PL24817B1 - Sposób uwodorniania materialów weglowych. - Google Patents

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy traktowa¬ nia gazami uwodorniajacymi materialów weglowych zdatnych do destylacji.Przy traktowaniu materialów weglo¬ wych gazami uwodorniajacymi, a zwla¬ szcza przy uwodornianiu materialów wyj¬ sciowych zawierajacych skladniki o reak¬ cji zasadowej albo wytwarzajacych pod¬ czas procesu reakcje zasadowa lub przy uwodornianiu brunatnego wegla kamienne¬ go stosuje sie chlorowce albo zwiazki chlo- rowcowodorowe, np. chlor albo chlorowo¬ dór, albo zwiazki wydzielajace chlor, np, organiczne zwiazki chlorowcowe, np. czte¬ rochlorek wegla, chlorek benzylu, i zwiaz¬ ki nieorganiczne ulegajace rozkladowi, np. chlorek amonu. Czesto stosuje sie nadmiar zwiazku chlorowca, to znaczy ilosc wiek¬ sza niz potrzeba do zobojetnienia skladni¬ ków zasadowych. Niektóre materialy wyj¬ sciowe, np. pewne wegle bitumiczne, jak wegiel Bentley, oraz pewne oleje i smoly zawieraja substancje, które podczas uwo¬ dorniania powoduja tworzenie sie chlo¬ rowca dzialajacego korozyjnie, np. chlo¬ rowodór, chlorek amonu, ewentualnie ich produkty dysocjacji albo organiczne zwiazki chlorowcowe, np. chlorowodorek aniliny. Ponadto chlorowce lub ich zwiazki stosuje sie nieraz jako katalizatory przy u- wodornianiu olejów mineralnych, smól, we¬ gli albo frakcji wymienionych materialów.W powyzszych reakcjach pewne ilosci chlorowodoru, chlorku amonu lub innych zwiazku chlorowca, to znaczy ilosc wiek- gazów i par reakcyjnych powodujac bar¬ dzo silna i szkodliwa korozje pewnych cze¬ sci urzadzenia.Obecnie stwierdzono, iz tego rodzaju korozji mozna uniknac usuwajac zwiazki chlorowcowe, chlorek amonu lub organicz¬ ne chlorowodorki z gazów reakcyjnych je¬ szcze na goraco, najlepiej zanim tempera¬ tura spadnie ponizej 350°C, a w kazdym razie mozliwie wczesnie w celu skrócenia do minimum okresu, w którym produkty posiadaja szkodliwa temperature.Mozna to osiagnac przez dokladne ze¬ tkniecie gazów i par reakcyjnych jeszcze w wysokiej temperaturze, np. powyzej 35O0C, albo gdy gazy i pary, uchodzace z naczy¬ nia reakcyjnego, wykazuja temperature po¬ nizej 350^0, zwlaszcza w granicach 230° i 300°C, mozliwie wczesnie z wapnem al¬ bo innym odpowiednim srodkiem zasado¬ wym, tworzacym z chlorowcem trwaly zwiazek w danej temperaturze. Tytulem przykladu mozna wymienic wodorotle¬ nek lub weglan sodu, potasu lub litu albo weglany wapnia; mydla, jak oleinian sodu lub oleinian wapnia, albo fenolany.Wspomniane srodki stosuje sie w stanie rozproszonym, np. jako zawiesine al¬ bo paste, lub (najlepiej) w postaci roz¬ tworu. Na przyklad, mozna stosowac zawiesine srodka zasadowego w oleju ciez¬ kim osadzona na koksie. Wodorotlenek wapnia jest lepszy pod wzgledem konsy¬ stencji od tlenku wapnia. Ilosc srodka za¬ sadowego w zawiesinie zalezy od wlasci¬ wosci uzytego srodka oraz od rodzaju ole¬ ju. W celu wytworzenia pasty wapniowej najlepiej jest zastosowac taki olej ciezki, który zawiera co najmniej 8%, a nawet 10% asfaltów. Oleje o duzej zawartosci fe¬ noli mozna równiez stosowac jako srodek rozpraszajacy, poniewaz takie oleje dzia¬ laja rozpuszczajace Do oleju na paste mozna równiez dodac srodków zgeszczaja- cych. Gazy i pary przeprowadza sie z na¬ czynia reakcyjnego wpierw przez gorace naczynie, z którego usuwa sie ciezkie ole¬ jeni niezmieniony wegiel, i ewentualnie kie¬ ruje z powrotem do naczynia reakcyjnego po zmieszaniu ze swiezym materialem wyj¬ sciowym, jak np. swieza pasta weglowa, albo traktuje sie je w nastepnym naczyniu reakcyjnym. Gazy i pary przeprowadza sie z rozdzielacza do drugiego naczynia (zbiornika z wapnem lub lugami zracymi) utrzymanego w temperaturze powyzej 350°C albo, jesli temperatura reakcyjna na to nie pozwala, w najwyzszej mozliwej temperaturze. Paste wykonana z wapna mozna ewentualnie mieszac albo pompo¬ wac w obiegu kolowym za pomoca odpo¬ wiedniej pompy, a zuzyte wapno mozna u- suwac nieprzerwanie. W celu unikniecia rozkladu ciezkiego oleju do naczynia za¬ wierajacego odczynnik .do usuwania chlo¬ rowca mozna wdmuchiwac dodatkowo wo¬ dór lub gazy zawierajace wodór. Gazy re¬ akcyjne i pary powinny sie stykac przy¬ najmniej przez 3 sekundy, a najlepiej w ciagu 8 sekund ze srodkiem usuwajacym chlorowiec. Ewentualnie mozna stosowac dwa lub wieksza liczbe naczyn z wap¬ nem lub lugami zracymi, które moga po¬ siadac jednakowa lub odmienna budowe, W celu zmniejszenia do minimum obje¬ tosci oleju zatrzymanego w naczyniu ze srodkiem zasadowym uzywanym do usu¬ wania chlorków lub innych zwiazków chlo¬ rowcowych korzystnie jest utrzymywac temperatury w pierwszym naczyniu i na¬ czyniu ze srodkiem zasadowym na jednym poziomie, poniewaz w ten sposób unika sie znaczniejszego skraplania sie oleju w drugim naczyniu.Srodki zasadowe mozna równiez wpro¬ wadzac do strefy reakcyjnej w poblizu wy¬ lotu produktów reakcyjnych, przy czym wtryskiwanie musi byc przeprowadzane tak, aby gazy i pary stykaly sie z zawiesi¬ na zasadowa przynajmniej w ciagu 3 se¬ kund.Sposób wedlug wynalazku niniejszego moze miec zastosowanie w róznych proce¬ sach, np. przy uwodornianiu materialów weglowych wszelkiego rodzaju, jak torfu,lupków, drzewa, olejów mineralnych, smo¬ ly oraz produktów destylacji, przemiany i wylugowywania tych materialów. Wspo¬ mniane postepowanie moze byc równiez stosowane przy usuwaniu zanieczyszczen nieweglowodorowych, np. substancji za¬ wierajacych siarke, tlen albo azot, za po¬ moca wodoru lub gazów zawierajacych lub wydzielajacych wodór, a takze przy przemianie zwiazków organicznych za¬ wierajacych tlen lub siarke na odpowiednie weglowodory lub weglowodory uwodornio¬ ne, np. przemiane fenoli lub krezoli w od¬ powiednie weglowodory cykliczne albo ich produkty uwodornienia, o ile przy tych re¬ akcjach wystepuje korozja pod dzialaniem zwiazków chlorowców.Wspomniane reakcje z wodorem albo gazami zawierajacymi wodór przeprowa¬ dza sie zwykle w temperaturach 250° — 700°C, a z reguly 380° — 550°C. Cisnienie stosuje sie zwykle powyzej 20 atm, a z re¬ guly powyzej 50 atm. W pewnych