PL28068B1 - Sposób katalitycznego traktowania paliwa do silników. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu traktowania paliwa do silników o niskiej wartosci przeciwstukowej, np. zwyklej gazoliny otrzymywanej z surowców para¬ finowych, w celu polepszania wlasciwosci przeciwstukowych niektórych frakcji ga¬ zoliny, np. gazoliny otrzymanej z surow¬ ców naftenowych oraz przy procesach kra- kingowych.Z reguly wartosc przeciwstukowa mie¬ szanin weglowodorów wzrasta ze wzro¬ stem zawartosci zwiazków olefinowych i cyklicznych, a zwlaszcza aromatycznych, przy czym, jak wykazaly doswiadczenia z czystymi zwiazkami, wartosc przeciwstu¬ kowa tych zwiazków jest równiez zalezna od czynników takich, jak dlugosc prostego lancucha w weglowodorach parafinowych, polozenie podwójnego wiazania w olefi- nach, stopien czesciowego lub calkowitego nasycenia weglowodorów cyklicznych oraz obecnosc malych ilosci zwiazków, które oddzialywaja przyspieszajaco albo opóz¬ nia jaco na szybkosc spalania paliwa.Stwierdzono, ze wartosc przeciwstukowa paliwa na ogól wzrasta przy odszczepianiu wodoru, wystepujacym podczas tworzenia sie olefinów i weglowodorów cyklicznych, jak to zachodzi podczas procesu rozszcze¬ piania, przy czym jednak nastepuja rów¬ niez inne reakcje, których przebieg nie jest dokladnie okreslony, np. izomeryzacja po¬ wodujaca tworzenie sie weglowodorów na¬ syconych i nienasyconych o lancuchachrozgalezionych oraz weglowodorów o cha¬ rakterze mieszanym cyklicznych i zawie- rajacych proste lancuch^.Wedlug wynalazku paliwo silnikowe lub jego frakcje poddaje sie dzialaniu cie¬ pla w temperaturze w granicach 450 — 700°C pod cisnieniem umiarkowanie pod¬ wyzszonym w obecnosci katalizatorów, za¬ wierajacych tlenek magnezu, na którym o- sadzono kolejno chromian olowiu i siarczan cynku. Katalizatory te wytwarza sie przez wyprazenie najpierw weglanu magnezu lub mineralu magnezytu, po czym do materialu wyprazonego dodaje sie kolejno chromianu olowiu i siarczanu cynku. Katalizatory te stosuje sie najlepiej w postaci ziarnistej lub jako sprasowane ksztaltki. Wskutek te¬ go traktowanie katalityczne paliwa silni¬ kowego lub jego frakcyj w postaci pary przeprowadza sie w podwyzszonej tempe¬ raturze i w takim okresie czasu, w którym zachodzi bardzo male rozszczepienie bez stosowania katalizatorów.Stwierdzono, ze przy stosowaniu wyzej opisanych katalizatorów nastepuje glównie odwodornianie (wytworzony produkt ga¬ zowy zawiera stosunkowo malo wodoru).Obróbke przeprowadza sie w granicach temperatur poczawszy od takich tempera¬ tur, w których wystepuje odwodornianie wyrazne, az do temperatur maksymalnych, w których nastepuje tworzenie sie duzej ilosci gazów. W wyzszych temperaturach reakcja nie przebiega zasadniczo w kierun¬ ku odwodorniania. Katalityczny sposób wedlug wynalazku rózni sie od zwyklych niekatalitycznych procesów przemiany tym, ze rozszczepianie w zwyklym tego slo¬ wa znaczeniu nastepuje w stopniu nie¬ znacznym. Zwykle rozszczepianie poznaje sie po tworzeniu sie duzych ilosci metanu i innych weglowodorów gazowych, wskazu¬ jacych na rozerwanie sie lancuchów we¬ glowych.Katalizator wedlug wynalazku niniej¬ szego, umozliwiajacy przeprowadzanie pro¬ cesu odwodorniania bez równoczesnego zwyklego rozszczepiania, otrzymano po licznych doswiadczeniach przeprowadzo¬ nych z prostymi i zlozonymi zwiazkami ka¬ talitycznymi, oddzialywajacymi odwodor- niajaco na rózne rodzaje weglowodorów, które spotyka sie we frakcjach otrzymy¬ wanych przy destylacji ropy naftowej i in¬ nych mieszanin weglowodorów wystepu¬ jacych w przyrodzie. Do odwodorniania nalezy stosowac katalizatory, które posia¬ daja zdolnosc odszczepiania wodoru bez osadzania wegla lub rozrywania wiazan miedzy atomami wegla. Ogólna ilosc chro¬ mianu olowiu i siarczanu cynku zwykle nie przekracza 10% wagowych w stosunku do tlenku magnezu. Sam tlenek magnezu jest dosc dobrym katalizatorem, lecz po osadzeniu na nim wyzej wymienionych zwiazków otrzymuje sie katalizator o dzia-' laniu selektywnym, który ma zdolnosc odiszczepiiania