Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4391
.pdf
определенное количество тепла, одновременно удаляя часть углерода, который в противном случае остался
бы в отработанном шламе или смоле, извлеченных из камеры окисления. Следует отметить, что крекинг
тяжелых нефтяных масел в перегонных аппаратах прямого нагрева создает значительные трудности из-за
отделения углерода, который прилипает ко дну аппарата и образует графитовый слой, вызывая перегрев и
прогорание донных отложений. В данном изобретении образующийся углерод в момент своего
высвобождения будет находиться в очень мелкодисперсном состоянии, которое, несомненно, по меньшей
мере частично является коллоидным, и содержащий кислород газ, проходящий через масляный столб,
контактирует с этими частицами и абсорбируется. В результате этого углерод может избирательно окисляться
в большей или меньшей степени, выделяя определенное количество тепла для поддержания температуры
реакционной зоны.
В той мере, в какой таким образом тепло поступает за счет окисления углерода, совершается полезная
работа. Если цель состоит в том, чтобы получить из нефти значительную долю более легких углеводородов и
минимальную степень окисления, то тепло, выделяемое при сгорании углерода, требует меньшего окисления
самих углеводородов. Благодаря этой склонности к окислению очень мелкого коллоидного углерода, у меня
появляется возможность фильтровать смолу или отработанное масло, отводимое из зоны окисления, удаляя
таким образом более крупный углерод, который может присутствовать, и возвращать отфильтрованное масло
в камеру окисления.
В рамках применения моего процесса предусмотрен этап обработки остаточных масел из обычных
крекинг-реакторов; масел, которые уже подверглись радикальной обработке под воздействием тепла и
давления с целью получения максимального количества так называемого крекинг-бензина.
Отработанные масла такого типа, которые больше не могут быть разложены обычными методами крекинга
под давлением, могут быть подвергнуты окислительной обработке в соответствии с пунктом 255,02? 0
Значительная часть смолистых веществ или тяжелых жидких продуктов, остающихся после реакции,
отводится в нижней части камеры, непрерывно или периодически, по желанию.
Изменение газообразного окислителя, например, путем разбавления, как указано ранее, или обогащения
кислородом, влияние температуры и т. д., позволяют в значительной степени направлять окисление и другие
химические изменения, несмотря на сложность таких тел, как нефть и другие масла. При расщеплении
высокомолекулярных углеводородов под воздействием тепла, сопровождающемся воздействием
окислителей, образуются продукты с более низкой молекулярной массой, некоторые из которых более
стабильны, чем другие. Таким образом, наблюдается тенденция к накоплению более стабильных тел. Если
эти вещества достаточно летучи, они будут унесены потоком деоксигенированного воздуха в конденсаторы
или абсорберы. Если эти вещества нелетучи в условиях обработки, они могут оставаться в масле в
неизмененном виде и удаляться вместе со шламом, из которого такие продукты могут быть извлечены путем
соответствующей обработки. Или же, поддавшись дальнейшему и непрерывному окислению, они могут еще
больше разрушиться. При одних условиях достигается максимальный выход нерастворимых в воде
продуктов, содержащих значительную долю доступных компонентов, пригодных для использования в
качестве моторного топлива, тогда как при других условиях может наблюдаться повышенный выход более
окисленных продуктов, например, водорастворимых, таких как низшие жирные кислоты, низшие альдегиды,
растворители и тому подобное.
Химические окислители, такие как пероксиды металлов, перекись водорода, бихроматы, перманганаты и тому
подобные, очень дороги, в то время как другие, менее дорогие, такие как отбеливающий порошок, азотная
кислота и т. д., могут вызывать нежелательные вторичные реакции, такие как хлорирование, быстрая
коррозия контейнеров или образование взрывоопасных нитросоединений. В предпочитаемом мной процессе
используется дешевый окислитель, а именно воздух, что обеспечивает его доступность, простоту обработки и
относительную устойчивость к нежелательным или разрушительным побочным реакциям.
При использовании давления, которое может быть значительно ниже обычного атмосферного давления,
будет обнаружено, что для каждого вещества существует критическое давление, или, точнее, критический
диапазон давлений, обеспечивающий максимальную долю специально желаемых продуктов окисления.
В нижнем диапазоне наблюдаются недостаточные выходы или нейтральные результаты, а выше этого
диапазона существует опасность разрушительного воздействия в результате конденсации, полимеризации и
т. д. Если сырье очень дешевое, такая степень разрушения не всегда столь серьезна, поскольку другие
эффекты, такие как самопроизвольное выделение тепла, полезного для реакции, или удаление какой-либо
примеси, например серы или углерода, могут определять условия, которые необходимо создать, и поэтому
давление в критическом диапазоне при желаемой температуре может быть не всегда необходимым.
