PL125602B1 - Method of manufacture of aromatic and unstaurated compounds,especially benzene and ethylene from coal and crude oil - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania zwiazków aromatycznych i nienasyco¬ nych zwlaszcza benzenu i etylenu z wegla i ropy naftowej, w którym wegiel lub rope poddaje sie krótkotrwalemu dzialaniu plazmy wodorowej.Znane sa sposoby otrzymywania zwiazków nienasyconych i aromatycznych zwlaszcza ety¬ lenu, acetylenu, benzenu, toluenu i ksylenów z ropy naftowej i wegla glównie kamiennego. Z ropy naftowej zwiazki tego typu otrzymuje sie w procesach termiczno-katalitycznych jak: piroliza, kraking, reforming. Z wegla znana metoda otrzymywania acetylenu jest metoda karbidowa, a zródlem weglowodorów aromtycznych sa smoly tworzace sie w procesach odgazowania wegla.Wydzielanie weglowodorów aromatycznych ze smól koksowniczych jest podstawa dzisiejszej koksochemii, ale wydajnosci tych zwiazków w przeliczeniu na wegiel sa rzedu 1-3% wagowych.Wydajnosci zwiazków nienasyconych i aromatycznych z ropy naftowej sa wyzsze, ale wedlug znanych sposobów moga byc przerabiane tylko wybrane lzejsze frakcje ropy pozbawione zanieczy¬ szczen zwiazkami siarki, wodoru, asfaltenów itp.Znacznie wieksze wydajnosci weglowodorów aromatycznych i nienasyconych z wegla otrzy¬ mac mozna stosujac proces wysokocisnieniowego uwodorniania polaczonego z termiczna destruk¬ cja substancji organicznej z wegla prowadzonego w temp. 900-1100 K. W tym sposobie wymagana jest duza szybkosc ogrzewania wegla (rzedu kilkuset do tysiecy stopni na sek.), a nastepnie szybkie oziebienie produktów reakcji. Otrzymuje sie okolo 8-10% wagowych benzenu. Podstawowa wada metody jest koniecznosc prowadzenia procesu pod wysokim bliskim 101 MPa cisnieniem wodoru.W znanych procesach chemicznych prowadzonych w strumieniu plazmy w wyniku pirolizy plazmowej wegla otrzymuje sie produkty gazowe takie jak: acetylen, metan, etylen. Proces prowa¬ dzi sie w temperaturach 3000-6000 K, a niejednokrotnie substrat weglowy wprowadza sie do przestrzeni elektrodowej palnika plazmowego, gdzie temperatury moga przekraczac wartosc 10000K.Dla uzyskania duzych wydajnosci acetylenu w procesach tych czas reakcji wynosi ok. 10~4-10~3s, a nastepnie produkty sa schladzane z szybkoscia 106k/s. Obok produktów gazowych\ 2 125 602 powstaja w sladowych ilosciach substancje smoliste stanowiace balast zaklócajacy proces technologiczny.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze poprzez zmiane warunków termicznych w metodzie plazmowej i zastosowanie zloza stalego mozna bezposrednio z wegla lub wegla i ropy naftowej lub produktów jej przerobu uzyskac weglowodory aromatyczne i proste weglowodory nienasycone.Istota wynalazku polega na wprowadzeniu rozdrobnionego wegla ewentualnie zmieszanego z ropa naftowa lub produktami jej przerobu do strumienia aktywnego wodoru w temperaturze nie przekraczajacej 2500 K, a nastepnie schlodzeniu produktów reakcji w nieruchomym zlozu weglowym.Strumien aktywnego wodoru uzyskuje sie w wyniku generacji plazmy wodorowej w elektrodo¬ wym palniku plazmowym, a nastepnie szybkim ochlodzeniu go w przeponowym wymienniku ciepla do temperatury nie przekraczajacej 2500 K. Czas chlodzenia wodoru nie powinien przekra¬ czac 10~5s, zatem jest krótszy od czasu rekombinacji wodoru atomowego. Dzieki temu w prze¬ strzeni reakcyjnej stezenie aktywnego wodoru moze