Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4280
.pdf
химико-технологическим принципом.
— описанные там органические тела получены и указаны в преамбуле к настоящему описанию. Поскольку в
предыдущем примере температура была выбрана достаточно высокой –60°C, продукты получаются более
гидрированными и менее кислородсодержащими.
Указанные выше конечные температура и давление — не единственные, при которых может быть
осуществлен этот синтез.
252,786 252,786 импульс, придаваемый реакции катализатором.
В определенной температурной зоне этот импульс будет достаточно сильным, чтобы реакция протекала в
желаемом направлении без использования катализатора.
Проведение реакции без катализатора в соответствии с изобретением предпочтительнее других
синтетических процессов с использованием катализатора. При работе без катализатора отпадает
необходимость в очистке газов, и исключаются сложности в эксплуатации, всегда присущие использованию
катализатора.
Но если с определенной точки зрения желательно использовать катализатор, это можно сделать тем же
способом, что описан выше в компрессоре на рис. 2 и 3.
Описанный выше процесс может быть использован для синтеза легких масел не только из водяного газа, но и
из газов коксовых печей, газовой энергии, антрацита, кокса и лигнита, осветительного газа и доменных газов
путем добавления необходимого количества водорода.
Датировано 26 февраля 1925 года.
МАРКУС БРУЦКУС.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Производство легких масел, пригодных для использования в качестве топлива для двигателей внутреннего
сгорания, из водяного газа или аналогичных газов.
Я, Мариус Бруцкус, инженер, гражданин Российской Республики, проживающий по адресу: улица Сен-Дидье,
25, Париж (16), Франция, настоящим заявляю о природе данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Известно, что, начиная с водяного
газа при высоком давлении и температуре от 400 до 4500 °C с использованием подходящих катализаторов,
можно осуществить синтез легких масел, пригодных для сжигания в качестве топлива в автомобильных и
авиационных двигателях. Однако в этих известных процессах получаются настолько незначительные
количества масла, что подобные синтетические процессы производства легких масел до сих пор не были
реализованы в промышленных масштабах.
Полученные в результате этого синтеза водные и масляные жидкости содержат большое количество
метилового спирта и высших спиртов, альдегидов, кетонов и кислот, но все эти вещества содержат не более 8
атомов углерода. В продуктах данного синтеза не были обнаружены неоксигенированные углеводороды.
Признано, что синтез этих органических веществ начинается с образования формальдегида в соответствии со
следующими теоретическими уравнениями 1. CO + H2 = COH·H2. 2C00. H =CH3HO+CO 3. CH3i.
HO+CO=CH3C00H 4. CHE3C001+2H=C2H5. HO + H2O.
При соединении этилового спирта с оксидом углерода образуются пропиловая кислота и др.; считается, что
альдегиды и кетоны, присутствующие среди продуктов реакции, образуются в результате гидрирования
соответствующих кислот. '70 - Более того, более сложные спирты могут образовываться из более простых
спиртов, особенно в присутствии сильных щелочей. Поскольку этот синтез осуществляется с помощью
катализатора (обычно этот катализатор образуется из кусочков железа, пропитанных KIHO), который очень
чувствителен к соединениям серы, необходимо, чтобы водяной газ был хорошо очищен от любых соединений
серы.
Настоящее изобретение представляет собой синтетический процесс получения легких масел, пригодных для
сжигания в автомобильных двигателях, из водяного газа или других подобных газов. Данный процесс основан
на новом общем химико-технологическом принципе, описанном в моих предыдущих спецификациях №
155776, 217747, и на использовании для этой цели аппарата в виде компрессора, причем этот компрессорный
аппарат предпочтительно выполнен в виде дизельного двигателя.
Этот химико-технологический принцип был установлен и экспериментально продемонстрирован заявителем
на примере реакций горения в двигателях внутреннего сгорания. В этом и заключается данный принцип:
Любая химическая реакция может быть направлена и ускорена в желаемом направлении непрерывными и
одновременными внешними изменениями давления, температуры и концентрации, причем эти изменения
производятся извне в направлении, противоположном направлению изменений, производимых желаемой
реакцией. "
Осуществление химических реакций по этому принципу возможно с использованием для этой цели
компрессора, снабженного четырьмя клапанами следующего вида:
1. Впускной клапан 2, через который газ из бака 6 поступает в баллон.