Однако, как правило, желательно приблизительно определить этот диапазон. Аналогично, существует
критическая температура или диапазон температур, при которых может быть достигнут максимальный выход
определенных продуктов. В некоторых случаях этот диапазон достаточно широк, например, от 300 до 85 1000
градусов по Фаренгейту. Более узкий и эффективный диапазон — от 600 до 900 градусов по Фаренгейту. Для
обработки нефтяных масел с целью получения окисленных продуктов и особенно моторного топлива,
практически не вызывающего детонации при использовании в двигателях внутреннего сгорания,
предпочтительно использовать температуры от 700 до 850 градусов по Фаренгейту.
Вкратце, этот процесс, в одной из желаемых его форм, заключается в пропускании воздуха в критических
условиях контроля при атмосферном давлении или ниже через окисляемое вещество, находящееся в жидкой
форме или в виде суспензии в соответствующем расплавленном материале массой около 10 г, и отделении от
потока отработанного воздуха желаемых продуктов окисления и уноса.
Из остатков окисления образуются нелетучие продукты, находящиеся в пределах 10:
Образцы, находящиеся под воздействием давления или не увлекаемые потоком отработанного воздуха, но
окисленные до такой степени, что представляют собой химические производные валке, могут быть отделены
с помощью соответствующих методов экстракции.
Воздушный поток, увлекая за собой продукты окисления, удаляет из зоны окисления материалы, которые уже
достаточно окислены, в то время как продукты с более высокой молекулярной массой и меньшей летучестью
остаются в зоне окисления или возвращаются туда для дальнейшего превращения. Таким образом, поток
отработанного воздуха или деоксигенированный воздух действует как средство удаления или продувки 1:
агент для удаления более легких тел из зоны окисления и предотвращения разрушительного окисления до
таких конечных продуктов, как оксид углерода или диоксид углерода. В случае с некоторыми веществами
давление, значительно ниже атмосферного, может практически не оказывать никакого воздействия, а
окисление будет протекать настолько медленно, что этот процесс будет представлять небольшой
коммерческий интерес. Но использование нижней камеры измельчения объемом 255 020 кубических метров.
В последнем случае предпочтительно используется «беспламенный перегонный аппарат», температура
которого поддерживается исключительно за счет тепла окисления, выделяемого в толстом слое или столбе
масла, или с помощью специально подогревателей масла и/или воздуха.
Однако при желании можно использовать окислительные камеры, оборудованные топочными камерами.
Последний вариант, например, может оказаться желательным на начальном этапе или этапе "старта с 75
лет". Когда масло достаточно нагреется, чтобы кислород воздуха вступил с ним в реакцию, можно запустить
поток предварительно нагретого воздуха, и с этого момента в масле будет самопроизвольно генерироваться
тепло. После этого огонь на решетке можно поддерживать на низком уровне или дать ему полностью
погаснуть.
Используя "бескатализатор" без топочного оборудования, масло можно нагреть в удобной емкости до
температуры, скажем, 500 или 600 градусов по Фаренгейту, а затем загрузить в окислительную камеру. Затем
подается воздух, предпочтительно предварительно нагретый, и масло начинает окисляться, при этом
температура повышается, скажем, до 700 или 750 градусов по Фаренгейту и поддерживается на этом уровне
путем регулирования подачи воздуха, степени его предварительного нагрева и непрерывного введения
предварительно нагретого сырого масла. Короче говоря, после того как первоначальная загрузка масла
нагрета до окислительной температуры в камере, непрерывно снабжаемой маслом, дальнейшее нагревание с
помощью топочных устройств не требуется. 100 Использование непрерывной подачи сырого масла является
выгодным. Таким образом, уровень масла в окислительной камере может поддерживаться достаточно
постоянным, обеспечивая тем самым образование столба масла с достаточной глубиной деоксигенации; 105
то есть глубиной, достаточной для удаления из воздуха всего или большей его количества кислорода в
процессе его перемещения от точки попадания в масло до его поверхности.
Также желательно, чтобы часть масла непрерывно отбиралась из реакционного бассейна, предпочтительно
из его нижней части. Скорость отбора может регулироваться относительно скорости подачи масла в камеру,
чтобы избежать существенного отклонения от постоянного уровня. Вместо непрерывной подачи и выгрузки,
операция может быть прерывистой, «порционной», например, частое чередование подачи порциями 120 и
извлечения порций без существенного нарушения условий постоянного уровня реакционного бассейна.
Введение свежего сырого масла в перегонный аппарат способствует поддержанию желаемой степени
окисления (125 °C). Содержимое камеры остается более однородным, чем когда в емкость помещается заряд
масла, через который пропускается воздух до тех пор, пока не будет достигнуто действие пониженного
давления, что может оказаться желательным для предотвращения чрезмерного окисления и, следовательно,
позволит извлечь большее количество более легких материалов, чем в тех случаях, когда используется
окисление под давлением.