przekraczac wartosci równowagowe.Obecnosc aktywnego wodoru umozliwia powstawanie z wysoka wydajnoscia zwiazków aromatycznych.Wprowadzenie do strumienia aktywnego wodoru mieszaniny wegla i ropy naftowej lub produktów jej przerobu, a nastepnie schlodzenie produktów reakcji stalym zlozem weglowym umozliwia uzyskanie obok zwiazków aromatycznych znacznych ilosci prostych weglowodorów nienasyconych.Przyklad I. Wegiel kamienny klasy 32 o zawartosci 55% wegla pierwiastkowego, 28% czesci lotnych i 22% zawartosci popiolu wysuszono w temperaturze 105°C, a nastepnie rozdrobniono w mlynie udarowym. Z wegla tego wybrano frakcje o ziarnie ponizej 0,06 mm. Przygotowana frakcje poddano ponownemu suszeniu w suszarce prózniowej pod cisnieniem 20 mm Hg w temperaturze 105°C przez okres 4 godzin. Po wysuszeniu wegiel przechowywano w eksykatorze nad KOH. Z tego samego wegla klasy 32 wybrano frakcje o uziarnieniu 1,2-2 mm i w podobny sposób wysuszono.Strumien plazmy wodorowej generowano w elektrodowym palniku z magnetyczna stabilizacja wyladowania elektrycznego.Strumien plazmy wodorowej schlodzono w wymienniku rurowym chlodzonym woda o dlu¬ gosci 50 mm. Do uzyskanego w ten sposób strumienia aktywnego wodoru wprowadzono do komory mieszania podajnikiem mechanicznym pyl weglowy (frakcja o uziarnieniu 0,06mm).Reagenty schlodzone byly w rurze wypelnionej stalym zlozem weglowym o uziarnieniu 1,2-2 mm w ilosci 500 g, chlodzonej przeponowo woda. Produkty reakcji po opuszczeniu zloza przepuszczono przez kolumne adsorpcyjna wypelniona weglem aktywnym w celu wydzielenia benzenu. Gazy poreakcyjne opuszczajace kolumne zawieraly acetylen i metan. Dla mocy wyladowania okolo 20 kW, usypu pylu weglowego okolo 13 g/min. po 11 minutach trwania doswiadczenia uzyskano okolo 6g benzenu co stanowi okolo 8% przereagowania wegla pierwiastkowego oraz 141 metanu i 4,51 acetylenu.Przyklad II. Wegiel z przykladu I zmieszano z ropa naftowa. Mieszanine o skladzie wagowym 75% wegla kamiennego, 25% — ropy naftowej wprowadzono do reaktora. Po 10 minutach pracy w warunkach: moc wyladowania okolo 20kW, wydatek substratu 12g/min., przeplyw wodoru przez generator plazmy okolo 3mVh, temperatura zloza weglowego 1100K uzyskano 81 C2H2, 71 C2H4i 4g benzenu.Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania zwiazków aromatycznych i nienasyconych, zwlaszcza benzenu i etylenu, z wegla i ropy naftowej, znamienny tym, ze rozdrobniony wegiel lub rope naftowa i wegiel poddaje sie oddzialywaniu strumienia aktywnego wodoru otrzymanego przez generacje plazmy wodorowej w elektrodowym palniku i nastepnie ochlodzonego do temperatury 2500 K w czasie nie przekraczaja¬ cym 10~5s, przy czym proces prowadzi sie w temperaturze nie przekraczajacej 2500 K a produkty reakcji schladza sie w stalym zlozu weglowym.Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania zwiazków aromatycznych i nienasyconych, zwlaszcza benzenu i etylenu, z wegla i ropy naftowej, znamienny tym, ze rozdrobniony wegiel lub rope naftowa i wegiel poddaje sie oddzialywaniu strumienia aktywnego wodoru otrzymanego przez generacje plazmy wodorowej w elektrodowym palniku i nastepnie ochlodzonego do temperatury 2500 K w czasie nie przekraczaja¬ cym 10~5s, przy czym proces prowadzi sie w temperaturze nie przekraczajacej 2500 K a produkty reakcji schladza sie w stalym zlozu weglowym. Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL