31) Pyrlutty etuolkeu*—Bogird priorkoc 10.11.72 31.08.73 Sveitsi-Schweiz(CH) 16415/72 12537/73 (71) Etablissement Gelan, Postfach 34 692, FL-9490 Vaduz, Liechtenstein(LI) (72) Arthur E. Fross, Basel, Sveitsi-Schweiz(CH) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä ja laite noen valmistamiseksi nestemäisistä hiilivedyistä -Förfarande och anordning for framställning av sot av flytande kolvaten

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää noen valmistamiseksi nestemäisistä hiilivedyistä, esim. kiinanpuuöljy, termisen hajoituk-sen avulla happea sisältävän kaasun, erityisesti ilman läsnäollessa hiilivetyjen palaessa epätäydellisesti polttokammiossa sekä menetelmän suorittamiseen käytettävää laitetta.

Tunnetaan noen valmistusmenetelmiä nestemäisistä ja kaasumai-~ sista hiilivedyistä. Kaikki tunnetut menetelmät ja laitteet noen valmistamiseksi tavallisesti nestemäisistä hiilivedyistä perustuvat hiilivetypitoisen aineen epätäydelliseen polttamiseen ilman avulla ~ lämpöeristetyssä tai eristämättömässä reaktorissa, jolloin osa hii livedyistä palaa ja loppuosa krakkautuu kehittyneen palamislämmön vaikutuksesta. Kaikissa tunnetuissa menetelmissä täytyy lisätä kuumennus- tai polttokaasua, esim. maakaasua, propaania, höyry-mäistä öljytislettä tai muuta senkaltaista sekä riittävä määrä vapaata happea sisältävää kaasua, tavallisesti ilmaa ja polttaa reaktorissa, jolloin tavallisesti nestemäinen noenvalmistuksen lähtöaine ruiskutetaan liekkiin tai palamistuotteisiin. Tavallisesti johdetaan nokiuuniin vähän enemmän ilmaa kuin lämmityskaa-sun täydelliseen polttamiseen tarvitaan, jolloin kuitenkin vain 2 58152 hyvin pieni osa nokiöljystä palaa mukana. Sitä paitsi osa noesta saadaan nokihilseenä, joka täytyy vielä erikseen jauhaa.

Kaikissa tunnetuissa menetelmissä käytetään hyvin korkeita, yli 1300°C:n lämpötiloja. Reaktiotilan ilmiöt, polttojärjestelmä ja noen laatuun vaikuttavat käyttöolosuhteet ovat vaikeasti hallittavia tekijöitä. Lisäksi täytyy syntyvä noki vielä äkkijäähdyttää yhtämittaisen vedensuihkutuksen avulla.

Tunnetuissa menetelmissä käytetyt laitteet käsittävät makaavia kokometallireaktoreita, joissa pyrolyysi suoritetaan metallisissa reaktioputkissa, joilla voi olla lämpöäjohtava, tulenkestävä vuoraus, tai ne käsittävät uunin sylinterin, jonka läpimitta on suurempi kuin sen pituus ja johon akselin suunnassa liittyy toinen sylinteri.

Tunnetuissa menetelmissä, joissa nokea valmistetaan kaasu- ~ maisista hiilivedyistä, tapahtuu kaasuseoksen reaktio suhteellisen pienissä säiliöissä, joiden tilavuus on korkeintaan 10 litraa ja joihin kaasuseos johdetaan syklisesti sisääntuloventtiilin kautta ja reaktion jälkeen reaktiotuotteet virtaavat poistoventtiilin kautta ulos säiliöstä. Kuitenkin on reaktion saanto kammion täyttöä kohti vain hyvin pieni, mikä tekee tämän menetelmän taloudellisesti epätyydyttäväksi. Lisäksi täytyi tunnetuissa menetelmissä käyttää lisänä nestemäisiä hiilivetyjä tai muita helposti syttyviä raaka-aineita.

Tunnetaan edelleen Channel-menetelmäksi kutsuttu menetelmä, jossa luonnonkaasu palaa tuhansina pieninä liekkeinä kuumatilassa. Palamisen ylläpitämiseen tarvittava happi lisätään ilman muodossa.