reak¬ cjach jednakze stosuje sie cisnienie atmo¬ sferyczne albo cisnienie niewiele wieksze od atmosferycznego, np. 10 atm. Na przy¬ klad, przy rafinacji surowego benzolu sto¬ suje sie z dobrym wynikiem male cisnienie, np. okolo 40 atm. Na ogól jednak stosuje sie cisnienie 100, 200, 300, 500, a w pew¬ nych przypadkach nawet 1 000 atmosfer.Ilosc wodoru, wprowadzanego do prze¬ strzeni reakcyjnej oraz czesci z nia po¬ laczonych, waha sie znacznie w zaleznosci od traktowanego materialu wyjsciowego oraz w zaleznosci od zadanych wyników.Na ogól stosuje sie 500, 600, 1000, 2 000 m3 wodoru albo wiecej liczac w warunkach normalnych temperatury i cisnienia na 1 tonne traktowanego materialu. Najmniejsza ilosc wodoru wynosi okolo 100 m3 wodoru, w pewnych przypadkach stosuje sie 3 000, 4000 lub wieksza liczbe metrów szescien¬ nych wodoru, a najlepsze warunki nalezy okreslic doswiadczalnie. Najlepiej postepu¬ je sie w taki sposób, iz stale wprowadza sie swiezy material weglowy do naczynia re¬ akcyjnego i stale usuwa z niego produkty reakcji. Ewentualnie mozna stosowac kil¬ ka naczyn reakcyjnych, w których panuja rózne warunki temperatury oraz cisnienia i w których stosuje sie ewentualnie rózne katalizatory. Dostatecznie przemienione produkty reakcji usuwa sie z kazdego z naczyn reakcyjnych. Materialy, które do¬ statecznie nie przereagowaly, kieruje sie z powrotem albo traktuje w nastepnym na¬ czyniu reakcyjnym.Gazy uzyte do reakcji moga byc utwo¬ rzone z samego wodoru albo mieszanin za¬ wierajacych wodór, takich jak np. miesza¬ nina wodoru z azotem; gaz wodny; wodór zmieszany z dwutlenkiem wegla; siarkowo¬ dór, para wodna, metan lub inne weglowo? dory.Wyzej wspomniane traktowanie gaza¬ mi uwodorniajacymi uskutecznia sie najko¬ rzystniej w obecnosci katalizatorów. Poni¬ zej podany przyklad objasnia, jak nalezy sposób wedlug wynalazku niniejszego prze¬ prowadzac w praktyce.Przyklad. Rysunek przedstawia sche¬ matycznie urzadzenie do przeprowadzania sposobu wedlug wynalazku niniejszego. 50%-owa paste utworzona z wegla bi¬ tumicznego w oleju i zawierajaca jako ka¬ talizator 0,03% szczawianu cyny oraz \% czterochlorku wegla wprowadza sie po o- grzaniu do 460°C razem z wodorem pod ci¬ snieniem okolo 250 atm do naczynia reak¬ cyjnego 1 przewodem 2, a pary z naczynia reakcyjnego przeprowadza sie do gorace¬ go naczynia 3 przewodem 5. Ciezki olej, popiól i nieprzemieniony wgiel usuwa sie w dolnej czesci naczynia, przy czym cisnie¬ nie zmniejsza sie w odpowiednim urzadze¬ niu 12. Wspomniany olej ciezki, ewen¬ tualnie z nieprzemienionym weglem, kie¬ ruje sie przewodem 11 i wprowadza za pomoca nieuwidocznionej na rysunku pom¬ py do przewodu 2, doprowadzajacego pa¬ ste weglowa do naczynia reakcyjnego. — 3 —Pary z naczynia 3 przeprowadza sie przewodem 6 do doltiej czesci zbiornika 4 ze srodkiem zasadowym, w którym utrzy¬ muje sie odpowiedni poziom oleju i pasty z wapnem tak, ze pary przechodza przez olej i paste z wapnem, dzieki czemu chlo¬ rowodór zostaje wymyty. Wapno wtryski¬ wane do naczynia 4 za pomoca przewodu 8 po przereagowaniu z chlorowodorem u- chodzi przewodem 13. Cisnienie zmniejsza sie w odpowiednim urzadzeniu 10, skad odprowadza sie produkt przewodem 9 w celu oddzielenia oleju od chlorków. Prze¬ prowadzajac proces, jak opisano, otrzymu¬ je sie wyniki nastepujace.Ptzy malym nadmiarze wapna w sto¬ sunku do ilosci potrzebnej teoretycznie do polaczenia go z chlorowodorem w postaci pary oraz przy zetknieciu trwajacym 3 se¬ kundy zmniejszono ilosc chloru w parach do 0,045 kg na 100 kg przerobionego wegla (bez popiolu i wilgoci), a w naczyniu 4 zwiazano 0,45 — 0,5 kg chloru. Przez zmniejszenie czasu stykania sie do 1,5 se¬ kundy przy zachowaniu niezmienionych in¬ nych warunków usunieto 80% chloru. Sto¬ sujac podwójna ilosc wapna w stosunku do ilosci potrzebnej teoretycznie zmniej¬ szono ilosc chloru w parach do 0,005 kg na 100 kg przerobionego wegla (bez popiolu i wilgoci), a ilosc chloru zwiazanego wy¬ niosla 0,57 kg. W ten sposób usunieto 99% chloru. Zwiekszajac ilosc wapna czterokrot¬ nie zmniejszono ilosc chloru do 0,001 kg na 100 kg przerobionego wegla (bez popiolu i wilgoci), co stanowi prawie 100%-owe usu¬ niecie. W ostatnim przypadku nie stwier¬ dzono dzialania korozyjnego w urzadzeniu. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. * Sposób uwodorniania materialów weglowych, przy którym urzadzenie jest na¬ razone na korozje wskutek dzialania zwiaz* ków chlorowcowych, zwlaszcza zwiazków chloru, znamienny tym, ze zwiazki chlorow¬ cowe usuwa sie z gazów reakcyjnych je¬ szcze goracych, najlepiej zanim tempera¬ tura gazów spadnie ponizej 350°C, w przyr padkach zas, gdy reakcje przeprowadza sie w temperaturze ponizej 350°C, — w przy¬ blizeniu w temperaturze reakcji przez do¬ kladne zetkniecie goracych gazów reakcyj¬ nych, najlepiej w ciagu najmniej trzech sekund, z wapnem albo innym srodkiem za¬ sadowym, który tworzy z chlorowcem zwiazki stale w temperaturze stosowanej.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tym, ze jako srodek zasadowy stosuje sie paste lub zawiesine wodorotlenku wap¬ nia lub weglanu sodu w oleju ciezkim.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze do wyrobu pasty lub zawiesiny sto¬ suje sie olej ciezki zawierajacy przynaj¬ mniej 8%, a najlepiej przynajmniej 10% asfaltów.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamien¬ ny tym, ze do wyrobu pasty lub zawiesiny stosuje sie olej ciezki wykazujacy stosun¬ kowo duza zawartosc fenoli.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tym, ze w naczyniu, w którym ga¬ zy oddziela sie od reszty produktów, oraz w naczyniu ze srodkiem zasadowym u- trzymuje sie zasadniczo jednakowa tempe¬ rature.
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tym, ze do naczynia ze zwiazkiem zasadowym wprowadza sie dodatkowo wo¬ dór albo gazy zawierajace wodór. Imperial Chemical Industries Limited. Zastepca: Inz. F. Winnicki, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr Z48i?. -7 V 4- A 13' S 10 A .J Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszaw-. PL