2. Распылительный клапан 4, через который струя газа под давлением выше 70% от давления газа в
цилиндре поступает в цилиндр в виде струи для повышения концентрации газов в компрессоре и их
тщательного охлаждения. Этот газ сжимается на 75% вспомогательным насосом.
3. Выпускной клапан 3, через который полученные продукты поступают в резервуар 8.
4. Пусковой клапан, соответствующий пусковому клапану дизельного двигателя. Этот клапан не показан на
прилагаемом чертеже.
С помощью этого клапана в начале работы сжатые газы 85 могут подаваться непосредственно в резервуар; 6
для повышения температуры в нем.
Это необходимо только в том случае, если необходимо разорвать связь между водохранилищами 6-8. 90 Все
эти клапаны сконструированы аналогично клапанам дизельного двигателя и приводятся в действие
распределительными валами для работы в двухтактном или четырехтактном режиме.
Полученные продукты проходят по трубе 12 в резервуар 8, где охлаждаются и сжижаются. Сжиженные
продукты покидают аппарат по трубе 9, а неабсорбирующие газы и стойкие газы, образующиеся в процессе
100, снова поступают через резервуар 6 и трубы 11 для повторной обработки.
Во время работы компрессора температуру 105 в резервуаре 6 можно регулировать с помощью клапанов 13 и
14, позволяя части газа поступать в резервуар напрямую без охлаждения. С помощью клапана 17 можно
прервать сообщение между резервуаром 6 (110) и резервуаром 8 (110). Следует понимать, что резервуар 6
должен непрерывно заполняться газом пропорционально поглощению газов в процессе работы.
Также следует позаботиться о том, чтобы газ 115 в резервуаре имел постоянный состав.
Иногда целесообразнее напрямую прервать связь между резервуаром 8 и резервуаром 6. Затем
неабсорбированный газ может быть перенесен из резервуара 8 (120) в резервуар 6 с помощью специального
компрессора, который откачивает газы из резервуара 8 и направляет их в резервуар 6.
На рис. 2 показана модификация компрессора 125. Данная модификация отличается от компрессора на рис. 1
наличием специальной реакционной камеры 15, стенки которой могут охлаждаться непосредственно снаружи.
Если операция выполняется в 130 раз, то предпочтительно в виде работы дизельного двигателя.
Данное изобретение представляет собой новое применение этого принципа.
Реакции, происходящие в этом синтезе, описаны выше: Как показано на приведенной выше схеме
образования органических веществ из водяного газа, все происходящие реакции обладают следующими
характерными особенностями.
1. Все эти реакции, за исключением реакции 2, сопровождаются значительным уменьшением количества
молекул. В соответствии с вышеизложенным химико-технологическим принципом, эти реакции должны
протекать под действием постоянно возрастающего давления.
2. Как видно из расчета теплоты образования, все вышеперечисленные реакции (кроме первой) являются
экзотермическими. Их следует проводить одновременно с энергетическим охлаждением.
3. Эти синтетические реакции сопровождаются поглощением газов CO и H, и, следовательно, их парциальное
давление постоянно снижается. Согласно вышеизложенному принципу, эти реакции должны протекать под
воздействием постоянно возрастающей концентрации данного газа.
Из этого следует, что реакцию синтеза этих легких масел из водяного газа следует проводить при постоянно
возрастающем давлении, постоянно понижающейся температуре и постоянно возрастающей концентрации
газов H и CO.
Изменение направления трех факторов химического равновесия в ходе реакции может быть осуществлено в
аппарате, показанном в качестве примера на рис. 1 чертежей, прилагаемых к предварительной
спецификации.
Компрессор 1 данного аппарата полностью выполнен в виде дизельного двигателя.
Данный аппарат отличается от дизельного двигателя только шкивом 5, установленным на главном валу
компрессора.
