Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_3504
.pdf
Я, Тадевш Чимура, гражданин Польши, из Политехнического университета, Галиция, Польша, настоящим
заявляю о характере данного изобретения и способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к способу получения, главным образом из серы и воздуха, чистого побочного
продукта, образующегося в результате сжигания серы или неполностью окисленных соединений серы, т.е.
чистого азота, в сильно сжатом состоянии, пригодного для использования в синтетическом производстве
аммиака.
Изобретение основано на принципе, согласно которому диоксид серы, смешанный с соответствующим
количеством воздуха и подвергнутый высокому давлению, производит чистый азот за счет соединения
свободного кислорода воздуха с диоксидом серы с образованием триоксида серы, и что затраты энергии,
необходимые для этого производства чистого азота путем сжатия, покрываются за счет сжигания серы или
соединений серы в турбинах или двигателях внутреннего сгорания, последние смазываются серой.
В известных процессах превращения диоксида серы в триоксид серы или в серную кислоту при атмосферном
давлении используются реакционные смеси, содержание свободного кислорода в которых составляет от 3,5
до 140–250% от содержания диоксида серы. Азот, содержащийся в избытке несвязанного кислорода, остается
в виде бесполезного побочного продукта. Также невозможно получить чистый 4P-азот другим известным
способом, который заключается в превращении SO с избытком кислорода в SO путем сжатия.
Существует мнение, что увеличение концентрации SO2 (для проведения реакции SO2 + O2 → SOM) по
техническим причинам не рассматривается, и что для увеличения выхода SO3 можно лишь повысить
концентрацию кислорода за счет использования избытка воздуха. (См. «Jullman, Enzyklopedie der technischen
Chemie», 1922, т. 10, стр. 287, строки 20-24. Поэтому проведение реакции SO + 0 SO в присутствии избытка
SO до сих пор представлялось промышленно невозможным.
Известно также сгорание серы в двигателях. Такое сгорание осуществляется взрывным способом (методом
постоянного объема), при этом сера подается в цилиндр двигателя в виде пара, жидкости или порошка вместе
с воздухом, подобно топливу в газовом или бензиновом двигателе. По разным причинам этот способ
обработки серы не может быть использован в промышленности для производства электроэнергии и
получения SO, 1H. SO, или SO, без кокса и смазочного масла. Одной из проблем является высокая
температура кипения серы, а именно 444 °C. Кроме того, впускной канал и седла клапанов засоряются из-за
высокой удельной плотности жидкой и твердой серы, 1,8 и 2 соответственно, что приводит к легкому
осаждению частиц серы во взвешенном состоянии, создавая постоянную опасность внешнего взрыва из-за
перескакивания пламени из цилиндра в воздух и серную смесь, которая может взорваться с помощью
электрического разряда даже при температуре 15 °C и давлении 1 атмосфера; смазочное масло склонно к
коксованию в присутствии SO и кислорода при высокой температуре сгорания; весь SO, образующийся при
сгорании, полностью восстанавливается до SO2 смазочным маслом в цилиндре; А самопроизвольное
смешивание (происходящее в камере сгорания во время работы двигателя) смазочного масла и
образовавшегося кокса с продуктами сгорания, содержащими SO, затрудняет, если не делает невозможным,
превращение SO в SO или в 1ISO. В химической промышленности давно известно, что SO в
присутствии масла и т. д., даже при температуре 15 °C, быстро восстанавливается до SO.
Итак, нефть превращается в кокс.
Производство энергии путем окисления SO2 до SO3 или до {. Также было предложено использовать SO
внутри цилиндра компрессора, выполненного в виде двигателя внутреннего сгорания. Согласно последнему
процессу, смесь SO и воздуха сжимается до необходимой температуры и давления и вступает в контакт (для
завершения окисления) в конечном компрессионном пространстве с катализатором, расположенным в нем.
После сжатия можно вводить водяной пар, используя теплоту окисления SO → → SO и теплоту
растворения триоксида серы в воде для совершения работы. Этот способ обработки SO по разным
причинам не может быть использован в промышленности для производства электроэнергии и получения 30)
SO или 12SO. Окисление SO + O → SO + 22600 кал. протекает медленно и с трудом; это обратимая
реакция, и выход SO изменяется в зависимости от изменения используемого давления. В ходе такта сжатия
образуется SO; в ходе такта расширения образовавшийся SO диссоциирует на SO² + O -22600 кал.
Работа, затрачиваемая на сжатие и образование SO, превышает работу, совершаемую при расширении, и в
результате такой обработки газ превращается обратно в смесь SO и воздуха вместе со смазочным маслом и
коксом.
