PL8664B1 - Sposób i urzadzenie do rozkladania zapomoca destylacji pod cisnieniem weglowodorów ziemnych i mineralnych albo ich destylatów. - Google Patents

Description

Znane sa rozmaite sposoby rozkladania wysoko wrzacych produktów zapomoca de¬ stylacji pod cisnieniem, przyozem konieczne jest uzywanie bardzo wysokich cisnien az do 100 atm i zwyz. Tereakcje rozkladu zo¬ staja równoczesnie wykonywane przy bar¬ dzo wysokich temperaturach tak, ze apara¬ tura potrzebna dla znanych sposobów desty- lacji musi odpowiadac bardzo wysokim wy¬ maganiom. Azeby osiagnac powyzsize ci¬ snienie i temperature, musza byc przeno¬ szone na materjal destylowany bardzo wielkie ilosci ciepla, wobec czego konieczne sa banki retortowe o wielkiej grubosci scia¬ nek.Starano sie w rozmaity sposób ominac, przy zwyklem zewnetrznem ogrzewaniu, trudnosci powstajace przez grubosc scian baniek. Dla tego celu majac/ byc rozlozo¬ nym materjal ogrzewano, zamiast w ban¬ kach — w rurach, azeby osiagnac potrzebna powierzchnie dla dzialania ciepla; albo np, natryskiwano w przestrzen reakcyjna plynne metale w stopionym stanie (olów), albo materjal destylowany przeprowadza¬ no przez plynny metal. Przy tych sposo¬ bach powstaja wielkie trudnosci z powodu koksowania na ogrzewalnych powierzch¬ niach a reakcja ogrzewania ma z tego po¬ wodu taki przebieg, ze równolegle z wy-dzieleniem koksu ma miejsce tworzenie sie znacznej ilosci gazu,,,przez co zmniejsza sie wydajnosc lekkich i plynnych wytwo¬ rów.Rozkladanie pod cisnieniem wyzej wrza¬ cych weglowodorów na nizejwrzace produk¬ ty wedlug znanych sposobów, jest pola¬ czone z tak zwanem wedrowaniem wodoru, poniewaz wodór nasyca, na koszt pozosta¬ losci, nizej wrzace wytwory. Najskrajniej- szym przypadkiem byloby powstanie wol¬ nego wodoru a gazów o wysokiej zawartosci wodoru (metan) z jednej strony, a koksu naftowego, jakof pozostalosci, z drugiej strony. Jezeliby sie udalo jednak przepro¬ wadzic rozklad w ten sposób, ze np. z na¬ syconych weglowodorów typu C n #211-1-2 ulamki typu olefiny Cn H2n, albo z nafte- nów o wyzszym czasteczkowym ciezarze, zostalyby utworzone olefmy o nizszym cza¬ steczkowym ciezarze, teoretycznie nie two¬ rzylby sie wogóle wolny, czysty wegiel i wolny wodór.Ponizszy wynalazek wychodzi z zalo¬ zenia, ze wyzej wymieniony skrajny przy¬ padek tworzenia sie z jednej strony wolne¬ go wodoru i bogatych w wodór gazów, z drugiej strony — koksu naftowego ma miejsce przy wyzszych temperaturach, co jest juz znanem np. z fabrykacji olejowego gazu. Tworzenie koksu nastepuje szczegól¬ nie na poWerzchtiiach ogrzewalnych, po¬ niewaz z powodu szybkiego podnoszenia sie temperatury powstaja nadtemperatury, po¬ trzebne do .wytworzenia sie koksu. Przez koks osadzony na powierzchni ogrzewalnej pogarsza sie dalej przenosizenie ciepla z paleniska zewnetrznego na zawartosc ban¬ ki, przez co powlstaje znowu nadtempera- tura, a wiec zwiekszone wydzielanie sie ko¬ ksu.Znaleziono, ze przy rozkladaniu pod ci¬ emieniem w*yzej wlzacyjch1 weglowodorów w nizej wrzace o typie benzynowym, utrzy¬ mywanie szczególnie wysokich temperatur niema tego rozstrzygajacego