wodoru oraz zmniejszania ilosci osadzajacego sie wegla.Mineral magnezyt, z którego zwykle otrzymuje sie tlenek magnezu sluzacy do otrzymywania podstawowego materialu do katalizatorów wedlug wynalazku, wystepu¬ je powszechnie w odmianie bezpostacio¬ wej, a rzadko w postaci krystalicznej (rom- boedrycznej). Wiele magnezytów natural¬ nych zawiera domieszke kilku procentów weglanu zelazawego. Mineral magnezyt wystepuje powszechnie i jest latwo dostep¬ ny w duzych ilosciach. Czysty weglan ma¬ gnezu zaczyna rozkladac sie z wytwarza¬ niem tlenku wegla w temperaturze 350°C, jednakze znaczniejszy rozklad nastepuje dopiero w temperaturach znacznie wyz¬ szych, zwykle w granicach od1 800° do C0O°C. Magnezyt jest spokrewniony z do¬ lomitem, który jest mieszanym weglanem wapnia i magnezu, jednakze uzycie ostat¬ nio wymienionego mineralu nie daje tak dobrych wyników, jak uzycie stosunkowo czystego magnezytu. Zamiast naturalnego mineralu mozna stosowac weglan magnezu — 2 —otrzymywany sposobami chemicznymi, na¬ lezy przy tym jednak postepowac w taki sposób, aby uzyskac mniej lub bardziej skupione czastki utrzymujace trwale swój ksztalt, porowatosc oraz inne wlasciwosci fizyczne.Wedlug wynalazku niniejszego jako ak¬ tywatory, polepszajace wlasciwosci kata¬ lityczne tlenku magnezu, stosuje sie chro¬ mian olowiu i siarczan cynku, poniewaz liczne doswiadczenia wykazaly, ze oba te zwiazki chemiczne wykazuja nadzwyczaj dobre dzialanie. Okazalo sie, ze przy sto¬ sowaniu obydwóch tych soli razem wyka¬ zuje katalizator znacznie dluzsza trwalosc, poniewaz obecnosc chromianu olowiu po¬ woduje zwiekszenie aktywnosci w pierw¬ szych okresach i pozwala na uzyskanie naj¬ wiekszej skutecznosci dzialania katalizato¬ ra w krótszym czasie, podczas gdy siarczan cynku dziala wolniej i uzupelnia stopnio¬ wy spadek sily katalitycznego dzialania chromianu olowiu.Czesto stosuje sie tlenek magnezu wy¬ stepujacy w przyrodzie jako mineral pe- ryklaz, jezeli jest on latwo dostepny. Mi¬ neral ten wystepuje w postaci ziarnistej albo w krysztalach szesciennych lub o- smiosciennych i zawiera czesto prócz sto¬ sunkowo obojetnego materialu krzemionko¬ wego male ilosci zelaza i manganu, które zastepuja czesc magnezu.Przy wytwarzaniu mieszanin katalitycz¬ nych postepuje sie zwykle wedlug sposobu nastepujacego. Magnezyt naturalny prazy sie w temperaturach od 800° do 900°C, a wyprazony material rozdrabnia sie w celu uzyskania ziarn o stosunkowo malej sredni¬ cy. Do tak przygotowanego materialu wprowadza sie potrzebne ilosci aktywato¬ rów przez kolejne nasycanie go wodnymi roztworami soli i wytracanie tych soli. Tle¬ nek magnezu, otrzymywany przez prazenie, posiada duza zdolnosc wchlaniania mate¬ rialu aktywujacego i z latwoscia chlonie odpowiednia ilosc substancji aktywujacych, rozpuszczonych w wodzie albo wytraco¬ nych z wodnych roztworów. W celu za¬ pewnienia calkowitej adsorpcji soli z ich roztworów oraz równomiernego rozprowa¬ dzenia ich na tlenku magnezu wprowadza sie go do stosunkowo rozcienczonych roz¬ tworów i nastepnie roztwory gotuje sie, az do calkowitego pochloniecia materialu roz¬ puszczonego. Nastepnie rozpuszczalnik u- suwa sie przez filtrowanie ewentualnie pod cisnieniem lub odparowanie. Dalsze szczególy postepowania podane sa ponizej w przykladzie. Kolejnosc dodawania do tlenku magnezu dwóch tych aktywatorów jest dowolna. Najlepiej jest jednakze naj¬ pierw osadzic chromian olowiu, a nastep¬ nie siarczan cynku. Odwracajac kolejnosc osadzania soli na tlenku magnezu otrzy¬ muje sie katalizatory o gorszych wlasci¬ wosciach.Katalizator ten mozna stosowac w do¬ wolnych urzadzeniach znanych. Wiekszosc takich urzadzen stanowi piec zaopatrzony w wezownice ogrzewana oraz komore re¬ akcyjna. Paliwo poddawane obróbce prze¬ puszcza sie przez wezownice, w której o- grzewa sie ono do temperatury wywoluja¬ cej tylko nieznaczne rozszczepianie sie.Ogrzane produkty prowadzi sie nastepnie do wiekszej komory reakcyjnej, w której reakcje przemiany wykancza sie. Dalsze czesci urzadzenia sluza do frakcjonowania