Энергия реакции SO + O = SO + 22600 кал. может быть преобразована в механическую работу только в
том случае, если окисление соответствующим образом сжатой и нагретой реакционной смеси происходит
быстро и одновременно по всему объему смеси, т.е. путем взрыва. Такое сгорание невозможно осуществить с
помощью катализатора, расположенного в торцевом компрессорном пространстве, поскольку лишь очень
малая часть смеси может быть затронута контактом с ним, и поскольку завершение окисления путем
диффузии займет несколько минут. Кроме того, катализаторы в присутствии впрыскиваемого водяного пара
подвергаются хорошо известному явлению отравления, в результате чего образуется 1:SO4O. Кроме того,
они подвержены мгновенному износу под воздействием смазочного масла сразу после запуска двигателя.
Теплота растворения SO + 10 → H:SSO + 21000 кал. не может быть использована для производства
энергии в современных двигателях вследствие высокой температуры (около 4500 °C) выхлопных газов и в
связи с тем, что серная кислота при температуре кипения (3270 °C) почти полностью диссоциирует на HO +
SO → 21000 кал. Было эмпирически предложено обеспечить большее расширение, чем происходит в
обычных двигателях, с целью снижения температуры выхлопных газов ниже 4500 °C, то есть для получения
большей мощности. Однако было установлено, что необходимое увеличение размеров двигателя
нейтрализует эффект усиленного расширения. Именно поэтому в промышленном плане невозможно
преобразовать теплоту раствора SOO + 12O → HSO в механическую работу в поршневом двигателе.
Также на наиболее выгодном этапе, если бы такая выработка мощности в поршневом двигателе могла быть
осуществлена, то только -30% от 90%:
Указанная энергия (21000 кал.) будет преобразована в механическую работу, т.е. энергия, полученная во
время такта расширения, более чем в три раза меньше энергии, которая должна быть подведена во время
такта сжатия для сжатия смеси SO и воздуха и для покрытия работы, необходимой для осуществления
экзотермической реакции 100t SO + O → SO + 22600 кал. при адиабатическом сжатии во время такта
сжатия. Таким образом, очевидно, что двигатель внутреннего сгорания, работающий по вышеуказанному
принципу, должен 10,5 приводиться в движение с помощью другого, обычного двигателя внутреннего
сгорания.
Также было предложено сжигать серу в SO0 в двигателе дизельного типа. В этом двигателе топливо подается
в камеру сгорания путем распыления в потоке сжатого воздуха (до 60 ат.%). Такое введение серы неизбежно
приводит к взрыву сопла из-за высокого давления распыляющего воздуха и того факта, что сера (особенно в
расплавленном и нагретом состоянии) является чрезвычайно легковоспламеняющимся элементом.
Следовательно, этот способ обработки серы не может быть использован в промышленности.
Как правило, моторное сгорание серы в обычных двигателях, смазываемых дизельным маслом,
нецелесообразно, поскольку стоимость карбонизированного смазочного масла, вероятно, будет в 1-2,5 раза
выше, чем достигнутые преимущества, особенно в случае двигателей, работающих под высоким давлением.
При высокой температуре, возникающей при сгорании серы под высоким давлением, весь SO превращается
в SO. Во время такта расширения SO разлагается на SO + O, а кислород мгновенно карбонизирует масло
под высоким давлением. SO3 также обладает окислительным эффектом, который определяется законом
равновесия для реакции SO3 + O + SO и уменьшается пропорционально давлению.
В ходе экспериментов было установлено, что очень небольшое количество (менее 1%) серы, добавляемой в
бензин, используемый в двигателе, увеличивает обычный эффект обугливания в 3-4 раза. Очевидно, что это
увеличение содержания углерода может быть обусловлено только карбонизацией и смазочным маслом под
воздействием SO2 - SO2, а не, как предполагалось, неполным сгоранием бензина из-за присутствия серы,
поскольку в противном случае большая часть углерода улетучилась бы вместе с выхлопными газами, чего не
происходит, и поскольку SO2, как переносчик кислорода, должен оказывать сильное окислительное
воздействие, особенно в условиях, создаваемых двигателем сгорания.