Помимо наличия в масле мелкодисперсного углерода, могут быть добавлены специальные активирующие
вещества, такие как хлорид алюминия, оксиды марганца, свинца, железа, хрома, ванадия, цинка, меди или
кальция и тому подобные, для содействия окислению; такие вещества обычно вводятся в небольших или
иногда каталитических количествах. В некоторых случаях может быть добавлено большее количество
щелочных веществ или компонентов, обладающих нейтрализующим действием, таких как негашеная известь,
известняк или карбонизированная щелочь. Однако в целом для проведения реакции на нефтяных маслах
каталитические или активирующие вещества не требуются. Это особенно актуально при обработке природной
нефти или ее фракций, которые остались неизменными в результате крекинга или иным способом. Однако
катализаторы иногда могут быть более целесообразны для использования на достаточно устойчивых
дистиллятах каменноугольной смолы, отработанных маслах из крекинг-реакторов и аналогичных сырьевых
материалах, которые подверглись обработке, обычно делающей их более стабильными и, следовательно,
менее подверженными воздействию кислорода.
Окислительная камера может быть изготовлена из толстостенной стальной пластины, которая при желании
может быть выполнена из хромистой стали, хромоникелевой стали или другого материала, достаточно
устойчивого к воздействию серы, диоксида серы и органических кислот. Предпочтительно, камера имеет
цилиндрическую форму с вогнутыми или выпуклыми головками. Внешне он может напоминать обычный
маслоперерабатывающий аппарат прямого нагрева. Цилиндр может быть установлен горизонтально или
вертикально. В последнем случае для подачи и распределения воздуха обычно используется единственный
распределитель, расположенный в нижней части или около нее. В горизонтальном варианте воздух может
подаваться через перфорированную трубу, расположенную вдоль дна и проходящую от одного конца
окислительной камеры до другого. Поднимающийся вверх поток воздуха через масло заставляет его
циркулировать сначала вверх, затем наружу к стенкам сосуда и, наконец, вниз к источнику подачи воздуха.
Такая циркуляция эффективно обеспечивает хороший контакт между маслом и подаваемым к нему воздухом.
Воздушные форсунки могут быть расположены таким образом, что движение масла внутри перегонного
аппарата происходит таким образом, что более тяжелые продукты отделяются в выбранной части самого
перегонного аппарата или в прикрепленном к нему устройстве.
Для непрерывного нагрева оксида алюминия 2А55020, который постоянно перестает нагреваться, не
требуется топочная камера или иное приспособление. При непрерывной подаче масла или его эквивалента
воздух постоянно воздействует на смесь свежего масла и масла, модифицированного в результате реакции.
Таким образом, непрерывная подача и отвод жидкости достаточны для достижения относительно постоянного
состава, что важно для обеспечения равномерности тепловыделения и эффективного контроля работы
аппарата.
В прерывистом или периодическом процессе условия постоянно меняются по мере протекания окисления, и в
конечном итоге он может практически остановиться. В данном случае условия эксплуатации постоянно
меняются, и при переменных условиях тепловыделения эффективность управления снижается. Поэтому, хотя
некоторые особенности настоящего изобретения могут быть реализованы с помощью прерывистого процесса,
он не считается наиболее желательным.
Непрерывная подача масла также обеспечивает более безопасный характер работы, поскольку всегда
присутствует большое количество свежего сырого масла, к которому имеет доступ кислород, и,
следовательно, риск скопления избытка кислорода в какой-либо точке, вызывающего бурные локальные
реакции, сводится к минимуму. Таким образом, использование «среднего объема» масла представляет собой,
на мой взгляд, весьма желательную особенность предпочтительного варианта моего изобретения.
Конденсацию паров предпочтительно проводить при давлении, обычно приблизительно равном давлению,
используемому в окислительной камере. Таким образом, конденсаторы могут находиться в открытом
сообщении с окислительной камерой, и падение давления, наблюдаемое в различных частях
конденсационного аппарата, будет обусловлено исключительно конденсацией и потерей давления из-за
трения. Однако между перегонным аппаратом и конденсаторами различных секций последнего может быть
предусмотрен запорный или обратный клапан для отключения любых необходимых устройств или для
снижения давления в них. Использование силикагеля, абсорбирующего угля или аналогичного
абсорбирующего агента считается целесообразным при обработке отходящих газов для удаления остаточных
паров, таких как легкие альдегиды и очень летучие углеводороды. В результате такой обработки отходящих
газов будет обнаружено очень высокое содержание азота, который можно очистить и использовать в смеси с
водородом для производства синтетического аммиака.
При надлежащем снижении содержания кислорода в отходящих газах будет мало кислорода или его совсем
не будет, в умеренных количествах будет присутствовать углекислый газ, а иногда и небольшая доля окись
углерода.