produktów w celu usuniecia lekkich desty¬ latów jako przedgonu oraz ponownego wprowadzania do urzadzenia produktów posrednich i czesciowo przemienionych o- raz usuniecia ciezkich i latwo zweglaja¬ cych sie osadów. W urzadzeniach tego ro¬ dzaju katalizator umieszcza sie przewaznie w komorze reakcyjnej jako srodek wypel¬ niajacy, najlepiej w postaci ksztaltek cy¬ lindrycznych albo ziarn przechodzacych przez sito o gestosci 2 — 4 oczek na 1 cm2.Katalizator mozna równiez stosowac w urzadzeniach nie posiadajacych przestrze-ni reakcyjnej; wtedy katalizator w postaci ksztaltek umieszcza sie w szeregu rur ogrzewczych wezownicy.Temperatury korzystne do przeprowa¬ dzania sposobu wedlug wynalazku leza w granicach od 400 do 700°C, jednakze prze¬ waznie stosuje sie temperatury od 500 do 600°C. W wiekszosci przypadków stosuje sie temperatury okolo 540°C lub nieco wyzsze. Okazalo sie, ze czas zetkniecia sie z materialem kontaktowym moze byc krót¬ szy niz 20 sekund, a na ogól wystarcza okres 3 do 5 sekund/ Ponizszy przyklad przedstawia wyniki otrzymane przy zastosowaniu sposobu we¬ dlug wynalazku do ulepszania gazolin o malej wartosci przeciwstukowej'.Sto czesci wagowych wypalonego ma¬ gnezytu w postaci ziarn przechodzacych przez sito o gestosci 2,4 do 4 oczek na 1 cm2 (wypalonego w temperaturze 800°C w ciagu jednej godziny) traktowano 200 cze¬ sciami wagowymi 5% -owego roztworu dwuchromianu potasu w ciagu pól godziny.Nastepnie odsaczono roztwór i pozostaly tlenek magnezu suszono w temperaturze 300°C. Po wysuszeniu traktowano 200 cze¬ sciami wagowymi 7,5%-owego octanu olo¬ wiu w ciagu pól godziny. Po odsaczeniu katalizator przemyto dokladnie woda de¬ stylowana i wysuszono w temperaturze 300°G. 75 czesci wagowych tak otrzyma¬ nego produktu gotowano ze 150 czesciami wagowymi 25% -owego roztworu siarczanu cynku w ciagu pól godziny. Roztwór odsa¬ czono i katalizator suszono w ciagu kilku godzin w temperaturze 300°C i w koncu w ciagu jednej godziny w temperaturze 600°C.Katalizator umieszczono w pionowej wiezy i przepuszczano pary frakcji nafto¬ wej, wrzacej od 130° do 225°C, bezposred¬ nio przez katalizator w temperaturze 500°C pod cisnieniem atmosferycznym tak. iz pary stykaly sie z katalizatorem w ciagu 4 sekund. Wydajnosc wynosila 92% w sto¬ sunku do materialu wyjsciowego, przy czym produkt uzyskany posiadal liczbe oktanowa 70; przed obróbka paliwo to po¬ siadalo liczbe oktanowa 40. Straty byly spowodowane tworzeniem sie gazów, po¬ siadajacych sredni ciezar czasteczkowy 10, co wskazuje na obecnosc stosunkowo duzej ilosci wodoru. Aktywnosc kataliza¬ tora pozostala zasadniczo stala w ciagu 5 dni, po czym regenerowano go do pierwot¬ nej wartosci przez utlenianie powietrzem w tej samej temperaturze, jaka stosowano do traktowania paliwa. Przed traktowa¬ niem powietrzem nalezy przepuscic przez katalizator pare wodna. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe/ 1. Sposób katalitycznego traktowania paliwa do silników lub jego frakcyj, zna¬ mienny tym, ze paliwo do silników albo jego frakcje, ogrzane do temperatury 450 — 700°C, przepuszcza sie pod cisnie¬ niem atmosferycznym albo wyzszym od atmosferycznego przez katalizator w po¬ staci ziarn lub ksztaltek, utworzony z o- trzymanego przez uprzednie wyprazenie weglanu magnezu lub magnezytu tlenku magnezu, na którym osadzono kolejno chromian olowiu i siarczan cynku.
2. 2. Sposób wedlug zastrz/ 1, znamien¬ ny tym, ze paliwo utrzymuje sie w zetknie¬ ciu z katalizatorem w ciagu 3 — 20 se¬ kund.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tym, ze paliwo przepuszcza sie przez katalizator w temperaturze 500° — 600°G w ciagu 3 — 5 sekund.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1—3, zna¬ mienny tym, ze stosuje sie katalizator utworzony z tlenku magnezu, na którym osadzono kolejno chromian olowiu i siar¬ czan cynku w ogólnej ilosci do 10% wago¬ wych w stosunku do tlenku magnezu. Universal O i 1 Products Co. Zastepca: Inz. R Winnicki?' rzecznik pitetftowy, Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa PL