Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_2524
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_217612.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=217612&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB217612A
[]
Процесс его производства. Я, Уильям Бич Пратт, гражданин Соединенных Штатов Америки, проживающий по
адресу: Пайн-стрит, 28, Уэлсли-Хиллз, город Уэлсли, округ Норфолк, штат Массачусетс, Соединенные Штаты
Америки, инженер-химик, настоящим заявляю о характере моего изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Существуют определенные
коагулированные вещества, такие как каучук, гуттаперча и балата, которые до сих пор не поддавались
попыткам эмульгировать или диспергировать в мелкодисперсном состоянии в воде. Эти вещества
первоначально встречаются в природе в виде латексов, в которых коллоидные частицы диспергированы в
сывороткоподобном водном теле, содержащем другие органические вещества. В результате различных
процессов эти коллоидные частицы коагулируются, образуя сырой каучук, балату или гуттаперчу, в
зависимости от конкретного случая. После того как эти тельца были коагулированы, считалось невозможным
их декоагулировать без деполимеризации, «но я обнаружил, что это возможно!»
простым способом дезагрегировать эти ранее свернувшиеся структуры и диспергировать их в мельчайших
частицах в водной среде, не влияя на их первоначальные характеристики или качества. Таким образом, с
помощью этого процесса можно, без существенной деполимеризации, диспергировать в воде сырой каучук
так, чтобы его частицы имели практически ту же форму и тот же порядок величины, что и исходные частицы
каучука в латексе; в этом случае диспергированные частицы могут быть повторно агрегированы в виде сырого
каучука, вулканизированы и обработаны иным образом точно так же и с теми же результатами, что и
исходный коагулированный или сырой каучук. В случае неочищенного или предварительно коагулированного
каучука, водная дисперсия или эмульсия не является каучуковым латексом, поскольку в ней отсутствуют
некоторые другие органические вещества, присутствующие в исходном латексе. Согласно данному
изобретению, коагулированное вещество, такое как сырой каучук, эмульгируется в воде путем растворения
этого вещества в летучем растворителе и эмульгирования раствора в воде путем постепенного добавления и
перемешивания воды в растворе до тех пор, пока не произойдет изменение фазы.
состояние в воде. Вещество растворяют при обычных температурах вместе с растворимым омыляемым
агентом, таким как олеиновая кислота, а затем постепенно добавляют и перемешивают в указанный раствор
воду, содержащую аммиак в количестве, достаточном для омыления указанного агента, до тех пор, пока не
произойдет желаемое изменение фазы. Вкратце, процесс заключается в том, чтобы сначала растворить
свернувшееся вещество (например, сырой каучук, полученный из Hevea Braziliensis) в растворителе
ароматического или карбоциклического ряда, таком как бензол (C6H6), бензол, толуол, ксилол или другой
подобный растворитель, вместе с омыляемым агентом, например, жидкой жирной кислотой или глицеридами
жирных кислот. В раствор постепенно добавляют воду, содержащую омыляющее вещество, такое как аммиак,
подходящий амин или замещенный аммиак, в результате чего в растворе непосредственно образуется
эмульгирующее вещество или аммиачное мыло. Добавление воды продолжается до тех пор, пока не
произойдет фазовый переход, в результате которого вода в конечном итоге образует непрерывную фазу, а
каучук и его растворитель — дисперсную фазу эмульсии.
Все это достигается без нагревания, но с постоянным перемешиванием, сначала для обеспечения
равномерного распределения омыляющего агента по всему раствору каучука, затем для равномерного
распределения аммонированной воды по всему раствору, а при изменении фазы — для равномерного
распределения раствора каучука по всей водной среде. Сейчас, ! Путем испарения летучий растворитель
может быть удален. В ходе этой процедуры коагулированная гуттаперча, балата или другие подобные
коагулированные вещества, первоначально находившиеся в виде дисперсии в латексе, могут быть
сформированы в водную эмульсию. Утверждая, что омыляемое вещество растворено в растворе и что
омыляющее вещество добавлено в воду, я использую термин «омылять» не в том смысле, что обязательно
происходит гидролиз, но в... Поза превращается в мыло. Таким образом, хотя в качестве омыляемого
вещества можно использовать подходящее животное или растительное масло, или сульфированное масло,
как уже говорилось ранее, с превосходными результатами можно использовать олеиновую кислоту в качестве
омыляемого вещества.
Характер мыла, используемого в качестве эмульгирующего или стабилизирующего агента, должен быть
таким, чтобы оно не вызывало агломерацию или коагуляцию диспергированных резиновых шариков,
поскольку некоторые металлические мыла вызывают коагуляцию или разрушение части эмульгированных
тел. Насколько я понимаю, аммиачное мыло является единственным мылом, которое следует использовать в
качестве эмульгирующего агента при образовании водной эмульсии каучука, балаты или гуттаперчи, когда
необходимо получить мыло in situ в растворе каучука, поскольку омыление может быть осуществлено при
относительно низкой температуре, при которой предотвращается коагуляция дисперсной фазы эмульсии, так
как для таких эмульгируемых тел характерно их коагуляция при нагревании. Хотя можно сначала образовать
мыло и добавить его в воду, которая размешивается в растворе резины, тем не менее, при этом не
достигается та степень дисперсии резиновых шариков, которая достигается путем образования мыла
непосредственно в резине.