zriaczenia, ja¬ kie jest mu wogóle przypisywane. Doklad¬ ne próby wykazaly przeciwnie, ze rozkla¬ danie pod cisnieniem nastepuje juz przy stosunkowo niskich temperaturach, o ile cisnienie osiagnelo pewna wartosc. Chodzi tu jednak o zwrotne reakcje tak, ze wytwa¬ rza sie chemiczna równowaga, to znaczy stan przy którym obecne sa w pewnych ilo¬ sciach zarówno pierwotne, jak tez i nowo wytworzone materjaly, niezmieniajace sie dalej, póki trwaja te same stosunki. Równo¬ wage te naruszano dotychczas przez zwyzke temperatury osiagajac przez to dalszy roz¬ klad, przyczem jednak popierano tworzenie sie gazowych produktów posrednich i koksu.Wedlug wynalazku temperatura, której nadano wysokosc konieczna do osiagniecia potrzebnego cisnienia, zostaje utrzymywa¬ na stala, a równowaga zostaje bez przerwy przez to naruszana, ze tworzone nisko wrzace weglowodory zostaja bardzo szyb¬ ko wydalane z mieszaniny reakcji przez do¬ prowadzanie wielkich ilosci ciepla w jed¬ nostce czasu. Podczas gdy przy znanych sposobach rury plomienne rozgrzewane sa przy koncu procesu az do ciemno czerwo¬ nego zaru, co odpowiada temperaturze 500 — 600°, temperatura podnosi sce przy ponizszym wynalazku zaledwie ponad 400° i moze byc jeszcze daleko nizsza przy la¬ two rozkladalnych olejach.Okazalo sie dalej przytem, 'ze takze inna okolicznosc dziala jezeli nie rozstrzy¬ gajaco, to przeciez znacznie na wynik roz¬ kladajacej destylacji a mianowicie wzajem¬ ny stosunek objetosci plynnych faz i cal¬ kowitych gazowych faz, a wiec stosunek objetosci plynu do przestrzeni gazu. Celem osiagniecia reakcyjnego cisnienia musi wy¬ parowac oznaczona procentowa ilosc ply¬ nu. Jezeli przestrzen gazowa jest za wiel¬ ka, musi wyparowac zarówno odpo¬ wiednio wielka czesc wysoko wrzacych, jeszcze nierozlozomych weglowiodorówv az zostanie osiagniete cisnienie tak, ze mie¬ szanina par zawiera mniej nizej wrzacychCzesci, Z drugiej strony pary nizej- wrza¬ cych skladników, przy zbyt malej przer strzeni gazowej, zostaja obciazane z powo^ du silnego wrzenia plynu mglami i kropla¬ mi jeszcze nierozlbzonych wysokowrza- cych skladników. Przy szybkiem przepro¬ wadzeniu rozkladania pod cisnieniem jest wiec koniecznem, azeby przestrzen gazowa nie zostala o tyle zwiekszona ponad roz¬ miar potrzebny do zapobiezenia mecha¬ nicznemu porywaniu plynu, azeby wyparo¬ waly bezcelowo, celem wywolania reakcyj¬ nego cisnienia, jeszcze nierozlozone, wyso¬ ko wrzace skladniki destylowanego mate¬ rjalu. Najlepszy stosunek objetosci plynu do gazowej przestrzeni trzeba wynalezc empirycznie dla kazdego materjalu i na^ stepnie stale utrzymywac podczas calego przebiegu.Ten nowy sposób nie moze jednak zo¬ stac wykonany w dotychczas znanej apara¬ turze, poniewaz ogrzewalne powierzchnie nie wystarczaja, azeby doprowadzic do de¬ stylowanego materjalu tych ilosci ciepla, które konieczne sa do naruszenia równowa¬ gi bez nadtemperatury, tylko przez dosta¬ tecznie szybkie przedestylowanie utworzo¬ nych lekko plynnych weglowodorów, azeby tak sce wyrazic, w chwili ich powstania Przyspieszenie procesu destylacyjnego jest juz przez to ograniczone, przy przeprowa¬ dzeniu