Следовательно, если в двигателе сжигается 100% чистая сера, то весь масляный слой на стенках цилиндра
должен обугливаться при каждом такте работы, и двигатель вскоре выйдет из строя. Потеря смазочного
масла, а также наличие частиц кокса и других продуктов разложения, образующихся в результате этого
процесса, особенно тех, которые оказывают вредное воздействие на контактные поверхности, например, CO,
H2O и Cl, а также ненасыщенные углеводороды, исключают возможность промышленной переработки SO2
(использование одного только SO2 весьма ограничено) в S3 и 1123SO4. Например, для этой цели выходящие
продукты сгорания необходимо сильно нагреть, поверхностно сжечь (CO, углеводороды), затем охладить,
обработать паром, высушить и нагреть до необходимой температуры (от 400 до 450 °C), и только после
завершения вышеуказанных этапов преобразовать в присутствии катализатора в SO. При использовании
этих продуктов сгорания в камерном или башенном процессе для окисления необходимо применять большее,
чем обычно, количество азотной кислоты, что невозможно из-за высокой стоимости. Ввиду этих обстоятельств
обычное сжигание серы в печах значительно превосходит сжигание серы в двигателях с масляной смазкой.
Поэтому такие двигатели являются лишь дорогостоящими и бесполезными.
Тройеры ценного смазочного масла.
В отличие от вышеупомянутых методов, согласно настоящему изобретению, такие газовые смеси
(образующиеся в результате сгорания серы или ее не полностью окисленных соединений), содержащие
диоксид серы, азот и кислород, в которых процент несвязанного кислорода составляет менее 50% или не
более 50% от объема диоксида серы, подвергаются сепарации путем сжатия, которое осуществляется
постепенно увеличивающимися ступенями до 1000 атмосфер, так чтобы все количество кислорода
соединилось с SO2 с целью получения чистого азота в сильно сжатом состоянии. Изобретение включает в
себя средства для снижения работы, необходимой для сжатия, а также для удаления из чистого азота золы
SO3 и SO3, которая не была полностью сжижена в результате сжатия. Для покрытия энергозатрат,
необходимых для отделения продуктов окисления серы путем сжатия от всего объема продуктов сгорания, и в
отличие от известного метода, сжигание серы до SO осуществляется в двигателе внутреннего сгорания,
смазываемом серой, или в турбине, при этом сера 90 подается в камеру сгорания отдельно от воздуха, а
именно, частично в виде смазочной жидкости, а частично путем впрыскивания или распыления в потоке
инертного газа.
Часть серы, 9.5, т.е. смазывающая сера, сгорает при практически постоянном объеме во время такта сжатия,
при этом давление и температура повышаются таким образом, что последующее сгорание впрыскиваемой
серы 100 при постоянном давлении благоприятно сказывается на процессе. Двигатель работает в основном
по методу двойного сгорания или по методу постоянного давления, если исключить сгорание смазочной серы
во время такта сжатия, чего можно добиться, используя очень низкое давление во время такта сжатия, метод,
который по экономическим причинам является невыгодным. С целью уменьшения содержания свободного
кислорода в продуктах сгорания (и, следовательно, для снижения работы, необходимой для вышеупомянутого
сжатия, 100 об.
1
-15 SO, и 50 об. O2 = 100 об. SO0) и для усиления эффекта сгорания серы путем сгорания S - SO0 (100% кал.)
в SO, (132% кал.) или л. SOI (160% кал.) сгорание может осуществляться в двигателе или турбине в
присутствии ультрафиолетовых лучей. Для получения серной кислоты сера распыляется в струе пара (т.е.
пар вводится до окисления SO2:SO3). Преобразование теплоты раствора SO3+:110 в механическую работу
осуществляется в подключенной турбине, или же соответствующее количество обычного жидкого топлива
(237,257) вводится в камеру сгорания через отдельное сопло, при этом сгорание обычного топлива
благоприятно осуществляется в присутствии SO2 (переносчик кислорода) и под воздействием
ультрафиолетового излучения. Двигатель имеет особую конструкцию. Охлаждение происходит под
давлением. Те части поршня, которые смазываются серой и подвергаются воздействию окружающей среды
во время движения, должны быть тщательно защищены от контакта с окисляющим воздухом с помощью
нагреваемых элементов.
Крышка цилиндра снабжена кварцевым окном для пропускания 1,5 U-лучей.
Вместо серы для сгорания топлива в двигателях и выработки электроэнергии можно использовать
соединения серы (например, 121, SC012, SO2 и др.).
Что касается времени и последовательности, процесс осуществляется следующим образом: сжигание серы
осуществляется моторным способом при постоянном давлении или так называемым двойным сжиганием с
эффективностью от 35 до 40%. Указанный состав отходящих газов данного процесса сгорания регулируется и
достигается путем подачи соответствующего количества воздуха для сгорания или добавления
соответствующего количества чистого SO2 к отходящим газам, а эта регулируемая смесь отходящих газов
постепенно сжимается в соответствии с соответствующим синтезом аммиака, т.е. до 1000 или даже более
атмосфер. При охлаждении до 15 °C происходит следующее! Содержание SO в процентах по весу будет
сжижено, если, например, смеси содержат 15% SO + 85% N или 14% SO + 7% O + 79% N. 15% S,02+ 85%
N,:
Атмосфера 700 1000 15% SO2 0 90,63 97,32 98,13 15% SO0 87,63 99,40 99,81 99,87 Целесообразно удалять
влагу из сжатой смеси, чтобы во время постепенного сжатия не конденсировался SO2 вместе с водой, или,
скорее, водянистый H12OS4, так как это может повредить оборудование.