Следующий пример послужит образцом для производства водной сырой нефти. Бензол (или коммерческий
бензол) – растворить 250 граммов сырой или предварительно свернувшейся резины (балата или гуттаперча)
и 20 граммов олеиновой кислоты при надлежащем перемешивании при нормальной (т.е. сезонной или
комнатной) температуре. Тщательно смешайте 20 граммов аммиака с вязкостью 26° по Боме с 750 граммами
воды. Затем медленно и постепенно добавляйте воду в резиновый раствор, тщательно перемешивая ее.
Диспергированные или рассеянные частицы олеиновой кислоты в растворе каучука омыляются in situ
аммиаком, образуя аммиачное мыло, которое, по-видимому, действует как эмульгирующий агент и
стабилизирует конечную эмульсию. По мере постепенного добавления аммонизированной воды к раствору
бензола в резине и его перемешивания, вода сначала образует дисперсную фазу эмульсии, но по мере
увеличения общего объема добавленной воды происходит фазовый переход, и вода образует непрерывную
фазу, а раствор резины — дисперсную фазу эмульсии.
В результате получается эмульсия белого молочного цвета, которую можно разбавить водой в любой
разумной или рабочей степени. Его можно использовать в полученном виде, но предпочтительно удалять
растворитель путем испарения. Для достижения наилучших результатов предпочтительно проводить эту
процедуру в вакуумном аппарате при низкой температуре (например, не выше 50°C) для регенерации
растворителя. Эмульгированный каучук легко коагулируется добавлением уксусной кислоты или другого
коагулирующего агента, нагреванием или интенсивным перемешиванием эмульсии, или нанесением одной
капли эмульсии на поверхность, объем которой в 10 000 раз превышает объем эмульсии. При этом
коагулированный каучук обладает всеми характеристиками исходного сырого или коагулированного каучука
до эмульгирования и после надлежащей промывки и сушки может быть вулканизирован. такой же древесина,
как и исходный сырой каучук. Кроме того, я обнаружил, что возможно эмульгировать серу в резиновой
эмульсии для последующей вулканизации резины при ее коагуляции из эмульсии.
Также возможно эмульгировать (одновременно с коагулянтом каучука) смолы или другие вещества,
растворимые в обычном используемом растворителе, которые может потребоваться компаундировать с
каучуком или смешивать с каучуком в изделиях или продуктах, производимых с помощью эмульгированного
каучука. В качестве иллюстрации приведем следующий пример: 250 граммов каучука, 25 граммов олеиновой
кислоты, 7,5 граммов серы и 7,5 граммов смолы с помощью перемешивания тщательно растворяют в бензоле
до получения физически однородного раствора. Затем в серно-каучуковый раствор постепенно и медленно
добавляют 750 граммов воды, в которую тщательно вмешали 20 граммов аммиака с температурой Боме 26°.
Происходит то же самое явление, что и описано ранее. Иными словами, вода сначала образует дисперсную
фазу эмульсии, но при постепенном добавлении аммиачной воды происходит фазовый переход, так что вода
образует непрерывную фазу эмульсии, в которой сера, смола, каучук и растворитель диспергированы в
состоянии мельчайшего разделения.
Предпочтительно, теперь растворитель удаляют и регенерируют при достаточно низкой температуре, чтобы
предотвратить коагуляцию! резиновые шарики или частицы. При выполнении описанной в приведенных выше
примерах процедуры следует проявлять осторожность и добавлять аммиачную воду к раствору
эмульгируемых веществ постепенно. В каждом случае при первоначальном постепенном добавлении воды
будет наблюдаться постепенное загустение массы, которое продолжается до тех пор, пока не будет
добавлено достаточное количество воды, после чего происходит изменение фазы. Этот процесс
эмульгирования осуществляется или практикуется с отдельными компонентами или ингредиентами без
нагревания, или при обычной комнатной или разумной температуре, и при этом практически не происходит
потерь летучего растворителя; таким образом, в процессе последующего испарения или дистилляции
растворитель может быть практически полностью восстановлен для повторного использования. В
приведенных выше примерах следует отметить, что используется очень небольшая доля мыла из
эмульгируемого вещества или веществ, а также что аммиака несколько больше, чем требуется для омыления
олеиновой кислоты.
Приблизительно 5–10% (плюс-минус) олеиновой кислоты (по весу) к эмульгируемому веществу достаточно
для получения, при наличии необходимого количества аммиака, достаточного количества мыла для
мельчайшего разделения и диспергирования указанного вещества по всей непрерывной водной фазе. В
случае каучука диспергированные частицы имеют шаровидную форму и по размеру приблизительно
соответствуют (а во многих случаях не превышают) каучуковым шарикам, содержащимся в исходном латексе.
