PL11114B1 - Sposób otrzymywania plynnych zwiazków z gazów. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu otrzymywania plynów, które zwlaszcza wchodza w rachube jako materjaly nape¬ dowe, z gazów ziemnych, gazów z pieców koksowych, gazów z tlenia lub rozszcze¬ piania lub innych, zawierajace obok wo¬ doru zwlaszcza metan i homologi, oraz etylen i homologi, oraz inne gazy lub we¬ glowodory lotne. Juz Berthold rozlozyl czasteczki takich gazów zapomoca pradu elektrycznego droga syntetyczna na ply¬ ny. Reakcje te badano pózniej dalej bez opracowania metody dla przeróbki wiel¬ kich ilosci przemyslowych (porównaj Be- richte d. D. chem. Ges. tom 7, str. 357, tom 30, str. 138; tom 40, str. 4399). Przy¬ czyna tego niepowodzenia przy dotych¬ czasowych badaniach bylo to, ze dotych¬ czas traktowano gazy wprawdzie wylado¬ waniami o Wysokiem napieciu, lecz zawsze o malej czestotliwosci. Czestotliwosc w dotychczasowych pracach przekracza pewno ponad 300 okresów na sekunde. W takich warunkach dzialanie wyladowan u- plywowych nastepuje tak powoli, ze chcac metan przeprowadzic w plyn, trze¬ ba traktowac gaz w stanie spoczynku. Po¬ niewaz poza tern wydajnosc w takich wa¬ runkach jest bardzo mala, techniczne zu¬ zytkowanie powyzszych badan bylo nie¬ mozliwe. Celem zastosowania strumienia gazu traktowano gazy wyladowaniami iskrowemi, zuzytkowujac zupelnie inna reakcje. Wynik takiego sposobu traktowa-nia polega glównie na tern, ze pod wply- weip/wysokiej teipperatury iskry tworzy sie pierwotnie^iicetylen, który sie potem w znany sposób dalej na plyn kondensuje (porównaj francuskie patenty Nr Nr 593 626 i 574 173). 'Wspomniane francu¬ skie patenty twierdza wprawdzie, ze wy¬ ladowania uplywowe wspóldzialaja takze w tworzeniu plynnych weglowodorów, jest to jednak zupelnie nieuzasadnione i zupelnie nieprawdopodobne; tempe¬ ratura luku swietlnego wzglednie iskry jest tak wysoka, ze wyzsze weglo¬ wodory, które moglyby byc wytworzo¬ ne, ewentualnie musialyby sie natych¬ miast rozszczepic. W kazdym razie wszystkie te warunki jeszcze nie zostaly dostatecznie poznane i zuzytkowane, tak aby dostarczyc wynik dajacy sie przemy¬ slowo zastosowac, zwlaszcza wiec znacz¬ na ilosc plynu w stosunku do zuzytego gazu. Ciaglosc ruchu osiaga sie wtenczas, gdy na plynace gazy mozna oddzialywac w komorze albo przewodzie, Zauwazono obecnie, ze podwyzszenie czestotliwosci zmiennych pradów, które w juz znany sposób przechodza przez die¬ lektryk, tworzacy równoczesnie przewód dla plynacego gazu, jest glównym warun¬ kiem sukcesu. Prady zmienne o czestotli¬ wosci 8 000 okresów na sekunde i powyzej okazaly sie zupelnie uzytecznemi. Drugim warunkiem jest to, ze temperatura nie mo¬ ze osiagnac takiej wysokosci, która jest nieunikniona przy wyladowaniu iskier, po¬ niewaz przez to przeszkadza sie tworze¬ niu syntetycznych przetworów lub sie je niszczy; z drugiej strony podtrzymanie pewnej temperatury do otrzymania tych przetworów jest pozyteczne.W nizszej temperaturze plyny skrapla¬ ja sie na sciankach w stanie, który prze¬ szkadza funkcji scian dla utworzenia po¬ la elektrycznego i poza tern takze utrudnia jej usuwanie. Dluzsze, a przez charakter powstajacych przetworów ograniczone dzialanie wyladowan uplywowych mozna wprawdzie przeprowadzic w tym celu, by zagescic pierwotnie powstajace przetwo¬ ry i nadac im specjalny charakter olejów smarowych. O ile jednak chce sie uniknac tworzenia sie tych smarów, to mozna pod¬ niesc temperature az dó odparowania ply¬ nu bez rozkladu, a z powstajacych gazów mozna