Для уменьшения работы, фактически выполняемой в реакции (I) 802 + O = SO3 + 22600 кал. под давлением,
смесь может быть в основном преобразована при атмосферном давлении и температуре от 3000°C до 600°C
в SO или H18O4 обычными методами. Небольшой избыток (5-10%) свободного кислорода впоследствии
количественно превращается в SO3 путем сжатия при той же или более низкой температуре. Избыток SO2
может быть отделен от смеси или от азота после того, как он будет освобожден от SO3 (например, в случае:
13,91 Том. S0_+79 Vol. N,+4,722 Vol.
S0_2+2,361 Vol.
02
=100 Vol. =13,91 Vol. S02,+79 Vol. N,+4,722 Vol. Таким образом, содержание SO3 легко удаляется путем
абсорбции в H9SO4. Остается только 13,91 Vol S02+79 Vol. N2 = 15% SO2 + 85% N2, свободного от кислорода.
Избыток S0 составляет 13,91 Vol. SO2 или 15%) '75 в виде S + SO,0 согласно реакции (II) 3SO,=S + 20S3
-25000 кал. Для протекания реакции требуется нагрев, и она осуществляется количественно при высоком
давлении и температуре до 4500 °C и выше. 80 Реакция может ускориться под воздействием
ультрафиолетовых лучей кварцевой лампы.
В качестве альтернативы, кислород и избыток SO можно отделить от смеси 85 путем одновременного
проведения экзотермической реакции (I) и эндотермической реакции (II).
Избыток SO или SO, который невозможно отделить от азота под давлением путем сжатия, удаляется под
давлением путем абсорбции, адсорбции, замораживания или химической фиксации известным способом.
Всасывание SO2 также может быть осуществлено с помощью глицерина или спирта. 95 Триоксид серы можно
извлечь из смеси обычным способом с помощью серной кислоты, отделенной вместе с SOn.
Регенерация абсорбционной или адсорбционной среды осуществляется обычным способом: путем снятия
давления, испарения, подачи воздуха и т.п.
Большое количество энергии, которое неизбежно необходимо потратить (на сжатие) для осуществления
желаемого процесса, обеспечивается за счет моторного сгорания серы или ее не полностью окисленных
соединений. Энергия, выделяемая при сгорании 1 килограмма серы до SO2, составляет 2170 калорий = 100%
калорий.
1 килограмм S к S0 составляет 2875 калорий = 132 0/% калорий. 5I I 1 килограмм S в H2SO4 составляет 3470
калорий = 160% от 1000 калорий.
1 кубический метр (при 15 °C) SO в пересчете на SO составляет 925 калорий.
1 кубический метр (при 15 °C) SO в 120 г HSO равен 1760 калориям.
1 кубический метр (при 15 °C). 12S в H2O + S составляет 2170 калорий.
1 В кубическом метре (при 15 °C) H1S в реакции 110 + SO2 содержится 5007 калорий. В 1 кубическом метре
(при 15 °C) H1S в реакции 110 + SO3 содержится 5938 калорий.
1 «Кубический метр (при 15 °C) 11S в H2SO4 составляет 6765 калорий».
клапан и 6 камера сгорания. Углубления 12 отрегулированы таким образом, что углубление 12 всегда будет
находиться между кварцевой лампой 1 и кварцевым окном 2 в тот момент, когда камера сгорания 370 должна
быть освещена UJ-лучами. Таким образом, описанное выше действие U-лучей может быть ограничено
желаемым моментом сгорания SO и тактом выпуска. Предварительное воздействие U-лучей на горючую
газообразную смесь сделало бы невозможным использование энергии сгорания в виде механической работы.
Следует особо отметить, что действие 80 U-лучей в случае газообразного SO никоим образом не
предназначено для осуществления катализа SO + O->SO до взрыва, поскольку этот преждевременный
катализ делает невозможным использование энергии сгорания. Действие зависит исключительно от
проведения катализа, который следует начинать как можно раньше, в момент взрыва, и от предотвращения
диссоциации SO, причем это предотвращение имеет преобладающее значение во время такта выпуска и в
выхлопном пространстве.