Поскольку олеат аммония нестабилен и легко разлагается, вполне вероятно, что избыток аммиака
препятствует такому разложению. Хотя теоретически я могу получать эмульсии, используя количество
аммиака, достаточное для омыления олеиновой кислоты, я все же считаю желательным иметь аммиак в
небольшом избытке, поскольку, по-видимому, в этом случае я получаю более тонкое диспергирование
эмульгированного вещества. Частицы имеют такую мельчайшую величину, что позволяют развиваться
броуновскому движению. Описанные здесь водные эмульсии могут использоваться при производстве всех
видов войлочных тканей, таких как бумага, картон, коробчатый картон, обшивочная или кровельная бумага
или войлок, или кожаный картон; а также хлопчатобумажный или шерстяной войлок, используемый при
изготовлении каркасов для шляп, войлоков для обуви, тапочек и т. д.; а также для обработки волокон как в
чистом виде, так и в виде пряжи, нитей или трикотажных, тканых или плетеных тканей.
Таким образом, при производстве прочной, водоотталкивающей бумаги, которую можно сгибать без разрыва и
которая легко рвется, грубая резина, или грубая резина и смола или другое водоотталкивающее вещество
эмульгируются описанным выше способом; и после того, как волокнистая пульпа или масса измельчена в
обычном измельчителе до желаемой степени, валик измельчителя предпочтительно поднимают с опорной
плиты и добавляют достаточное количество эмульсии (например, 2,5% эмульгированных веществ на 100% по
весу сухого волокна) к содержимому измельчителя, и работу валика продолжают до тех пор, пока эмульсия
полностью не впитается в волокнистую массу. В случае с каучуком иногда достаточно перемешивания для
коагуляции частиц каучука и их прилипания к волокнам или проникновения в них, но обычно желательно
добавить осаждающий или коагулирующий агент, такой как уксусная кислота, квасцы или другой агент,
используемый для коагуляции каучука из латекса. Затем целлюлоза раскатывается на любой подходящей
бумагоделательной машине либо в виде непрерывного полотна, либо в виде трубки на подающем валу
машины для мокрой бумагоделательной машины.
В случае, если полотно формируется многоцилиндровым станком, верхний или нижний (или оба) слоя листа
могут быть выполнены из любого обычного бумажного материала, а промежуточный слой или слои — из
прорезиненного материала, или же эти условия могут быть обратными, и из прорезиненного материала будет
выполнен только внешний слой или слои листа. Если вещество, используемое вместе с резиной, например,
смола или камедь, способно к слиянию под воздействием тепла, то при желании после достаточного нагрева
и прессования листа для достижения такого слияния его можно нагреть и спрессовать. Когда сера
эмульгируется с каучуком в исходной эмульсии и осаждается вместе с частицами каучука в листовой пульпе,
конечный лист может быть подвергнут вулканизирующей температуре и давлению для осуществления
вулканизации каучука непосредственно в листе. Покрытые или обработанные полотна или ткани могут быть
получены путем пропускания предварительно сформированных листов через водную резиновую эмульсию с
другими эмульгированными веществами или без них, при этом вода из эмульсии удаляется путем испарения.
При производстве кожаных листов или подошв для обуви в измельченную обрезки кожи можно добавлять
резиновую эмульсию вместе с серой и другими подходящими добавками, а затем формировать измельченную
массу в листы — либо с помощью бумагоделательной машины, либо путем прокатки. В этом случае, когда
изделие подлежит вулканизации, сера растворяется в бензоле в процессе образования эмульсии в
достаточном количестве для осуществления вулканизации каучука; таким образом, при последующем
нагревании и прессовании листа каучук вулканизируется непосредственно в листе. Конечно, вместо
измельченной кожи можно использовать целлюлозу, образованную из различных животных или растительных
волокон, или и того, и другого, например, шерсть крупного рогатого скота, древесную целлюлозу,
хлопчатобумажные тряпки и т. д. Разумеется, следует понимать, что вместо добавления серы в эмульсию для
вулканизации каучука, продукт, полученный с использованием моей каучуковой эмульсии или обработанный
ею, может быть вулканизирован любым другим способом, например, с использованием хлорида серы или с
применением сероводорода и диоксида серы.
Возвращаясь еще раз к описанной здесь водной эмульсии или дисперсии каучука, я хотел бы подчеркнуть,
что… В процессе, который я описал, не происходит никакой (если вообще происходит) «деполимеризации»
каучука, подобной той, которая произошла бы, если бы сырой каучук подвергался воздействию повышенных
температур или действию других деполимеризующих агентов. Это имеет первостепенное значение,
поскольку, как уже говорилось ранее, после повторной коагуляции и промывки диспергированного в эмульсии
каучука для удаления коагулирующего агента, аммиака и мыла, коагулированный каучук, по-видимому, ничем
не отличается от исходного сырого каучука до его эмульгирования или диспергирования и, при обработке тем
же способом, дает те же результаты, что и исходный сырой каучук. Подробно описав и определив природу
моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_217613.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=217613&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB217613A
[]
Усовершенствования в области добычи нефтегазодобычи и связанные с ней аспекты. Я, Джон Эдвард
Хакфорд, бакалавр наук, проживающий по адресу: Мекленбург-сквер, 37, Лондон, Западная Канада,
подданный короля Великобритании и Ирландии, настоящим заявляю, что данное изобретение имеет
следующую природу: данное изобретение относится к производству газа из животных, растительных или
минеральных масел, и в частности из тяжелых масел, таких как нефть, и имеет своей целью обеспечить
производство газа чрезвычайно простым способом без образования значительных твердых отложений.