Конденсат имеет кислую реакцию благодаря наличию различных органических кислот, которые могут
включать муравьиную, уксусную, пропионовую, масляную и высшие жирные кислоты этого ряда, а также
ненасыщенные кислоты, такие как акриловая кислота, ароматические кислоты, например, фталевая кислота
или ангидрид.
Также может присутствовать диоксид серы. 70 Поэтому я предпочитаю изготавливать конденсаторы, или, по
крайней мере, ту часть, в которой конденсируются кислоты, из таких материалов, как медь, хромистая сталь,
никель-хромовая сталь, монель и тому подобных, обладающих высокой устойчивостью к 75 органическим
кислотам. Использование конденсаторных трубок с эмалевым покрытием не исключается.
Как указано, продуктами окисления, дистилляции и конденсации будет обнаружимо эмульсия, которая может
расслаиваться, образуя верхний слой маслянистого характера и нижний слой водного раствора органических
веществ. Эмульсия или двухслойный конденсат могут быть заполнены газом. Верхний слой, содержащий
несмешивающиеся с водой вещества, далее именуется «моторным дистиллятом». Каждый из этих
дистиллятов может быть переработан различными способами для получения ценных товарных продуктов. Как
указывалось ранее, характер дистиллята определяется рядом факторов, наиболее важные из которых
перечислены ниже: 9 5 Во-первых, характер используемого углеводорода; Во-вторых, давление,
поддерживаемое в перегонном аппарате.
В-третьих, скорость и интенсивность поступления воздуха и любых добавок к нему; в-четвертых, температура,
поддерживаемая в перегонном аппарате; в-пятых, температура, поддерживаемая в рефлюксной головке; и
в-шестых, способ конденсации. 10,5 Полученные в результате окисления, перегонки и конденсации продукты
далее именуются «оксигенированными и дезинтегрированными» продуктами.
Устройство, которое может быть желательно использовать 110, показано на прилагаемых чертежах, где фиг.
1 представляет собой схематический разрез или вид спереди; фиг. 2 представляет собой модифицированную
форму воздушного сопла; 115 и фиг. 3 представляет собой схематический разрез или вид спереди
модифицированной компоновки элементов устройства.
На рисунке 1 показано устройство 120, состоящее из вертикального перегонного аппарата или барабана 1,
предпочтительно выполненного из двух секций А и В, скрепленных между собой с помощью соединительных
фланцев 3, 4 и соответствующих болтов. Перегонный аппарат устанавливается над газовой печью
мощностью 125 кВт в любой подходящей конструкции. Масло подается в перегонный аппарат насосом 5, от
которого отходит подающая труба 6, причем подающая труба продолжается внутри головки перегонного
аппарата в виде стержня 7, и свисающая подающая труба 8. 130 235 020 материал, подвергающийся
обработке, и условия обработки, которым он подвергается. При использовании такой многоступенчатой
обработки окислением условия в каждой камере не обязательно должны быть одинаковыми. Например,
температура в последующих камерах может постепенно повышаться с шагом, скажем, в 50 градусов по
Фаренгейту. Кроме того, давление в последующих перегонных аппаратах не обязательно должно быть
одинаковым. Например, обрабатываемое масло может подвергаться воздействию сверхвысокого
атмосферного давления при желаемой температуре в исходном перегонном аппарате.
Из этого перегонного аппарата остаточное масло затем поступает в следующий перегонный аппарат, где оно
может быть подвергнуто обработке под давлением, меньшим, чем в первом аппарате, и так далее по всей
цепочке перегонных аппаратов. Таким образом, давление в перегонных аппаратах может варьироваться от
сверхвысокого атмосферного давления в аппарате или аппаратах для начальной обработки до пониженного
атмосферного давления в аппарате или аппаратах для конечной обработки. Или, при желании, обработка
масла в ряде зон с различным давлением может начинаться с использования пониженного атмосферного
давления при желаемых температурах в первоначальном перегонном аппарате. Из этого перегонного
аппарата остаточное масло затем перекачивается в следующий перегонный аппарат, где оно может быть
подвергнуто обработке при сверхвысоком атмосферном давлении, и так далее по всей цепочке перегонных
аппаратов.
В этой модификации давление в перегонных аппаратах будет варьироваться от пониженного атмосферного
давления в аппарате для начальной обработки (или в 100 аппаратах) до повышенного атмосферного
давления в несколько сотен фунтов, двести фунтов или выше, например, в аппаратах для конечной
обработки. При использовании высокого давления перегонные аппараты, в которых проводятся такие
обработки, должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать высокое давление.
Газообразные и парообразные продукты из различных перегонных аппаратов могут быть объединены для
обработки, но при использовании различного давления в различных перегонных аппаратах желательно
обрабатывать продукты из различных перегонных аппаратов отдельно, особенно при использовании
конденсации под давлением паров и газов из перегонных аппаратов высокого давления 115. В любом из
вариантов, при котором остаточное масло извлекается из одного перегонного куба и обрабатывается в
следующем, при желании перед последующими обработками в него может быть добавлено свежее масло.