Данная мера предосторожности и соответствующие меры должны применяться только в том случае, если
горючая смесь газов (HS и воздух, SO и воздух) подвергается воздействию солнечных лучей во время такта
сжатия в газовом двигателе. Однако, если воспламенение регулируется впрыском горючего материала —
например, жидкой серы, жидкого SO2 или жидкого S2Cl2 — то U-лучи могут непрерывно освещать камеру
сгорания.
Выгодно изготовить кварцевое окно 105 в виде рассеивающей линзы, а также обеспечить его фиксацию с
помощью противодавления. Прохождение U-лучей должно быть организовано с помощью комбинации зеркал
и линз таким образом, чтобы несколько камер сгорания и выхлопных отверстий получали лучи от одного
источника.
Интенсивность ультрафиолетового излучения можно регулировать с помощью лампы или путем регулировки
линз и экранов. 115 Бесшумные разряды могут выполнять те же функции, что и кварцевая лампа.
Наконец, следует отметить, что выход SO под воздействием вышеупомянутых мер не увеличивается в 120
раз пропорционально используемой интенсивности, а должен быть определен эмпирическим путем для
каждого типа двигателя.
С другой стороны, U-лучи не нужны в том случае, если подходящее давление в выхлопном пространстве во
время такта выпуска обеспечивается соответствующим охлаждением этого пространства.
Весь процесс сгорания может осуществляться двумя различными способами: предотвращение
восстановления SO до SO + O (которое происходило бы при высокой температуре отработавших газов)
и, следовательно, увеличение выхода SO приводит к соответствующему уменьшению содержания
кислорода. (При высоких температурах и давлениях SO остается неизменным.) Следовательно, в случае
поршневых двигателей часть энергии, получаемой при сгорании топлива в двигателях внутреннего сгорания,
может быть использована для увеличения выхода SO3.
Это может быть достигнуто путем охлаждения в выхлопном пространстве при давлении выше атмосферного,
при этом давление охлажденных продуктов сгорания может быть дополнительно использовано для
совершения механической работы.
Для уменьшения трудозатрат на увеличение выхода SO3 (а именно, на поддержание давления в выхлопном
пространстве) могут быть использованы подходящие катализаторы, которыми можно покрыть выхлопное
пространство и те участки внутренних поверхностей камеры сгорания, которые не подвергаются трению.
Наиболее подходящими для этой цели являются ультрафиолетовые лучи, в частности, потому что
катализаторы, действие которых основано на контакте, в короткий промежуток времени подвергаются
известному явлению отравления.
Для предотвращения сгорания газообразной горючей смеси (HS и воздуха, SO и воздуха, если вместо
серы минорно сжигаются газообразные соединения серы) во время такта сжатия в газовом двигателе под
воздействием U-лучей необходимо применять специальные средства при работе рассматриваемых
двигателей; одно из таких средств показано в качестве примера на фиг. 1 и 2 прилагаемых чертежей.
На рис. 1 представлен основной продольный разрез двигателя внутреннего сгорания, а на рис. 2 — план его
детального вида.
На рис. 1, 1 — источник U-лучей, например, кварцевая лампа, 2 — кварцевое окно в крышке цилиндра
двигателя, через которое U-лучи могут достигать камеры сгорания при отсутствии препятствий.
Для точной регулировки количества проникающих U-лучей предусмотрен вращающийся диск 7,
установленный на валу 8, край которого имеет углубления 12. Вал 8 приводится в движение от управляющего
вала 11 — например, посредством двух цепных колес 9 и 10 — посредством общей приводной цепи, так что
металлический диск 7 вращается в соответствии с работой двигателя. 4 — поршень, 5 — выпускной i i i ii i i
237,257 (1) Механический эффект достигается однократным сгоранием SO3.
(2) Механический эффект достигается поэтапно: в первом двигателе горючие материалы сжигаются до SO, а
во втором двигателе SO сжигается до SO.
В случае способов сгорания, упомянутых в пунктах (1) и (2), целесообразно смешивать пар, распыленную
воду и обычные материалы для сгорания с целью получения серной кислоты или серной кислоты вместе с
триоксидом серы. Присутствие воды, распыленной для обеспечения плотного смешивания или образующейся
при сгорании обычных видов топлива, приводит к образованию H2SO4. (Введение воды происходит до того,
как SO2 преобразуется в SO3.) Таким образом, 2t) не только предотвращается диссоциация SO на SO + O,
поскольку диссоциация 112SO4 на SO2 + O + 112O незначительна, но и предоставляется возможность
частичного преобразования теплоты химической реакции.
III. 1120 + SO. = 12SO0 + 21000 калорий преобразуется в механическую работу (напрямую или с
использованием отработанного тепла).