Изобретение вкратце заключается в способе и средствах получения газа из нефти путем частичного сгорания,
при которых пары и продукты частичного сгорания оказывают термическое воздействие на распыленную
нефть или паровую смесь на более ранней стадии. Изобретение также включает в себя способ и средство
получения газа из нефти путем частичного сгорания, при котором пары и продукты частичного сгорания
смешиваются с распыленной нефтью или паровой смесью на более ранней стадии.
Изобретение также включает в себя печь для производства газа из нефти путем частичного сгорания, в
которой частично крекированные газы возвращаются и проходят над топливовоздушной форсункой,
обеспечивая адекватное поддержание температуры форсунки и печи. Изобретение также включает в себя
усовершенствованные методы и средства добычи газа, в основном описанные ниже. В качестве примера
реализации изобретения в одном из его вариантов, я предлагаю емкость из огнеупорного материала, через
центр одного из концов которой внутрь выступает сопло горелки, так что продольная ось последнего
перпендикулярна противоположной торцевой стенке емкости. Рядом с горелкой я предусматриваю одно или
несколько выходных отверстий, через которые газы после крекинга отводятся для использования, причем эти
отверстия могут быть расположены в любом удобном месте таким образом, чтобы газы перед выходом из
емкости проходили в непосредственной близости от сопла. Для запуска печи в холодном состоянии в камеру
сгорания засыпают древесный уголь и поджигают его.
Как только небольшая часть угля раскалится докрасна, дверца печи закрывается и включается подача
воздуха, в результате чего значительная часть поверхности угля начинает светиться белым пламенем. Как
только температура выходящих газов достигнет примерно 200°C, масляный клапан осторожно открывается,
при этом в камеру сгорания распыляется небольшое количество масла, которое сгорает за счет избытка
воздуха. Как только температура выходящих газов превысит примерно 500°C, подача масла будет включена в
требуемых пропорциях, после чего из выходного отверстия начнут выходить горючие газы. В процессе работы
из форсунки под давлением выходят воздух и распыленное масло, а смесь частично сгорает. Однако пламя
стремится удариться о задний конец емкости и отклоняется назад, частично смешиваясь с пламенем на
ранних стадиях и, предпочтительно, в конечном итоге омывая поверхность самого сопла (для поддержания
его температуры), прежде чем выйти через выходное отверстие или отверстия.
После выхода из сопла масло постепенно растрескивается, пока пары масла не попадут в выходной
трубопровод практически полностью растрескавшимся. На практике, благодаря тому, что пламя возвращается
и проходит над поверхностью сопла, температура выходящей смеси масла и газа поддерживается на таком
уровне, что предотвращает образование каких-либо твердых отложений. Таким образом, печь может работать
непрерывно, и все компоненты масла могут быть использованы. В качестве альтернативы запуску печи с
помощью древесного угля, как описано выше, камеру сгорания можно предварительно нагреть, например,
электрическим способом, до температуры около 500°C или до состояния слабого красного каления, а затем
сжечь внутри небольшое количество масла, как описано выше, до тех пор, пока температура выходящих газов
не достигнет примерно 500°C. В., после чего подача нефти осуществляется в количестве, необходимом для
добычи газа. Или же внутреннюю часть камеры можно нагреть примерно до 500°C с помощью газовой горелки
и паяльной лампы, а затем продолжить, как описано выше.
Другой способ запуска, который я могу использовать, — это применение пористой огнеупорной глины или
аналогичного огнеупорного материала для футеровки печи, распыление на нее небольшого количества масла
и сжигание в присутствии потока воздуха. В некоторых случаях я могу придать задней стенке емкости такую
форму, чтобы ее внутренняя поверхность, обращенная к соплу, облегчала поворот пламени назад к
последнему; при этом сосуд может быть цилиндрическим, прямоугольным или любой другой удобной формы.
Кроме того, не обязательно размещать сопло в центре одного из концов емкости, или во всех случаях, когда
возвращающееся пламя действительно проходит над соплом. Например, сопло может быть расположено
рядом с одной стороной емкости, а газы могут быть вынуждены возвращаться путем соответствующего
расположения выходного отверстия и/или установки перегородок, чтобы пламя поворачивало обратно и
проходило через выходящие газы рядом с соплом для выхода из емкости. В соответствии с данным
изобретением, путем крекинга нефти в присутствии воздуха можно получить чистый постоянный газ,
состоящий во всех случаях из азота, а также газообразных углеводородов, водорода и оксида углерода.