Приведенный ниже конкретный пример иллюстрирует применение изобретения к типичному нефтяному
маслу, однако следует понимать, что эта конкретная форма является лишь иллюстративной и не
ограничивает данное изобретение, поскольку специалисты в данной области могут внести в нее множество
изменений, не выходя за рамки сущности и объема данного изобретения. Однако в этом примере будет
показано, что при работе при обычном атмосферном давлении воздух может подаваться в перегонный
аппарат с помощью насоса 9 под давлением, достаточным лишь для преодоления напора жидкости в
перегонном аппарате, при этом такой воздух проходит через трубу и змеевик 12 (внутри перегонного
аппарата), а также через трубу 13, снабженную в нижней части, которая находится около дна перегонного
аппарата, направленным вверх соплом 14.
Кранцы 15 позволяют определить уровень масла в перегонном аппарате. Может быть предусмотрена линия
продувки 16, через которую удаляется остаточный материал. 17, 17 — это колодцы для термометров. 24 —
это паровая линия, ведущая к конденсаторному змеевику 25, который соединен с насосом сбора 26.
Собранная в резервуаре 26 жидкость подается по трубе 29, к трубам 29 и 30, разумеется, подсоединены
соответствующие емкости для хранения или сбора жидкости. Остаточные газы выходят через трубу 30. При
работе при давлении ниже атмосферного вместо насоса 9 и связанных с ним элементов к трубе 30, по
которой проходят отходящие газы, может быть присоединен всасывающий насос 91, а клапан 131 регулирует
степень поддержания давления в аппарате. Труба 51 позволяет добавлять в воздух разбавитель или
разбавители.
На изображении показана только одна труба для подачи воздуха, но при необходимости можно использовать
и большее количество труб в перегонных аппаратах большего диаметра, чем показано на рисунке. На рисунке
2 показана модифицированная форма воздушного сопла, в которой к концу воздушной трубы 13 прикреплено
несколько излучающих труб 141, снабженных отверстиями на своих верхних поверхностях.
Эти отверстия 141 предпочтительно формируются с помощью конических сопел 151, имеющих малую
площадь поперечного сечения на внешнем или подающем конце 161 таких сопел. Благодаря такой
конструкции отсутствует тенденция к накоплению нагара в этих форсунках и локальное накопление тепла за
счет вторичного сгорания такого скопившегося нагара.
Желательно, чтобы сопло, используемое для впрыскивания воздуха в масло или подобный материал, было
регулируемым, чтобы можно было изменять его расстояние от дна реакционной камеры.
На рисунке 3 показана батарея перегонных аппаратов, включающая множество реакционных камер,
дефлегматоров и теплообменников, соединенных с общей конденсаторной системой, общей для всех
указанных камер. Кроме того, как показано на рисунке 3, следует отметить, что может быть предусмотрена
многоступенчатая окислительная обработка, при которой масло после первой обработки поступает на вторую,
где подвергается дальнейшей окислительной обработке. Из второго перегонного куба остаточное масло
может поступать в третий, и может быть использовано столько перегонных кубов, сколько окажется
необходимым, в зависимости от характеристик продукта, который может быть получен в ходе этого процесса
(см. рис. 255,0250).
В качестве углеводорода использовался среднеконтинентальный газойль, содержащий около одного
процента серы и обладающий следующими характеристиками:
Удельная плотность при температуре 60 градусов по Фаренгейту.
ДИСТИЛЛЯЦИЯ.
Начальная температура кипения. 10% Температура дистилляции. 20% Температура дистилляции. 30%
Температура дистилляции. 40% Температура дистилляции. 50% Температура дистилляции. 60% Температура
дистилляции. 70%/ Температура дистилляции. 80% Дистилляция 552 582 600 615 631 645 661 671 701 38,3
градуса по Фаренгейту. МАСЛО.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
градусов по Фаренгейту.
ПАРОВОЙ
432 градусов по Фаренгейту.
525 градусов по Фаренгейту.
558 градусов по Фаренгейту.
575 градусов по Фаренгейту.
592 градусов по Фаренгейту.
608 градусов по Фаренгейту.
624 градусов по Фаренгейту.
642 градусов по Фаренгейту.
666 градусов по Фаренгейту.
Использовался вертикальный перегонный аппарат диаметром четыре фута и высотой двадцать шесть футов.