go znanemi srodkami, ze cala masa destylowanego materjalu musialaby stracic za wiele ciepla z powodu ciepla pa¬ rowania; tworzenie nisko wrzacych u- dzialów musialoby sie juz z tego po¬ wodu zmniejszyc. Sposób ten mozna urzeczywistnic w bardzo odpowiedni i pro^ sty sposób zapomoca elektrycznego, oporo-; wego grzejnika (wewnetrznego opalania), jakie chroni austrjacki patent Nr 90467. Za¬ sada tego oporowego grzejnika polega na tern, ze przez uzycie oporników o wielkiej powierzchni, która rozdziela sie przez cala przestrzen plynu banki, zostaja przenoszo¬ ne wielkie ilosci ciepla, przy malych rózni¬ cach temperatury miedzy destylowanym materjalem a grzejnikiem. t Celem osiagniecia najlepszych wyników pozadanem jest skonstruowanie takich we¬ wnetrznych elektrycznych ogrzewan, iz srodkami pomocniczemi do wywolywania reakcji. Stransky wprowadzil juz przed 20 laty w praktyce (patent austrjacki Nr36421) wbudowe mieszadel w banki krakowe, ce¬ lem ominiecia tworzenia koksu przy proce¬ sie krakowania. Jasnem jest, ze oba te spor- sóby, dazace do tego samego celu, uzupel¬ niaja sne i powoduja wobec tego wieksza wydajnosc przy ich równoczesnem uzywar niu. Przez rozgrzanie destylacyjnego mate¬ rjalu na opornikach o wielkich powierzch¬ niach, porozdzielanych w calej przestrzeni plynu, osiaga sie zredukowanie do mini¬ mum wydzielenia wegla i tworzenia gazu; jezeli prócz tego plyn utrzymuje sie pod¬ czas procesu rozkladania w szybkim ruchu tak, ze w danym punkcie banki nie powsta¬ je nadtemperatura, a cieplo wywolane w opornikach jak najszybciej odprowadza sie ku wszelkim punktom, zaleta wewnetrzne¬ go ogrzewania otrzymuje wieksze znacze¬ nie, z tym wynikiem, lze zostaje zwiekszo¬ na w olbrzymiej mierze wydajnosc plyn¬ nych weglowodorów o charakterze ben¬ zyny.Elektryczne opalanie umozliwia oprócz tego przeprowadzenie reakcji w normalnym cylindrycznym kotle, który posiada kon¬ strukcyjnie, przy oiajmniejszem (zapotrze¬ bowaniu materjalu, najwieksza wytrzyma¬ losc na cisnienie. Naczynia reakcyjne moga byc zupelnie otoczone odpowiednia war¬ stwa izolujaca, przez co. osiaga sie wielka oszclzednosc ciepla.Mozliwem staje sie przez to, ze przy uzyciu elektrycznego, oporowego opalania, zwiazanie w agregacie do destylowania pod cisnieniem, zaopatrzonym w mieszadlo, destylowanego materjalu na 10% i mniej pozostalosci, prteyczem otrzymuje sie nad¬ zwyczaj drobna ilosc tym sposobem wy- — 3 —tworzonego koksu, jako drobny proszek w pozostalosciach. Te ostatnie moga byc od¬ dalone z reakcyjnego naczynia w ciaglym pweibiegu. Tworaeiaiegazu jest równiez zre¬ dukowane do minimum i przekracza rzad¬ ko%% uzytego materialu.Sposób ten zostal tak udoskonalony, ze przdbieg jest prawie ze automatyczny z powodu mozliwosci naj d-okladnie j szego re¬ gulowania elektrycznego doprowadzania ciepla- Cisnienie i temperatura zostaja u- trzyinywiane przez zaromierze i miarowni- ki preznosci w zadanych stalych granicach, co jest poreka zarówno wielkiej pewnosci roboczej, jak tez zupelnej jednostajnosci produktów reakcji. Sposób ten umozliwia tez ciagle przeprowadzanie go na jednym agregacie. Przy wiekszych