Один из последних трех компонентов может быть исключен путем соответствующего изменения температуры,
а фактическое соотношение различных составляющих может контролироваться в определенных пределах
путем соответствующей регулировки подачи масла и воздуха. Усовершенствования в области добычи
нефтегазодобычи и связанные с ней аспекты. Я, Джон Эдвард Хакфорд, бакалавр наук, проживающий по
адресу: Мекленбург-сквер, 37, Лондон, Западный Кейп-1, подданный Великобритании, настоящим заявляю о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к добыче газа из «тяжелой нефти».
Термин «тяжелое масло», используемый в данном описании и в прилагаемых к нему пунктах формулы
изобретения, включает в себя масла животного, растительного и минерального происхождения, содержащие
или связанные с нелетучими или тяжелыми углеводородными остатками, например, асфальтом или углем.
Целью данного изобретения является обеспечение возможности получения твердого газа (без образования
значительных твердых отложений в генераторе) чрезвычайно простым способом.
Согласно настоящему изобретению, масло смешивается с воздухом практически одновременно с подачей в
камеру сгорания воздушно-масляной смеси, при этом последняя частично сгорает. Таким образом, испарение
и сгорание происходят практически одновременно, поэтому предварительный нагрев воздуха не требуется,
хотя газифицируемое в соответствии с настоящим изобретением масло относится к описанному выше
тяжелому типу. Изобретение заключается в получении газа из тяжелой нефти описанного выше типа путем
частичного сгорания смеси воздуха и тяжелой нефти или распыления в нагретой камере, в которой задний
конец зоны инициирования сгорания расположен вблизи сопла горелки, и это сопло с зоной инициирования
сгорания поддерживается (предпочтительно за счет тепла сгорания) при таких температурах, которые
предотвращают осаждение веществ из нефти в камере сгорания. Изобретение также заключается в
получении газа из тяжелого масла путем частичного сгорания смеси масла и воздуха или распыления в
нагретой камере в соответствии с предыдущим абзацем, при этом температура области, прилегающей к
горелке, поддерживается выше примерно 600 °C.
C. Изобретение также заключается в получении газа из тяжелого масла путем частичного сгорания смеси
масла и воздуха или распыла в нагреваемой камере, в которой область инициирования горения
поддерживается предпочтительно за счет теплоты сгорания около или выше 600°C, и таким образом
регулирует образующееся пламя таким образом, чтобы (i) боковые размеры области инициирования горения
оставались меньшими, чем боковые размеры пространства, содержащего пламя, и (ii) пламя не выходило за
пределы выходного отверстия для газа. Изобретение также включает в себя устройство для получения газа из
тяжелой нефти путем частичного сгорания, в котором теплота сгорания используется для поддержания
температуры зоны начала горения на уровне около 600°C или выше, в котором в течение времени, когда
выход газа недостаточен для поддержания надлежащей температуры, нефть полностью сгорает, чтобы
поддерживать устройство в состоянии готовности к производству газа по мере необходимости, при этом
предусмотрено отведение продуктов сгорания при необходимости.
Изобретение также заключается в получении газа из тяжелой нефти путем частичного сгорания смеси нефти
и воздуха или распыленной смеси в нагреваемой камере, в которой рабочая температура (измеренная
непосредственно за пределами области начала горения) поддерживается предпочтительно за счет тепла
сгорания при температурах от примерно 900°C до примерно 1000°C. Изобретение также включает в себя
способ и средства получения газа из тяжелой нефти путем частичного сгорания, как описано выше, в которых
горячие продукты частичного сгорания смешиваются с распыленной нефтью или паровой смесью или иным
образом оказывают на нее термическое воздействие на более ранней стадии. Изобретение также включает в
себя генератор нефтяного газа для получения газа из тяжелой нефти путем частичного сгорания, в котором
горячие продукты возвращаются и обтекают топливно-воздушную форсунку или прилегающую к ней область,
обеспечивая адекватное поддержание температуры в зоне начала сгорания. Изобретение также включает в
себя генератор нефтяного газа для получения газа из тяжелой нефти путем частичного сгорания, в котором
горячие продукты возвращаются по внешней оболочке, внутри которой расположена зона инициирования
сгорания, таким образом, чтобы адекватно поддерживать температуру этой зоны.
Изобретение также включает способ получения газа из тяжелого масла, содержащего или связанного с
тяжелым углеродистым остатком, который заключается в подаче масла под давлением, предпочтительно
немного превышающим атмосферное, вместе с воздухом в соответствующей пропорции в горелку, связанную
с камерой сгорания, и частичном сжигании воздуха и масла внутри последней при температуре, достаточно
высокой для поддержания горения, при этом углерод в тяжелом остатке расходуется в качестве топлива
внутри камеры сгорания и предотвращается отложение в ней твердых остатков, но при температуре,
недостаточно высокой для разложения метана. Изобретение также представляет собой способ получения
газа из тяжелого масла, содержащего или связанного с тяжелым углеродистым остатком, который
заключается в подаче масла и воздуха в соответствующих пропорциях через горелку, связанную с камерой
сгорания, путем воздействия на выходное отверстие для газа пониженного давления и частичного сжигания
воздуха и масла внутри последней.
Изобретение также заключается в обеспечении при производстве газа в соответствии с любым из десяти
предыдущих пунктов термостатическим или пирометрическим регулирующим устройством, приспособленным
для автоматической регулировки относительных пропорций масла и воздуха с целью поддержания
приблизительно постоянного состояния рабочих условий при изменяющейся производительности.