Воздушные струи находились в трех футах от дна перегонного аппарата. Охлаждающий змеевик на головке
дистиллятора был расположен таким образом, чтобы пары и газы, поступающие в конденсатор,
поддерживались при температуре около 315 градусов по Фаренгейту. Масло предварительно нагревалось до
500 градусов по Фаренгейту перед началом подачи воздуха. В ходе эксперимента поддерживалось
необходимое количество содержимого в 23 бочках. Давление в перегонном аппарате было приблизительно
атмосферным, а давление насоса было немного выше, чтобы воздух мог преодолеть давление масла в
аппарате. После подачи воздуха в перегонный куб температура поднялась с 500 градусов по Фаренгейту до
примерно 725-750 градусов по Фаренгейту. Дистилляция стала очевидной вскоре после подачи воздуха в
перегонный куб. Скорость дистилляции увеличивалась по мере нагревания перегонного куба и его
содержимого, но после достижения желаемого диапазона температур она поддерживалась приблизительно
постоянной на протяжении всего процесса за счет незначительного регулирования подачи воздуха, масла и
отвода осадка. В качестве заправочного масла использовалось частично свежее масло, частично масло,
отделенное от осадка предыдущего цикла работы.
Средняя производительность перегонного аппарата составляла около 2,6 баррелей нефти в час.
Образовавшиеся продукты можно кратко охарактеризовать как небольшое количество диоксида углерода и
воды, летучие углеводороды, выходящие из обычного конденсатора, водорастворимые органические
соединения, содержащие ацетальдегид и растворители, кипящие до 80 градусов Цельсия, кислоты и смолы,
бензиновый дистиллят, углерод и некоторое количество масла, которое было извлечено и возвращено в
перегонный аппарат для дальнейшей обработки.
Полученный в ходе этого испытания дистиллят, выходящий из конденсатора, представляет собой эмульсию,
содержащую некоторое количество газа, и далее именуется «промежуточным дистиллятом». "Его поместили
в деревянный резервуар и оставили там до тех пор, пока не произошло довольно резкое расслоение на два
слоя."
В результате этого разделения верхний слой содержит несмешивающиеся с водой вещества, а нижний слой
— водный раствор органических веществ. С,.
Однако некоторые из компонентов являются взаиморастворимыми, и наблюдается распределение этих
взаиморастворимых веществ между двумя слоями. Некоторые ценные органические вещества, обнаруженные
в нижнем слое, можно извлечь из верхнего слоя, промыв его водой, при этом количество используемой воды
тщательно подбирается таким образом, чтобы избежать чрезмерного разбавления органического материала,
который необходимо извлечь. Повторная стирка по методу 80 с использованием от 3 до 10% воды при каждой
стирке обеспечивает удовлетворительное разделение. Вода, смытая из верхнего слоя, добавляется в нижний
слой. 85 В приведенном выше типичном случае в качестве иллюстрации промежуточный дистиллят был
разделен на две части: верхний слой, содержащий нерастворимый в воде неочищенный окисленный
дистиллят, и нижний слой 90, содержащий растворимый в воде неочищенный окисленный дистиллят.
Приведенные ниже методы обработки этих дистиллятов с целью извлечения из них ценных продуктов
являются лишь примерами и никоим образом не ограничивают их применение.
Часть нерастворимого в воде неочищенного окисленного дистиллята обрабатывали 10-процентным
раствором каустической соды в мешалке в течение примерно одного часа. Присутствующие кислоты, фенолы,
альдегиды и т. д. растворяются и могут быть отделены от щелочного раствора различными способами.
Другую часть образца сначала обработали десятипроцентным раствором карбоната натрия 103 для удаления
кислот, а затем едким натрием для удаления альдегидов (в виде смолы) и фенолоидных тел. В третьей части
процесса альдегиды сначала в значительной степени удаляли с помощью концентрированного раствора
бисульфита натрия, а затем другие желаемые вещества удаляли методами, аналогичными описанным выше.
После обработки едким натрием материал можно промыть водой, а затем обработать небольшим
количеством раствора. Водорастворимый неочищенный окисленный дистиллят отделяли, как описано выше,
от несмешивающегося с водой содержимого промежуточного дистиллята. Было установлено, что этот водный
раствор органических веществ содержит приблизительно 18% органического материала, в основном
состоящего из кислот, включая уксусную, а также, по некоторым данным, двуосновных кислот; альдегидов,
включая ацетальдегид и пропиональдегид; кетонов, включая ацетон; и как насыщенных, так и ненасыщенных
спиртов. Данный водный раствор обрабатывается следующим образом: его перегоняют в медном перегонном
аппарате, снабженном высокофракционирующей колонной, при этом отбирают ряд фракций с температурами
кипения от примерно 20°C до 95°C.
Первые несколько фракций представляют собой практически чистый альдегид, тогда как последняя фракция
содержит значительное количество воды. Промежуточные фракции с температурой кипения до 85 градусов
Цельсия содержат лишь небольшое количество воды. Эти дистилляты довольно сложны по составу и, как
было установлено, содержат альдегиды, кетоны, спирты и кислоты, а также ненасыщенные соединения и
соединения, образованные в результате взаимодействия и сочетания вышеупомянутых веществ.