zakladach moga jednak byc zlaczone w szeregu dwa lub wiecej agregatów, przez które destylowa¬ ny materjal przeplywa kolejno.Opisany sposób umozliwia przeprowar dzenie w automatycznie pracujacej, zwie¬ zlej aparaturze rozkladu, pod cisnieniem wyzej wrzacych weglowodorów w nizej wrzace weglowodory o charakterze benzy¬ nowym, przyczem np. otrzymuje sie z malo¬ polskiego oleju gazowego wydajnosc 60%, w granicach wrzenia od 35°—170°C. Przez unikanie kazdej nadtemperatury, przy roz¬ grzaniu mozna latwo stale utrzymywac, kazdorazowo dla rozkladu materjalu, naj¬ lepsza reakcyjna temperature, przez co o- siaga sie wielkie wydajnosci przy stalym skladnie produktów reakcji.Rysunekj przedstawila schematycznie dwa przyklady wykonania urzadzen do przeprowadzania sposobu.Na fig. 1 oznacza 1 cylindryczny reak¬ cyjny kociol, w którym znajduja sie elek¬ tryczne ogrzewajace oporniki 2, po¬ siadajace wielka powierzchnie. Zasila¬ ne zostaja one przez przetwornik 3, do którego doplywa prad przez poten¬ cjalowy regulator 4. Silnik steruja¬ cy 5 regulatora potencjalu steruje sie w zaleznosci od stanu pary w kotle /. Dla tego celu wlaczony jest w obwód pradu sil¬ nika 5 manometr 6, stojacy pod cisnieniem kotla i niedzialajacy na silnik 5 przy o- znaczonem robocteem cisnieniu; podnosze¬ nie sie i spadek tego cisnienia wplywa na silnik 5 w kierunku zmniejszenia, a wzgled¬ nie zwyzki doprowadzania energji. Takie, zalezne od cisnienia pary, sterowanie moze byc zastapione przez sterowanie zalezne od temperatury; nalezy jednak dawac pierw¬ szenstwo pierwszemu, poniewaz przy ma¬ jacych tu znaczenie zmianach stanu male zmiany temperatury odpowiadaja wielkim zmianom cisnienia.Do dna kotla przylaczony jest przewód odplywowy 7 dla pozostalosci, w który wlaczony jest redukcyjny zawór 8, stero¬ wany prtzez silnik 9, w zaleznosci od stano¬ wiska plynu w kotle. Wedlug przedstawio¬ nego przykladu wykonania, w obwód pra¬ du silnika 9 wlaczony jest pojemnik, skla¬ dajacy sie z dwu pólosiowych, zanurzonych w plyn rur 10 i 11. Stala nieprzewodnosc pojemnika zmienia sie z wysokoscia pozio¬ mu plynu w kotle, poniewaz wartosci stale dla plynnego i gajowego oleju sa rózne.Odpowiednio do tego imienia sie przy zmianie stanowiska plynu pojemnosc i re¬ gulujacy silnik 5 zmienny prad, przeply¬ wajacy przez pojemnik.Pary wytworzone w kotle przechodza przez rure 12 do skraplacza 13, zaopatrzo¬ nego w pierscienie Raschiga i odchodza przez przewód 14, w który wlaczony jest redukcyjny zowór 15, sterowany w zalezno¬ sci od temperatury na powale skraplacza.Dla tego celu wlaczony jest w obwód pradu silnika 16 sterujacego redukcyjny zawór, pyrometr 17, stojacy pod dzialaniem tem¬ peratury przy powale skraplacza. Jezeli temperatura podniesie sie ponad oznaczona przedtem wartosc, dlawienie zaworu zwiek¬ sza sie; w przeciwnym razie zmniejsza sie pno. Nastepstwem tego jest to, ze odcho-dza ciagle tylko produkty rozkladu poza¬ danej temperatury wrteenia.Przewód 14 przylaczony jest do apara¬ tu przeciwpradowego \18, którego zewnetrz¬ ne rury oplókiwane sa przez pary przycho¬ dzace ze skraplacza. Pary zgeszczaja sie w chlodnicy 