Изобретение также заключается в обеспечении при производстве газа в соответствии с любым из
одиннадцати предыдущих пунктов взаимозависимых средств управления топливом и воздухом, в основном,
как описано, для удобного изменения количества производимого газа. Изобретение также включает в себя
усовершенствованные методы и средства получения газа путем частичного сгорания, в основном, как описано
ниже. Обращаясь к прилагаемым схематическим чертежам: на рисунке 1 показано в проекции удобное
расположение установки в соответствии с настоящим изобретением; на рисунке 2 — вертикальный
продольный разрез печи с установленным соплом; на рисунке 3 — вертикальный поперечный разрез печи; на
рисунке 4 — вертикальный продольный разрез модифицированной формы печи с установленной горелкой; на
рисунке 5 — вертикальный боковой разрез печи, показанной на рисунке 4; на рисунке 6 — вертикальный
продольный разрез дальнейшей модификации; на рисунке 7 — аналогичный вид дальнейшей модификации, и
на рисунке 8 — поперечный разрез конструкции в соответствии с рисунком 7.
Для реализации изобретения в форме, показанной в качестве примера на рисунках 1–3, я предлагаю емкость
b, имеющую облицовку a из огнеупорного материала, через центр одного из концов c которой внутрь
выступает сопло горелки d, так что продольная ось последнего перпендикулярна противоположной торцевой
стенке p емкости или корпуса печи. Горелка включает в себя два концентрических канала, соединенных
соответственно воздухоподающей трубой f и топливоподающей трубой e. Рядом с горелкой I предусмотрено
выходное отверстие j, через которое газы, после частичного сгорания, отводятся для использования; это
выходное отверстие может быть расположено в любом удобном положении таким образом, чтобы газы перед
выходом из емкости проходили в непосредственной близости от сопла d. Для запуска газогенератора на
холодном двигателе в камеру сгорания засыпают древесный уголь и поджигают его. Как только небольшие
участки угля раскалятся докрасна, дверца c, в которую встроена горелка d, закрывается, и включается подача
воздуха, в результате чего значительная часть поверхности угля начинает светиться белым пламенем.
Как только температура выходящих газов достигнет примерно 200°C, масляный клапан плавно открывается,
при этом распыляется небольшое количество масла, которое сгорает внутри камеры сгорания из-за избытка
воздуха. Как только температура выходящих газов превысит примерно 500°C, горелка включается на
требуемую мощность, когда из выходного отверстия горелки начинают выходить необходимые горючие газы.
В процессе работы из форсунки под давлением выходят воздух и распыленное масло, а смесь частично
сгорает. Подача воздуха от вентилятора h регулируется регулирующим клапаном f, а топливо в баке g
подвергается воздействию этого давления воздуха, как видно из рисунка 1, в результате чего топливо
подается к горелке через трубопровод e. Пламя стремится удариться о торцевую стенку емкости и
отклоняется назад, частично смешиваясь с пламенем на ранних стадиях и, предпочтительно, в конечном
итоге омывая поверхность сопла d (чтобы адекватно поддерживать температуру последнего), прежде чем
выйти через выходное отверстие j.
После выхода из сопла масло частично сгорает, и образующиеся пары, наконец, попадают в выходной канал,
не образуя при этом никаких твердых отложений. Выходящий газ, необходимый для прямого сгорания,
например, в котлах и аналогичных устройствах, не требует фильтрации, но для двигателей внутреннего
сгорания и аналогичных применений его следует фильтровать одним из известных способов, например,
пропуская газ через подходящий резервуар, предпочтительно снабженный фильтрующими поверхностями и
средствами для его очистки. На практике в описанном выше примере предотвращение образования
отложений достигается за счет того, что пламя возвращается и обтекает поверхность сопла, обеспечивая тем
самым адекватное поддержание температуры образующейся смеси нефти и газа. Однако этот результат
может быть достигнут иным способом, обеспечивая поддержание зоны инициирования горения при
необходимой температуре (т. е. температуре, превышающей примерно 600 °C). Хотя минимальная
температура около 600 °C указана как необходимая для зоны инициирования горения, рабочие температуры
(измеренные в наиболее горячей части пламени) выше этого значения, а состав и теплотворная способность
образующегося газа варьируются в зависимости от конкретных рабочих температур, используемых в камере
сгорания.
Приведенные ниже анализы иллюстрируют, как можно изменять состав и теплотворную способность газа при
работе при разных температурах; в данном случае используется тяжелое мексиканское бункерное топливо с
удельной плотностью 950/960: Что касается приведенного выше анализа, температура измерялась в точке,
расположенной непосредственно за вершиной зоны начала горения, то есть практически в точке
максимальной температуры пламени; объемы образующегося газа представляют собой кубические
сантиметры (при нормальных условиях) на фунт масла. Для газа, предназначенного для энергетических
целей, желательно избегать рабочих температур, превышающих примерно 1050 °C. В качестве альтернативы
запуску генератора с помощью древесного угля, как описано выше, камеру сгорания можно предварительно
нагреть, например, электрическим способом, до температуры около 500 °C или до состояния слабого красного
каления, после чего подача масла осуществляется в необходимом количестве для производства газа. Или же
внутреннюю часть камеры можно нагреть примерно до 500°C с помощью газовой горелки или паяльной
лампы, а затем выполнить описанную выше процедуру.