Liekit liikkuvat hitaasti edestakaisin teräskanavissa kun taas kiinteästi sijaitsevista teräslevyistä kaavitaan irti noki, joka putoaa kuljetuskoriin ja viedään nokihilseen erottimeen. Noki puhalletaan erottimen läpi, jolloin raskaammat osaset (hilse) eroaa. Epäedullista on se, että noen saanto tässä menetelmässä on hyvin vähäinen, ts. ei yli 5 % sisäänjohdetusta hiilimäärästä, ja siten ovat tällä menetelmällä valmistetut tuotteet, erityisesti kimrööki, hyvin kalliita.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada menetelmä ja laite noen valmistusta varten, joilla ei ole tunnettujen menetelmien ja laitteiden varjopuolia vaan tekevät mahdolliseksi noen valmistuksen suurella saaliilla ja useammanlaisina nokityyppeinä samassa laitteessa.

3 58152 Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaan alussa kuvatuntyyp-pisellä menetelmällä, jossa nestemäiset hiilivedyt lämmitetään ennen niiden johtamista polttokammion reaktiovyöhykkeeseen, suihkutetaan paineenalaisina ennen polttokammiota virtaussuunnassa sijaitsevaan ja polttokammion poikkileikkaukselle jaettuun esikammiovyöhykkeeseen, sumutetaan ja kaasutetaan sekä sekoitetaan esikammiovyöhykkeeseen johdetun, kuumennetun kaasun kanssa, jonka jälkeen tällä tavoin esi-käsitellyt hiilivedyt ja kaasu jätettyään esikammiovyöhykkeen johdetaan polttokammion reaktiovyöhykkeeseen ja jaetaan yhdenmukaisesti polttokammion poikkileikkaukselle, josta polttokammiosta poistetaan syntyneet reaktiotuotteet, jotka jäähdytetään ja joista erotetaan noki. Menetelmän toteuttamiseen käytettävälle laitteelle on tunnusomaista, että pysty- tai vaaka-akselisen polttokammion kanteen on "" sovitettu useita polttokammion poikkileikkaukselle jaettuja esikam- mioita.

Menetelmää kuvataan esimerkin vuoksi piirrosten avulla.

Niissä esittää:

Kuvio 1 täydellisen noen valmistuslaitoksen toimintakaaviota, kuvio 2 kuvion 1 mukaisen laitoksen pääosien kaaviomaista esitystä, ja kuvio 3 polttokammion kannen leikkausta.

Kuviossa 1 on öljyjohdot piirretty ehjin viivoin, ilmajohdot on esitetty pitkillä katkoviivoilla ja ohjauslinjat 17 lyhyillä katkoviivoilla, kun taas kaikkia lämpötilantuntoelimiä osoitetaan viitteellä 23, lämpötilan osoittimia viitteellä 35 ja sulkuventtiilejä viitteellä 12.

w Kuviossa 1 käytetään noen valmistukseen hiilivetyä, esim. ras- kasöljyä ja happea sisältävänä kaasuna ilmaa. Polttokammio 1, kansi 8l ja niihin liittyvät laitteenosat esilämmitetään kammionseinään tai kanteen 81 sovitetun esilämmityspolttimon avulla, johon johdetaan kaasua, esim. propaania kaasusäiliöstä 10 johdon 3 kautta ja polttoilmaa sähkömoottorin 6 käyttämästä ilmapuhaltimesta 5 johdon 7 kautta. Esi-polttimen H savukaasut virtaavat polttokammiosta 1 paisuntaläpillä 8^ varustetun väliosan 2 läpi jäähdyttimeen 8 ja happipitoisen kaasun lämmittimeen 9· Sieltä joutuvat savukaasut kartion 86 ja yhdysjohdon 85 kautta noenerottimeen 108, 109 ja sieltä savutorveen 75· Aina savutorven 75 muodosta riippuen täytyy sen eteen sovittaa sähkömoottorin 73 käyttämä imutuuletin 7^, jollainen näkyy kuviossa 1.

Raskasöljyn sopivaksi säätelyä hoitaa laitos, jossa on varas-totankki 11, jonka käytännöllisesti katsoen paineeton johto 20 yhdistää esilämmitys- eli vuorokausitankkiin 18. Johdossa 20 on „ 58152 sulkuventtiilit 12, suodatin 13, kaksi moottorien 15 käyttämää kier-topumppua l4 (toinen varalla), määränmittauslaite ohitusjohtoineen 16 ja vuorokausitankissa 18 on pinnankorkeudensäädin 19, jonka yhdistää kiertopumpun 14 moottoriin 15 ohjauslinja 17·

Vuorokausitankkiin l8 on sovitettu kuumennuselin termostaat-teineen 21, lämpötilansäädin 22 (lämpötilan säätö noin 40°C:seen) sekä lämpötilanosoitinlaitteen 35 mittaustuntoelin 23.