Ацетальдегид легко отделяется путем дистилляции. Последние 95 фракций обрабатывают раствором
каустической соды и подвергают повторной перегонке. Каустическая сода связывает альдегиды, кислоты и,
возможно, другие вещества, в результате чего образуется «белый растворитель» с температурой кипения от
45 до 85 градусов Цельсия.
Этот белый растворитель является основным компонентом органического вещества, присутствующего в
исходном водном растворе органических веществ, полученных из промежуточного дистиллята 105. Это
прозрачная жидкость с приятным запахом. Он хорошо смешивается в любых пропорциях с водой, спиртом,
эфиром, бензолом и нефтепродуктами. Оно смешивается с бензином в любых пропорциях и придает стали
110 антидетонационные свойства. Кроме того, он смешивается с керосином и снижает его детонационные
свойства в двигателе. Этот «белый растворитель» или его фракции является растворителем для шеллака,
камедей, нитроцеллюлозы и сложных эфиров целлюлозы в целом, а при сочетании присутствующих спиртов с
органическими кислотами растворяющие свойства улучшаются для многих целей. Белый растворитель или
его фракции также могут использоваться для извлечения жиров и лекарственных веществ.
Нейтральный или щелочной остаток, оставшийся после разделения с помощью «белого растворителя»,
обрабатывали серной кислотой до тех пор, пока кислота не высвободила вещества, связанные или
растворенные раствором соды. Затем смесь подвергли паровой дистилляции, и органический дистиллят
подвергли повторной переработке. Остаточная клейкая жидкость 130 тиосерной кислоты. При использовании
сильной кислоты целесообразно поддерживать низкую температуру во время такой обработки, тогда как при
использовании более разбавленной кислоты температура может быть выше. Полученный неочищенный,
нерастворимый в воде дистиллят затем перегоняли в перегонном кубе с огнем, хотя можно использовать и
паровой перегонный куб, до температуры до 400 градусов по Фаренгейту.
собираются отдельно. Также может быть использована дополнительная фракция, взятая в диапазоне
температур от 400 до 500 градусов по Фаренгейту.
Эта фракция, выдерживающая температуру до 400 градусов по Фаренгейту, является заменителем бензина,
который существенно отличается по своим свойствам от обычных коммерческих сортов бензина. Такие
различия присутствуют как в физических, так и в химических свойствах, что, несомненно, объясняется тем,
что в то время как в обычном или крекинговом бензине кислорода практически нет, упомянутый выше
заменитель бензина содержит кислород, содержание которого может составлять 3% и более. У него
характерный запах. Кроме того, эта моторная жидкость выдерживает высокое сжатие в цилиндре двигателя
без преждевременного воспламенения. Он также легко растворяется в обычном 95%-ном спирте в любых
пропорциях и может смешиваться с обычным бензином, бензолом, ацетоном и органическими жидкостями в
целом. Таким образом, можно производить смешанное топливо. Остаток, остающийся в перегонном кубе
после удаления из него летучих веществ в процессе обработки моторного дистиллята, желательно
возвращать в перегонный куб для повторной обработки.
Полученная выше серная кислота существенно отличается по своим пропорциям от кислотных шламов,
образующихся при обработке обычной нефти и ее дистиллятов. Это объясняется наличием в неочищенных
окисленных дистиллятах нерастворимого в воде спирта, который связывается с серной кислотой иначе, чем
ненасыщенные вещества, преобладающие в прямых нефтяных дистиллятах. Этот новый сернокислотный
осадок разбавляют водой и подвергают паровой дистилляции. Как отгоняемые спирты, так и органический
остаток, остающийся в перегонном кубе, могут быть использованы.
Для обработки неочищенного, нерастворимого в воде окисленного дистиллята могут быть использованы и
другие методы. Например, этот так называемый «моторный дистиллят» может быть очищен путем
пропускания его через фуллерову землю, силикагель или нагретый боксит. Или же, при другом способе
обработки, дистиллят может быть повторно перегнан с хлоридом алюминия.
Или же, для разделения альдегидов, в частности, дистиллят после обработки карбонатом натрия, а иногда и
после обработки каустической содой, может быть перегнан, например, с анилином в количестве, равном 5%,
или с фенолом, причем любой из них может использоваться в любой необходимой пропорции.
255,020 Растворимый в воде компонент сначала промывают, а затем могут соединять с анилином или его
гомологами, гидразином или его гомологами, фенолом или его гомологами, или их комбинацией, в кислой или
щелочной среде. Полученную клейкую жидкость, если ее высушить и подвергнуть термической обработке,
можно использовать для изготовления камеди различной твердости в зависимости от потребностей. Камедь
также может использоваться в смеси с другими камедями и веществами.
Часть каустической соды, используемой при обработке неочищенного окисленного дистиллята,
нерастворимого в воде, также подвергалась обработке путем подкисления и паровой конверсии.