Энергия, которую можно получить в результате вышеупомянутой реакции III, составляет приблизительно 785
калорий на каждый кубический метр SO при 15 °C. Реакция III происходит мгновенно, как только
завершается стадия сгорания SO → SO. Следовательно, U-лучи могут быть использованы описанным
выше способом.
Дополнительная энергия III может быть получена в виде механической работы только в том случае, если во
время рабочего хода будет обеспечено достаточно большое расширение. В случае ныне распространенного
способа работы поршневых двигателей это тепло, вследствие высокой температуры выхлопных газов (около
450 °C), при которой образующаяся серная кислота почти полностью диссоциирует на SO + HO, может
быть использовано только в аппаратах для отвода тепла.
Режим сгорания на этапах, упомянутых в пункте (2), и использование теплоты образования серной кислоты не
могут быть удовлетворительно реализованы в поршневых двигателях. Однако это вполне осуществимо в
случае турбин; сера SO2. S2C1- и 112S сгорают, не оставляя следов, и, следовательно, могут сжигаться в
турбинах двигателей внутреннего сгорания. Сера представляется особенно подходящей для турбин из-за
низкой температуры воспламенения (950 (1.) и того факта, что образующийся SO может сжигаться при
умеренной температуре до SOM, а SO может превращаться в ESO при низкой температуре i5. Сгорание в
турбинах происходит, как указано в (1) и (2). Поэтапное сгорание может регулироваться по желанию путем
дополнительного впрыска воздуха, U-лучей, пара или воды. Однако в случае турбин выгодно, с целью
снижения температуры первой ступени сгорания и обеспечения плотного смешивания, подавать весь
необходимый воздух и воду за один цикл.
Также возможно, например, такое сочетание поршневых двигателей и турбин, при котором первая стадия
сгорания для повышения тепловой эффективности происходит при высокой температуре в поршневом
двигателе, в то время как количество тепла, выделяемого на стадии сгорания SO и HSO, которое не
может быть полностью использовано в поршневых двигателях, выгодно используется в подключенной
турбине. Тщательно изолированная выхлопная камера нескольких двигателей может затем образовывать
камеру сгорания (для стадии сгорания SO02-+ SO03 или SO02 --SO,+ H2O-- H2SO4 под воздействием Urays)
подключенной турбины.
Для моторного сгорания серы и ее соединений подходят двигатели внутреннего сгорания всех типов, а
именно: 95 (1) Что касается режима работы: (а) двухтактные двигатели и (б) четырехтактные двигатели и (в)
турбины внутреннего сгорания всех типов.
(2) Что касается допуска использования горючих материалов: (а) газовые двигатели (только для
газообразного сернистого топлива, такого как H12S, SO2, S.C1- и т. д.), (б) двигатели с предварительным
камерой сгорания (схемы Уортингтона, Борнса, Киртинга и т. д.), (в) компрессорные двигатели и (г) двигатели
без компрессора.
(3)
Что касается способа зажигания: (a) зажигание с неподвижным электродом, (b) магнето, (c) тлеющее
зажигание, (d) метод Дизеля 11n, (e) U-лучи.
(4)
Что касается процесса горения:
(а) взрыв (только для газообразных сернистых топлив, таких как: HS, SO, S!)
(a) метод ClU и т. д.), т. е. метод постоянного объема, и (b) метод постоянного давления, (c) метод двойного
сгорания.
(5)
Что касается поршня: (а) простые поршни, (б) поршни двойного действия и (в) поршни, работающие в
противоположных направлениях друг относительно друга (двигатели Юнкерса или Мишеля).
Выбор двигателя зависит от характера сжигаемого материала и от характера конечного продукта.
_.5 Таким образом, может произойти сожжение:
I. Жидкая сера может сжигаться в двигателях с инжекторным впрыском только в соответствии с (1) a, b, c, (2)
b, c, d, (3) c, d, e, (4) b, c, (5) a, b, -,, o130 237,257 II. Сернистый ангидрид SO в жидком состоянии в двигателях
с инжекторным впрыском в соответствии с (1) a, b, c, (2) c, d, (3) d, e, (4) a, b, (5) a, b, c.
III. Серный ангидрид SO в газообразном состоянии в соответствии с (1) a, b, c, (2) a, (3) d, e, (4) a, b, (5) a, b,
o.
IV. Сернистый водород в соответствии с (1) a, b, c, (2) a, (3) a, b, e, (4) a, b, (5) a, b, c.
V. Другие соединения серы могут быть сожжены в соответствии с пунктами I-IV. Так, например, монохлорид
серы S2Cl2O может быть сожжен в соответствии с пунктами II, III или IV.
