PL20501B1 - Sposób katalitycznego rozszczepiania weglowodorów. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy katali¬ tycznego rozszczepiania w umiarkowanej temperaturze i pod cisnieniem, nieprze- wyzszajacem zasadniczo cisnienia atmosfe¬ rycznego, wszelkich weglowodorów, wrza¬ cych wyzej od ogólnie uzywanych benzyn i paliw do silników, na paliwa silnikowe, wol¬ ne od siarki, posiadajace wielka trwalosc oraz niewywolujace stukania przy spalaniu w silnikach. Sposobem tym mozna równiez obok lekkich weglowodorów otrzymywac czesciowo produkty ciezsze, takie, juk ole¬ je do smarowania, odznaczajace sie duza lepkoscia i trwaloscia i niezawierajace siarki.Sposób wedlug wynalazku polega na stosowaniu w odpowiednich temperaturach kolejno szeregu katalizatorów, których od¬ dzielne stosowanie nie jest nowe.Na rysunku przedstawiono schematycz¬ nie urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug wynalazku.Przerabiany olej weglowodorowy do¬ prowadza sie do górnej czesci komory / na plyty 2, na których ogrzewa sie on w cienkich warstwach, poczem przenika w mase 3, w wysokim stopniu porowata, lecz nie posiadajaca wlasnosci adsorbcyjnych lub katalitycznych. Mase te moga stanowic male kawalki porowatego fajansu. W ma-sie tej doprowadza sie olej stopniowo do temperatury parowania. Do górnej czesci komory 1 doprowadza sie równiez pare wodna.Dolny koniec komory parowania laczy sie bezposrednio z górnym koncem komory do rozszczepiania 4, zawierajacej jedna z mas katalitycznych wedlug wynalazku. Ma¬ sa 5 sklada sie z krzemianu adsorbcyjnego, np. ziemi fulerskiej, frankonitu lub aktywo¬ wanej glinki. Materjal ksztaltuje sie naj¬ korzystniej w male rurki lub pierscienie tak, aby otrzymac mase, przez która moga latwo przenikac pary oleju. Chociaz krze¬ mian adsorbcyjny moze dzialac skutecznie jako katalizator sam przez sie, okazalo sie korzystnem dodawanie do niego przy prze¬ róbce niektórych weglowodorów malej ilo¬ sci tlenku glinu. Obie komory 1 i 4 sa. umie¬ szczone w piecu 6 tak, ze mozna je w od¬ powiedni sposób podgrzewac.Z dolnego konca komory katalitycznej 4 pary oleju wraz z para wodna mozna od¬ prowadzac rura 7 do wiezy frakcyjnej 8.Pary, nieskroplone w tej wiezy, przechodza nastepnie rura 9 do komory, zawierajacej druga mase katalityczna 11. Jezeli chce sie wszystkie produkty z komory 4 poddac dzialaniu masy katalitycznej 11, wówczas omija sie wieze 8 i przeprowadza pary wprost z komory 4 rurami 7, 10 i 9 do ko¬ mory z masa katalityczna 11.Masa katalityczna 11 sklada sie z nie¬ czynnego porowatego podloza, np. z kawal¬ ków porowatego fajansu, na którem osa¬ dzono metal, latwo reagujacy z siarka, np. nikiel, kobalt lub miedz. Mase najlepiej jest sporzadzic przez nasycenie podloza sola metalu, np. azotanem, i nastepne ogrzanie w celu zamiany soli na tlenek.Po przejsciu przez mase katalityczna 11 pary przechodza do komory, zawierajacej trzecia mase katalityczna 13. Podlozem tej masy jest równiez krzemian adsorbcyjny, np. aktywowana glinka lub zel krzemionko¬ wy, który mozna uksztaltowac w postaci malych rurek. W przypadku stosowania niektórych glin pozadany jest niewielki do¬ datek (do 3%) tlenku glinu, w celu zabez¬ pieczenia masy przed stopieniem podczas reakcji. Na podlozu osadza sie mala ilosc (okolo 1 %) metalicznego niklu lub kobaltu najlepiej przez dodanie wodorotlenku me¬ talu do krzemianu i nastepne ogrzewanie oraz redukcje. Otrzymuje sie w ten sposób osad