Дистиллят содержит летучие жирные кислоты и фенолоидные соединения, которые легко отделяются с
помощью карбоната натрия.
Оставшаяся клейкая субстанция используется так же, как и клейкая жидкость, полученная из водного
раствора, упомянутого выше.
Масло, отводимое из основного перегонного куба в процессе оксигенации и разложения, а также любой
остаток в перегонном кубе содержат оксигенированные производные и могут быть подвергнуты обработке для
отделения таких производных, например, жирных кислот, но оказывается более предпочтительным
возвращать такое остаточное масло или другие остатки в перегонный куб для повторной обработки.
Различные факторы, указанные выше для контроля характеристик дистиллята, легко регулируются таким
образом, чтобы свести к минимуму «обратный поток» перегонного куба. Этот процесс может быть практически
непрерывным. Образовавшийся в процессе углерод может периодически, как правило, раз в час, отводиться
из нижней части перегонного куба, а масло подавать непрерывно. Положение воздушного сопла,
контролирующего точку входа воздуха в обрабатываемый жидкий углеводород, является одним из факторов,
влияющих на степень извлечения углерода из перегонного аппарата. Например, чем дальше сопло
расположено от дна перегонного аппарата, тем меньше циркуляция масла, вызываемая поступающим
воздухом. При размещении перегонного куба примерно в метре над его дном образуется зона покоя, в
которой может накапливаться углерод, образовавшийся в процессе. Однако, если масло поместить примерно
на восемнадцать дюймов выше дна перегонного куба, оно циркулирует практически по всем его частям, в
результате чего предотвращается отложение углерода, и масло остается в значительной степени
взвешенным в обрабатываемом масле, а его остатки впоследствии могут быть удалены из перегонного куба.
В целом следует отметить, что описанный здесь процесс оксигенации и распада по своей природе
существенно отличается от процессов крекинга и т. д., ранее известных в данной области техники. Продукция,
произведенная в рамках данного процесса, наглядно подчеркивает это различие.
В отличие от многих подобных продуктов, например, отходящие газы примечательны тем, что они
практически не содержат углеводородов или производных углеводородов, если использовались надлежащие
методы конденсации, такие газы содержат практически ничего, кроме азота и оксидов углерода. 75 Кроме
того, в данном процессе можно получить выход продукции более 100% от обработанного масла, поскольку в
процессе обработки происходит связывание кислорода. Таким образом, хотя описанный выше процесс
иллюстрируется обработкой углеводородного материала, такой материал может быть подвергнут химической
обработке для получения хлорированных, нитрированных, сульфатированных или других производных перед
тем, как подвергнуть его процессу окисления, упомянутому выше.
В качестве способа использования паров и газов, вытесняемых из камеры окисления и разрушения потоком
деоксигенированного воздуха, или другими способами, в типичном примере, приведенном выше,
используется конденсация. В процессе переработки некоторых продуктов, получаемых из этого
промежуточного дистиллята, посредством дистилляционных субпроцессов иногда оказывается
целесообразным использовать конденсаторы, снабженные рассолом вместо воды.
И хотя, как указано выше, конденсация является одним из желательных методов обработки этих паров и газов
из зоны окисления, их также можно с успехом обрабатывать другими методами, химическими, физическими
или обоими одновременно, чтобы получить из них ценные продукты.
Например, их могут подвергать различным видам температурной обработки; или их могут обрабатывать
абсорбентами или материалами, такими как фуллерова земля, боксит, 110 или силикагель и т. д.; или же их
могут обрабатывать химическим путем для удаления или модификации компонентов, или только некоторых из
них, газов и паров. Такие обработки могут применяться как до, так и после конденсации, и либо ко всему
газообразному и парообразному продукту, либо к его отдельным частям.
Кроме того, газы и пары могут подвергаться воздействию перегонной головки 120, которая действует либо как
предварительный нагреватель, либо для возврата всего или части материала в перегонный куб для
дальнейшей обработки, либо в дополнительный перегонный куб или сосуд для дополнительной обработки.
12> При желании описанные выше химические и физические методы обработки могут проводиться в башнях
под сверхвысоким атмосферным давлением. Также могут использоваться пузырьковые башни. 13 (25.5,020
предшествующих пунктов формулы изобретения, в которых температура зоны реакции поддерживается
внешним теплом и/или теплотой сгорания части масла или подобного материала и/или теплотой сгорания
таких материалов, как углерод, сера и т. д., добавленных к маслу или подобному материалу или взвешенных в
нем, и/или углеродом или другим материалом, образованным из масла или подобного материала в процессе
процесса.
7. Процесс, описанный в любом из предшествующих пунктов, в котором поток деоксигенированного воздуха
или другого газа используется для подачи свежего воздуха или другого содержащего кислород газа в зону
реакции.
Соседние файлы в папке патенты