Способ работы двигателей, сжигающих серу и соединения серы, весьма аналогичен способу работы в случае
известных до настоящего времени горючих материалов, а именно:
Запуск двигателя в значительной степени зависит от его конструкции и габаритов.
Быстродействующий дизельный двигатель, пригодный для работы на сере, запускался бы вручную. Учитывая
низкую температуру воспламенения (250 °C на воздухе) и высокую удельную плотность (1,81 в жидком
состоянии), что требует повышенной проникающей способности и исключительно высокой степени
распыления со стороны потока горючего материала, сера требует исключительно короткого периода сгорания
в двигателе. Кроме того, для воспламенения свечи накаливания не требуется высокая степень сжатия или
высокая температура. Достаточно сжатия, в результате которого получается 300 450.
Однако для повышения тепловой эффективности желательно более высокое сжатие. Важным условием
запуска и работы двигателя является точная регулировка температуры нагреваемого сопла и труб для жидкой
серы до 115-160 °C.
Ввод горючего материала: методом распыления: сера или диоксид серы в жидком состоянии или смешанные
с водой (для производства H2SO4) вводятся (отдельно от воздуха) без использования компрессора. В случае
компрессорного двигателя материал распыляется в потоке инертных газов, таких как SO2, H2, N2, CO2, I2O (в
отличие от серы и SO2, пар инертен: реакция происходит только с SO2), H1S, генераторный газ и т. д. Однако
распыление может быть также произведено с использованием воды, которая, будучи дистиллированной и
перегретой отходящими газами, под высоким давлением подается в форсунку и расширяется в нагретой
форсунке.
Пар, вода и жидкий SO2 могут подаваться к соплу из обычных коллекторов высокого давления, которые
обслуживают несколько двигателей.
Работа и сгорание: Работа в двухтактном двигателе подходит для стадии сгорания, которая протекает легко,
например, S - - SOs, 112S - -70 SO2 + 1120, или когда точное поддержание состава продуктов сгорания не
требуется.
Четырехтактный двигатель подходит в тех случаях, когда процесс сгорания протекает с большими
трудностями или когда для получения высокого выхода продуктов сгорания определенного состава требуется
точное поддержание температуры и времени, а также определенного давления, и это может быть действием
Урайса. К данному случаю относятся: последние две стадии сгорания серы:
II. S - -SOI III. S --+12SOO. SO, или S - -+H12SO: Первая и третья стадии 85 сгорания HS:
I. H2S - -H2O + S III 1HIS - -I[,SO.
Обе стадии сгорания SO2:
I. SO2 ---+SOI, II. S02 --+1-2S04. SO1, или SO, - ->. EH2SO4. 90 Быстрое сгорание SO2 ---> SO достигается с
помощью U-лучей.
Для количественного сгорания необходимо поддерживать определенную температуру в камере сгорания,
которая составляет от 95 до 400-420 °C. Теплота образования III и теплота конденсации серной кислоты
используются в качестве отработанного тепла.
Турбины подходят для случаев, когда сгорание происходит поэтапно, и когда вся теплота сгорания SO2- -->SO
и теплота образования серной кислоты должны быть использованы в качестве механической работы. В
последнем случае температура отработавших газов должна быть на 105 градусов ниже 300 °C с целью
образования недиссоциированных паров серной кислоты.
Теплота конденсации серной кислоты используется в качестве отработанного тепла.
Теоретически для сжигания 10 000 калорий и SO2 требуется 16,33 кубических метра воздуха при 15 °C; для
сырой нефти теоретически требуется 11 кубических метров воздуха, тогда как фактическое количество
составляет 20 кубических метров при 15 °C. Однако, поскольку сера является чрезвычайно
легковоспламеняющимся элементом, избыток воздуха для сжигания S --> SO2 может быть невелик.
Количество воздуха не должно превышать 120 % %(x S + 100 Vol. 0 = 100 Vol. SO, Vol. SO + 50 об. 02= 100 Vol.
S0) количества воздуха, теоретически необходимого для сгорания SO2, но необходимый состав упомянутой
реакционной смеси 125 для получения чистого азота также может быть получен путем добавления
соответствующего объема чистого SO2 к отработавшим газам. При сжигании 1 килограмма S-SO
теоретически остается 3,19 килограмма азота.
Смазка: Цилиндры смазываются жидкой серой. Затем цилиндр необходимо охладить под давлением, как в
случае с двигателем Стилла-Скотта. Начальная небольшая вязкость серы мгновенно возрастает примерно
при 1700 °C, а затем непрерывно снижается. Оптимальная температура смазки определяется эмпирическим
путем путем регулирования охлаждения двигателя высокого давления.