Важной особенностью той версии настоящего изобретения, в которой теплота сгорания используется для
поддержания в генераторе необходимой температуры зоны инициирования сгорания, является то, что когда
выход производимого газа падает ниже минимального уровня, необходимого для поддержания этого
температурного режима, топливо и воздух могут быть полностью сожжены внутри печи, чтобы поддерживать
температуру последней и обеспечить возможность немедленного запуска печи для производства газа из
пускового или резервного состояния. При работе в вышеупомянутых условиях полного сгорания продукты
могут быть отведены от обычного газоотводного канала, например, путем отвода через соответствующий
выхлопной канал. Перенаправление потока может быть осуществлено любым удобным способом, например,
задвижкой, управляющей разветвлённым трубопроводом и предназначенной для перекрытия одной ветви
трубопровода перед открытием другой, причём эти средства могут приводиться в действие вручную в
соответствии с выходными условиями или, что удобно, путём соединения перенаправляющего устройства с
регулирующим клапаном топлива.
В некоторых случаях я могу придать задней стенке емкости такую форму, чтобы ее внутренняя поверхность,
обращенная к носику, облегчала поворот емкости в обратном направлении к последнему, и емкость может
быть цилиндрической, прямоугольной или любой другой удобной формы. Кроме того, не обязательно
размещать сопло в центре одного из концов емкости или во всех случаях добиваться того, чтобы
возвращающееся пламя действительно проходило мимо сопла. Например, сопло может быть расположено
рядом с одной стороной емкости, а газы будут вынуждены возвращаться обратно путем соответствующего
расположения выходного отверстия и/или установки перегородок, чтобы пламя поворачивало и проходило
через выходящие газы рядом с соплом для выхода из емкости. Согласно модификации, показанной на
рисунках 4 и 5, сопло d крепится к дверце или торцевой пластине c, как и прежде, но элемент из огнеупорного
материала q в значительной степени защищает горелку от тепла сгорания. b представляет собой корпус печи,
как и прежде, но в этом случае внутри корпуса предусмотрена цилиндрическая футеровка m из огнеупорного
материала, оставляющая пространство r для прохождения горячих продуктов между внешней поверхностью
футеровки и внутренней поверхностью корпуса.
Это пространство r может быть использовано в качестве камеры обогащения, в этом случае масло может
подаваться через трубу n, как показано на рисунке. В этом примере, как показано на рисунке, используется
пирометр k для определения температуры внутри печи, и следует понимать, что в обоих описанных выше
примерах можно получить газ различного качества в зависимости от относительного количества
используемого масла и воздуха, а также от результирующей температуры, определяемой, например, с
помощью пирометра. Я могу предусмотреть автоматическое регулирование относительного соотношения
топлива и воздуха для поддержания приблизительно постоянного состояния рабочих условий при
изменяющейся производительности. Это удобно осуществить с помощью термостатических или
пирометрических приборов. Термостатическое устройство в одном из вариантов исполнения может включать
конический клапан топливной форсунки, установленный на стержне из кремнезема (или другого подходящего
материала с низким коэффициентом теплового расширения), расположенном внутри топливной струи и
жестко закрепленном на конце, удаленном от форсунки.
Топливная форсунка, изготовленная из меди (или другого подходящего материала с высоким коэффициентом
теплового расширения), расположена внутри воздуховода, нагреваемого в соответствии с температурой печи,
например, путем пропускания воздуха через рубашку, окружающую подающую трубу, и жестко закреплена на
конце, удаленном от сопла. Таким образом, когда, например, температура сгорания падает из-за прохождения
избытка топлива через топливную форсунку, струя будет сужаться в продольном направлении и,
взаимодействуя с неподвижным коническим топливным клапаном, уменьшит открытие сопла. Аналогично, при
повышении температуры сгорания из-за недостаточного количества подаваемого топлива, струя будет
расширяться в продольном направлении, что приведет к увеличению диаметра сопла. Пирометрический
прибор в одном из вариантов может включать в себя электрический пирометр, термопара которого
расположена внутри устройства, а также соответствующее дроссельное устройство, которое приспособлено
для управления цепью пирометра таким образом, что, когда, например, показания пирометра «повышаются»,
дроссельное устройство срабатывает для уменьшения соотношения воздуха и топлива.
Аналогичным образом, когда показания пирометра падают, включается дроссельное устройство для
увеличения соотношения воздуха и топлива. Согласно еще одной модификации, топливный бак расположен
на уровне форсунки или вблизи нее и соединен с подачей воздуха в точке, где для подачи топлива доступна
только разница давлений, обусловленная потоком, как в случае использования дроссельного отверстия.
Таким образом, подача топлива пропорциональна подаче воздуха. Предпочтительно выбирать топливную
форсунку, для распыления которой требуется лишь небольшое падение давления. Таким образом,
изменяемая производительность в пределах возможностей печи может быть достигнута по желанию путем
простого регулирования клапана подачи воздуха, при этом заданное качество газа остается практически
неизменным. В качестве альтернативы подаче воздуха под давлением к горелке, как описано выше, при
желании можно обойтись без такой подачи воздуха под давлением, при этом воздуховод и топливный бак
будут подвергаться атмосферному давлению, а вместо этого к выходному патрубку или отверстию j будет
приложено пониженное давление.
В некоторых случаях, для удобства регулирования количества производимого газа, я соединяю воздух и
топливо таким образом, чтобы перемещение одного регулятора осуществляло одновременную регулировку
как топлива, так и воздуха. Этого можно удобно добиться путем механического соединения двух отдельных
воздухо- и топливных кранов или путем установки составного клапана, который одновременно управляет
каналами подачи топлива и воздуха. Для объяснения работы газогенератора и значения термина «зона
инициирования горения» можно обратиться к рисунку 6, на котором представлена модифицированная
конструкция с концентрическим внутренним цилиндром m из огнеупорного материала, имеющим выходные
отверстия для продуктов частичного сгорания. В данном примере горелка состоит из двух концентрических
трубок e и f, причем первая служит для подачи масла и выступает, скажем, на 3/16 дюйма за выходное
отверстие воздушной трубки f, и обе проходят через центрально перфорированный огнеупорный блок v. Блок
v располагается внутри одного конца ствола m, который, в свою очередь, поддерживается с обоих концов
центрально перфорированными огнеупорными дисками w, w и удерживается между торцевыми пластинами x,
x.
Огнеупорный блок y размещается на противоположном конце ствола m, как показано на рисунке, при этом его
открытая поверхность располагается непосредственно за рядом выходных отверстий u, образованных в
стволе. Когда газогенератор работает и производит газ, через соответствующие форсунки выходят нефть и
воздух, и немедленно начинается частичное сгорание. Типичное образующееся пламя представлено
пунктирной областью t, из которых область s, ограниченная оболочкой 2, представляет собой смесь
несгоревшего масла и воздуха низкой температуры, скажем, 200°C, в то время как по меньшей мере задняя
часть оболочки или оболочка 2 области s представляет собой «область инициирования горения» и имеет
сравнительно высокую температуру, скажем, 600°C. Пламя t, проходя через отверстия 2% и над стволом m,
поддерживает эту область инициирования горения, а также, попутно, область s, прилегающую к s, при
температуре около 600°C за счет теплового воздействия. В соответствии с настоящим изобретением,
температура в условиях, указанных выше, по меньшей мере в задней части области 2 должна
поддерживаться в основном на уровне около 600°C или выше для обеспечения непрерывной работы
генератора нефтегазорода, хотя температура вне этой области может быть несколько ниже, а внутри, т.е. в
области s, она ниже из-за воздушного потока.
Пламя распространяется вперед, и продукты частичного сгорания выходят наружу через отверстия u в
оболочке ? и возвращается по внешней поверхности этой оболочки через отсек, образованный внутри корпуса
b, и, наконец, выходит через газоотвод j. Следует отметить, что площади s и t будут значительно изменяться в
зависимости от преобладающих условий горения (например, соотношения воздуха и масла, скорости
выделения топлива и т. д.), и площади, изображенные на рисунке 6, приведены только для пояснения.
Однако, для удовлетворительной работы в соответствии с настоящим изобретением необходимо, чтобы (1)
боковые размеры оболочки или области 2, 2 не были настолько велики, чтобы эта область соприкасалась с
удерживающим пространством (в данном случае с внутренней частью ствола m), и (2) эта область не была
настолько вытянута, чтобы простираться через газоотвод j. Согласно одному конкретному примеру, генератор
нефтегазового топлива общей формы, изображенной на рисунке 6, может быть сконструирован со
следующими размерами:
Благодаря такой конструкции удалось получить производительность по газу из трех галлонов масла в час, при
этом воздух подавался под давлением около 3 фунтов на квадратный дюйм, а масло предварительно
нагревалось лишь до тех пор, пока не начинало свободно течь. Согласно дальнейшей модификации,
показанной на рисунках 7 и 8, корпус b 115 из огнеупорного материала снабжен перегородкой a,
перфорированной в точке 4, а горелка e, f расположена в одной из торцевых стенок, включающей торцевые
пластины x, x и огнеупорный блок v. На противоположном конце аппарата установлен огнеупорный блок y, и
пламя возвращается, чтобы после прохождения через отверстие 4 охватить поверхность перегородки 3.
Таким образом обеспечивается необходимая температура для начала горения. В соответствии с данным
изобретением, при сжигании нефти в присутствии воздуха можно получить постоянный газ, состоящий во всех
случаях из азота, а также газообразных углеводородов, водорода и оксида углерода. Один или несколько из
последних трех компонентов могут быть исключены путем соответствующего изменения температуры, а
фактическое соотношение различных составляющих может контролироваться в определенных пределах
Соседние файлы в папке патенты