metalu w postaci chemicznie czynnej.Po przejsciu przez mase katalityczna 13 pary przechodza rura 14 do wiezy frak¬ cyjnej 15. Z wiezy tej nieskroplone pary i gazy przechodza rura 16 do skraplacza 17 i odbieralnika 18. W razie uzycia wiezy frakcyjnej 8 nie potrzeba stosowac wiezy 15. W tym przypadku omija sie wieze 15 i pary kieruje rurami 14, 19 i 16 wprost do skraplacza 17.Na rysunku przedstawiono aparat, po¬ siadajacy dwie wieze frakcyjne. W prakty¬ ce jednakze, gdy chodzi o wytwarzanie pewnego okreslonego produktu, stosuje sie zwykle aparaty, zaopatrzone tylko w jedna taka wieze. Jesli z weglowodoru ciezkiego wytwarza sie benzyne lub inne lekkie pali¬ wo do silników, wówczas stosuje sie wieze frakcyjna, umieszczona w ten sposób jak wieza 8, tak ze tylko skladniki o niskim punkcie wrzenia, z których ma sie otrzymac zadany produkt, przechodza przez masy katalityczne 11 i 13, podczas gdy konden¬ sat z wiezy 8 zawraca sie zpowrotem do ko¬ mory 4. Jesli chce sie otrzymac produkt ta¬ ki, jak np. olej do smarowania, a produkty o niskim punkcie wrzenia sa niepozadane, wówczas wszystkie pary przepuszcza sie przez masy katalityczne 11 i 13, a potem dopiero odbywa sie frakcjonowane skrapla¬ nie. W tym przypadku stosuje sie wieze frakcyjna, umieszczona w ten sposób jak wieza 15, i z dna tej wiezy odprowadza sie oczyszczone produkty o wysokim punkcie wrzenia.Na poczatku normalnego dzialania apa¬ ratu masa katalityczna 11 posiada postac — 2 —metaliczna i jest silnie rozdrobniona; to sa¬ mo odnosi sie do metalu w komorze 13. Me¬ tal lub metale, uzyte w komorze 4, jako do¬ datek do krzemianu adsorbcyjnego, posia¬ daja postac tlenków. Cisnienie, panujace w calym aparacie, nie jest wieksze od cisnie¬ nia, koniecznego do wywolania przeplywu par przez aparature, to znaczy jest nieco wieksze od cisnienia atmosferycznego. W niektórych przypadkach pozadane jest na¬ wet pracowac przy cisnieniu nizszem od atmosferycznego. Temperature w komorze 1 i szybkosc doprowadzania oleju tak sie reguluje, aby w miare moznosci parowanie oleju bylo ukonczone z chwila jego dojscia do komory 4. Parowanie to poteguje wpro¬ wadzana równoczesnie para wodna, która miedza sie dokladnie z parami oleju w ma¬ sie 3. Mase katalityczna 5 utrzymuje sie w temperaturze, zaleznej od wlasnosci suro¬ wego materjalu oraz od stopnia i charakte¬ ru zadanej przemiany. W praktyce tempe¬ ratura bedzie sie wahala miedzy 290°C i 55O0C. Dzialanie masy katalitycznej 5 na materjal przerabiany powoduje szereg reak- cyj chemicznych. W ogólnosci dzialanie to powoduje calkowity rozklad pewnej ilosci materjalu z wytworzeniem wolnego wegla i gazów stalych oraz wytwarzanie pewnej ilosci zwiazków aromatycznych J nienasy¬ conych. Nieorganiczne zwiazki siarki zosta¬ ja calkowicie, a organiczne w 70 -+- 80%, zamienione na siarkowodór.Pierwszem zadaniem drugiej masy ka¬ talitycznej 11 jest usuniecie siarki. Dzieje sie to wskutek reakcji miedzy siarkowodo¬ rem i metalem, przyczem metal zostaje za¬ mieniony na siarczek metalu. Masa 11 po¬ woduje równiez dalsza przemiane oleju, a mianowicie zwieksza ilosc zwiazków niena¬ syconych. W komorze, zawierajacej mase 11, mozna utrzymywac temperature miedzy 300°C i 4000|C, najlepsze jednak wyniki o- trzymuje sie w temperaturze 350°C.Produkty, wychodzace z tej komory, sa niestale i zawieraja niepozadane barwniki.Niedogodnosci te usuwa ostatnia masa ka¬ talityczna 13, która zatrzymuje równiez po¬ zostale