19, polaczonej z aparatem 18 przez przewód 20. Do organu dlawiacego 8 przewodu 7 przyladzony jest dla pozo¬ stalosci kociol bez cisnienia 21, w którym pozostalosc rozpreza sie, celem uzyskania nizej wrzacego materjalu, przyczem tenze opuszcza kociol na górnym koncu i izostaje sprezony w chlodnicy 22. Ciezka pozosta¬ losc zostaje odciagnieta z dna kotla i do¬ prowadzona do przeciwpradowego aparatu 23.Urzadzenie to pracuje w ten sposób, ze manometr 6 zostaje ustawiony na zadane cisnienie, pyrometr 17 — na zadana tem¬ perature, a pojemnik 10, 11 — na empi¬ rycznie Oznaczony poziom. Weglowodory, majace byc destylowane, zostaja najpierw wtloczone w jednostajnym pradzie przez pompe 24 do przeciwpradowego aparatu 18 stad dostaja sie do aparatu 23 i przez przewód 25 do kotla, gdzie je ogrfeewaja elektryczne grzejniki. Celem zapobiezenia tworzeniu sie koksu, utrzymuje sie miesza¬ dlem 26, napedzanem silnikiem, plyn w ru¬ chu. Temperatura, a wzglednie cisnienie par, zostaje utrzymywane stale w tej samej wysokosci, przez regulowanie zapomoca ma¬ nometru 6, doprowadzania energji do silni¬ ków w odjpowiedni sposób. Stalym pozo¬ staje równiez stosunek przestrzeni pary do zawartosci plynu, gdyz organ dlawiacy 8 zostaje sterowany przez pojemnik 10, U, którego stala nieprzewodnosc zalezna, jest od wysokosci poziomu. Do regulowania po¬ ziomu moze sluzyc tez kazde inne automa¬ tycznie regulujace urzadzenie, np. regula¬ tor poziomu „Arca". Wkoncu, pary wy¬ chodzace ee skraplacza beda posiadaly równiez ciagle te sama temperature, ponie¬ waz dzialanie oziebienia skraplacza zostaje regulowane przez ustawienie organu dla¬ wiacego 15 w zaleznosci od temperatury.Przy przykladzie wykonania wedlug fig. 2, ekonomja ciepla -zostaje ulepszona przez szczególne wykonanie i uklad grzejników, przyczem zaoszczedza sie równoczesnie mieszadla, Grzejniki skladaja sie z wezow- nic 27, zastosowanych po czesci w nadbu- wie kotla 28, dzialajacej jako oziebiacz, po czesci — w samym kotle. Weglowodory, majace byc destylowane, plyna przz we¬ zownice 27 do kotla, rozgrzewaja sie pod¬ czas ruchu i opuszczaja wezownice na dol¬ nym koncu z temperatura! potrzebna dla re¬ akcji. Do regulacji doprowadzania ciepla sluzy, jak w pierwszym przykladzie wyko¬ nania, manometr 6. Pary wydobywajace sie z kotla plyna przeciw plynowi. Ciezsze czesci skladowe zgesfcczaja sie na wezowni- cy i oddaja w jej ruchach cieplo zgeszcze- nia plynowi podczas gdy lekkie czesci skla¬ dowe uchodza niestezone z glowy skrapla¬ jacej nadbudowy. Wezownice zastepuja wiec pierscienie Raschiga, które w prze¬ ciwnym raizie musialyby byc zastosowane w skraplaczu. Przez to ekonomja ciepla zo¬ staje znacznie ulepszana, poniewaz cieplo stezenia par niecdehodzacych zostaje uzy¬ te do rozgrzania plynu. Oprócz tego zaleta stosowania wezownic jest utrzymywanie plynu podczas rozgrzewania w ruchu tak, ze zbednem jest osobne mieszadlo. Wyko¬ nanie organów sterujacych jest takie samo, jak przy pierwszym przykladzie wykona¬ nia. PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób rozkladania zapomoca de¬ stylacji pod cisnieniem weglowodorów, ole¬ jów