Этот шкив может приводить компрессор в движение. Этот компрессор, подобно дизельному двигателю,
снабжен вспомогательным насосом. Этот насос сжимает водяной газ до давления, значительно
превышающего давление газа в баллоне.
В этом случае вспомогательный топливный насос дизельного двигателя может быть опущен, но при работе
при высокой температуре его можно использовать для впрыскивания воды в цилиндр C0 с целью усиления
охлаждения газа.
Эти два насоса полностью сконструированы аналогично соответствующим насосам в дизельном двигателе.
Они не показаны на рис. 1.
Компрессор 1, подобно дизельному двигателю 252786, выполненный с катализатором, может быть размещен
в этой специальной камере.
— На рис. 3 показана дальнейшая модификация компрессора 1, специально сконструированного для работы с
катализатором. В этой модификации реакционная камера заканчивается секцией трубы 16, где катализатор
может быть размещен между метасетками, а также внутри камеры, как показано на рисунке 15. Выпускной
клапан в этом компрессоре расположен за секцией 16.
Таким образом, газы проходят через слой катализатора. На рис.
2 и 3. Клапаны обозначены теми же обозначениями, что и соответствующие клапаны компрессора на рис. 1.
В описанном выше аппарате синтез органического вещества без использования катализатора может быть
осуществлен в два этапа следующим образом:
1. Первый удар. Поршень 7 перемещается наружу, и водяной газ, находящийся в резервуаре 6, заполняет
цилиндр 1 компрессора. Например, газ имеет температуру 62 °C, давление 4 атмосферы и концентрацию 40%
CO и 50% H2.
: 2; Второй удар. Поршень движется внутрь и сжимает заключенный внутри газ, например, в течение 3/4
своего обратного хода. В этот момент газ будет иметь давление 21 атм и температуру 270 °C. Клапан 4
открывается, и в цилиндр поступает струя газа комнатной температуры и давления 160 атм. Эта струя газа,
ввиду своей низкой температуры и, в особенности, благодаря расширению в цилиндре, полностью охлаждает
заключенный внутри газ. Одновременно с этим струя водяного газа увеличивает концентрацию водяного газа
в баллоне. Этот газ под высоким давлением подается вспомогательным насосом компрессора.
Впрыскиваемые газы составляют 20% от общего количества газов, находящихся в баллоне, и имеют тот же
состав.
Без охлаждения стенками цилиндра и без подачи струи газа конечная температура и давление составят 7000
°C и 140 атм.
Рассчитывается по формулам адиабатического сжатия, когда объем сжатия составляет 8% от объема
цилиндра. Почти 12% газов превратятся в углеводороды. Концентрация CO и E в баллоне не уменьшится в
процессе реакции.
Когда пистоа приближается к мертвой точке, клапан 3 открывается, и смесь газов и паров выходит в
резервуар 8, где эта смесь охлаждается струей воды или другой жидкости. Сжиженные пары выходят из
аппарата по трубе 9. Газы, которые не были поглощены, поступают в резервуар 65 для повторной обработки.
Таким образом осуществляется синтетический процесс производства легких масел без использования
катализатора из водяного газа, подаваемого непрерывно и одновременно под действием повышения
давления, охлаждения и увеличения концентрации водорода и оксида углерода в соответствии с
вышеуказанным химико-технологическим принципом. 75 - Если для этого процесса необходимо использовать
катализатор, реакцию следует проводить в компрессоре, подобном показанному на рис. 2 или 3, где газы
могут быть приведены в контакт с катализатором. 80 В результате описанной выше операции получены
органические вещества, указанные в преамбуле к настоящему описанию. Поскольку в предыдущем примере
температура была выбрана достаточно высокой — 85°C, — продукты получаются более
гидрогенизированными и менее кислородсодержащими.
Указанные выше изменения температуры и давления — не единственные, при которых может быть
осуществлен этот синтез. Данный синтез может быть одинаково успешно осуществлен как в
низкотемпературной, так и в высокотемпературной зонах.
Чем больше зона температуры 95°C, в которой выполняется операция, тем выше должна быть выбрана зона
давления, и наоборот, чем ниже выбранная зона температуры, тем ниже будет и выбранная зона давления.