go otrzymac zpowrotem przez kon¬ densacje. Jeszcze w temperaturze 350° wieksza czesc plynu odparowuje bez znacznego rozkladu. Czesto atoli wystar¬ cza rozrzedzenie olejów przez nieznaczne podgrzanie np. do 70 — 150°, by umozli¬ wic latwy odplyw z elektryzatora.W pewnych przypadkach do reakcji moga byc zastosowane katalizatory, o któ¬ rych jeszcze pózniej mowa bedzie. Jako takie wchodza w rachube wegliki, tlenki metali, sole metali i inne znane jako kon- densujaco-dzialajace substancje.Sposób skraplania gazów mozna prze¬ prowadzac w urzadzeniach podobnych do rur ozonowych Siemensa. O ile oklada sie te rury ozonowe wewnatrz i zewnatrz cienko walcowanym metalem jako elek¬ trodami, to wyladowania nie sa regularne.Regularne wyladowanie osiaga sie, jezeli zamiast metalem otacza sie rury woda, w która zanurzaja sie elektrody. Ilosc za¬ stosowanej wody ustala zakres tempera¬ tury, w którym dziala wyladowywanie.Punkt wrzenia wody przeszkadza przy tej dobrze dzialajacej aparaturze pracy w temperaturach ponad 100°C. Skala tem¬ peratury, w której ma dzialac wyladowa¬ nie, moze byc znacznie rozszerzona, o ile zamiast wody uzywa sie wyzej wrzace ply¬ ny lub plynne albo nisko topiace sie me¬ tale lub stopy.Równoczesnie zuzytkowanie takich plynnych substancyj pozwala na odprowa¬ dzenie ciepla przez cyrkulacje, a tern sa¬ mem na utrzymanie na równym poziomie pewnej temperatury reakcji w przestrze¬ ni wyladowan. — 2 —Sposób moze byc przeprowadzony w nizszem i wyzszem cisnieniu od atmosfe¬ rycznego, przyczem np. nizsze cisnienie wytwarza sie przez zmniejszenie cisnienia parcjalnego przez rozrzedzenie gazów nie- wchodzacych w reakcje. Przy pracach w wyzszem cisnieniu stawia sie plyny elek¬ trodowe takze pod cisnienie, przez co wytwarza sie wyrównanie cisnien scia¬ nek.Poniewaz zwykle szklo traci swe wla¬ snosci dielektryczne przy wyzszej tempe¬ raturze, trzeba je zastapic kwarcem lub innemi dielektrykami odpornemi na tem¬ perature.Oczyszczony z przeróbki gazu kokso¬ wego pochodzacy metan o zawartosci me¬ tanu mniej wiecej 85% przeprowadza sie ponad goracym alkalizowanym tlenkiem cynku, który wystawiony byl na dzialanie pradu zmiennego o napieciu 80 000 Volt i czestotliwosci 12 000 okresów na sekunde.W odbieralniku wydzielily sie wnet krople plynu, a przekladany wegiel aktywny szybko przybral na ciezarze. W jednym przebiegu przemienilo sie ponad 60% zu¬ zytego metanu* Proces kondensacji jest egzotermicz¬ ny, tak ze takze przy opisanem zimnem wyladowaniu moze sie okazac koniecznem chlodzenie celem utrzymania odpowied¬ niej temperatury.Ochlodzenie lub skroplenie takze np. przez wegiel aktywny i Silica-zel lub przez przeplókiwanie olejami wywoluje wydzie¬ lanie przetworu. Charakter przetworu mo¬ ze byc spowodowany przy gazach, zawie¬ rajacych weglowodory takze przez to, ze dodaje sie inne zwiazki zdolne do reakcji, jak CO, C02, pare wodna, alkohol, fenole, ciezkie weglowodory, azot i t. p.Odolejone gazy mozna ponownie pod¬ dac procesowi celem podwyzszenia wy¬ dajnosci; dla zmniejszenia objetosci apa¬ ratury pracuje sie celowo pod cisnieniem.Przetwory reakcji przerabia sie przez frakcjonowana destylacje, a w razie po¬ trzeby czysci.O ile przy wymianie tworza sie ciala zawierajace tlen, jak C02 CO, para wod¬ na i t. d., mozna je wodorem pod cisnie¬ niem zredukowac w obecnosci odpowied¬ nich katalizatorów na weglowodory. Tak¬ ze te weglowodory, powstajace z wyklu¬ czeniem tlenu moga byc, jako czesciowo nienasycone, poddane uwodornieniu. Ce¬ lowo przeprowadza sie uwodornienie