Vuorokausitankista l8 vie johto 25 säätöventtiilien 26, joista toinen on varalla, kautta kahteen sähkömoottorien 28 käyttämään painepumppuun 27, joista toinen on varalla, ja tarkoitettu aina 30 ik ylipainetta varten. Painejohtoon 29 liittyy läpijuoksukuumen- -nin 31, jossa on termostaatin 32 ja lämpötilansäätimen 33 säätämä kuumennuselin 30. Noin 130°C:seen kuumentunut raskasöljy joutuu paineen-säätimeen 34, josta erkanee paluujohto 24 vuorokausitankkiin l8 ja „ painejohto 36 useampien suihkutussuuttimien 43, joista kaksi näkyy, jakojohtimiin 42. Suihkutussuuttimiin 43 virtaavaa raskasöljymäärää säätää annostin, johon kuuluu paluujohto 37, syöttöannostin 38 ja ohjausmoottori 39« Johtoon 36 on sovitettu Ö1jysuihkunpaineenmitta-ri 40 ja lämpötilantuntoelin 23, joiden mittausta näyttää osoitinlaite 35, ja suihkutussuuttimien 43 tulojohtimiin on kuhunkin sovitettu läpijuoksuvalvontalaite 4l ja sulkuventtiili 12.

Suihkutussuuttimiin 43 virtaava raskasöljymäärä, esim. 800 kg/h, mitataan mäntätoimisella sylinterimittarilla 45, jonka signaali muuttuu muuntajassa 44 pneumaattiseksi signaaliksi, joka johdetaan suihkusuuttimien 43 tulovirtausmäärää osoittavana osoitinlaitteeseen 46 ja suhdereleen 47 ilmaöljysuhteen asettamiseksi, ilmasuhteensääti-meen 48 ja pneumaattiseen aluesäätimeen 49. —

Polttoilman hankkii sähkömoottorin 54 käyttämä puhallin 53, jonka imuyhteessä on aluesäätimen 49 säätämä ilmaläppä 50, joka on pneumaattisesti käytetty ja jonka painejohtoon on sovitettu mitta- — aukko 58, jonka paine-eronmittaus ilmoittaa pneumaattiselle lasku-releelle 57 polttoilmamäärän (noin 3000-7000 Nm^), mitä signaalia osoittaa ilmamääränosoitin 56 ja joka johdetaan sitä paitsi suhde-säätimeen 48. Painejohto 55 päättyy polttoilman noin 300°C:seen lämmittävän ilmankuumentimen 9 putkiyhteeseen 59· Kuuman ilman poisto-kohdasta 62 pääsee polttoilma johdon 67 kautta ilmakammioon 63 ja sieltä aukkojen 68 kautta esikammioihin 82. Johtoon 67 on sovitettu painemittari 64 ja lämpötilantuntoelin 23, jonka signaali menee johdon 17 kautta lämpötilanosoittimeen 35, joka näyttää myös toisen lämpötilantuntoelimen 23 (loppuerottimessa 109) lämpötilaa. Mitta- 5 58152 aukko 65 kuumailmamäärän mittausta varten voi olla rakennettu paine-johtoon 67.

Polttokammioon 1 on edelleen sovitettu muuttaja 69» jonka signaali johdetaan pneumaattiselle alipaineensäätöasemalle 70 ja aluesäätimeen 71 . Säätimien 70 ja 71 toteama poikkeama halutusta arvosta, esim. muutaman mm vesipatsaan alipaineesta, korjataan tarkentamalla säätöläpän 77 pneumaattista käyttölaitetta 78 savutorvessa 75.

Savutorvi 75 vie jäännöskaasut noenerotuksen erotuslaitteesta 108-123 pois ja ylläpitää säädettyä alipainetta polttokammiossa 1 ja siihen liittyvissä laitteenosissa.

Edelleen on sovitettu kaksi lämpötilan tuntoelintä 23 ja lämpötilanosoitinta 35 polttokammioon 1, jossa on irrotettava kansi ^ 8l, johon on rakennettu esikammiot 82. Sylinterimäinen polttokammion- seinä 83 jatkuu väliosana 2, johon liittyy ilmajäähdytin 8 reaktio-tuotteita varten, joiden tulolämpötilan maksimi on 1200°C, ja esiläm-mitin 9 polttoilman kuumentamiseksi.