Чем выше температура процесса, тем больше в получаемых продуктах будет содержаться гидрированных
продуктов, образовавшихся из кислородсодержащих углеводородов 105, сформировавшихся ранее при
низких температурах. Чем ниже температура в зоне обработки, тем больше в получаемых продуктах будет
содержаться кислородсодержащих веществ. В описанном устройстве изменение зоны температур и давлений
может быть осуществлено путем соответствующего выбора начальной температуры и давления в резервуаре
6. Изменение концентрации 115 может быть достигнуто путем изменения начального давления
впрыскиваемых газов или путем изменения времени открытия клапана 4.
Поскольку все эти синтетические реакции являются экзотермическими, газы и пары, заключенные в цилиндре,
будут содержать большое количество тепла, которое может быть преобразовано в механическую энергию. С
этой целью описанный выше процесс 125 может быть осуществлен в два, но не в четыре этапа. Газы и пары,
получаемые компрессором при...
В конце второго этапа, оставшись в 2,S,786, я установил природу своего изобретения и способ его
осуществления, и заявляю, что то, что я
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_252787.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=252787&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB252787A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 5 марта 1925 года. № 6047/25.
2
Полный список левых: ноябрь.
3,
1925.
Завершено: 7 июня 1926 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Производство лёгкого масла, пригодного для использования в качестве топлива для двигателей внутреннего
сгорания, из жидких и твёрдых органических веществ.
Я, Мариус БртуцктДжс, инженер, проживающий по адресу: улица Сен-Дидье, 25, Париж (Франция), гражданин
Российской Республики, настоящим заявляю, что сущность данного изобретения заключается в следующем:
увеличение количества автомобилей и самолетов создало высокий спрос на легкие масла, отличительной
особенностью которых является температура кипения ниже 2000 °C.
В естественном состоянии или в искусственных продуктах, таких как, например, смоляное масло, эти легкие
масла встречаются лишь в небольших количествах. Однако там обнаружены огромные количества жидких или
твердых органических соединений со сложными молекулами, таких как минеральные масла, скипидарные
масла, смоляные масла, жиры и другие масла, продукты перегонки этих масел, несколько видов сахара,
меласса, крахмал и особенно большое количество целлюлозных тел, таких как древесина. Все эти тела
образованы из углеводородов или из кислородсодержащих углеводородов.
Целью настоящего изобретения является способ преобразования таких жидких или твердых органических
веществ путем крекинга и гидрирования в легкие масла, пригодные для сжигания в двигателях автомобилей
или самолетов.
Данный процесс основан на новом химико-технологическом принципе и на использовании для этой цели
компрессора.
Этот новый химико-технологический принцип был установлен и экспериментально продемонстрирован
заявителем при изучении реакций сгорания в двигателях внутреннего сгорания с точки зрения химического
равновесия. Этот принцип заключается в следующем: любую химическую реакцию можно направлять и
ускорять в желаемом направлении путем непрерывного и одновременного изменения давления, температуры
и концентрации, причем эти изменения [Price 1, -] производятся извне в направлениях, противоположных
направлениям изменений, вызываемых желаемой реакцией.
Для осуществления химических реакций в соответствии с вышеизложенным принципом наиболее
подходящим устройством является компрессор, сконструированный по типу дизельного двигателя.
Компрессор такого типа также позволяет подвергать обрабатываемые материалы воздействию очень высоких
температур, например, 2000 °C и даже выше, и одновременно очень высокого давления.
Описанный ниже процесс производства легких масел путем крекинга и гидрирования жидких или твердых
веществ заключается во введении указанных веществ в компрессоры в газ, сжатый при высокой температуре
при работе поршня.
Для этой цели в цилиндр можно заливать жидкость, распыленную до очень высокой степени тонкости помола,
подобно топливу в дизельном двигателе. Для этой цели твердые вещества необходимо растворить в
подходящем углеводороде или измельчить и привести в суспензионное состояние.