ziemnych i mineralnych albo innych destylatów, znamienny tern, ze po osiagnie¬ ciu temperatury, wystarczajacej do wywo¬ lania potrzebnego cisnienia, temperatura zostaje utrzymywana stala, a równowaga zostaje przez to bez przerwy naruszana, ze — 5 —utworzone nizej wrzace weglowodory zo¬ staj a odprowadzone z reakcyjnej miesza¬ niny z wielka szybkoscia, przez doprowa¬ dzenie wielkich ilosci ciepla w jednostce czasu, 2. Rodzaj wykonania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze najdogodniej¬ szy stosunek miedzy objetoscia plynu a przestrzenia gazu zostaje empirycznie o- znaczony dla pewnego mater jalu destylo¬ wanego i utrzymywany podczas calego przebiegu rozkladu stalym lub prawie sta¬ lym. 3. Rodzaj wykonania sposobu wedlug zastrz. 1 i 2, przy uzyciu wewnetrznego o- palania, znamienny przez uzycie oporników ogrzewalnych o wielkiej powierzchni, roz¬ dzielonych przez cala przestrzen plynu banki destylacyjnej, celem mozliwosci przenoszenia w jednostce iozasu, miedzy destylowanym materjalem a grzejnikiem, wielkich ilosci ciepla przy najmniejszej róznicy temperatury, 4. Rodzaj wykonania sposobu wedlug zastrz. 1 — 3, znamieniny tern, ze takie e- lektryczne ogrzewanie skombinowane jest z pomocniczemi srodkami dla wywolania dzialania mieszajacego, 5. Sposób wedlug zastrz, 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze dla reakcji rozkladu najdo¬ godniejsze warunki temperatury i cisnienia zostaja utrzymywane stalemi, przez auto¬ matyczne sterujace urzadzenia, np. ogniwa termoelektryczne i regulatory cisnienia, wy¬ wolujace zmiane doprowadzania elektrycz¬ nej energji. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze destylacja odbywa sie w kilku sizeregowo zlaczonych naczyniach pod cisnieniem równoczesnie i stale, przy- czem destylowany materjal przeplywa ko¬ lejno te naczynia. 7. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz. 1 — 6, (znamienne tern, ze mieszanina reakcji zostaje wpompowana z niezmieniajaca sie chyzoscia w kociol, za¬ opatrzony w elektryczne wewnetrzne opala¬ nie, a pozostalosci (zostaja odprowadzone przez dlawiacy o^gan, sterowany w zalez¬ nosci od poziomu plynu w kotle w takiej mierze, w jakiej zmienia sie stosunek prze* strzeni pary i plynu. 8. Rodzaj wykonania urzadzenia we* dlug zastrz. 7, znamienny przez dwie za¬ nurzone w plyn, wspólosiowe rury (10, 11) które dzialajac jako pojemnik o zmiennej stalej nieprzewodnosci, wlaczone sa w ob¬ wód pradu silnika sterujacego organ dla¬ wiacy (8) w przewodzie odprowadzajacym pozostalosci. 9. Urzadzenie wedlug zastrz. 7, zna¬ mienne tern, ze elektryczne grzejniki skla¬ daja sie »z wezownic {27), przez które zo¬ staje przeprowadzona mieszanina reakcji, azeby utrzymac ja w ruchu podczas roz¬ grzania, 10. Urzadzenie wedlug zastrz. 9, zna¬ mienne tern, ze wezownice sa zastosowane w nadbudowie (28) kotla, dzialajacej jakt skraplacz, przez który odchodza wytworzo¬ ne pary w pnzeciwpradzie do wprowadzo¬ nej mieszaniny reakcji. F r i t z H a n s g i r g. S i e g m (u n d S t r a n s k y. Zastepca: Inz. H. Sokal* rzecznik patentowy.ygy AM AAA Do opisu patentowego Nr 8664. Ark. i. PL PL