Yhdysjohdosta 85 pääsevät reaktiotuotteet, joiden lämpötila on noin 300°C, noen sykloniesierottimeen 108, jossa tietty nokimäärä erottuu ja joka voi käsittää useampia sykloneja. Loput reaktiotuotteista pääsevät yhdysjohdon 112 kautta 250°C:n lämpötilassa, jonka tuntoelin 23 mittaa tulokohdassa, nokisuodatin-pääte-erottimeen 109, jossa reaktiotuotteiden kaikki jäljelläoleva noki erottuu. Jäännös-kaasut joutuvat imuyhteen 107 kautta imutuulettimeen 74 ja siitä savutorveen 75*

Erottamissa 108, 109 erotettu noki joutuu noenpoistoaukko-jen 111 kautta vaakasuoralle noenkuljettimelle 113 ja jyrkkänousui-selle nauhakuljettimelle 114, johon on sovitettu noenpuristuslaite 110, esim. läppä, jossa on puristusvaikutuksen aikaansaava vastapaino, ja hiilenkeruusäiliön 118, jossa on keruukartio 119, yläpuolelle. Keruusäiliön 118 päälle on sovitettu sähkömoottorin 116 käyttämä levysulkulaite 117, johon noki joutuu kääntöastian 115 kautta. Ke-räyskartion 119 alle on sovitettu noentäyttölaite 121 nokivaakoineen 120 ja lava 122 vaakaa ja pakkausastiaa 123 varten.

Noenkuljettimen osien 111, 113 ja 114 esilämmityksen mahdollistamiseksi on kääntöastian 115 ja imutuulettimen 74 imuyhteen 107 väliin sovitettu yhdysjohto sulkuläppineen 76. Läpän 76 avaamisesta seuraa savukaasujen kierto polttokammion kuumennuksen aikana myös erotuslaitteen alaosan kautta.

Kuviosta 2 näkyy kuviossa 1 kaavamaisesti kuvatun laitteen eräs järjestely, joten molemmissa kuvioissa kuten myös kuviossa 3 6 58152 käytetään samoja viitemerkkejä samoista osista.

Laitteenosat on tuettu kannattimien 100, 104 ja 106 välityksellä lattiaan 105, kun taas puhaltimet 53, 101, vuorokausitankki 18 ja raskasöljyn valmistelulaitteet 11-58 on sopivasti sijoitettu kellarikerrokseen. Kuviossa 2 ei ole esitetty keskussäätö- ja ohjauslaitetta; se on tarkoituksen mukaisesti sovitettu erilleen.

Savukaasujen jäähdyttimenä toimii puhallin 101, joka on liitetty savukaasujäähdyttimen 8 yhteeseen 102. Kuumentunut ilma johdetaan johdon 103 kautta savutorveen 75· Puhaltimen 101 kylmäilmamää-rää säädetään kuristusventtiilin 51 avulla kartiosta 86 tuntoelimen 23 avulla mitatun lämpötilan funktiona siten, että toisaalta savu-kaasut tulevat riittävän kuumina polttoilmankuumentimeen 9 ja lähtevät siitä halutunlämpöisinä.

Kuviossa 3 on esitetty leikkauksena polttokammion 1 kansi 8l — ilmakammioineen 63· Keskellä sijaitsee esipoltin 4, johon tulevat kaasu- ja ilmajohdot 3 ja 7, kun taas suihkutussuuttimet 43 etukam-mioineen 82 on jaettu tasaisesti polttokammion 1 koko poikkileikkaukselle. Suihkutussuuttimet 43 on kiinnitetty irrotettaviin putkiin 90, joiden toisessa päässä on pistoliitin 91, jonka avulla aikaansaadaan yhteys jakojohtoon 42 esittämättä jätetyn joustavan letkun-kappaleen kautta. Kammionkanteen 96 on sovitettu laippamaisia pitämiä 92 putkia 90 varten siten, että putkia 90 suihkutussuuttimineen 43 voidaan vetää taaksepäin ja kiinnittää mielivaltaiseen asentoon asetusruuvin 129 avulla. Kuviossa 1 johtoihin 90 merkityt osat -sulkuventtiili 12, virtauksen valvontalaite 4l ja pumppu 88 - on yksinkertaisuuden vuoksi jätetty kuviosta 3 pois. Jotta aikaansaataisiin raskasöljyn hyvä sekoittuminen polttoilman kanssa on suihku-tussuuttimien 43 läheisyyteen kiinnitetty siirrettävä ohjauslaite 137.