В качестве разлагающего и гидрирующего газа может использоваться водород или смесь водорода и оксида
углерода, то есть, например, водяной газ, а также коксовый газ, газ для освещения, энергетический газ из
кокса, антрацита, лигнита и даже доменный газ, но в смеси с водородом. Как известно, оксид углерода этих
газов или газовых смесей вызывает столь же эффективное гидрирование, как и сам водород, за счет
разложения всегда образующейся в них воды.
Процесс, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть осуществлен в аппарате, показанном
на фиг. 1 прилагаемого чертежа.
)2,787 '1 J1 Компрессор 1 этого аппарата полностью сконструирован как дизельный двигатель.
Компрессор приводится в движение шкивом 5, установленным на главном валу (это единственное отличие от
дизельного двигателя).
Этот компрессор также оснащен вспомогательным насосом, в котором впрыскиваемый газ сжимается до
гораздо большего давления, чем газ в баллоне. Этот компрессор также оснащен насосом для подачи
жидкости к инжекционному клапану 4. Эти два насоса сконструированы точно так же, как и соответствующие
насосы дизельного двигателя. Эти насосы на чертеже не показаны. Компрессор 1 оснащен четырьмя
клапанами: 1) Впускной клапан 2, через который жидкость поступает в цилиндр из резервуара 6.
2) Инжекционный клапан 4, через который жидкость поступает в цилиндр путем впрыскивания сжатого газа во
вспомогательном насосе.
3) Выпускной клапан (3), через который полученные продукты выходят в резервуар 8.
4)
Перепускной клапан, через который сжатый в баллоне газ может поступать непосредственно в резервуар 6.
Этот клапан соответствует пусковому клапану дизельного двигателя.
Это необходимо только в случае обрыва связи между резервуарами 6 и 8. Данный клапан не показан на
прилагаемом чертеже.
— Все указанные клапаны сконструированы аналогично клапанам дизельного двигателя и приводятся в
действие в двух- или четырехтактном режиме с помощью распределительных валов, как это происходит в
обычном дизельном двигателе. /:
Полученные продукты проходят по трубе 12 в резервуар (8), где они подвергаются охлаждению и промывке
водой или любой другой подходящей жидкостью. Образовавшиеся таким образом жидкости вытекают из
аппарата через трубку 9. Вследствие высокого давления не сжиженные газы гидрогенизации или
образовавшиеся постоянные газы проходят через жидкость и через промежутки между камнями,
расположенными у основания перегородки 10 в нижней части резервуара 8, в трубу 11, а оттуда в резервуар 6
для дальнейшей обработки. Для достижения необходимой начальной температуры и давления в резервуаре 6
в начале работы аппарата, нагретый и сжатый в цилиндре газ выпускается через перепускной клапан (не
показанный на чертеже) непосредственно в резервуар 6 до тех пор, пока в этом резервуаре не будут
достигнуты необходимая начальная температура и давление. Во время работы компрессора можно
регулировать начальную температуру и давление газовой смеси, содержащейся в резервуаре 6, путем
соответствующей регулировки дроссельных клапанов 13 70 и 14.
С помощью дроссельного клапана 17 можно разорвать сообщение между резервуарами 6 и 8. Само собой
разумеется, что гидрирующий газ необходимо постоянно обновлять по мере его постепенного поглощения в
ходе реакции.
Устройство, являющееся объектом настоящего изобретения, должно работать по-разному в зависимости от
характера вызываемых реакций. В соответствии с описанным выше принципом, реакции, включающие
уменьшение числа молекул, должны проводиться при постоянно возрастающем давлении, которое легко
достигается в процессе сжатия. Реакции, включающие увеличение числа молекул, должны протекать при
постоянно снижающемся давлении, легко достигаемом в процессе расширения. Для таких реакций, которые
не включают изменение числа молекул, изменение давления не оказывает никакого влияния, и такие реакции
могут протекать одинаково как в одном, так и в другом случае. 95 Одновременно с соответствующим
изменением давления все химические реакции должны осуществляться путем охлаждения, если они
экзотермические, и путем нагрева, если они эндотермические. 100 В описанном выше компрессоре
охлаждение содержащихся в нем газов может осуществляться следующими способами:
1) В результате расширения газа, если реакция происходит в течение 105° расширения.
2) Путем постепенного введения в цилиндр обрабатываемой жидкости, которая испаряется в нем и, таким
образом, поглощает часть тепла газов. 110 3) Путем постепенного введения в цилиндр струи гидрирующего
газа под высоким давлением, хорошо охлажденного. Этот газ окажет сильное охлаждающее действие в
баллоне благодаря своей низкой температуре и расширению.
4) За счет охлаждения стенок компрессора.
5)
Благодаря конструкции камеры сжатия с поверхностями, которые могут охлаждаться непосредственно
снаружи.
Нагрев газов, содержащихся в компрессоре, может осуществляться следующими способами:
1) При сжатии, если реакция 125 происходит в процессе сжатия.
2) Путем введения в цилиндр струи горячего гидрирующего газа.
3;
За счет интенсивного нагрева стенок компрессора. 130 252,787 В четырехтактном двигателе это может быть
осуществлено следующим образом:
Первый ход поршня: поршень движется наружу, и цилиндр заполняется гидрогенизирующим газом из
резервуара 6 при начальной температуре и степени сжатия, зависящих от желаемой конечной температуры и
давления. 70 Второй ход поршня: поршень возвращается в исходное положение и сжимает газ до
необходимого давления и температуры.
Третий ход поршня: Когда поршень начинает свой ход наружу, клапан 4 открывается, и обрабатываемая
жидкость впрыскивается в цилиндр струей газа, давление которого выше, чем давление газа внутри
цилиндра. Благодаря конструкции инжекционного клапана 4, жидкость 80 поступает в цилиндр в очень
мелкодисперсном состоянии в виде тумана, состоящего из мельчайших капель. Благодаря контакту с газом
высокой температуры и влиянию давления и температуры, которые постоянно снижаются в результате
расширения, тяжелые молекулы обрабатываемой жидкости будут расщепляться, а образующиеся
ненасыщенные фрагменты будут на 90% насыщены водородом или любым другим сжатым газом в баллоне,
причем это насыщение будет происходить в той степени, в какой концентрация указанного газа будет
увеличиваться при попадании струи впрыскиваемого газа.
Четвертый ход поршня: поршень движется внутрь, и образовавшиеся продукты выходят в резервуар 8.
Экзотермические реакции, не предполагающие 100% изменения количества молекул, могут быть
осуществлены аналогичным образом: 2. ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ.
В соответствии с принципом, изложенным выше (105), эти реакции должны осуществляться в фазе
расширения, но с энергичным нагревом. Указанные реакции могут быть осуществлены аналогично описанным
выше экзотермическим реакциям, за исключением того, что во время реакции газы должны быть
энергетически нагреты описанными выше способами.
4) За счет размещения в камере сжатия объектов, которые могут нагреваться извне, например, электрическим
током.
а) Одновременно с этим рассматриваемые реакции должны осуществляться путем непрерывного увеличения
концентрации гидрирующих газов, поглощаемых в ходе реакции, увеличение, которое может быть
реализовано в описанном компрессоре путем подачи в цилиндр струи указанных гидрирующих газов, что
также приводит к распылению обрабатываемого материала.
Для обеспечения более эффективного нагрева или охлаждения газов и паров, содержащихся в цилиндре,
компрессор может быть сконструирован способом, показанным на рис.
2 чертежа, прилагаемого к настоящему документу. Этот компрессор имеет специальную реакционную камеру
15, стенки которой могут нагреваться или охлаждаться непосредственно снаружи. За исключением указанной
камеры 15, компрессор имеет абсолютно аналогичную конструкцию компрессору, показанному на рис. 1.
Соответствующие клапаны имеют те же номера, что и на указанном рис. 1.
Очевидно, что реакции крекинга могут привести только к увеличению количества молекул. Тот.
Реакции гидрирования могут привести лишь к уменьшению количества молекул. Если реакции разложения и
гидрирования протекают одновременно, то должно произойти увеличение или уменьшение числа молекул,
либо число молекул может остаться неизменным.