niewielkie ilosci siarki. Mase te u- trzymuje sie w temperaturze miedzy 150^C i 320?C, najlepsze jednak wyniki daje tem¬ peratura 29#*C.Para wodna nie ulega w czasie procesu rozkladowi, nie bierze tez udzialu w reak¬ cji ^chemicznej i zostaje calkowicie odzy¬ skana w skimplaczu 17. Rola pary wodnej polega nli ulatwianiu parowania i ruchu o- leju, a poza tem zapobiega ona zaabsorbo¬ waniu produktów reakcji przez katalizato¬ ry, co przeszkadzaloby ciaglemu i skutecz¬ nemu przebiegowi procesu.Katalizatory ulegaja zanieczyszczeniu podczas przebiegu procesu, mianowicie ma¬ sa katalityczna 5 — wskutek osadzania sie wolnego wegla, a masy katalityczne 11 i 13 —-wskutek przejscia metali w siarczki.Wskutek tego tez nalezy od czasu do czasu katalizatory te odswiezac, co mozna usku¬ teczniac w znany sposób przez przepuszcze¬ nie przez nie powietrza, które utlenia siar¬ ke i wegiel. Tlenki metali, które wytworza sie przy tem w masach katalitycznych 11 i 13, redukuje sie nastepnie, przepuszczajac wodór lub gaz, zawierajacy weglowodory bogate w wodór. Sposób reaktywacji nie jest dokladniej opisany, poniewaz stanowi przedmiot innych patentów.Surowiec, uzyty w niniejszym procesie, moze byc dowolnym olejem weglowodo¬ rowym. Produktem wytworzonym moze byc, jak wspomniano, lotna benzyna lub inne pa¬ liwo do silników, albo tez produkt o wyz¬ szym punkcie wrzenia, jak np. olej smaro¬ wy. W kazdym przypadku otrzymuje sie pewna ilosc lotnego paliwa silnikowego, które jest bezbarwne, wolne od siarki, po¬ siada mila won, jest bardzo trwale i posia¬ da wlasnosci niewywolywania stukania przy spalaniu w silniku. Typowe paliwo, otrzymywane w ten sposób, zawiera okolo 45% parafin, 16% naftenów, 30% zwiaz¬ ków aromatycznych i 9% trwalych zwiaz - - 3 —ków nienasyconych, jego ciezar wlasciwy waha sie miedzy 0,730 i 0,760 zaleznie od surowca, a krzywa destylacji jest praktycz¬ nie lin ja prosta.Jezeli chce sie przerobic surowiec wy¬ lacznie na paliwo silnikowe, wówczas ciezki kondensat, zbierajacy sie w wiezy frakcyjnej, poddaje sie ponownej przerób¬ ce, w celu rozszczepienia go na lzejsze produkty. W tym przypadku w komorze 4 nalezy stosowac wyzsza temperature, po¬ niewaz ponownie traktowany materjal jest bardziej odporny na rozklad.Jezeli zas celem procesu jest otrzyma¬ nie ulepszonego oleju smarowego, wów¬ czas lekkie paliwo silnikowe jest pro¬ duktem, ubocznym i proces prowadzi sie tak, aby ilosci paliwa byly wzglednie ma¬ le, Sposobem wedlug wynalazku olej zo¬ staje odsiarczony, uwolniony od skladni¬ ków, ulegajacych latwo utlenieniu, przy- czem w ten sposób mozna równiez zwiek¬ szyc jego lepkosc. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób katalitycznego rozszczepiania weglowodorów pod cisnieniem atmosfe- rycznem, znamienny tern, ze pary weglo¬ wodorów wraz z para wodna poddaje sie kolejno najpierw dzialaniu adsorbujacego krzemianu, np. frankonitu lub ziemi flory- dynowej, w temperaturze 300° -s- 550°C, nastepnie w temperaturze 300° -s- 450°C dzialaniu masy katalitycznej, utworzonej z absorbujacego nosnika, na którym osa¬ dzono metal taki, jak nikiel, kobalt lub miedz, wreszcie w temperaturze 150° h- 300*0 dzialaniu masy katalitycznej, utwo¬ rzonej z adsorbujacego krzemianu, na któ¬ rym osadzono metal taki, jak nikiel lub ko¬ balt, ewentualnie z dodatkiem tlenku gli¬ nu. Houdry Process Corporation. Zastepca: inz. St. Pawlikowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. \1 PL