Kanteen 8l muodostetaan sopivien keraamisten rakenteiden 144 avulla kartiomaisesti laajenevia etukammioita 82, joiden pituus on riittävä polttoaineen täydellistä kaasuuntumista varten. Kannessa 8l on kansilaippa 92, jonka avulla se on ruuvattu polttokammion 1 sylinterimäiseen osaan. Polttokammion 1 sylinterimäinen osa on valmistettu kuumuutta kestävästä levystä 93. Mahdollisesti voidaan levyvaipan 93 ulkopuolelle sovittaa jäähdytys- tai kuumennuskieruk-ka 9^, josta kuviossa 3 näkyy yksi kierros. Muuten on levyvaippa 93 vuorattu ulkopuolisesti eristysmassalla 95·

Mikäli kuvioiden 1 ja 2 mukaista laitetta sovelletaan kaasumaisiin hiilivetyihin, jäävät osat H-58 pois. Yhteeseen 59 kiinnitetään kuvion 4 mukaisesti sekoituslaite laipan l80 avulla. Se- 7 58152 koituslaitteessa näkyy kaksi kohtaan 166 päättyvää putkijohtoa, jolloin kaasumaisten hiilivetyjen johdossa on paineenalennusventtiili 1^8, tasoitussäiliö 15^ täytteineen 155, joka on esim. ruostumatonta teräsvillaa, aukonsäädin 159 säädettävine reikäkaihtimineen 160, sähköinen käyttölaite l6l kytkimineen 162 ja kavennettu johto-osa 164 kun taas polttoilman johdossa on puhallin 150 sähkömoottoreineen 151, paineenalennusventtiili 152, tasoitussäiliö 15^ täytteineen 155, aukonsäädin 157 säädettävine reikäkaihtimineen 158, käsikäyttöisine ohjauslaitteineen 163 ja laajennettu putkiosa 165.

Molempien putkijohtojen yhtymäkohtaan 166 on sovitettu sekoi-^ tus-imutuuletin 169 siipituulettimineen 170, monivaihekytkimineen 171 ja sähkö-monivaihemoottoreineen 172 ja siihen liittyy homoge-nointiväli 175) jossa on reikälamellit 176. Sitten seuraa takaisku-—'r tila 177 täytteineen 178 varoventtiileineen 179- Valvontamanomet- rejä 156 on sijoitettu sekoituslaitteen eri kohtiin.

Noenvalmistuksen kemiallinen perusta käytettäessä nestemäisiä ja kaasumaisia hiilivetyjä on se, että parafiiniset hiilivedyt hajoavat korkeassa lämpötilassa alkuaineikseen hiileksi ja vedyksi. Reaktio, joka alkaa jo noin 900°C:ssa ja tulee kohoavissa lämpötiloissa optimaaliseksi, tapahtuu yhtälöiden 1 ja 2 mukaan kuluttaen lämpöä ja muodostaen hiiltä: 1) cnHm-)n C + iy Hj (ΔΗ = endoterminen)

Esimerkiksi 0Η^:η suhteen: 2) CH^->C + 2H2 (ΔΗ = 17,87 kcal)

Että kaasumaisten ja nestemäisten hiilivetyjen termisessä ^ hajoamisessa saataisiin nokisaalis jatkuvana, täytyy tarpeellinen reaktiolämpö tuoda suoraan reaktioprosessiin syöttöhiilivetyjen osittaisella polttamisella ilman avulla. Varsinaisen hajoamisre-aktion ohella tapahtuu siten lämpöätuottava reaktio yhtälön 3 mukaan: 8 581 52 3) CnHm + ilma-*x C02 + y CO + | H20 (x + y = n) (ΔΗ = eksoterminen)

Esimerkiksi CH^in suhteen: 4) 2CH]4 + 2,5 02 + 10 N2-> C02 + 2H20 + 10 (ΔΗ = 201,2 kcal) Tällöin reagoi osa kaavan 5 mukaan: —' 5) CH^ + H20->C0 + 3H2.

Säätämällä hiilivety-ilmasuhteita voidaan kokonaisreaktio saada tapahtumaan optimaalisesti esim. välillä 1000-1200°C ja siten vaikuttaa saatavan noen laatuun toistettavissa olevalla tavalla.

Täten onnistutaan valmistamaan erilaatuisia korkealaatuisia noki-tuotteita saaliin ollessa raskasöljyn kohdalla 10-85 %· Sivutuotteena saadaan huomattavia määriä lämmityskaasuina käyttökelpoisia jätekaasuja.

Oleellista on, että kuvatussa laitteessa on sekä hiilivetyjen että happeasisältävän kaasun tuonti määrän suhteen tarkkaan säännösteltyä ja sopivaksi säädeltyä. Sopivaksi säätely tapahtuu tällöin ennen ja/tai jälkeen esikammioon 82 tuloa. Kuvioissa 1 ja 2 kuvatussa laitteessa lämmitetään raskasöljy noin 125°C:seksi, annostellaan ja saatetaan noin 25 ilmakehän ylipaineeseen, kun taas jatko- ~ säätely, ts. sumutus ja kaasutus tapahtuu esikammioissa 82. Poltto-kammion 1 reaktiovyöhykkeeseen saapuu vain käytännöllisesti katsoen täydellisesti homogenoitua ja kaasumaista seosta.

Kaasumaisten hiilivetyjen sopivaksi säätely tapahtuu pääasiassa ennen esikammioihin 82 saapumista, kun taas itse esikammioissa tapahtuu seoksen lisälämpiäminen lämpötilan ollessa esikammioissa 82 yli 600°C.

Nestemäisten hiilivetyjen sekoittaminen polttoilmaan, joka on säädelty ts. kuumenettu polttoilman kuumentimessa 9, tapahtuu kuvion 1 mukaisessa laitteessa esikammioissa 82.

9 58152

Menetelmälle olennaiset esikammiot 82 ovat polttokammioon 1 verrattuina suhteellisen pieniä. On tarkoituksenmukaista jakaa esikammiot 82 tasaisesti polttokammion 1 poikkileikkaukselle. Kannen 8l täytyy esikammioiden 82 mahduttamiseksi olla tehty riittävän paksusta keraamisesta aineesta 144.

Toimintavarmuuden parantuminen käytettäessä nestemäisiä hiilivetyjä saadaan aikaan, jos kuten kuviossa 1 on esitetty, jokaiseen jakelujohtoon 42 ennen läpijuoksunvalvontalaitetta 4l on sovitettu annostelupumppu 88, jota käyttää esittämättä jätetty moottori tai moottorit. Näiden kuljettamat määrät ovat käytännöllisesti katsoen riippumattomia paineesta. Jos suihkutussuuttimessa tapahtuu vieraan kappaleen aiheuttama osittainen tukkeutuminen , nousee vastaavan annostuspumpun 88 paine ja vieras .esine voidaan siten poistaa.

^ Käytettäessä annostuspumppuja 88 voidaan sitä paitsi alentaa painetta painejohdossa 36.

Seuraavassa on esitetty tutkimustulokset viidestä Fross-nokityypistä, jotka on valmistettu raskasöljystä keksinnön mukaisesti sekä 12 erilaista keksinnön mukaisessa Fross-laitteessa valmistettavaa Fross-nokityyppiä.

Käytetyn raskasöljyn analyysi:

Ominaispaino 20°C:ssa = 1,078

Hiilipitoisuus Areina = 90,25

Vetypitoisuus $:eina = 8,11

Rikkipitoisuus 5&:eina = 1,40

Oksidituhka #:eina = 0,016

Leimahduspiste Pensky-Martens'in mukaan °C:ina = 153,0

Vesimäärä = nolla Väri: tummanruskea-musta, jäykkäjuoksuinen = l80,0°C:ssa _ Analyysilukujen mukaan on kysymys hyvin raskaasta jäteöl jystä.

On edelleen käytetty vielä muita aromaattisia koostumukseltaan erilaisia raskasöljyjä.

- öljyn sisäänruiskutuspaine ikrina = 26,5 - öljyn ruiskutuslämpötila °C:ina = 128,0 - ilman tulolämpötila °C:ina = 195,0 - esikammion lämpötila °C:ina = 740,0 - polttokammion lämpötila °C:ina = 1050,0 10 581 52

Synteettisen kumin noen tutkimustulokset:

Fross-noki Vulkanoimis- Tyyppi-150 Tyyppi-250 aika, min.

Jodi-pinta-ala m2/6 — = 59,1 98,4 öljyadsorptio ml/g — = 1,07 1,1*1

Vetojännitys kp/cm2 50 = 295 311

Murtovenymä % 50 = 525 575 300 % liukumitta (moduli) 50 = 2635 2500

Levityskovuus % 50 = 68 73

Takaisinponnahdus 100°C:ssa -- = 56,9 50,7

Hiertämishäviö grammoina -- = 3,65 3,2*1 ~

Kumi- ja värinoen fysikaaliset ja kemialliset ominaisluvut: Fross-noki Tyyppi-200 Tyyppi-400 Tyyppi-550

Typpi-pinta-ala m2/g = 8l,8 211,2 358,9 „ Värinsyvyyden nigrometri- indeksi = 89 71 59 öljyadsorptio cm^/g = 1,12 1,18 1,2*1 pH-arvo = 7,2 6,1 3,5

Tuhkapitoisuus % = 0,04 0,03 0,02

Tervapitoisuus % = 0,06 0,02 0,01

Kosteus % - 0,38 0,23 0,12

Fross-nokityypit ja niiden laadut:

Fross-noki tyypit Adsorptio Adsorptio ^-pintaan ^-pintaan

Kurnineet: n:o 1 = Tyyppi-50 23,5 m2/g 27,5 m2/g n:o 2 = Tyyppi-100 39,8 m2/g n:o 3 = Tyyppi-150 59,1 m2/g n:o 4 = Tyyppi-200 76,0 m2/g 8l,8 m2/g n:o 5 = Tyyppi-250 98,4 m2/g 103,9 m2/g n:o 6 = Tyyppi-300 130,4 m2/g 13*1,2 m2/g Värinoet: n:o 7 = Tyyppi-350 184,8 m2/g 188,1 m2/g n:o 8 = Tyyppi-400 206,0 m2/g 211,2 m2/g n:o 9 = Tyyppi-450 237,3 m2/g 241,7 m2/g n:o 10 = Tyyppi-500 301,5 m2/g n:o 11 = Tyyppi-550 351,0 m2/g 358,9 m2/g n:o 12 = Tyyppi-600 398,6 m2/g Värityyppejä Fross-nokilaaduista voidaan myös valmistaa keksinnön mukaisessa laitteessa.

11 58152

Seuraavassa on selostettu kahden suoritetun mittauksen tulokset, jolloin happeasisältävänä kaasuna on käytetty ilmaa. Yhden nokikilon valmistamiseen tarvittiin:

Tyyppi-200: 10,2 Nm^ ilmaa ja 2,4 kg raskasöljyä ts. 4,25 Nm^/kg raskasöljyä Tyyppi-400: 25,4 Nm^ ja 4,3 kg raskasöljyä ts. 5,9 Nm /kg raskasöljyä

Edellä mainitun analyysin mukaisen raskasöljyn täydelliseen polttamiseen tarvitaan ilmaa 10,27 Nm^/kg raskasöljyä, joten lisätty ilmamäärä oli "" Tyypille-200 noin 41 %

Tyypille-400 noin 57,5 #, mikä merkitsee raskasöljyn polttamiseen tarvittavaan minimi-ilmamäärää.

^ Jätekaasuanalyysistä voidaan havaita, että suurimpina määrinä syntyy CO2 noin 9-11 tilavuus-# ja CO noin 6-6 tilavuus-#, kun taas H^-, CH^- ja CmHn~osuudet ovat huomattavasti pienempiä, vain muutamia prosentteja.

Näistä kahdesta kokeesta selviää kuvatulle menetelmälle oleelliset asiat. Määrättyä nokilaatua saadaan syntymään toistettavalla tavalla riippuen siitä, miten raskasöljy-ilmasuhteen säätö valitaan. Mitä hienompaa noen tulee olla, sitä suuremmaksi tulee ilmamäärä säätää. Siten on värinokilaadun, tyyppi-400, ilmantarve noin 1,4-kertainen kuminokilaadun, tyyppi-200, ilmantarpeeseen nähden. Noeksi muuttumaton raskasöljyn osa palaa ja sen ylläpitää polttokammi-ossa reaktiolämpötilaa.

Raskasöljyn ja ilman sopivaksi säätelyllä ennen polttokammi-oon johtamista ja uunin säädellyllä hoidolla aikaansaadaan jatkuva toiminta ja polttokammion reaktio-olosuhteiden tarkasti vakinaisena pysyminen ilman, että tarvitsisi lisätä esim. kantajakaasua, äkki-jäähdyttää vesisuihkulla tai käyttää muita lisäkeinoja.

On kuitenkin mahdollista keskeyttää noentuotanto milloin vain ja alkaa uudelleen mielivaltaisen ajan kuluttua saman tai uuden noki-laadun valmistus ilman, että aikaavievät esitoimet tulisivat välttämättömiksi. Selostetun esilämmitysjakson jälkeen voidaan noentuotanto välittömästi jälleen alkaa. Kuvattu laite ei aseta liioin noenlaa-tujen vaihtelulle käytännöllisesti katsoen mitään rajoituksia.

Claims (14)

1. Menetelmä noen valmistamiseksi nestemäisistä hiilivedyistä, esim. kiinanpuuöljy, lisäämällä happipitoista kaasua, erikoisesti ilmaa, termisen hajoituksen avulla polttamalla hiilivetyjä epätäy-dellisesti polttokammiossa, tunnettu siitä, että nestemäiset hiilivedyt lämmitetään ennen niiden johtamista polttokammion reaktio-vyöhykkeeseen, suihkutetaan paineenalaisina ennen polttokammiota vir-taussuunnassa sijaitsevaan ja polttokammion poikkileikkaukselle jaettuun esikammiovyöhykkeeseen, sumutetaan ja kaasutetaan sekä sekoitetaan esikammiovyöhykkeeseen johdetun, kuumennetun kaasun kanssa, jonka jälkeen tällä tavoin esikäsitellyt hiilivedyt ja kaasu jätet- ~ tyään esikammiovyöhykkeen johdetaan polttokammion reaktiovyöhykkee-seen ja jaetaan yhdenmukaisesti polttokammion poikkileikkaukselle, josta polttokammiosta poistetaan syntyneet reaktiotuotteet, jotka ^ jäähdytetään ja joista erotetaan noki.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktiovyöhykkeen lämpötila säädetään välille 950-1200°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että noen hienojakoisuutta lisätään korottamalla hapen osuutta.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esikammioiden lämpötila säädetään vähintään 600°C:seen.

5. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että pysty- tai vaaka-akselisen polttokammion (1) kanteen (81) on sovitettu useita polttokammion poikkileikkaukselle jaettuja esikammioita (82) esilämmitettyjen ja paineenalais-ten hiilivetyjen sekä happipitoisen kaasun, erityisesti ilman, lisäämiseksi, ja että polttokammioon liittyy savukaasunjäähdytin (8), hiilivedyn esilämmitin (18), happipitoisen kaasun esilämmitin (9) ja tämän jälkeen erotuslaitteisto, joka koostuu ainakin yhdestä esierot-timena toimivasta virtaussuodattimesta, edullisesti sykloonista ~~ (108), sekä loppuerottimena toimivasta huokossuodattimesta, edullisesti monikammiosuodattimesta (109).

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että polttokammion (1) ja savukaasunjäähdyttimen (8) väliin on sijoitettu väliosa (2) ja sitä seuraava paisuntaventtiili (84).

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että polttokammion (1) seinään tai vastaavasti kanteen (8l) on sovitettu ainakin yksi poltin (4) polttokammion kuumentamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että polttokammio (1) on varustettu polttokammion kuumennus- tai jäähdytyslaitteella, esim. polttokammion seinämän ulkopuolelle (93) 13 581 52 sovitetuilla putkikierteillä (94).

9- Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että esikammiot (82) ovat muodoltaan sylinterimäisiä ja laajenevat polttokammion (1) suuaukkoa (147) päin.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kannen (81) ulkosivulle on sovitettu kammio (63) polttokaasua, esim. ilmaa, varten, johon tulojohto (67) päätyy ja johon esikammiot (82) liittyvät.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite nestemäisiä hiilivetyjä varten, tunnettu siitä, että esikammiot (82) on yhdistetty kammioon (63) aukkojen (68) välityksellä, jolloin jokaisessa aukossa on keskeisesti etukammioon (82) avautuva suihkutussuutin (43) putkineen (90), joka on liitetty nestemäisten hiilivetyjen tulo-johtoon (42).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että jokaisen suihkutussuuttimen (43) putkeen (90) on sovitettu an-nostuspumppu (88), jonka pumppausmäärä on riippumaton paineesta.

12 58152

13· Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnettu siitä, että aukkoon (68) on kiinnitetty aseteltavasti ohjauslaite (137).

14. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotuslaitteessa (108-123) on noenkuljetuslaite, johon kuuluu jyrkkänousuinen noenkuljetin (114), johon on rakennettu noenpuris-tuslaite (110), jonka puristusvaikutus on esim. vastapainon avulla aseteltavissa.