Реакции разложения чаще всего являются эндотермическими, но встречаются и экзотермические реакции
разложения. Реакции гидрирования, за исключением некоторых, являются экзотермическими. Следовательно,
если обе эти реакции протекают одновременно, результирующая реакция может быть экзотермической, а
может быть и эндотермической. С другой стороны, все эти реакции обусловливают поглощение водорода и
должны осуществляться при постоянном увеличении концентрации гидрирующего газа.
В соответствии с этими различными химическими свойствами, указанные реакции должны осуществляться
различными способами, как описано ниже.
А. РЕАКЦИИ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЕ В N-М ИЗЛУЧАЕ МОЛЕКУЛ.
1. Экзотермические реакции.
Подобные реакции должны осуществляться в соответствии с изложенным выше принципом во время такта
расширения путем охлаждения. B. РЕАКЦИИ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ УМЕНЬШЕНИЕ ЧИСЛА МОЛЕКУЛ.
1. ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ.
В соответствии с изложенным выше принципом, такие реакции должны осуществляться путем повышения
давления и одновременно с нагреванием. Они могут быть осуществлены в описанном выше компрессоре
следующим образом: Первый ход: поршень движется наружу и всасывает гидрогенизирующий 252,7S7.
газ из резервуара 6 при необходимой начальной температуре и давлении.
Второй ход поршня: поршень возвращается в исходное положение, и в течение части своего хода, скажем,
трех четвертей, он сжимает газ до необходимой конечной температуры и давления.
В этот момент открывается инжекционный клапан 4, и обрабатываемый материал впрыскивается в цилиндр
струей сверхсжатого газа до конца хода поршня. Когда клапан достигает своей мертвой точки, он
открывается, и продукты сгорания поступают в резервуар 8.
Если нагрев за счет сжатия недостаточно интенсивен, можно использовать другие описанные выше способы.
Эндотермические реакции, не связанные с изменением числа молекул, могут быть осуществлены
аналогичным образом.
2. ELXO=BRnIC РЕАКЦИИ.
Эти реакции могут протекать так же, как и эндотермические реакции, но газы, вместо нагревания, должны
быть энергетически охлаждены описанными выше способами.
Описанный выше процесс исходит из предположения, что разложение и гидрирование происходят
одновременно в течение одного и того же хода поршня. Для некоторых веществ будет более целесообразно
разделить эти две реакции и провести их в двух отдельных баллонах. Для реакции крекинга можно
использовать газ или нейтральный пар, а реакцию можно проводить в ходе расширения при соответствующем
изменении температуры. Гидрогенизацию можно осуществить в другом цилиндре во время такта сжатия
путем соответствующего изменения температуры.
В отдельных случаях будет целесообразно проводить крекинг и гидрирование в одном и том же цилиндре, но
каждый процесс будет происходить в соответствующем направлении движения поршня и с соответствующим
изменением температуры.
Постоянное и одновременное изменение давления, температуры и концентрации газов и паров, участвующих
в реакции, извне позволяет придать реакции мощный импульс в желаемом направлении, и очень часто такой
импульс находится в определенной температурной зоне, достаточной для того, чтобы заменить импульс,
который реакция получает благодаря присутствию катализатора.
Кроме того, компрессор всегда позволяет повышать температуру реакции и одновременно давление, при
котором она протекает; такая высокая температура может сделать использование катализатора излишним.
Проведение реакций без катализатора менее сложно, и, что очень важно, нет необходимости очищать
используемые материалы. Но если с какой-либо точки зрения использование катализатора будет сочтено
желательным, такой катализатор может быть помещен в реакционную камеру 15 на рис. 2 или в реакционные
камеры 16 на рис. 3.
Когда газы выходят из цилиндра под высоким давлением, часть силы, затраченной на сжатие, может быть
восстановлена путем установки второго цилиндра с поршнем или путем использования самого компрессора
за счет добавления вспомогательных тактов. Если протекающая реакция достаточно экзотермична,
расширения газа будет достаточно для обеспечения необходимой механической силы для привода
описанного выше аппарата, и только если реакция эндотермична или слабо экзотермична, для привода
аппарата необходимо использовать внешнюю механическую работу.