rów¬ noczesnie z tworzeniem sie przetworów w sposób ciagly.W analogiczny sposób jak metan moz¬ na przeprowadzic takze etan i etylen oraz wszystkie gazowe i znajdujace sie w sta¬ nie pary weglowodory na plynne weglo¬ wodory zapomoca pola elektrycznego o Wysokiem napieciu i wielkiej czestotliwo¬ sci.Przy dzialaniu na etylen np. okazalo sie, ze sposób nietylko o wiele latwiej przebiega niz przy metanie takze przy czestotliwosci znacznie ponizej wielkiej czestotliwosci podanej przy metanie, lecz ze przetwór wykazuje takze dogodne wla¬ snosci ze wzgledu na dalsza przeróbke na substancje napedne do motorów oraz smar niezywicujacy. Przetwór ten mozna bo¬ wiem latwo przez frakcjonowana destyla¬ cje bez powtórnego czyszczenia rozdzielic na dobry srodek pedny do motorów oraz niezywicujacy sie smar.Zaleznie od temperatur reakcji i cza¬ su trwania wyladowan otrzymuje sie mniej lub wiecej ciezkoplynne oleje, które mozna podlug znanych sposobów dalej rafinowac i pozbawic zapachu. Ulatniaja¬ cy sie gaz zawieral przy uzyciu gazów o- lefinowych prócz wodoru takze metan i etan, których powstawanie nastapilo z po¬ wodu reakcji ubocznej. Takie reakcje po¬ wodujace straty dla wytknietej sobie wy¬ twórczosci oleju mozna ominac wzglednie zmniejszyc przez uzycie odpowiednich katalizatorów, podanych przy mfetanie, — 3 —poniewaz przez te katalizatory szybkosc polimeryzacji resztek olefinów zostaje tak podwyzszona, ze zostaja odciagniete reak¬ cjom ubocznem. Nienasycone zwiazki moz¬ na prze? uwodornianie przeprowadzic w nasycone przez to, ze oleje traktuje sie podgrzewajac z katalizatorami jednocze¬ snie pozostalym gazem, skladajacym sie glównie z wodoru.Jak juz wykazano, temperatura reak¬ cji, czestotliwosc i wysokie napiecie wyla¬ dowali wplywaja na sklad przetworu, które daja moznosc podwyzszyc przez od¬ powiednia zmiane tych wielkosci ilosc la¬ two atto wyzej wrzacego oleju.Okazalo sie dalej, ze wybitny wplyw na sklad wytworzonego przetworu ma takze czas dzialania tych wyladowan.Np. wystawiajac metan lub zawieraja¬ ce metan gazy na dluzsze dzialanie elek¬ trycznego pola pradu zmiennego, któremu nadaje sie celowo wieksza czestotliwosc i wyzsze napiecie, otrzymuje sie oleje o wy¬ sokiej wiskozie. Oleje sa czesciowo niena¬ sycone i moga byc przemienione przez nastepujace uwodonwanie* na przetwory nasycone znanym sposobem.Oleje te, otrzymane z metanu, wyka¬ zuja wlasciwosci dobrych smarów. Przy tej reakcji unika sie powstawania prze¬ tworów zywicowatych, o ile wychodzi sie z gazu wolnego od tlenu.Podobne oleje otrzymuje sie, gdy tym samym sposobem elektryczne wyladowa¬ nia dzialaja na inne gazowe weglowodory j»ak gazy otrzymywane przy traktowaniu bab etan i etylen otrzymane z gazów z pie¬ ców koksowych.Poniewaz wrazliwe olefiny reaguja sil¬ niej na o wiele nizsze czestotliwosci niz trwale parafiny, to mozna traktowac gaz, zawierajacy obydwa skladniki w ten spo¬ sób, ze najpierw poddaje sie gaz dzialaniu pola elektrycznego o czestotliwosci ftp.Sto okresów na sekunde, przyczem wy- dzieS-Ja sie elefmy, poczem uchodzacy gaz, zawierajacy parafiny, wystawi* sie na dzialanie wyladowan, o czestotliwosci wysokiego napiecia 10300 okresów na se¬ kunde, zatem przepuszczajac gaz kolejno przez dwie przestrzenie o wysokiem. na¬ pieciu i róznej czestotliwosci.Po traktowaniu gazów, np. gazu z pieca koksowego, jak powyzej i po oddzieleniu wytworzoftyeh plynnych przetworów, pozo¬ staly gaz zawiera obok niewielkich zanie¬ czyszczen tylko jeszcze azot a glównie wo¬ dór, zatem mieszanke, która po