Смазочная сера непрерывно сгорает, не оставляя следов.
Образующаяся в результате серная кислота и другие вещества обладают чистотой, соответствующей чистоте
сгоревшей серы; это совершенно невозможно в случае использования масляной смазки. Серная смазка
должна использоваться во время работы двигателя на полной мощности и после его нагрева. При запуске и
остановке двигателя необходимо использовать масляную смазку. Смазывающая сера подается в нагретые
(120-150 °C) железные трубы.
Отложение продуктов сгорания:
Триоксид серы и серная кислота могут быть осаждены из интенсивно охлажденных отработавших газов в
жидком или твердом состоянии с помощью перегородок, центрифуг или электрического тока. SO, процентное
содержание в.
Эффективность олеума зависит от парциального давления SO, которое повышается за счет увеличения
центробежной силы. Желательно, чтобы содержание серной кислоты и триоксида серы в отходящих газах
было подобрано таким образом, чтобы при отделении вся или максимально возможная часть SO
поглощалась сернокислотным туманом.
Остановка двигателя: для остановки необходимы особые меры предосторожности. Для предотвращения
коррозии, особенно в случае охлаждаемого цилиндра, подверженного воздействию влаги и SO, или
разбавленной HSO, двигатель необходимо очень тщательно проветривать, чтобы удалить газы,
образующиеся при сгорании серы. Наилучший эффект достигается при работе двигателя на известных ранее
видах топлива (сырой нефти или подобных ей), при этом топливо подается после прерывания прохождения
серы через ту же или отдельную форсунку.
Использование отработанного тепла: Тепло сильно нагретых отработавших газов используется для
дистилляции и перегрева воды для распыления или для производства сжатого пара.
Для плавления серы (количество тепла, необходимое для плавления серы при температуре 135 °C,
составляет около 35 калорий на килограмм) непосредственно или с помощью пара или перегретой воды
используется теплота конденсации серной кислоты (содержащейся в отходящих газах турбины).
Коррозия: В химической промышленности давно известно, что SO2, SMO7O и H2SO4 в виде перегретого пара,
а также в смеси с перегретым паром не оказывают коррозионного воздействия на кованое железо, чугун или
литую сталь. Коррозионное действие этих соединений проявляется только тогда, когда они действуют в
конденсированном состоянии в присутствии воды на эти строительные материалы.
Очевидно, что конденсация вышеупомянутых продуктов сгорания вообще не происходит во время работы
любого типа двигателя внутреннего сгорания в камере сгорания, поскольку эти продукты выходят в виде
сильно перегретых паров, и что коррозия возможна в присутствии высокого содержания воды только после
остановки работы, но ее можно предотвратить способом, указанным выше. 9u Утилизаторы отработанного
тепла могут быть изготовлены из кислотостойкого материала или обычных материалов, если количество
отводимой воды регулируется настолько точно, что не образуется серная кислота с концентрацией менее
98%. Хорошо известно, что 98% серная кислота не оказывает воздействия на железо.
Преимуществами процесса, описанного в данном изобретении, являются следующие: 1. Стоимость
оборудования и площадей, необходимых для производства серной кислоты, чрезвычайно мала, особенно
если учесть, что установки одновременно производят азот, который легко получить в чистом виде, и энергию
для синтеза аммиака.
2. Процесс можно быстро запустить и остановить, мгновенно регулируя работу двигателя в соответствии с
необходимыми продуктами.
3. 100% SO, или SO, можно получить непосредственно без дистилляции одновременно с производством
чистого азота. 115 4. Чистота полученных продуктов соответствует чистоте используемого сернистого
топлива.
5. При ежегодном сжигании 100 000 тонн серы, что эквивалентно 20 000 120 тоннам мазута и 400 тоннам
смазочного масла, получаемая мощность (в дополнение к 300 000 тоннам 100% серной кислоты) составляет
12 500 лошадиных сил, если предположить, что в лошадиных силах используется 12 граммов обычного
топлива (что эквивалентно 509 см³ серы) в час, а сжигание происходит до SO. При сжигании серы в
специально сконструированных турбинах или в агрегатах, состоящих из поршневых двигателей и турбин,
выработка электроэнергии может быть увеличена до 150%.
Подробно описав и определив природу моего изобретения и способ его осуществления, я заявляю, что то, что
я...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_237258.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=237258&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB237258A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата принятия Конвенции (США): 17 июля 1924 г., 237,258. Дата применения (в Соединенном Королевстве):
14 июля 1925 г. № 17,998/25.
Полный текст принят: Diec. 24, 1925.
Соседние файлы в папке патенты