Хорошо известно, что наибольшая сложность в процессах крекинга органических веществ обусловлена
полимеризацией ненасыщенных продуктов, которые объединяются в новые молекулы, часто содержащие
большее количество атомов, чем молекулы, которые изначально содержало обрабатываемое вещество.
Благодаря осуществлению крекинга под воздействием постоянно снижающегося давления (на 95%) удастся
избежать полимеризации.
Как покажут следующие примеры, все органические тела могут быть обработаны описанным выше процессом.
Все жидкие органические вещества, такие как, например, сырая нефть, скипидарное масло, смоляное масло,
жировые масла и все другие масла, а также продукты перегонки всех этих веществ, могут подаваться в
компрессор для крекинга и гидрогенизации так же, как и топливо в дизельных двигателях.
Твердые органические вещества, такие как, например, различные виды сахара, меласса, крахмал, различные
виды смолы, многочисленные смолы и целлюлозные вещества, такие как сено, солома, древесина,
различные виды газового угля, которые необходимо обрабатывать описанным выше способом, должны быть
растворены в подходящем растворителе или должны быть мелко измельчены и приведены в суспензию в
подходящем углеводороде, таком как, например, сырая нефть или продукты ее перегонки, или в тяжелом
масле, полученном в результате перегонки смоляного масла. 120 Выше были указаны газы, которые могут
быть использованы для крекинга и гидрирования.
Прежде чем перейти к описанию нескольких примеров работы процесса, являющегося предметом
изобретения (пункт 125), необходимо сделать следующее общее замечание. В общем, органическое тело
сложного молекулярного состава 252,787 согласно формулам адиабатического сжатия при 630 °C и 3
атмосферах, исходя из предположения, что камера сжатия составляет 8% цилиндра.
В результате мы получили смесь различных углеводородов, значительная часть которых будет иметь
температуру кипения ниже 2000 °C и будет пригодна для использования в автомобильных двигателях.
Структура может быть подвергнута крекингу и гидрогенизации совершенно иным способом, и в результате
могут быть получены продукты, существенно различающиеся между собой.
Как известно, давление, температура и концентрация, присутствующие в момент реакции, играют очень
важную роль. Однако, вопреки распространенному мнению, важную роль играют не только значения этих трех
факторов, но и их изменения, происходящие в момент реакции вследствие самой реакции или под
воздействием внешних факторов.
Если одно и то же сложное органическое вещество подвергать процессу крекинга и гидрирования всегда при
одинаковых начальных температурах и давлениях, но иногда при постоянном давлении и температуре, иногда
при возрастающем, а иногда при убывающем давлении, иногда путем нагревания, иногда путем охлаждения,
иногда путем увеличения концентрации, а иногда путем ее уменьшения, то, как правило, будут получены
различные продукты, и каждая возможная комбинация этих трех факторов химического равновесия, как
правило, даст разный результат.
Подобные вариации этих трех факторов химического равновесия позволяют направлять реакцию в желаемом
направлении.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют процесс, являющийся объектом настоящего изобретения.
1-й ПРИМЕР:
Крекинг и гидрогенизация тяжелых продуктов перегонки сырой пенсильванской нефти при температуре выше
200°C в легкие масла.
Хорошо известно, что пенсильванская нефть состоит почти исключительно из насыщенных углеводородов
общей формулы CH + 2. Если эти тяжелые продукты перегонки разлагаются при высоких давлениях и
температурах, например, при 700 °C и 10⁵ атмосферах, в атмосфере водорода, то происходит
экзотермическая реакция, сопровождающаяся увеличением числа молекул. В крайнем случае (если k = 2)
количество молекул не изменится, как показывает следующая формула:
CnH2n + 2 + (JC-1)H2 = kc(Cn/lH2n/le + 2).
Как показано выше, эта реакция должна быть осуществлена во время такта расширения путем охлаждения.
Этот процесс описан выше в пункте А1.
Рассчитываются начальная температура и давление газа в резервуаре. II. ПРИМЕР:
Крекинг и гидрирование дистиллированного продукта из смоляного масла.
Соседние файлы в папке патенты