doprowa¬ dzeniu odpowiedniej ilosci azotu moze byc wprost uzyta do syntezy amo»jaku podlug znanego sposobu.Zaleznie od warunków pracy mozna osiagnac gazy ostateczne o wiekszej lub mniejszej zawartosci wodoru. Otrzymano np. przy zastosowaniu wyladowan uply¬ wowych o napieciu 8 —* 15000 Volt i cze¬ stotliwosci 10000 okresów na sekunde, stosujac gaz z pieców koksowych, który zawieral tylko 46,5% H2 i 6,1% N2 gaz o wartosci 91,7% H2 i 8,3% azotu. Lecz moz¬ na takze uzyc nizsze i wyzsze czestotli¬ wosci i napiecie, których wybór zalezy na¬ turalnie takze od pozadanych ostatecznie przetworów kondensacji, w które przecho¬ dza wszystkie czesci skladowe zawieraja¬ ce C i O oraz niewielka czesc azotu gazu koksowego. Reszta gazu, skladajaca sie tylko z azotu i wodoru, moze byc zuzyta jako domieszka do jednego z dwóch sklad¬ ników do syntezy amonjaku podlug jed¬ nego z znanych sposobów ó wysokiem ci¬ snieniu. PL

Claims (11)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób wytwarzania plynnych ma- terjalów napedowych z metanu, etanu, etylenu, g&zówyefr olefinów, gazów otrzy¬ mywanych przy krakowaniu i z pieców koksowych oraz podobnych gazów oraz gazów ziemnych w polach pradu zmienne¬ go, znamienny tern, ze gaz przeprowadza "4 —sie przez pola pradu zmiennego o Wyso¬ kiem napieciu i czestotliwosci powyzej 500, najwlasciwiej w wysokosci mniej wie¬ cej 10 000 okresów tak przy zwyklej tem¬ peraturze jak i w podwyzszonej, które ce¬ lowo, o ile potrzeba, moga byc utrzymane wlasnie ponad punktem wrzenia wytwo¬ rzonego przetworu, przyczem w obecnosci katalizatorów, sprzyjajacych kondensacji lub bez nich powstaja przetwory lekko plynne.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze uzywa sie czestotliwosci ponad 10 000 okresów, zaleznie od stosowanego gazu i wymaganego ostatecznego produktu.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze koncowy plynny przetwór rozklada sie przez frakcjonowanie.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze koncowe oleje uwodornia sie znana metoda kataliczna.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 i 3, zna¬ mienny tern, ze uwodornianie i polimery¬ zacja olejów odbywa sie jednoczesnie.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze niepozadane reakcje u- boczne prowadzace przy gazach, zawiera¬ jacych olefiny, do tworzenia sie metanu i etanu, usuwa sie odpowiedniemi kataliza¬ torami.
7. 7. 1. Sposób wedlug zastrz, 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze ma charakter powstajace¬ go oleju celowo wplywa sie przez zmiane wysokiego napiecia i wysokiej czestotliwo¬ sci.
8. 8. Sposób wedlug zastrz. 2, znamien¬ ny tern, ze gazy wystawia sie na dluzsze dzialanie pola elektrycznego i otrzymuje oleje o wysokiej lepkosci.
9. 9. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze ksztaltuje sie warunki elektryczne wysokiego napiecia i wysokiej czestotliwosci tak, ze po wydzieleniu plyn¬ nych substancyj powstaje gaz skladajacy sie tylko z wodoru i azotu, nadajacy sie do syntezy amonjaku.
10. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 9, zna¬ mienny tern, ze stosuje sie cisnienie nizsze lub wyzsze od atmosferycznego.
11. 11. Sposób otrzymywania plynnych materjalów napedowych, znamienny tern, ze otacza sie rury elektryzatorowe celem regulacji temperatury reakcji i równo¬ miernego wyladowywania woda, wyzej wrzacemi plynami lub plynnemi albo ni¬ sko topiacemi sie metalami lub stopami, w które zanurzaja sie elektrody. Curt Epner. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL